第十章寒潮天气特征及预报
寒潮天气过程是极地或高纬度地带强冷空气向南爆发的过程。寒潮过程以剧烈降温为主要特征,同时也往
往伴有大风、沙尘暴和暴雪等灾害性天气,往往能引发多种严重的气象灾害,对农业、牧业、工业、交通和人民
生活都有很大影响。初秋、晚春时节的剧烈降温会产生霜冻灾害,对农作物造成严重危害。如1972年5月12
〜15日的寒潮过程在内蒙古西部造成强降温,最低气温达到-3C,致使河套及土默川平原玉米幼苗大部分被冻死。
1980年4月
18日全区出现大风寒潮天气,大部地区风力达到7〜9级并伴有沙尘暴,24小时气温下降了
8〜10C,包头市的黄河浮桥被大风刮断,致使包东公路中断5天,已开始的春播被迫停止,
己播下的种子被沙土埋压,果树花蕾被刮掉或冻死,经济损失很大。2010年1月1〜3日,
内蒙古中东部遭到暴风雪寒潮袭击,灾区风力达到9级,气温急剧下降到-30C以下,大部地
区积雪厚度超过30cm,最大积雪厚度近1m大雪寒潮造成数万牲畜冻死,暴风雪还造成公路、铁路交通中断,数
十趟列车几万名旅客被困。由于寒潮对社会经济发展和人民生活有着重大影响,因此及时准确做好寒潮天气预报
至关重要。
内蒙古的寒潮天气主要集中在冬半年(9月〜翌年5月)。由于寒潮冷空气的来源和路径
不同,造成寒潮天气的大型环流背景及影响系统也不尽相同,所以寒潮天气预报具有一定难度。本章从内蒙古寒
潮的气候特征入手,通过分析寒潮历史个例,归纳出造成内蒙古寒潮的主要环流形势和影响系统,探讨形成内蒙
古寒潮的物理机制和寒潮预报方法。
10.1寒潮的气候特征
10.1.1使用资料说明
选择了内蒙古117个气象观测站1971〜2008年冬半年(9月〜翌年5月,下同)的逐日观测资料,降水
的日界为20时,大风资料以观测簿中记录的天气现象为准。
10.1.2寒潮的标准
①单站寒潮标准:若某个测站24小时内日最低气温下降幅度A8C,或24小时平均气温下降幅度A8C,同时
最低气温下降到4c或以下,则视为该测站出现一次寒潮天气;若24
小时内日最低气温下降幅度A10C,或24小时平均气温下降幅度A10C,同时最低气温下降
到2c或以下,则视为一次强寒潮天气。
②盟(市)寒潮标准:在一次冷空气活动过程中,若某个盟(市)有R1/2测站同时达到寒潮标准,则视为
该盟(市)出现一次寒潮天气过程;如果该盟(市)有R1/3测站同时
达到强寒潮降温标准,则视为该盟(市)出现一次强寒潮天气过程。
③区域寒潮标准:在一次冷空气活动过程中,若造成R3个相邻盟(市)达到寒潮标准,
则视为一次区域寒潮天气过程。
全区性寒潮:全区12个盟(市)中A8个盟(市)达到寒潮标准。
西部寒潮:寒潮主要影响阿拉善盟、乌海市、巴彦淖尔市、鄂尔多斯市、包头市、呼和浩特市和乌兰察布
市。
东部寒潮:寒潮主要影响锡林郭勒盟、赤峰市、通辽市、兴安盟和呼伦贝尔市。中东部寒潮:寒潮主要影
响乌兰察布市、锡林郭勒盟、赤峰市和通辽市。
东北部寒潮:寒潮主要影响赤峰市、通辽市、兴安盟和呼伦贝尔市。
10.1.3寒潮的类型
寒潮类型分为4类。第一类为降温寒潮,这类寒潮仅降温明显,没有出现6级或以上大
风和小量或以上降水,这类寒潮出现的频率为32%第二类为大风型寒潮,这类寒潮在降温
的同时,有6级或以上大风,该类寒潮最多,频率为42%第三类为降雪型寒潮,这类寒潮
在降温的同时伴有明显降水(降雪量R1mm或4月份日降雨量R5mm5月份日降雨量R10mm
10月份日降雨量R5mm,这类寒潮出现的频率为15%第四类为大风降雪型寒潮,这类寒潮
在降温的同时伴有大风和降雪,出现的频率仅为11%从月际分布来看,冬季(11〜2月)以
第二类、第一类和第三类寒潮为主,第四类寒潮极少出现;10月份和春季(3〜5月)是第四
类寒潮出现的主要时段,出现次数与这几个月的第三类寒潮出现次数相当。
10.1.4寒潮冷空气源地与路径及其对内蒙古的影响
10.1.4.1冷空气源地与路径
根据寒潮历史个例归纳统计得出,影响内蒙古的冷空气源地主要有四个,一是新地岛以西的洋面,冷空气
经巴伦支海、俄罗斯欧洲地区、西西伯利亚、蒙古进入内蒙古;二是新地岛以东的洋面上,冷空气经喀拉海、太
梅尔半岛,自北向南进入内蒙古;三是冰岛以南的洋面上,冷空气经欧洲南部黑海、里海再向东经新疆进入内蒙
古;第四个是在鄂霍次克海及西伯利亚东北部,从东北向西南,主要影响本区东北部,这一路冷空气一般强度不
大,次数也不多。
寒潮的路径,是以地面冷高压中心移动路径为主,结合考虑冷高压前沿的冷锋走向和500hPa上冷槽的位
置以及冷空气的源地来确定的,主要分以下四条路径。
①北方路径
冷高压中心从70oE以东的亚洲北方,自北向南经中西伯利亚、蒙古进入内蒙古;或者是冷高压中心从70oE
以西的欧亚北方,自西向东,而后转向偏南方向经中西伯利亚、蒙古进入内蒙古(要求冷高压中心在60oN以北
通过90oE)。
②西北路径
冷高压中心从70oE以西的欧亚北方,自西北向东南,经西西伯利亚、蒙古进入内蒙古(要求冷高压中心
在55oN以北通过50oE;或者在50oN附近或以北通过60oE,然后在60oN以南通过90oE)。
③西方路径
冷高压中心从西北欧海洋或欧洲大陆、亚洲西部大陆,自西向东经新疆或经巴尔喀什湖东部折向东北移进
蒙古,尔后再进入内蒙古(要求冷高压中心在55oN以南通过50oE;或在
5OoN附近或以南通过60oE)。
④东北路径
冷高压从勒拿河流域自东北向西南进入内蒙古的呼伦贝尔市。这种寒潮因影响范围小,均未选入全区寒潮
个例。
冷空气从不同源地到达蒙古人民共和国以后,又分三条路径影响内蒙古。一是以东移为主,主要影响内蒙
古中、东部地区;二是东南下,主力通过河套地区,此路冷空气较多,可影响全区大部地区;三是从河套以西进
