2020-2021年两次寒潮过程对比分析
2020-2021年两次寒潮过程对比分析
摘要：本文以2020年12月底与2021年1月上的寒潮过程作为研究对象，重点选用GPM降水资料及ECMWF再分析资料针对上述两次寒潮过程进行对比分析，结果表明：两次寒潮过程发生时均历经了极涡南下、横槽转变等过程，且均引发了强降温天气现象。但是相对比而言，第一次寒潮发生时冷锋在南下之前还出现有明显的增温现象，而第二次冷锋南下时出现有锋前冷平流，使第二次寒潮的极端低温更低。
关键词：寒潮；冷锋；极涡；横槽
引言
寒潮指的是大规模的强冷空气从高纬度地区南下为途经地区带来的大风、强降温等天气现象，在我国冬季发生频率较高。这一气象灾害发生时伴随着的剧烈降温极易导致农作物、人畜等遭受冻害，冰冻、暴雪等极易导致河流封冻、道路结冰，严重威胁着交通与航空运输，由此造成的经济财产损失相当严峻，甚至还有可能会出现人员伤亡。2020年12月28-31日及2021年1月6-8日我国出现大范围的寒潮天气现象，多地极端最低气温达多年罕见。本次寒潮天气伴随的
剧烈降温、雨雪冰冻等对人们日常生活及电力、交通、农业等均产生了严重影响。本文主要采用降水资料与高空环流形势资料等，重点对比分析了以上两次寒潮过程发生时的天气形势，出两者的异同点，对于做好今后此类寒潮天气过程的预警预报工作，进而保障大众的日常生产生活安全等具有重要意义。
1两次寒潮天气过程概述
2020年12月28-31日本次寒潮主要影响我国中东部地区，多数地区还伴随有剧烈降温与大风天气。本次寒潮天气的影响范围比较广，包括我国华南、华北、东北、江南等区域。而且该天气现象发生时降温幅度较大，据统计，全国自北向南24h的降温幅度在8℃~12℃之间，东北与华北山区最低气温下降至-30℃；华北平原部分区域最低气温下降至-16℃，江南大多数地区最低气温下降至-10℃，华南部分地区最低气温下降至0℃。东北至江南区域还出现有雨雪天气现象。
2021年1月6-8日我国中东部地区又一次出现自北向南的寒潮天气现象，其48h降温幅度在8℃~12℃之间，其中东北与华北山区低温下降至-30℃，华北黄淮大多数地区气温下降至-20℃，江汉、江淮、江南大部分地区气温下降至-10℃，华南大多数地区最低气温下降至
0℃。江淮部分地区还出现有持续性的强降水天气现象。
图1  两次寒潮过程发生时冷高压的活动轨迹
（a为2020年12月28-31日；b为2021年1月6-8日）
    结合两次寒潮发生过程中冷高压的活动路径（图1）可见，两次寒潮发生过程中的冷空气均由北冰洋沿岸南移至我国境内，相对比而言，2020年12月28-31日寒潮发生时冷空气的扩散程度要更强，同时其这一过程冷空气的移动路径也整体偏东。
2两次寒潮天气形势分析
2.1 500hPa天气形势分析
图2  2020年12月9日00时（a）与30日12时（b）500hPa形势图
对于2020年12月28-31日寒潮天气过程而言，12月25日00时新地岛及其北部的北极地区出现有极地高压，同时还有宽广的大低涡出现在鄂霍次克海至西欧沿岸，与此同时极涡中心向南移动到北纬55°的鄂霍次克海周围。有横槽出现在鄂霍次克海低涡中心位置处，且逐渐向西部方向延伸，槽后还出现有冷中心，其强度为-48℃。此时中纬度东亚地区受西北偏西气流的影响与控制。就低纬度地区而言，西太平洋副热带高压脊线出现在南海中心位置处。12月27日06时，乌拉尔山周围出现高压脊，且与极地高压相互连通，隔开宽广的大低涡，分别位于新疆北部与鄂霍次克海。随着西欧一带切断低压的形成与发展，横槽逐渐南压，再加上槽后冷中心的影响，隔开之后低涡强度有所增强。这时亚洲地区维持“一槽一脊”的环流形势。
副高脊线、极涡中心及东亚地区西北偏西气流与25日相比均未发生明显变化。到12月29日00时乌拉尔高压脊逐渐向东移动到巴尔喀什湖，且依然连接极地高压，同时切断低压也快速向东移动，此时亚洲地区维持“两槽一脊”的环流形势。横槽南下逐渐入侵中国，然而此时槽后冷中心明显减弱，等温线也明显减少，直至消失。此时东亚地区受偏西气流的影响与控制。就低纬度地区而言，副高逐渐北抬且强度呈增强趋势，脊线出现在海南岛周围。到12月30日12时横槽转变为竖直方向，亚洲地区依然维持“两槽一脊”的环流形势并逐渐向东移动，此时巴尔喀什湖脊逐渐向东移动到青藏高原北部，并连接极地高压，极涡中心也未发生明显变化。东亚地区长江口北部地区受西北气流的影响，其南部受偏西气流的控制，此时低纬度地区副高的变化较小。
