2018年4月4—6日海南州大风降温天气过程分析

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  摘要 2018年4月4—6日海南州出现大风降温天气过程,最大瞬时风速达到36.1 m/s。本文从高低空环流形势、物理量场等方面分析了此次天气过程,并检验了欧洲数值预报。结果表明,乌拉尔山高脊发展加强,脊前偏西北气流使低槽后部冷平流加强并引导低槽东移南压,是造成此次大风强降温天气过程的主要原因。
  关键词 大风;降温;环流形势;物理量场;数值预报;青海海南;2018年4月4—6日
  中图分类号 P458 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2018)16-0200-02
  海南州处于青藏高原中东部,青海湖以南,具有显著的高原大陆性气候特征,冬季、春季、秋季冷空气活动频繁,当冷空气过境时往往会造成灾害性天气。大风是指瞬时风速 >17.0 m/s的风,强烈的大风是一种严重的灾害性天气。近年来,许多学者对各地区的大风天气特征以及预报方法开展了大量研究[1-3]。本文分析总结了海南州大风降温天气的特征,对于做好此类灾害性天气预报、服务地方经济具有重要的意义。
  1 天气实况
  受西西伯利亚低槽东移南压和北方强冷空气共同影响,2018年4月4—6日海南州出现了一次大范围的大风降温天气过程。从3日14:00开始,海南州北部地区陆续出现了大风天气,夜间较白天有所减弱。瞬时风速最大值出现在4日15:00的黑马河,达36.1 m/s,阵风风力12级(表1)。海南州5个县城区站点最大瞬时風速为13.3~25.5 m/s,风力为6~10级,5日风速普遍大于4日,6日凌晨风速减弱(表2)。海南州各地区日最高气温在5日有明显的下降,降温幅度为6.1~8.9 ℃,6日最高气温有所回升(表3)。
  2 天气形势分析
  2.1 高空环流形势
  由图1可知,2018年4月4日8:00中高纬度为两槽两脊,两脊分别位于乌拉尔山地区和贝加尔湖地区,两槽分别位于西西伯利亚至北疆地区和我国东北地区。西西伯利亚地区有1个冷涡形成,冷涡中心低压值为512 hPa,配合有1个 -44 ℃冷中心,对应冷槽从45°N北伸到65°N。冷涡后部冷平流较强,使冷空气堆积,冷涡西侧与乌拉尔山高脊之间有1个较强的西北急流,随着冷空气不断加强,高脊前的西北急流推动冷槽不断东移南压并分裂出短波槽,影响青海省北部地区,短波槽上也有较强冷平流且持续发展。700、850 hPa与500 hPa形势场基本一致,但高层冷涡落后于低层,为后倾槽,斜压性强,有利于冷涡的发展[2]。在海南州36°N至北疆46°N之间,等温线密集,10个纬距里有6根等温线。由图2可知,5日8:00 500 hPa上,西西伯利亚低槽东移南压至蒙古地区,等温线和等高线变得更加密集,温度梯度和气压梯度加大,温度槽略落后于高度槽,乌拉尔山高脊发展加强,北伸至60°以北,海南州处于乌拉尔山脊前强西北气流控制,脊前等温线与等高线交角加大,冷涡后部冷平流较4日明显增强,使冷涡发展加深,为5日大风过程发展提供了有力条件。
  200 hPa形势场上,从新疆地区到青海中北部到河西走廊地区有1支明显的强西风急流,锋区中大风风速最大值为44 m/s,海南州位于急流轴出口区右侧,高空急流为低层大气的运动提供了动量,使低层锋区加强,高空急流促使冷空气堆积速度加快,从而使锋区不断加强,造成了大风降温天气。
  6日8:00 500 hPa,中高纬度分裂为宽广的一槽一脊,低槽东移至蒙古—河北以北地区,海南州受脊前西北气流控制,配合有冷平流,加上辐射降温,造成了6日的最低温度较5日降低了4.4~7.1 ℃,大风天气过程随着系统东移而结束。
  2.2 地面形势演变