入内蒙古,主要影响西部地区(见图10.1)。
图10.1内蒙古寒潮的冷空气路径图
10.1.4.2不同源地与路径的冷空气对内蒙古的影响
西北路径寒潮次数最多,占52%多为全区大风、降温强寒潮天气,雪寒、风雪寒次之,其中强寒潮占西北
路径一半以上。
北路寒潮共约占总次数的1/5,以大风天气为主,其次为降温、降雪、风雪寒潮。北路
寒潮以影响中、东部为主,西部有时会刮风、降雪。
西路寒潮,约占总次数的1/6,影响西部和中东部,以大风、降温为主,降雪次之。
上述三条路径中,由两条路径冷空气合并影响的多造成全区性的风、雪和降温天气。
影响内蒙古的强寒潮天气过程占寒潮总次数的47%在三条路径中,以西北路冷空气造
成强寒潮的可能性最大,为51%西路为40%北路为32%
图10.2内蒙古寒潮空间分布图(次/年)
10.1.5寒潮的空间分布特征
根据资料统计,单站寒潮频次最多的是阿尔山(50727),为21.6次/年,其次是图里河
(50434),20.7次/年;最少的是科右中旗(50937),为2.7次/年。在各盟(市)中,寒潮频次最多的是锡
林郭勒盟,为8.4次/年,最少的是通辽市和兴安盟分别为3.9次/年和3.1
次/年。寒潮的空间分布特征见图10.2。
10.1.6寒潮的时间分布特征
10.1.6.1寒潮的年代际变化
以锡林郭勒盟、乌兰察布市和赤峰市为例,寒潮的年代际变化总体特征是:上个世纪70
年代寒潮最多,从70年代到80年代寒潮呈减少趋势,从80年代到90年代寒潮发生频次基本平稳,这一年代
寒潮最少,从90年代到本世纪前10年寒潮呈增多趋势(图10.3)。
10.1.6.2寒潮的年际变化
各地寒潮的年发生频次都表现出明显的波动性。以发生寒潮频数较多的锡林浩特
(54102)、集宁(53480)和赤峰(54218)为例,锡林浩特除1988〜1994年寒潮逐年发生频次变化不
大外,其它各年际之间均有较大变化,特别是2006年达到历史极值26次。集宁的寒潮频数除1976〜1979年
和1981〜1986年保持基本平稳之外,其它各年际之间波动较大。而赤峰的寒潮频数在各年际间的波动性更为
明显(图10.4)。
10.1.6.3寒潮的月际分布
各盟市寒潮月际分布不尽相同(见表10.1),呼伦贝尔市6月份和11月份最多,平均0.6次/年,1月份
最少,仅0.2次/年;兴安盟是4月份和10月份最多,1月份最少;乌兰察布市3月、4月最多,1月最少;鄂
尔多斯市4月份最多,5月最少。以寒潮发生频数最多的锡林郭勒盟为例,总体特征是4月最多,3月次之,1
月和5月最少(图10.5)。
表10.11971〜2008年各盟寒潮逐月发生频率(次/月)
市
月
呼伦
贝尔
兴安盟通辽市赤峰市
锡林郭
勒盟
乌兰察
布市
呼和浩
特市
包头市
鄂尔多
斯市
巴彦
淖尔
乌海市
阿拉善
盟
1月0.20.20.40.30.50.70.90.70.60.60.60.4
2月0.40.30.40.71.00.90.80.80.80.40.60.6
3月0.60.30.30.61.31.31.11.10.90.90.70.5
4月0.50.70.60.71.71.21.11.31.11.11.10.8
5月0.50.30.20.30.80.90.40.60.30.40.30.3
10月0.40.60.81.00.90.80.60.80.40.60.60.3
11月0.60.30.70.71.30.90.81.00.50.60.40.4
12月0.40.40.50.60.90.90.80.60.50.40.40.4
一赤峰市T—锡林郭勒盟乌兰察布市
70年代80年代90年代00年代
图10.3寒潮的年代际变化(次/年)
图10.4寒潮的年际变化(次/年)
月份
图10.5寒潮月际分布图(次/月)
10.1.7区域性寒潮的气候特征
1971〜2008年共选取252个区域性寒潮个例,平均每年发生6.6次。在这252个寒潮个例中,全区性寒
潮最多,占43%发生频率为2.9次/年;西部寒潮占37%发生频率为2.4次/年;东部寒潮占7%发生频率为0.4
次/年;中东部寒潮占10%发生频率为0.7次/年;东北部寒潮最少,占3%发生频率为0.2次/年。见表10.2。
表10.2各类区域寒潮发生特点
/百分比/%/
全区109432.9
西部92372.4
东部1770.4
中东部26100.7
东北部830.2
区域性寒潮的月际分布,也以4月份最多,平均1.3次/年;1月和12月最少,平均0.6
次/年。从其年代际变化特征来看,上个世纪70年代最多,平均每年发生8.1次;80年代平
均每年发生6.2次;90年代最少,平均每年发生5.5次;2001〜2008年平均每年发生7.5
次。可见,进入21世纪,区域寒潮有增加的趋势。
10.1.8强寒潮的气候特征
强寒潮的时空分布特征和寒潮基本一致。从时间上来看,强寒潮主要出现在4月份。从
空间上来看,单站强寒潮频次最多的是图里河(50434),为11.3次/年,占该站寒潮总数的
55%最少的是莫力达瓦旗(50645),为0.7次/年,占该站寒潮总数的15%在各盟(市)
中,强寒潮频次最多的是锡林郭勒盟,为6次/年,占当地寒潮总数的71%最少的是通辽市,
为1次/年,占当地寒潮总数的26%各地强寒潮占寒潮总^数的百分比见图10.6。
图10.6各地强寒潮占寒潮总数的百分比(%)
10.2寒潮的各类天气系统
寒潮天气过程是极地或高纬度地带强冷空气大规模向南爆发的过程。寒潮发生在特定的高空环流背景和地
面天气系统影响之下。根据历史个例分析归纳,造成寒潮的高空环流系统主要有极涡、贝加尔湖冷涡和冷槽,地
面天气系统主要有蒙古高压、气旋和冷锋等。
10.2.1高空天气系统
10.2.1.1极涡
