寒潮分析和预报分解.docx

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寒潮分析和预报分解

寒潮分析和预报

寒潮（coldwave,coldcurent,coldsurge），寒潮天气过程是指与强大的冷高压相伴随的一种大规模的强冷空气活动过程。

中央气象台规定，对局地而言，由于受冷空气影响，24小时气温下降10℃或以上，而且最低温度下降到5℃或以下，并伴有5级以上偏北大风时，称为一次寒潮天气过程。

寒潮可引起霜冻、冻害、降雪、大风、雨凇等严重灾害性天气现象。

或一次冷空气活动使长江流域以及以北地区48小时降温10℃以上，长江流域最低温度达4℃以下，陆上有相当于三个行政区出现5-7级大风，沿海有三个海区出现7级以上大风者，称强寒潮。

寒潮过程等级的划分

全国性寒潮：

凡日平均气温的过程总降温>10℃，负距平（距平-departure，气候要素值与多年平均值的偏差。

高于平均为正距平,低于平均为负距平。

）的绝对值>5℃的站点数，北方>=32站（占北方站点数的三分之一）、南方>=13站（约占南方站点数的四分之一）；或南北方达到上述影响强度的总站数>=40站，同时过程总降温>=7℃，负距平的绝对值>3℃的总站数大于90（占南北方站点总数的60%），则作为“全国性寒潮”。

区域性寒潮：

凡日平均气温的过程总降温>10℃，负距平绝对值>5℃的南北方站点数>=20站，同时过程总降温>=7℃，负距平的绝对值>3℃的总站数大于40站的，则作为“区域性寒潮”。

强冷空气：

凡同样影响强度的站点数达到区域性寒潮标准的一半以上时，则作为“强冷空气”。

一般冷空气：

凡未达到强冷空气标准的过程，一律作为“一般冷空气”。

发生频率：

平均4.5次/年，全国类2.1,北方类1.1,南方类1.3

强冷空气6.3,       3.8,      2.1,      0.4

–一年中寒潮最多9次，最少2次，加上强冷空气分别为17，6次

出现时间：

最早9月下旬，结束最晚次年5月

活动最频繁：

春季3月和秋季的10-11月

冷空气的源地：

北冰洋

–新地岛以西洋面上（影响我国的占40%）：

经巴伦支海（BARENTSSEA）、前苏联欧洲地区，次数最多，达到寒潮强度也最多。

–新地岛（NOVAYAZEMLYA）以东洋面上（18%）：

经喀拉海（KARASEA）、泰梅尔半岛（P-OV.TAYMYR）、前苏联；次数少，强度强，达到寒潮强度的占该源地冷空气总数的比例最大。

–冰岛以南洋面上（33%）：

经前苏联南部、地中海、黑海、里海；次数多，强度弱，一般达不到寒潮强度。

路径：

冷空气从寒潮关键区入侵我国有四条路径：

–西北路（中路）：

经蒙古-河套南下-长江中下游、江南

由于从河套到低纬路径短，地势北高南低，往往直冲而下造成最强寒潮。

–东路：

蒙古-华北北部-主力东移到东北或折向西南-渤海-华北-黄河下游-两湖盆地

势力较弱，但易造成阴雨天气

–西路：

新疆-青海-西藏高原东南侧-西南-江南

冷空气经河西走廊主力在河套以西南下，侵入中国中、南部，强度一般。

–东+西路：

东路从黄河下游南下，西路从青海东南下，在黄河、长江间汇合，两股冷空气合并南下，造成大范围雨雪和大风、降温天气。

寒潮关键区：

入侵我国的冷空气95%要经过西伯利亚中部（70-90E，43--65N）地区在那里积累加强，该地区称为寒潮关键区。

冷空气源地、路径及关键区

冷空气南下过程中的结构及其变化

南下冷空气降温强度的垂直分布

–最大降温高度（900-800hPa）

–北方高于南方，平原高于高原

冷空气南下过程中的厚度变化及三维路径

–位涡守恒（在绝热、无摩擦、旋转大气中,位势涡度不随时间变化的现象。

两邻近等熵面（等位温面）之间的大气柱在被带到某一规定纬度并被伸缩到某一规定厚度时所有的涡度。

其实质是绝对涡度的垂直分量与涡旋的有效厚度（即两位温面θ和θ+Δθ之间以单位气压为度量的距离之比。

熵-entropy的概念，用来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度，能量分布得越均匀，熵就越大。