图3  2021年1月4日18时（a）、6日00时（b）、
8日12时（c）与9日18时（d）500hPa天气形势图
对于2021年1月6-8日寒潮天气过程而言，1月4日18时亚欧中高纬度地区维持“一脊一槽”的环流形势，高压脊出现在乌拉尔山周围，并连接极地高压之后入侵极地，促使极涡在分裂之后快速南下，后与南部的两个冷涡相互合并，横槽逐渐向南延伸后进入到蒙古地区，槽后贝加尔湖周围出现冷中心，其强度为-52℃，冷涡合并之后在东亚地区形成极涡中心。就低纬度地区而言，副高逐渐北抬且对广东沿海地区产生一定程度的影响，副高的位置明显偏北。到6日00时，亚欧高纬度地区的环流形势依然持续维持，其位置略微东移。随着高压脊的发展，极涡逐渐南压至北纬45°位置后进入到我国，此时极涡冷中心的强度不变。横槽向南延伸进入到蒙古地区，但并没有转竖，寒潮冷空气入侵我国大多数地区。东北地区主要为偏北气流，长江南部与北部分别盛行偏西与西北气流。此时低纬度地区的副高逐渐移动至南海中部。到7日18时极涡明显减弱且移出我国，横槽也逐渐南下入侵我国，巴尔喀什湖周围形成有切断低压。此时华南地区主要为偏西气流，中东部为西北偏北气流，冷空气影响范围更广。此时低纬度地区副高逐渐向东移动至太平洋。到8日12时，横槽又旋转为竖向，槽线出
现在朝鲜半岛，并有冷中心出现在槽后，其强度有所减弱。此时还出现有第二道横槽，位于东北至华北一带，极涡逐渐向东北方向移动，极涡中心移动至鄂霍次克海。此时，亚洲地区维持“两槽两脊”的环流形势，又有高压脊出现在乌拉尔山。此时华南依然盛行偏西气流，东亚东北与华北地区多为偏北气流，其他地区为西北气流，副高的位置基本维持不变。到9日06时位于东北至华北一带的横槽逐渐转竖且南下，槽线出现在朝鲜半岛。此时还有第三道横槽出现在中蒙边境，亚洲地区环流形势依然保持不变，而槽脊逐渐向东移动且强度有所减弱，几乎位于平直状态，至此本次寒潮天气过程趋于结束。
对比上述两次寒潮过程可见，第二次寒潮过程发生时重复出现了横槽转竖现象，因此这一过程的影响时间更长。
2.2 850hPa天气形势分析
对于2020年12月28-31日寒潮天气过程而言，寒潮过程发生之前在贝加尔湖南部蒙古国与西伯利亚地区出现有冷锋锋区，锋区之后多表现为偏北风且风速较大，为12m/s，等温线与风向基本位于垂直状态。27日18时，锋区逐渐向南移动至内蒙古地区，等温线密度增加，锋后冷平流的强度有所增强。此时华南至华北地区主要为偏南气流，暖平流的强度增加且影响范
围也更广。到28日18时冷锋逐渐移至长江沿岸，锋后依然维持偏北风，其风速位于8~18m/s之间，锋前主要维持西南风，其风速相对较小，位于2~12m/s，锋前出现明显的增暖现象。29日18时，冷锋锋区移动到南岭周边，我国中东部地区风向发生明显改变，风速也显著增加，此时冷平流强度较大。30日12时锋区停留在广东沿海地区，其影响范围较广。31日12时，我国中东部地区的风力及冷平流强度均明显减弱。广东沿海多表现为偏东风，各等温线逐渐向北抬升，冷锋锋区明显减弱，至此本次寒潮过程基本结束。
对于2021年1月6-8日寒潮天气过程而言，寒潮过程发生之前在蒙古国中部出现冷锋锋区，锋后多表现为偏北气流，等温线与风向之间出现较大的夹角，此时冷平流强度较强。7日12时锋区移至南岭周边，长江北部与南部分别受西北、东北气流的影响与控制，锋后风力较强，风速位于8~16m/s之间。华南地区位于锋前，在暖平流的影响下，其风向转为东南向。到8日12时冷锋锋区逐渐移动到南海北部，中部均为冷平流，长江北部与浙江地区受西北气流的影响；到9日12时，本次寒潮过程中的温度锋区明显减弱，此时华南北部多为东北气流，长江北部、中东部受西北气流的控制，风力呈减弱趋势。华南南部转受东南气流的影响，主要为暖平流，此时寒潮过程趋于结束。三级寒潮预警是第几级
3两次寒潮过程对比分析
3.1相同之处
    通过分析上述两次寒潮天气过程发现存在有以下几点相似之处：（1）对流层中层，上述两次寒潮在南下时均历经了横槽转竖的过程，而且环流形势也均由“一槽一脊”转变为“两槽一脊”（2）850hPa高空位置处，两次寒潮的冷平流强度均比较强，风力位于16~22m/s之间，西北气流的影响范围较广。

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