一般情况下,冷空气在极地上空形成冷性低压,这个冷性低压称为极涡。极涡在极区的
活动主要有三种形式,绕极型极涡、偶极型极涡和多极分布型极涡。极涡多出现在5〜10km
的高度上,在制作寒潮预报时,要特别注意500hPa高度上极涡的位置和强度。当极涡向南移
动到亚洲北部并稳定于该地区时,往往在贝加尔湖附近地区形成冷涡。当冷空气堆积达到一定程度,就会在适宜
的流场条件配合下南下爆发,造成内蒙古寒潮天气。从长波槽脊的演变过程来看,以横槽南压和横槽转竖的形式
为最多。
10.2.1.2贝加尔湖冷涡
是指随着槽脊发展,脊前西北气流加强,冷空气沿着脊前西北气流南下堆积加强,在贝湖附近形成冷涡。
当冷涡旋转南下时就会造成内蒙古寒潮天气。
10.2.1.3冷槽
是指小槽在东移的过程中发展加强,在贝湖形成经向度较大的南北向大槽。随着槽的继
续东移南压,造成内蒙古寒潮天气。
10.2.2地面天气系统
10.2.2.1蒙古冷高压
从地面系统来看,寒潮天气过程往往表现为一次强大的高压在大陆上积聚生成,然后东南下影响我区。冬
半年在蒙古国西部经常有一个冷高压存在,当西伯利亚有冷空气侵入时,这个地区的高压中心往往会加强,其强
度在一定程度上能反映冷空气的强度。统计表明,只有冷高压中心强度达到一定数值、并在适当的高空槽脊的配
合下大规模朝东南方向爆发时,才会影响我区;有时虽然强冷高压主体少动,但分裂出一个小高压或者伸出一个
脊的形式向东南运动,也会影响我区。
10.2.2.2气旋
强烈发展的高空槽脊,由于槽前正涡度平流的作用,地面产生气旋。在气旋的前部为暖湿的偏南风,气旋
的后部为干冷的偏北风。气旋的形成有利于冷暖空气和大气能量的南北交换,引导冷空气快速南下。就造成寒潮
的气旋而言,多是锋面气旋,锋面过后会出现剧烈降温。当气旋发展强烈时,多伴随大风天气;若气旋东移后旋
转北上继续加强,就会造成东北地区大风降温天气。主要有蒙古气旋、贝加尔湖气旋、河套气旋、东北低压和双
低系统。
据统计,内蒙古出现寒潮的天气系统以蒙古气旋为最多,占总次数的40%在风寒、雪
寒和单纯降温型寒潮中,蒙古气旋也是占多数的。蒙古气旋寒潮中,以第二类寒潮最多,占41%其次是第一类
寒潮,占33%贝加尔湖气旋寒潮占总次数的14%以第二类寒潮和第一
类寒潮为主,分别占44流右。河套气旋寒潮占总次数的12%以第四类寒彳I!为主,占36%
其它三类寒潮分别占14%21%F口29%东北低压和双低系统(指南北、东西受两个低值系统的影响,如南边是
河套气旋,北边是蒙古气旋的影响)占总次数的22%其中东北低压以第
二类寒潮为主,占77%其次是第一类寒潮;而双低系统以第一类寒潮为主,其次是第二类和第三类寒潮。冷锋
型寒潮占总次数的12%以一、二类寒彳I!为主,占到84%见表10.3。
表10.3各类寒潮影响系统出现频率统计
地面影响系统
第二类第四类
蒙古气旋0.330.410.150.11
贝加尔湖气旋0.440.440.000.13
东北低压0.230.770.000.00
冷锋0.420.420.170.00
河套气旋0.140.210.290.36
双低系统0.380.310.310.00
以上统计得出,蒙古气旋是造成内蒙古寒潮的主要影响系统,贝加尔湖气旋、河套气旋和双低系统也很重要;东
北低压主要影响内蒙古东部地区,出现次数较少,但在风寒天气中占有很大比重,河套气旋主要影响西部地区,
多风雪天气,出现次数也少。
10.2.2.3冷锋
每次寒潮天气过程,相应地面上都要有强冷高压与之配合,而通常强冷高压前沿有一条冷锋,这条冷锋就
称为寒潮冷锋。在寒潮冷锋过境前一天,由于处在暖气团影响之下,地面一般是偏南风、气压降低、气温升高;
冷锋一过境,风向即转为偏北风、气压急剧上升、气温急降、风速增大。
下面将寒潮冷锋的移动速度和影响时间进行简单介绍。
①西北路寒潮冷锋
在影响前5〜6天,西北路寒潮冷锋大约在40oN、5OOE到60oN80oE一线;前3天大约在40oN、5OOE
至U60oM80oE一线;前1天大致在40oN、100oE至U50oN110oE一线。有些寒潮过程,在前3天的天气
图上分析不出冷锋,而后面时间的冷锋位置基本都可靠。
②西路寒潮冷锋
此路冷锋前5天约在乌拉尔山到高加索一线,前3天和前1天的位置与西北路寒潮冷锋
相同。
③北路寒潮冷锋
此路冷锋移动速度较快,因此发现就比较晚,前2天冷锋大约在60oZ90oE到60oN
130oE一线;前1天大约在5OoM10OoE至U5OoN12OoE一线。
以上各条路径寒潮冷锋,在前3天到前1天的位置,可作为寒潮预报的警戒线来使用。
上述的时间界限,主要是就内蒙古中、东部而言,西路冷锋和西北路冷锋影响西部的时间,一般要提前一
天左右。
上述寒潮,多数只能持续1〜2天。当高空形成了蒙古低涡或东北冷涡,或地面图上东北
低压继续加深,则寒潮可持续3〜4天。
由于内蒙古东西狭长,天气系统影响的时间、部位不好进行统计,上述结果只是平均情况。对每一次寒潮
冷锋影响的时间,必须根据高低空天气系统的配置和要素的分布情况来确定。一般可以从地面气压场上判断寒潮
冷高压的强度和移动路径,从而预报出对应的冷锋强度和移动路径;高空图上可以根据冷槽的强度和移动趋势,
例如槽是加强南压还是东移,以及横槽是否转竖等判断冷锋的强度及移动;还可根据数值预报产品的预报时效、
结论做出寒潮冷锋的预报。
10.3寒潮爆发过程
寒潮冷空气在蒙古西部山地或西西伯利亚堆积后,冷槽的位置一般在西西伯利亚到贝加尔湖地区。冷空气
堆积的过程是寒潮发生的一个必要条件,关键的问题是冷空气能否向南爆发。这需要中高纬度地区经向环流加强,
增强的偏北气流引导冷空气南下。基于这一分析,寒潮爆发的预报,主要应着眼于槽脊的发展、移动和崩溃。根
