精品论文

一次低槽东移型寒潮过程分析与预报

姚林塔1,郑东旗2

(福建省福州市气象局,福建 福州 350014)

摘  要:通过分析得知,低槽东移型寒潮要有一定强度的冷中心维持和适当的环流配合,当48h内低层福州或上游的降温达到10℃以上,850hPa过程最低气温≤3℃和850hPa以下各层都有强锋区和偏北急流时,可预报2个或以上的测站达到寒潮,当降温幅度远大于12℃,850hPa过程最低气温远低于≤-3℃时,则可预报更大范围的寒潮。较为准确的数值预报产品可作为要素指标的重要参考。

关键词:寒潮;低槽东移型;分析;预报

中图分类号:P458.122                            文献标识码:A

 

0 引言

寒潮是福州市冬季前后主要气象灾害,是农林牧业和交通部门预防的重要气象灾害[1-2]之一,也是气象部门冬季预报服务的重点。2012年12月29~31日,福州出现全市性寒潮过程,冷空气推进速度快,24h内部分县(市)达到寒潮,不到48h除平潭外全市都达到寒潮。寒潮过后,气温迅速回升,气温急降急升,给各方面带来极大的影响。本文从环流背景入手分析这次寒潮的特点,并对如何预报作了探讨。

1 过程概况

根据福建省气象局2012年制定寒潮标准[3-6] (闽气科函[2012]8号文件):日最低气温降温幅度:24h≥8℃,或48h≥10℃,或过程≥12℃;过程极端最低气温内陆≤5℃,沿海≤6℃。根据该标准,2012年12月29~31日,福州市达到全市性(超过三分之二的测站,称为全市性)寒潮过程,全市除平潭外均达到寒潮标准,见表1。

表1 全市气温具体情况表 (气温单位:℃)

  闽清 闽侯 永泰 福州 罗源 连江 长乐 福清 平潭
过程极端最低气温 0.6 0.6 0.4 0.8 0.2 0.7 1.9 2.6 5.5
最低气温出现日期 31日 31日 31日 31日 31日 31日 31日 31日 31日
24h低温降幅 9.3 8.9 9.3 7.7 7.2 7.2 7.6 7.4 6.7
48h低温降幅 13.4 12.9 13.2 12.9 12.6 13.0 11.8 12.1 8.2
过程最大降幅 13.4 12.9 13.2 12.9 12.6 13.0 11.8 11.5 8.2
是否达到寒潮标准
最低气温最高值 14.0 13.5 13.6 13.7 12.8 13.7 13.7 14.1 13.7
高值出现日期 29日 29日 29日 29日 29日 29日 29日 29日 28日

2 环流背景分析

2.1 500hPa环流形势

在2012年12月26日20时前,500hPa乌拉尔山脉东面巴尔喀什湖西边一带有低槽发展,槽后是紧跟着西北偏西急流,槽后最冷中心达-43℃。27日,低槽和-43℃移入新疆,而在天津-郑州-重庆一带维持一高空槽。槽前到华南一带维持西南急流。这种槽后风速大、气温低,槽前方有西南暖湿急流的环流形势,既利于天气系统的快速移动,又利于槽前槽后形成足够的温差。槽过后天气转晴,利于气温快速下降,为达到寒潮创造更好的条件。另外,急流除了为对流发展提供动能外[5],还起着抽气和通风的作用,利于高低层热量的交流,使地面热量的扩散和该层热量的维持,地面冷空气得以维持一定强度南下。图1为各层气温的变化曲线图,可以看出500hPa的气温变化幅度最小,925hPa变化最大。28日8时,槽和-39℃移到拐子湖-兰州一带。29日8时,移到呼和浩特-西安一带,30日南段移到海上。

图1 2012年12月28日8时~31日20时福州探空站各层气温变化曲线

 

