呼伦贝尔市冬季低温灾害时空分布特征及成因机理研究

伊德尔呼，黄文震，杨保成，李耀东

(1.呼伦贝尔市海拉尔区气象局，内蒙古 海拉尔 021008；2.呼伦贝尔市气象局，内蒙古 海拉尔 021008)

1 资料与方法

1988～2000年普查及分析资料为NCEP数据，2001～2017年普查及分析资料为MICAPS数据，观测资料选用常规气象观测资料，采用天气学原理和天气动力学诊断分析方法，对呼伦贝尔市1988年1月1日～2017年12月31日的冬季低温灾害天气进行分析。

2 呼伦贝尔地区冬季低温灾害标准

呼伦贝尔市各地气候差异较大，呼伦贝尔市气象台依据距平分析、聚类分析等方法，统计总结出本地区的低温灾害阈值。据此结论，将呼伦贝尔地区划分为5个区域（图1），其中II-1区与II-2区因在低温气候特征上表现较为接近，可将二者并为II区。

图1 低温灾害区域划分

表1 呼伦贝尔市各站冬季低温灾害阈值

统计标准：每日≥6站达到低温标准，记为一个低温日；一个或连续几个低温日，记为一个低温过程。

3 冬季低温过程统计

1988年1月1日～2017年12月31日，呼伦贝尔地区出现低温天气过程115次，低温日307 d，低温天气过程中共有2814站次达到低温灾害阈值，最低气温出现在图里河（50434）站，2001年2月5日达到-49.6℃。

表2 1988～2017年呼伦贝尔市低温天气过程达阈值站点统计

在115次低温天气过程中，出现低温日数最多的为图里河（50434），共计302日，最少的为扎兰屯（50639）共计37日。其中I区在220～302日，II区在99～251日，III区在77～154日，IV区在37～183日。

4 天气形势分析

4.1 高空形势

冬季低温灾害天气过程中高空天气形势基本为冷涡型、冷槽型、横槽型，在天气形势演变中，这几种天气形势也会互相转化（图2）。

图2 冷涡转化为横槽

4.2 地面形势

通过对低温日的地面场分析，地面形势场上呼伦贝尔地区基本位于低压后高压前或高压区，气压差约在2.5～20.0 hPa，其中5.0～12.5 hPa出现的频率较高（图3）。

图3 呼伦贝尔地区地面气压场气压差分布频率

5 要素场分析

5.1 温度场

从各层的温度场可以看出，低温天气的温度场基本为低温区、温度槽的形式（图4）。极地或西伯利亚冷空气沿引导气流输送至呼伦贝尔地区，受低涡或低槽的影响，冷空气在本地区聚集，导致低温天气产生。

图4 呼伦贝尔地区850 hPa温度场分布

5.2 风场

低层风场以偏西风、西北风为主，风速约2～8 m/s。地面风场基本相似，系统影响期间以偏西风、西北风为主，牧区因地形影响风速略大，其余地区风速多在2～6 m/s。

6 物理量场

6.1 相对湿度

在冬季低温天气过程中，因气温较低，饱和水汽压低，水汽的绝对含量较少也能接近饱和，相对湿度值一般较高，对低温预报的表现不明显。

6.2 垂直速度

分析低温天气的垂直速度场，呼伦贝尔大体为下沉运动或弱的上升运动（图5）。

图5 呼伦贝尔地区700 hPa、850 hPa垂直速度场分布

6.3 温度平流

温度平流场一般表现为冷平流，如果前期冷平流较强，即使后期出现暖平流，气温上升幅度小，低温天气仍能维持（图6）。

图6 呼伦贝尔地区700 hPa、850 hPa温度平流场分布

图7 红外云图

7 卫星云图

低温天气过程中常表现为系统云系，以中高云为主。

8 天气形势的预报着眼点

高空图上应重点关注冷高压的生消、强度及持续时间。冷高压生成，则极端低温天气出现；冷高压发展越强，表明冷空气势力越强，则极端低温天气强度越强；环流形势稳定，则冷高压将维持较长时间，极端低温天气将随之维持。500 hPa高空场上呼伦贝尔基本位于冷涡或冷槽后部，位势高度值接近或低于516 dagpm，则呼伦贝尔地区出现低温天气的概率较大。对于地面形势场分析，主要通过对低温日的地面场分析，地面形势场上呼伦贝尔地区基本位于低压后高压前或高压区影响，气压差约在2.5～20.0 hPa，其中5.0～12.5 hPa出现的频率较高。

从各层的温度场分析得出，低温天气的温度场基本为低温区、温度槽的形式。极地或西伯利亚冷空气沿引导气流输送至呼伦贝尔地区，受低涡或低槽的影响，冷空气在本地区聚集，导致低温天气产生。500 hPa温度场上等温线接近或低于-40℃；700 hPa温度场在-28～-32℃等温线范围内，850 hPa温度场为-24～-28℃等温线范围内极易出现低温天气。

从风场分析，低层风场以偏西风、西北风、偏北风为主。地面风场基本相似，系统影响期间以偏西风、西北风为主，牧区因地形影响风速略大。

低温天气出现时，850 hPa风速约在4～10 m/s左右，925 hPa风速约在2～6 m/s左右，地面约在2～4 m/s或静风。

9 物理量定量预报指标

相对湿度：在冬季低温天气过程中，因气温较低，饱和水汽压低，水汽的绝对含量较少也能接近饱和，相对湿度值一般较高，对低温预报的表现不明显。

垂直速度：分析低温天气的垂直速度场，呼伦贝尔大体为下沉运动或弱的上升运动，一般850 hPa或700 hPa的下沉运动在(4～12）×10-3hPa/s之间易于低温天气出现。

温度平流：温度平流场一般表现为冷平流，如果前期冷平流较强，即使后期出现暖平流，气温上升幅度小，低温天气仍能维持，850 hPa、700 hPa的冷平流一般在(-6～-18)×10-5℃/S这一区域内利于低温天气出现。详细预报指标见表3。

表3 呼伦贝尔市低温天气过程预报指标汇总表