据寒潮爆发的环流形势和天气特征,针对24小时寒潮预报,将寒潮爆发并影响内蒙古时的500hPa环流形势划
分为6大类,
以便于预报员参考。
10.3.1高压脊移动型
此型多为两脊一槽型,主槽区位于90〜110oE,槽后西侧是乌拉尔山高压脊(称为后脊),
槽前东侧是鄂霍次克海高压脊(称为前脊),其显著特征是“前脊弱后脊强”。系统在东移的
过程中都有一个槽、脊加强的过程。在过程的前一天,多发展成南北向的冷槽型,也有北涡南槽型和北槽南涡型,
配合有较强的冷中心(图10.7)。
在过程的前一天,锋区移至贝加尔湖至蒙古一带。当脊后暖平流东移到脊前槽后,或脊后有冷平流侵入,
或脊后北欧有槽向南加深时,脊前出现正变高区,槽底前部出现负变高,乌拉尔山高压脊及其前部冷槽东南移,
锋区东南压,引起内蒙古一次寒潮冷空气活动。有时虽然高压脊少动,但脊前锋区较强,冷平流较强,槽前辐散。
在寒潮爆发当天,槽前、鄂霍次克海高压脊后出现正变高区,有一个等高线北抬阻挡冷空气的过程,有利于锋区
南压。随着冷空气的东移南下,地面冷高压东南压,冷锋过境,影响我区。地面图上多产生蒙古气旋
或贝加尔湖气旋,多大风降温型寒潮天气。此类型有下面几种情况:
图10.72005年4月18日08时500hPa位势场
①如果冷槽东移时与南支槽结合,则在内蒙古产生大风和降雪寒潮天气。
②如果乌拉尔山附近高压脊较弱,同时冷槽前锋区较弱(5个纬距内只有3〜4条等温线),
槽底较平,等温线与等压线基本平行,此时只产生降温,风雪天气不明显。
③冷槽东移后在45oN附近锋区变平,产生一次降温,尔后紧跟有南支槽东移,这时才产
生降雪,即先降温后降雪;或者在冷槽东移之前南支槽先东移产生降水,尔后冷槽主体东移时产生降温,即先降
水后降温。地面图上多为蒙古气旋或河套气旋。这种类型出现比较多,
占大风型寒潮总次数的55%占降雪型寒潮总次数的41%占大风降雪型寒潮总次数的67%
占单纯降温型寒潮总次数的54%
10.3.2高压脊发展型
此型多为两脊一槽型,槽区位于贝加尔湖一带,槽后高压脊位于乌拉尔山附近,槽前高
压脊位于鄂霍次克海,其显著特征是“后脊弱前脊强”。起初乌拉尔山高压脊较弱,随后在东
移过程中与咸海或巴尔喀什湖附近的小高压叠加,使高压脊加强,脊前偏北风进一步加大,
脊前冷槽东南移,造成一次寒潮天气(图10.8)。
图10.82002年4月6日08时500hPa位势场
另一种情况是乌拉尔山一带温度脊振幅大于高度脊,高压脊呈辐散状,脊后有暖平流侵
入,脊发展,脊前偏北气流加大;槽后有明显的冷平流,槽发展。有时在地中海、黑海有低
槽发展,东南的暖空气注入脊内,使脊发展。正变高中心位于脊顶前部,负变高中心位于槽
底前部,锋区加强南压,引起内蒙古一次寒潮冷空气活动。对应的850hPa锋区和冷平流中心明显南压,地面冷
高压加强并向东南方向推进,影响我区。
这种类型常伴有大风或降雪,占大风型寒潮总次数的29%占大风降雪型寒潮总次数的
25%占单纯降温型寒潮总次数的3%
高压脊移动型寒潮与发展型寒潮的主要区别在于:前者是因为高压脊发展到强盛期后减
弱东移造成寒潮,后者是因为高压脊东移的过程中加强造成寒潮。
10.3.3平直长脊型
此类型一般在欧洲或乌拉尔山西侧有一稳定长波脊,亚洲西部西西伯利亚地区有一冷槽,
当小冷槽从新地岛沿着脊前西北气流南下加深时,则原在亚洲西部的冷槽加速东移到蒙古西部山地附近,两脊之
间距离加大,在巴尔喀什湖或新疆新生一高压脊,脊前蒙古西部山地附近的冷槽东南移,造成一次寒潮天气。槽
前锋区较强,有明显辐散。地面图上多为蒙古气旋或贝加尔湖气旋。多为大风型寒潮天气(图10.9)。
蒙古西部山地附近冷槽东南移时,如有南支槽与其结合,则在内蒙古造成风雪寒潮天气。
如果冷槽东移以后,在内蒙古上空的锋区变平,温压场重合,因锋区不强,内蒙古仅出现单纯降温型寒潮。
这种类型占大风型寒潮总次数的10%占大风降雪型寒潮总次数的8%占单纯降温型寒
潮总次数的11%
图10.92006年2月21日08时500hPa位势场
10.3.4阻塞高压崩溃型
此类型一般在乌拉尔山或以西有一阻塞高压,在亚欧地区高空形势主要以两脊一槽型和一脊一槽型为主,
其中两脊一槽型阻塞高压崩溃环流特点多是脊前槽后的环流经向度大,崩溃后以东移为主;而一脊一槽型阻塞高
压崩溃型多是横槽转竖造成寒潮天气过程,锋区以南压为主(图10.10)。
当阻塞高压后部有冷平流侵入,槽后有暖平流侵入或者冷舌移到槽前,或其后部北欧有冷槽南下加深时,
阻高则崩溃东移,其前部冷槽东南移,在内蒙古造成一次寒潮天气。在变高场上有显著的表现,在脊顶部有负变
高区,而脊前是正变高区,槽前有负变高,说明脊减弱东移,冷槽也随之东移,我区处于脊前西北气流控制之下。
槽前辐散流场较强,锋区较强。
地面系统一般是西高东低型,低压系统多为蒙古气旋或贝加尔湖气旋。
图10.102008年4月19日08时500hPa位势场
阻塞高压前部,西西伯利亚到贝加尔湖地区为横槽。当阻高崩溃时,横槽转为竖槽,或
者冷槽东移以后,锋区在45oN附近变平,其后紧跟有南支槽东移时,则在内蒙古产生降水(先降温后降水)。
地面图上多为河套气旋。这种类型占大风型寒潮总次数的4%占降雪型寒潮
总次数的24%
10.3.5阻塞高压稳定型
从环流形势看,乌拉尔山有一稳定阻塞高压,阻高前的大槽近于横槽,亚洲地区中纬度为平直的西风环流
或波动性小槽。乌拉尔山高压脊多与中亚或里海高压连通;也有在黑海、地中海低压继续发展,脊后暖平流加强,
在脊前有微弱的冷平流向东南下(图10.11)。
图10.112001年4月8日08时500hPa位势场
主要表现在脊前部有一个冷槽,随着西风东移;或者当有新地岛小冷槽沿着脊前西北气
流向南加深时,原来在西西伯利亚的冷槽东移,亚洲中纬度地区锋区变平,锋区到达45oN