2.2 700hPa环流形势

700hPa的冷中心加强比500hPa慢,但移速比500hPa快。28日8时,在蒙古国西南部阿尔泰山脉的东部才形成一个-30℃的冷中心。有西北偏北急流配合,槽的移速比500hPa快,28日8时,就移到呼和浩特-西安一带。29日8时,槽移到河北东部-天津-济南-武汉一带,-33℃冷中心移到北京西部一带。30日8时,北段槽基本移出我国,南段槽的槽底还在台湾西岸,除华南南部还是西南偏西风急流外,我国基本处在西北风急流控制,槽后有强冷区配合。我们选取了接近等距离的北京和武都来衡量冷锋的强度。29日8时,福州与北京的温差达27℃,福州与武都的温差达26℃,强冷区和西北风急流为福州能迅速降温提供可靠的保证。

2.3 850hPa环流形势

850hPa的槽和冷中心移速又比700hPa快,28日8时,移到北京-太原-西安一带。29日8时,槽移到沈阳-南京-南昌-南宁一带。30日8时,基本移出我国。槽后同样有偏北风急流和强冷中心配合,槽前有西南风急流,利于槽前后形成大温差,29日8时福州与北京的温差达30℃,福州与武都的温差也达到19℃。这种槽前西南风急流、槽后干冷偏北风急流的是冷空气能迅速到达福州,使福州的天空转晴、气温迅速下降到寒潮所需的条件的最重要环流形势。表1列出850hPa当日与未来24或48h的8时或20时变温,由表1可知,24h变温最大的是29日8时与30日8时邵武站的变温,达18℃,其他的站也都达到10℃以上的降温,而48h的降温都达到12℃以上。另外,冷高中心最南时到了贵州北部,主中心保留在新疆境内,但位置南落,东北一带一直保持冷中心,东南沿海维持偏北气流,利于冷空气不断地向我市输送。图2为850hPa高压中心及强度的移动路径。

表1  850hPa当日与未来24或48h的8时或20时温差(24或48h变温)(单位:℃)

24h变温 48h变温
站名 福州 邵武 厦门 福州 邵武 厦门
日期 28 29 30 28 29 30 28 29 30 28 29 30 28 29 30 28 29 30
8时 -1 13 1 -4 18 3 -2 6 3 12 14 -6 14 12 -6 4 10 1
20时 1 13 -8 13 3 -9 2 10 0 14 5 -8 16 -4 -5 13 8 -8

 

2.4 地面环流形势

图3列出了12月28日8时、31日20时地面冷高中心位置及强度变化,由图可以看出冷高中心移动路径为西路。29日20时,地面高压中心到了我国内蒙古西部与甘肃北部交界处,然后逐渐南落,西部最南达到兰州南部,东部最南到福建的西北部,冷高中心在向东南沿海移动的过程逐渐减弱,由28日20时1066hPa减弱到31日20时的1026hPa。强冷高利于保持东西和南北向的气压梯度,使地面冷空气保持一定的强度快速向东向南移动,利于气温的迅速下降。

3 福州低槽东移型寒潮的预报

在总结高空和地面的环流形势基础上,我们对福州低槽东移型寒潮的预报作一些探讨。

3.1首先要有强冷中心维持

只有强冷空气南压时,福州才有可能出现寒潮。表2列出了这次冷中心气温最低值、锋区强度和福州与北京、武都的温度差值。由表可以看出,850hPa和地面冷中心都经历了加强→减弱→加强的过程,而700和500hPa是逐渐加强;锋区强度变化都是加强→减弱→加强,850hPa锋区强度最强达到8.1℃/纬距,地面冷中心最强时达到-48℃,850、700和500hPa冷中心最强分别达到-34℃、-35℃和-46℃。850和700hPa的-20℃和-25℃的南界达到39N附近;500hPa的-40℃接近40N,29日8时~31日20时中国东北地区维持着一个-44℃的冷涡中心,30日8时起到2月初850hPa从东北到华南维持东北气流,利于冷空气向南输送。所以,当850hPa锋区强度>8℃/纬距, 850和700hPa的-20℃和-25℃的南界可达到39N附近, 东北地区维持着一个-44℃的冷涡中心,且东北到华南较长时间维持东北气流时,可进一步考虑预报可能出现寒潮天气。