  在2018年4月8:00,新疆南部至青海海西以西地区为1个强高压(图3),中心气压值为1 027.5 hPa,其东南部四川地区有1个1 000.0 hPa的低压中心,此时冷锋位于新疆近青海地区。新疆地区有较强的冷空气,北疆地区24 h最大变压为 13 hPa,冷空气分为2条路径,1条从柴达木进入青海,1条进入河西走廊。4日14:00地面,南疆地区出现浮尘天气,柴达木地区出现扬沙天气。4日20:00地面图上(图4),北疆地区24 h最大变压为 10 hPa,青海柴达木地区24 h最大变压为 10 hPa,海南州北部大部分地区出现大风天气。5日14:00地面上,1 038 hPa冷高压中心压到环湖地区,冷空气主力已达青海东北部及甘肃地区,海南州24 h最大变压为 7 hPa,较大的气压梯度使海南州大部分地区出现7级以上大风,共和地区和环湖地区风速在8~10级之间。
  3 物理要素场分析
  3.1 垂直速度场
  分析垂直速度场可知,大风天气发生时,正垂直速度区的低层向东北部倾斜,反映出锋区的垂直运动特点[4],锋前为抬升运动,锋后为下沉运动,强烈的下沉运动使高空风动量下传,从而使地面风速加大。
  3.2 涡度
  分析涡度场可知,500 hPa及以上高度有正涡度平流,有利于高层辐合,动量下传较强,从而使低层及地面风速增大。
  4 欧洲数值预报产品检验
  2018年4月4—5日的ECMWF 500 hPa形势场上,对此次强冷空气过程的主导系统变化有较好的预报,比较预报场与实况,西西伯利亚低槽的移动路径预报与实况比较吻合,总体显示了较强的预报能力。
  分析ECMWF不同预报时效(24~72 h)海平面气压场可以看出,预报场的移动路径和实况场中的移动路径比较一致,但ECMWF上24 h正变压值比实况地面图上的数值大,准确指导了海南州的大风、强降温预报,具有较高的参考价值。
  ECMWF 850 hPa温度场也准确预报了此次过程的降温幅度。850 hPa的温度预报中,提前4 d预报了4—5日海南州有6~8 ℃以上的降温,实况海南州5个县站降温6.1~8.9 ℃,降温幅度与ECMWF数值预报产品结果一致。
  5 预报服务情况
  针对此次天气过程,海南州气象台在4月2日发布了1周天气预报,在4月4日发布了清明节专题预报,均准确预报了此次大风降温天气过程。预报海南州北部有6~7级西北风,南部有5~6级西北风,最大风速可达10级,日最高气温下降8~10 ℃,并于5日9:40发布了全州大风黄色预警信号。无论影响时间、强度还是范围,预报结果均与此次天气过程较一致,收到了良好的社会效果。
  6 结语
  (1)乌拉尔山高脊发展加强,脊前偏西北气流使西西伯利亚低槽后部冷平流加强,并引导西西伯利亚低槽东移南压,造成了2018年4月4—6日海南州大风强降温天气过程。
  (2)高空急流的形成为低层大气的加速运动提供了动量,使低层锋区加强,导致大气层结不稳定,为此次大风提供了有利的条件。
  (3)地面上,海南州以北的地区24 h正变压值在 10 hPa以上,对强冷空气的入侵具有很好的指示意义。
  (4)强烈的下沉运动使高空动量下传,从而使低层和地面风速加大。
  (5)ECMWF 850 hPa温度趋势预报对强降温具有很好的指示意义。
  7 参考文献
  [1] 朱乾根,林锦瑞,寿绍文,等.天气学原理和方法[M].4版.北京:气象出版社,2007.
  [2] 王慧清.2012年呼伦贝尔市一次西南大风天气成因分析[J].内蒙古气象,2016(4):25-26.
  [3] 周翠芳,张广平.宁夏北部地区一次大风天气诊断分析[J].安徽农业科学,2009,37(14):6520-6523.
  [4] 梁明珠,骆丽楠,杨小萍,等.2000年春季大风特征分析[J].山西气象,2002(2):20-22.
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