附近时,可造成内蒙古一次以降温为主的寒潮天气。在整个过程中阻高少动,有时虽然不是阻高,但长波脊少动,
冷槽过后也仅能造成强降温天气。
西西伯利亚冷槽东移以后,亚洲中纬度地区锋区变平,在内蒙古中东部为较强平直锋区,如果此时南支槽
随它东移,则会产生一次降雪天气(先降温后降雪)。这种类型地面图上多为河套气旋。此类型占大风型寒潮总
次数的2%占降雪型寒潮总次数的6%占单纯降温型寒潮
总次数的8%
该类型地面3小时变压中心和850hPa冷平流中心的强度及位置很明显。地面系统多是北高南低型,且冷
高压在移动过程中往往是分裂出一个小高压南压,其强度小于后部中心数值,
而冷高压中心维持少动。小高压移经的地区就是主要冷空气影响地区,多配合有地面正变
压中心区,在850hPa上存在-20x10-5C-s-1冷平流中心区。
10.3.6横槽南压型和转竖型
在乌拉尔山附近存在一个东北〜西南向的高压脊,脊前到贝加尔湖地区为一个东〜西向的低压带,即横槽,
是偏北风与偏西风之间的切变。横槽南部有一支较平直的强西风带(图
10.12)。
当冷空气沿脊前东北气流汇集到横槽,同时在向东北伸出的脊底部有正变高中心,在横槽的底部有负变高
中心,变高梯度指向南,横槽南压。其底部东〜西向锋区南压,冷空气南下,造成内蒙古一次强降温寒潮天气。
对应的地面图是北高南低形势,等高线密集,气压梯度有时达到25hPa/10个纬距,纬向冷锋南压,影响我区。
当脊顶有冷空气侵入,或者脊顶部有冷平流,同时脊前风向逆转为北风,正变高中心位于脊后部,槽后出
现暖平流,槽前疏散并有冷舌,则向东北伸出的脊西撤,横槽由原来的东西向转为南北向,阻塞高压崩溃,此时
横槽转竖,冷空气爆发,亚洲中纬度由原来的平直西风转为强盛的西北风。地面图上多为由横向发展的冷高压转
为南北向,之后东南压;东〜西向的冷锋转为东北〜西南向,然后东移。
图10.122006年3月10日08时500hPa位势场
有时横槽的东部有一闭合的冷涡,在脊缓慢西撤的情况下,横槽前部有暖脊发展,横槽断裂。此时东部的
冷涡旋转东移之后转竖,而西部仍是横槽形势;由原来的丁字槽变成人字槽。也就是说,并不是自始至终横槽要
么南压,要么完全转竖。纬向跨度很大的横槽常常会发生断裂。
如横槽转竖并与南支槽结合,则有降雪天气产生。此类型占降雪型寒潮总次数的18%占单纯降温型寒潮总
次数的24%
10.4寒潮的成因和机制分析
从天气学的角度来说,寒潮天气过程就是势力强大的冷气团从高纬度地区大规模向南侵袭的过程;从动力
学的角度来说,寒潮爆发的原因是南北之间强烈的气压差异(温度差异)
所产生的气压梯度力的作用。因此,一次寒潮天气的形成,首先要有足够强的冷空气积聚,以形成势力强大的冷
气团,其次要有适当的流场,以促使强冷空气大规模向南爆发。冷空气的积聚在地面天气图上常常表现为很强的
蒙古冷高压,适宜寒潮爆发的流场在高空天气图上往往表现为振幅明显的长波系统,而冷空气的积聚和爆发是与
一系列动力学过程相联系的。
10.4.1冷空气堆积的方式
若地面天气图上存在R1040hPa的闭合冷高压,500hPa天气图上有w-36C的冷中心配合,且该冷气团呈
现准静止状态,则认为发生了冷空气堆积。冷空气的堆积有以下几种方式:
①逐步积累:原来的小块冷空气随着槽脊的发展和北方冷空气源源不断地补充而逐步积累,高空的冷中心
加深,地面冷高压也随之加强。这些冷空气有来自乌拉尔地区的,有来自新地岛南下后向东南移动的,有来自白
令海的冷空气向西南移到太梅尔半岛经西西伯利亚再东南下的。
②几块冷空气的合并:原在东欧的小冷空气堆,在东移过程中与新地岛以东地区南下的冷空气合并,成为
强大的冷空气堆。另一种方式是两支锋区的合并,随第一次冷空气下来的锋区在45oN附近停滞并稍有减弱,几
天以后从新地岛又有新的冷空气南下(强度不一定很强),伴随而来的锋区与前面的锋区合并加强。
③原来不太强的冷空气堆自新地岛向东南移,在移动过程中由于动力作用和冷平流作用,
使之不断加强成为较强大的冷空气堆。
10.4.2流场的变化
冬半年,在高纬度地区具有一定强度的冷空气是常见的,但也不一定就有寒潮爆发。冷空气是否向南爆发,
要看大型流场的变化情况。其变化有两种情况:
①逐步变化:长波槽脊有规律的东移,可导致冷空气沿脊前的西北或偏北气流南下,或使原来不太强的西
北气流演变成较强的西北气流,高低空锋区逐渐加强南压,地面气压场梯度增加,冷高压东南移动。
②突变:原来亚洲气流比较平直,锋区呈纬向型,由于小槽发展,经向度加大,流场发生改变,在高纬度
的冷空气堆及其前部的准静止锋区,斜压性加大,冷空气大举向南爆发,环流形势出现一次调整。或者在高空高
纬度地区是一个东〜西向的横槽,低纬度地区环流较平直,当乌拉尔山一带向东北伸出的高脊逆转西退造成横槽
转竖时,冷空气沿着脊前偏北气流南下,中纬度环流转成经向环流。
10.4.3500hPa锋区和地面变压场
500hPa锋区强度及其南压情况可以很好地反映空气的活动。锋区强度以等温线的密集度
来表示,等温线越密集,降温强度越大,反之越小。通常以5个纬距内等温线的条数表示,
如果达到5条等温线/5个纬距,等温线间隔为4C,表明5个经(纬)距内温度变化20C,锋区经过造成寒潮。在
寒潮过程白^前一天,850hPa锋区位于贝湖至蒙古地区,锋区强度不同,多数情况锋区强度A16C/5个经(纬)
距;如果高空形势场是发展中的槽脊,锋区强度也有12C/5个经(纬)距,在东移南压进入我区过程中加强。
过程当天,锋区主要位于我区,强度A16C/5个经(纬)距。
在寒潮发生的前一天,地面多有低值系统活动,我区处于低压底前部西南气流中,因此通常有一个地面降
压、升温的过程。24小时降压幅度一般在10hPa左右,升温幅度也在10C左右。随着冷高压的推进,低值系