 

图2  28日8时~31日20时850hPa高压中心 图3  26日20时~31日20时地面冷高中心位置和强度强度

(G上部为中心强度,下面为日期和时间)(G上部为中心强度,下面为日期和时间)

 

表2   每日8时冷高中心最大值(hPa)、冷中心最低值(℃)、

锋区最强强度(℃/纬距)(70~130E,下同)和福州与北京/武都的高度或气压差(gm/hPa)

 
 
地面 850hPa 700hPa 500hPa
最低气温 冷高中心 气压差 最低气温 锋区强度 高度差 最低气温 锋区强度 高度差 最低气温 锋区强度 高度差
28日 -48 1066 -5.8/2.1 -32 3.7 6/7 -30 4.9 16/14 -42 3.0 27/17
 

29日

-44 1061 -9.9/-22.3 -34 8.1 7/-9 -33 6.6 23/4 -44 4.3 44/21
30日 -44 1046 -0.2/-14.3 -30 7.8 2/-9 -33 4.9 19/-2 -45 3.3 43/13
31日 -44 1032 8.5/-2.6 -33 3.6 8/-3 -35 4.3 19/1 -46 3.3 39/9

3.2 前期要有明显的回暖过程

冷空气南下前1~2天有西南急流建立。南面暖湿的气流向北输送,江南到华南回暖明显,日最低气温迅速上升,使气温可降幅度增大,福州就越有可能达到寒潮。

3.3 要有西北到东北大风

西北到东北大风作用有:强冷空气快速南送而不变性;大风利于降温,同样强度的冷空气,风速大的,气温会降得更低;利于转为晴好天气,夜间辐射降温会使气温降的更低,利于福州达到寒潮。

3.4 地面冷高保持一定的强度南压到长江以南

地面冷高保持一定强度南压且没有移到海上。这样利于引导冷空气南下,可以用福州与北京、福州与武都的气压差来表征冷空气是否能南下。当福州与北京的地面气压差小于零,冷空气才能南压,气压差负值越低意味着冷空气越强,南下的速度越快;一旦气压差大于零,则意味福州的气温要回升,气压差正值越大,则福州气温回升的越明显。福州与武都的气压差与福州与北京的情况相类似。

3.5 48h内低层降温要≥10℃,且850hPa气温≤4℃

我们总结了1981年到2012年福州所有寒潮过程时发现:要≥2个测站达到寒潮,则48h内850hPa或925hPa福州或上游的降温要达到10℃以上,850hPa过程最低气温≤3℃,850hPa都有偏北(西北到东北)的急流过程。

3.6 数值预报的应用

数值预报的形势和要素场有较高参考价值[8-9],当数值预报的形势场与上述环流形势有相似,且要素,特别是气温[10]指标也达到或超过寒潮对应的条件,可以考虑预报寒潮。

4 结语

(1)按照现行的标准,在低槽东移过程中,福州要达到2站以上寒潮,需要有一定强冷中心维持和适当的环流形势,前期有明显回暖过程,低层上游有西北到东北急流和锋区维持,降温要达到10℃以上,850hPa过程最低气温≤3℃。

(2)当降温幅度大于12℃,850hPa过程最低气温远低于≤-3℃时,则可预报有更大范围的寒潮。

(3)目前数值预报产品的可靠性高,可作为要素指标的重要参考。

(4)寒潮所关注的都是气温,但能否达到寒潮与所定的条件有关,条件改变,原来是寒潮的天气过程就不一定是寒潮。

 

 

参考文献

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作者简介:姚林塔(1968-),男, 福建省福州市气象局,副研级高工,主要从事气象预报与服务、气候分析与应用研究。

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本文已公开发表在《农业与技术》杂志2014年第05期