一个体系的能量完全均匀分布时，这个系统的熵就达到最大值。

在一个系统中，如果听任它自然发展，那么，能量差总是倾向于消除的。

让一个热物体同一个冷物体相接触，热就会以下面所说的方式流动：

热物体将冷却，冷物体将变热，直到两个物体达到相同的温度为止。

）：

高空槽在南下冷空气中的作用

–南下中温度的变化：

下垫面非绝热加热

垂直运动引起的绝热加热

一次寒潮爆发过程中冷空气的三维路径

在290K等熵面上

寒潮天气形势1

小槽发展型（经向型、脊前不稳定小槽东移发展型）

–寒潮酝酿过程

–寒潮爆发过程

–小槽发展型寒潮过程的基本特征

冷空气源地在欧亚大陆的西北部，取西北路径侵入我国

500百帕图上乌拉尔山地区有长波脊建立

寒潮的爆发由不稳定小槽的发展所引发

–极地冷空气在南下过程中，只有采取气旋式路径，才能保持其厚度和强度。

小槽发展型寒潮的爆发，是与500百帕上小槽发展并代替东亚大槽的过程相伴随的。

–初期为叠加在西北气流的锋区中的小扰动，称不稳定小槽

–从小槽出现到发展成东亚大槽一般需5-7天

 小槽发展型-酝酿过程

某年12.13.08时500HPA图

a.500HPA图

b.地面图某年12.15.08时天气图

某年12.16.08时500HPA图

某年12.16.08时850HPA图

某年12.16.08时地面图

小槽发展型-爆发过程

某年12.17.08时500HPA图

某年12.17.08时地面图

a.500HPA

b.地面图某年12.19.08时天气图

小槽发展型-综合动态图

过程综合动态图

寒潮爆发过程中508位势什米特征等高线演变图

寒潮天气形势2

低槽东移型（西来低槽发展型、纬向型）

–酝酿过程

–爆发过程

–过程的基本特征

冷空气源地和路径偏西

–冷空气源地偏南，温度较其他型偏高，一般势力较弱

冷空气由位于我国以西的低槽东移发展所引发

–西来槽在到达蒙古西部山区前一般不会发展

–能引发寒潮的西来槽有两种：

一是长波调整中移出的长波槽，另一种是移动性的有一定振幅的低槽

中亚有高脊发展

–此型中亚高脊比小槽发展型寒潮的乌山地区的高压脊位置偏南，且很少能形成阻塞形势

西槽东移型—实况

槽脊东移型过程降水量和大风实况图

西槽东移型—酝酿过程

a.500HPA图

b.某年11.9.08时天气图

某年11.11.08时500HPA图

某年11.12.08时500HPA图

某年11.12.08时地面图

a.500HPA图

西槽东移型—24小时变温中心动态

地面-△T24中心演变图

地面+△P24中心演变图

西槽东移型—爆发过程

某年11.13.08时500HPA图

某年11.13.08时地面图

b.地面图某年11.15.08时天气图

西槽东移型—综合动态

一次槽脊东移型寒潮过程综合动态图

寒潮天气形势3

横槽型（阻高崩溃型）

–酝酿过程

–爆发过程

–过程的基本特征

冷空气的源地偏东

–多在中西伯利亚以东的内陆或北冰洋上

–雅库茨克地区三面环山，北面开口面对北冰洋，冬季地面气温可低达-50℃以下，最有利于冷空气聚集和加强，且入侵我国路途短，势力较强。

乌拉尔山地区有阻塞高压，阻塞高压以东有横槽

–阻高和横槽切断了正常的西风环流，使亚洲高纬地区成为北高南低的气压场形势，冷空气突袭方向影响范围与位置有关

前期稳定，爆发突然

–阻高和横槽都是较稳定系统，酝酿期天气形势稳定（3-6天，11天），横槽前平直西风中有小波动东传

–阻高崩溃时，横槽转竖，冷空气大举爆发

各类寒潮过程的异同点

相同点：

–实质：

强冷空气向南侵袭我国、东亚大槽重建的过程

–必要条件：

冷源、环流条件

–高空图上表现：

冷中心或冷舌

–地面图：

冷高压、寒潮冷锋活动

–引起天气：

温度剧降，气压急升，偏北大风

–大范围热量的南北交换

不同点：

–冷空气源地不同

–路径不同（西北路；西路；北路；东北路）

–强度和影响范围不同

–冷高压南下形式不同：

（整个冷高东移；冷高分裂南下；冷高补充南下；冷高扩散南下）

–寒潮爆发的形式不同

寒潮的预报

寒潮的预报主要从以下四个方面的预报来考虑：

–寒潮的强冷空气堆积的预报

预报关键：