统东移或者东北上,冷高压进入我区,地面开始增压、降温。因此,二者的变化强度是判断寒潮强度的重要指标。
寒潮爆发当天,增压幅度一般在10hPa左右;降温幅度A8C
O
还有一种情况是,在寒潮的前一天,弱冷空气前沿
已经影响的地区,地面表现为弱增压和弱降温的特点。
10.4.4850hPa温度平流
温度平流是寒潮天气过程的关键因素。在水平方向上气温分布不均匀时,空气水平运动将引起气温局地变
化,暖平流使局地温度升高,冷平流使局地温度下降,因此气温变化的程度与温度平流密切相关。
温度平流的强度一方面反映了系统斜压性的强度,另一方面也是强冷空气南下的主要方式。冷平流可以反
映出冷空气爆发南下的强度,冷平流越强,冷空气活动越强烈。尤其是850hPa温度平流中心的强度及移动路径,
直接揭示了寒潮的强度及影响区域。
统计表明,-20(单位:10-5C•s-1,下同)冷平流中心经过地区,24小时降温幅度在8〜10C;-40冷平流
中心经过地区,24小时降温幅度在10〜12C;如果前期升温显著,降温幅度往往会超过12C。可根据
850hPaW-20冷平流中心区的移动路径来判断冷空气的影响区域。
10.4.5850hPa〜500hPa厚度
850hPa〜500hPa厚度可以代表850hPa与500hPa之间的冷气团强度,比单层更具代表性。冷空气密度
大,暖空气密度小,因此,850hPa〜500hPa厚度越薄,冷空气强度越大。可根据
厚度中心的强度及移动方向来判断冷空气是否会爆发及其可能侵袭的路径。
10.4.6高空急流
当强冷空气东移南下时,与南部暖空气之间形成温度线密集带,温度梯度很大,也就是形成了锋区,根据
热成风原理,其上空形成高空急流。
寒潮过程和急流有密切关系。急流所伴随的动力学过程决定了地面气旋和反气旋的活动,也决定了高空波
动的演变。急流所伴随的动力学过程又是和急流轴紧密相联系的,它是由准地转过程所决定的。因此,在寒潮分
析和预报中,应特别注意300hPa槽后偏北急流中心(急流轴)的活动对冷空气堆强度变化的作用。
陶祖桂用准地转理论解释了中纬度地带天气尺度扰动的移动和发展机制、锋面气旋的维持和发展机制、高
空急流和中纬度天气过程。指出寒潮过程中高空扰动是不对称的,在寒潮爆发前的高空波动表现为后脊强、前脊
弱的不对称波动,此时急流换位于乌拉尔山高压脊前。
当急流换位于乌拉尔山高压脊前时,不仅使地面冷高压加强和锋生,而且也有利于寒潮冷堆加强。槽后偏北急流
中心左侧强的气旋性切变涡度以相应的正涡度平流造成上升运动,上升运动所伴随的绝热冷却使500hPa的冷中
心加强。这一过程就是热流量方程中垂直运动一项对局地气温变化的影响过程。
依据位势倾向方程,高空正涡度平流使地面气旋加深,负涡度平流使地面高压发展。由于急流轴左侧风场
具有气旋性切变,右侧风场具有反气旋性切变,所以当急流轴与高空槽配合时,槽前有明显的正涡度平流,使地
面气旋发展加深;而槽后有明显的负涡度平流,使地面反气旋发展。这无疑会加大地面气压场的气压梯度,有利
于寒潮的爆发。
10.5寒潮天气预报
对寒潮的预报包括寒潮冷空气堆积、寒潮的路径、寒潮的爆发、寒潮的强度和寒潮的影响区域预报;预报
方法一是环流变化和影响系统的天气学方法,二是数值预报方法。下面结合两种常规的预报方法介绍基本的寒潮
分析方法和预报经验。
10.5.1寒潮强冷空气堆积判断
寒潮天气过程的前一天,在西伯利亚至蒙古高原西部(称为寒潮关键区),冷空气中心强度能够反映出冷
空气堆积的强度。判断寒潮关键区冷空气是否堆积,主要从高空冷中心强度和地面冷高压强度两方面考虑。在不
同月份,达到寒潮的高空冷中心和地面冷高压中心的强度都有所不同,详见表10.4和表10.5。
表10.4寒潮影响前一天500hPa冷中心温度(C)
月份
2345101112
类型
1
一般寒潮-44-36-36-32-28-32-36-40
强寒潮-44-40-40-36-32-36-40-44
表10.5
寒潮影响前一天地面冷高压中心强
度
月份
冷高压中心气压值(hPa10401040
寒潮冷高压影响内蒙古时,其中心数值普遍增高5hPa以上,冷高压中心较强时,可达到1060hPa以上,最强
可达1080hPa。
10.5.2冷空气堆积的预报
判断冷空气的堆积比较简单,但要预报冷空气的堆积则复杂得多。冷空气堆积发展需要两个重要条件,即
冷空气源和有利的环流形势。一是要有冷空气源源不断地向关键区输送补充,二是与冷空气配合的小槽发展加强,
同时乌拉尔山高压脊发展,脊前槽后的偏北气流加强有利于引导极地冷空气南下堆积。此时关键区的冷空气中心
强度加大,如果500hPa冷中心
温度降低,对应地面高压一般会加强。预报冷空气堆积应该从前面讲过的寒潮机制分析和寒潮爆发过程入手,重
点关注以下几点:
①冷槽加强的条件:槽前为辐散,槽后为强冷平流,槽后脊前偏北风加大。
②冷空气补充合并。
③在西路冷空气上是否有北路或西北路径来的冷空气补充,使冷空气堆加强。
④极涡活动:500hPa极涡分裂南下到亚洲北部,有强冷空气在西伯利亚堆积,则可造成强降温天气。
⑤500hPa锋区强度。在过程的前一天,锋区强度一般〉12C/5个纬距,影响当天锋区强度增强到〉16C/5
个纬距。只有达到或超过此强度的冷空气才能在24小时内使移经地区温
度剧降,达到寒潮标准。
⑥在850hPa图上,在寒潮关键区是否有冷平流,如果有冷平流,说明冷空气在堆积;冷
平流中心强度越强,冷空气堆积越显著。根据未来24小时冷平流中心强度及位置的变化来判断未来冷空气的强
度及影响区域。
⑦地面冷锋后的降温幅度增大,锋后24小时变压增大以及地面冷高压中心强度加大,都
在一定程度上表明冷空气在增强。
10.5.3寒潮爆发预报
前面介绍了6种寒潮爆发前的环流形势特征及爆发的分析预报,当强冷空气在西伯利亚或蒙古西部山地堆
积后,是否有寒潮爆发,可从以下几个方面来考虑。
10.5.3.1环流演变情况分析
①环流演变情况是否符合寒潮前期环流演变特征。
②确定属于哪种寒潮天气过程并分析是否满足该型寒潮爆发的条件。
10.5.3.2系统加强减弱条件分析
①高空冷槽是否发展,高压脊是否崩溃东移。
②地面图上是否会产生蒙古气旋、贝加尔湖气旋或河套气旋。
10.5.3.3物理量场的变化
①地面气象要素的变化特点是:寒潮爆发当天,地面升压降温;增压幅度较大,一般在10hPa左右,最大
可达20hPa;锋区越强,降温幅度越大。
②温度平流的变化。在500〜850hPa都有冷平流影响我区。在850hPa数值预报场中,我区有w-20冷平
流中心区。由于冷平流中心区是随时间变化的,因此要根据数值预报的时间尺度和锋区强度、位置的变化综合分
析,判断冷平流中心的移经地区和强度变化。
③锋区位置及强度。不论何种寒潮爆发形势,在过程的前一天,锋区都位于贝湖至蒙古国一带。寒潮爆发
的预报,最终是要预报锋区强度和移动路径。锋区强度决定冷空气能否达到寒潮标准,而锋区的移动路径则决定
影响区域。
在过程的前一天,850hPa锋区位于贝湖至蒙古地区,锋区强度一般R16C/5个经(纬)
距;还有极少数寒潮个例在过程的前一天,锋区强度为12C/5个(经)纬距,但在东移南压的时候加强,当移
到我区时强度达到了A16C/5个(经)纬距。寒潮的当天,锋区影响到我
区,强度A16C/5个经(纬)距;24小时内一般有R3条锋区等温线压过我区边境。锋区影响我区的位置有时是
全区性的,有时是区域性的。因此,在850hPa数值预报场中,锋区进入
我区且强度达到A16C/5个(经)纬距,就预报寒潮;如果锋区强度达到了A20C/5个(经)纬距,则预报强寒
潮。
④急流。在300hPa图上,每一次强冷空气活动都有高空急流与之配合,有时锋区与高空
急流中心轴线重合,有时位于高空急流的左侧。急流中心风速一般R40m-s-1。
⑤变形场。寒潮的爆发是高低空环流形势和物理量场的有机配合,除了关注500hPa环流
形势演变外,还应关注底层变形场的作用。例如,有时在500hPa图上是平直西风带伴有几个
小槽波动,当短波槽东移时在底层出现变形场锋生,造成寒潮;高空形势不显著时,850hPa
温度平流的变化对寒潮爆发有较好的指示意义。
10.5.4寒潮强度预报
寒潮强度预报可参考强冷空气堆积预报中,地面冷高压的强度和高空500hPa冷中心的强
度。此外还应考虑冷锋的强度及冷锋后24小时变温强度来制作降温强弱的预报。一般可以从
地面图上判断寒潮冷高压的强度和移动路径;高空图上可以根据冷槽的强度与移动预报,再结合数值预报产品的
预报时效,以及对数值预报的解释应用经验,提前做出寒潮强度及路径预报。在实际工作中,首先要根据近期大
气环流特征,分析确定寒潮天气过程的类型,再依据各寒潮类型特点分析未来系统的变化趋势,包括寒潮强度及
路径。
寒潮强度预报着眼点及预报指标:
在寒潮标准中,要求最低气温w4C。因此,寒潮预报中既要考虑降温幅度又要考虑最低气温。本节对最低
气温的预报没有涉及,只介绍降温幅度的预报着眼点。
①注意500hPa高空冷中心强度和地面冷高压强度的变化,强度越强降温幅度越大;未来
24小时的变化趋势预报应把天气学分析与24小时数值预报产品相结合,确定其强度变化。
还可根据高压前部等压线的密集度,判断冷锋的强度。一般5个经纬度内有5条等压线(等
压线间隔2.5hPa)。
②地面24小时变温、变压
降温幅度一般可以参考冷锋过境的区域24小时变温,然后再依据地面冷高压的变化趋势
确定冷锋过境时降温幅度。一般来讲,地面冷高压加强,降温幅度增大;地面冷高压减弱,降温幅度减小。在数
值预报场中,&P24正值区配合与24负值区,值越大降温幅度越大。如果
前一天没有明显冷空气侵袭,则肥4在10hPa左右,最大值时〉20hPa;统计表
明,反4越大,降温幅度越大。据统计,当皮24正负中心之差达到40〜50hpa时,则可能有
达到寒潮强度的冷空气活动。
③850hPa温度平流
850hPa冷平流的中心就是强冷空气移向的主要区域,对寒潮的强度和影响区域有很好的
指示作用,因此实际预报过程中主要参考24小时850hPa的温度平流。根据冷、暖平流及其
中心强度确定24小时局地温度变化。在热力性质比较均匀的气团内部这一项对温度局地变化的作用很小,表现
为温度平流值很小;但在锋面附近作用却很大,常可在温度预报成败中起关键作用。
寒潮强度指标:850hPa温度平流w-20的区域,24小时降温幅度8〜10C;<-40的区域,24小时降温幅
度10c以上;<-60的区域,24小时降温幅度14c以上,在其它条件有利配合下,最大24小时降温幅度能够达
到20C。对于一天之内08时和20时的W-20冷平流区域叠加地区,也是强降温区域,降温幅度一般〉10C。
④500hPa锋区强度。锋区强度〉16C/5个经(纬)距,锋区经过区域将出现寒潮。或者24小时内,锋
区有3条等温线压过某一区域,该区就可以起报寒潮,压过的等温线条数越多,寒潮的降温幅度越大。
⑤500hPa温度平流和涡度平流。如果500hPa脊后有暖平流,脊前有冷平流,处于脊前槽后的地面冷高
压容易发展。如果脊前有负涡度平流或者负涡度平流增强,则地面冷高压将加强。
⑥强降温指标。高空锋区上有5条以上的等温线和4〜6条等高线经过,等温线与等压线交角>45。;锋后
蒙古冷高压有由3条以上闭合等压线,其形状接近正圆形或为轴线接近南
北向的椭圆形;08时锋后△B>3百帕;锋前前期温度高,过去48小时气温上升幅度A10C;北路、西北路冷空
气或者西路有北路补充的冷空气,降温幅度大;单纯西路冷空气,降温幅度小。