是否有强冷空气在西伯利亚、蒙古堆积

–判断冷空气是否堆积，主要从地面冷高压的强度和高空冷中心强度两方面考虑：

地面有强冷高压，且周围又有很大的气压梯度，同时500百帕上有-48℃的冷中心（700HPA-36℃），则说明已有冷空气堆积了。

预报强冷空气的堆积，可从以下四方面考虑：

–与冷空气配合的小槽有否较大发展

–有否新鲜冷空气补充或合并加强

–极涡是否分裂南下

–冷舌中有否产生绝热上升冷却的环流条件

–寒潮爆发的预报

 在冷空气源地堆积的强冷空气，不一定能向我国爆发成为寒潮，一般只有在下列情况下才能爆发寒潮：

–符合寒潮环流形势

–东亚大槽有可能重建（重建过程可以是上游长波槽向下游频散效应，也可以是移动性长波进入东亚发展，也可以是阻塞形势破坏引起东亚大槽重建）

–南支槽与北支槽叠加

–地面气旋发展（全国性寒潮往往先有北方气旋发展，到达南方后有南方气旋发展）  

对三种类型的寒潮爆发的预报可以分别从以下几个方面着眼：

–小槽发展型寒潮的爆发：

预报着眼点：

乌拉尔山或西西伯利亚长波脊的建立、加强和东移以及不稳定小槽的发展。

–低槽东移型寒潮的爆发：

预报着眼点：

北支锋区上的低槽与中支锋区上的低槽合并，其上游有槽脊发展，经向环流增强，同时高空锋区和冷空气势力都加强，500百帕槽后出现低于-40℃的冷中心时，则低槽在东移过程中将发展为东亚大槽，当冷空气到达蒙古后，地面冷高压加强南下，形成一次寒潮爆发。

–横槽型寒潮爆发：

预报着眼点：

关键是阻高和其前部横槽的形成，以及阻高崩溃引起横槽转竖。

槽脊发展的预报：

–温、压槽配置好，等温槽落后于等压槽

–冷暖平流的配置：

暖平流随高度减弱，脊发展

–槽与其他系统关系：

槽与其后的脊发展与否

–南北两支波动同位相叠加（阶梯槽）

–上下游效应、长波调整

–二冷涡打转（气旋式）

脊的崩溃

–当冷空气堆积不明显时，考虑有无不稳定槽脊发展

–当冷空气堆积已经明显，而相应的环流形势是稳定的长波系统时，则预报寒潮的着眼点放在长波槽的移动及长波脊的破坏与东移上。

–乌山脊后其上游“赶槽”东移的影响

 –寒潮的路径与强度的预报

 强度含义：

–地面冷高压的强度：

中心数值、范围大小、等压线密集程度

–高空图上冷中心数值、高空锋区强度、冷区范围、冷平流强度

–地面图上冷锋强度、冷锋后降温程度、变压中心强度

路径含义：

–地面冷高中心、高空冷中心、地面冷锋、24小时变压、高空负变温中心的移动路径

寒潮冷高压强度与移动预报

–作动态图：

用外推法

–用引导气流：

地面系统中心移速为500百帕地转风速的0.5-0.7倍，为700百帕的0.8-1.0倍

在风速小时系数较大，而在风速大时系数较小

对于浅薄系统效果较好

须注意地形对地面气压系统的影响。

–变压的应用：

24小时负变压中心为未来冷空气主力侵袭的地方

24小时正、负变压中心之差达40-50百帕，则可能达到寒潮强度

–涡度平流与热成风涡度平流的应用（涡度是流体力学的概念，用以描述流体的旋转情况。

数学上，涡度是描述速度场旋度的一个向量场。

在气象学之中所考虑的流体就是大气，实务上通常就仅考虑涡度的铅直分量；另外，由于大气的速度场是以静止地球为参考坐标，故亦称为相对涡度。

当气团的相对涡度为正值时，表示该气团出现逆时针转动；反之，相对涡度负值则为顺时针转动。

如果把地球转动都一并考虑的话，涡度就被称为绝对涡度；而绝对涡度与大气厚度的乘积一般而言为常数。

）

地面冷高上空500百帕有负涡度平流或负热成风平流，则有利于冷高发展

地面冷高处于高空槽后脊前，同时高空暖舌落后于高压脊，地面冷高压也处于暖舌和冷舌之间，则高压易发展

当温压场结构趋于对称，二负涡度平流为零，则高压强度变化与否取决于热力因子、地面摩擦和地形影响

–非绝热因素

冬季冷高移到暖洋面上减弱

–寒潮天气的预报  

寒潮天气：

大风、降温、沙暴、降水、霜冻、冻雨

强度影响：

寒潮强度越大，则风越大，降温越猛烈

寒潮大风：

6级（10.8-13.8m/s）

–风压场关系

–摩擦作用

–变压风

–温度层结

–热力环流

–地形作用：

狭管效应、下坡风

降温预报

–温度平流、垂直运动、非绝热因子（下垫面）

霜与霜冻

–关键预报冷空气活动与最低温度