10.5.5寒潮路径及影响区域预报
①引导气流规则
地面冷高压移动方向与其高压中心上空500hPa或700hPa气流方向较为一致,此时应注
意引导气流本身的变化,按照引导气流未来变化的方向和速度来预报地面冷高压的移动。移动速度与该高度上的
风速也成一定比例。一般而言,地面系统中心移速为500hPa地转风速的
0.5〜0.7倍;为700hPa地转风速的0.8〜1.0,在风速大时系数较小,而在风速小时系数较大。引导气流规则用
于浅薄系统效果较好,而当地面系统逐渐加深时效果较差。在使用引导气流规则时,除了注意地形对地面气压的
影响外,还要注意蒙古高压主体停留或位置少变的情况,这时往往以分裂出一个较小的高压或伸出一个脊的形式
向东南下。
②地面冷高压长轴方向和变压的应用
地面冷高压长轴方向和地面配正变压中心,可以预示未来冷高压的移动方向。实际工作
中常常用过去型或者过去AP24的变化趋势来外推未来冷高压的移动与强度变化。第一,从两
个不同方向移来的地面正变压中心合并时,冷高压将显著增强。第二,圆形地面冷高压向着地面取或者加24变压
升度方向移动,所以现在的负变压中心,往往会变成未来冷空气主力侵
袭的地方;长轴型地面冷高压向着地面&P3或者&P24变压升度方向与长轴之间移动。第三,地
面冷高压的移动速度,与变压升度成正比,与中心强度成反比。
③寒潮过程前1天08时500hPa图上,冷槽移到贝加尔湖以东地区,而且锋区在5OON
以北,则冷空气仅影响内蒙古中、东部地区。如果冷槽移到蒙古西部山地附近,锋区在45oN
以南地区,则全区大部地区都可受到影响。如果为西路冷槽,冷空气从河西走廊进入内蒙古,则主要影响西、中
部地区。
④850hPa冷平流区的应用
统计表明,850hPa<-20的冷平流经过地区就是寒潮路径及发生区域。因此,应重点关注未来冷平流中心
的强度变化及移动方向。
⑤850hPa冷平流区与△自正变压区的关系
850hPa冷平流中心与&P3正变压中心配合密切。冷平流区配合AP3正变压,暖平流区配合负变压区;平流
越强,变压也越大。一般情况是,&-20的冷平流区域配合AP3>3hPa区域;
在强降温过程中,AP3最大值有时可达到7hPa。因此未来AP3正变压区就是冷高压移动路径,也即冷空气移动
方向,是降温的主要区域。
10.5.6寒潮天气类型的预报
分析环流形势演变特征,确定其符合哪一种寒潮爆发类型,则可以初步确定寒潮类型以及产生的天气。
10.5.7寒潮爆发时的天气预报经验指标
10.5.7.1大风指标
①春季,在500hPa图上有大于25m-s-1以上的急流区,急流轴长超过15个经度,与之
相配合的锋区强度大于16C/5纬距,急流区与内蒙古的距离在半个波长范围内,则急流延长
线所指向的地区,未来都有大风出现。高空急流风向延长线通过的附近地区,是未来受大风影响的主要地区。大
风区的左侧将是出现降水的主要地区。
②统计表明,急流每天约移动15〜20个纬距,在乌拉尔山北部的急流3〜4天内可影响
内蒙古。急流强度大(即风速大)则影响时间要早些。
③当高空冷槽己到达蒙古西部山地附近时,槽前为辐散,温度槽落后于高度槽,糟前为暖平流,槽后冷平
流且较强,有时虽然没有急流相配合,短期内也会有大风天气出现。
④8级以上大风指标:a、地处蒙古气旋或贝加尔湖气旋暖区中刮西南大风,要求14时△P3,要达到-3hPa
以上,高空对应的是辐散槽,温压场呈反位相。b、处于地面气旋后部刮
西北大风,要求从气旋中心到高压中心之间有7〜9条等压线。c、08时地面图上,寒潮冷锋
后部△P3>3.5hPa,则第二天西北大风风速等于△P3X4(经验公式)。d、高空和地面风向一
1
致,且700hPa局空风速》20m•s,则地面有大风。
10.5.7.2降水指标
①850hPa上30oN以北、125oE以西有东南风。
②有较强偏南气流,如有南北双低系统,850hPa上有低空西南气流。
③高空急流出口区左侧,有利于降水的产生。
④700hPa图上有丁字槽或人字槽,500hPa处于南支槽前。
10.5.8预报方法简介
内蒙古气象局孟雪峰等专家应用数值预报产品建立了寒潮PP方法。在实际预报中应用实
时的T106资料,包括500hPa和850hPa高度场、850hPa温度场、地面气压场、700hpaUV分量场,时效为
24〜144小时。通过计算得到预报因子场,代入方程计算得到24〜120小时
寒潮预报场,以MICAPSB四类数据格式输出。
通过采用逐步回归方法,以下5个因子入选:
①850hPa24小时变高Xi,反映了冷高压控制的情况,其往往配合着下沉气流,是强冷空气活动的重要特
征。
②500hPa与850hPa24小时厚度变化X2,可以很好的描述强冷空气的移动和影响的区域。
③850hPa24小时变温X3,直接反映了850hPa气温下降的情况。
④地面24小时变压X4,反映了地面冷高压的控制区域及其移动趋势。
⑤700hPa20时温度平流的强度X一方面反映了系统斜压性的强度,另一方面也是强冷空气南下的主要方
式。温度平流可以反映出冷空气爆发南下的强度。温度平流越强,冷空气活动越强烈。
预报方程(PP方程)如下:
Y=20.3535+0.0763Xi+0.0130X2-0.4148X3+0.4102X4-0.2723X5R2=0.7926
总之,寒潮天气的爆发过程常与北半球长波调整相联系,所以应注意500hPa等压面图上
环流形势的演变和预报。寒潮过程具有很强的斜压性,因此要注意高空和地面两层系统的演变及其配合情况。除
此之外,还要结合数值预报产品、预报经验及云图等,综合考虑制作寒潮天气预报。
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