第六章寒潮天气过程
第六章寒潮天气过程
§6—1  概述
一、引言
寒潮天气过程是一种大规模的强冷空气活动过程。寒潮天气的主要特点是：剧烈降温和大风，有时还伴有雨、雪、雨凇或霜冻。
中央气象台的寒潮标准规定。以过程降温与温度负距平相结合来划定冷空气活动强度。
过程降温：是指冷空气影响过程的始末，日平均气温的最高值与最低值之差。
而温度负距平：是指冷空气影响过程中最低日平均气温与该日所在旬的多年旬平均气温之差。
全国范围内取30个代表站分为5个区(见图6.1)，一个区内有3／5的站有冷空气活动，则定为该区有冷空气活动。当一次冷空气影响2～5个区并达到相同等级，并且其中包括华北和长江2个区的，称为全国类，只影响北方2或3个区，称为北方类；只影响南方2个区的称为南方类。
    寒潮出现的时间，最早开始于9月下旬，结束最晚是第2年5月。
春季的3月和秋天10~11月是寒潮和强冷空气活动最频繁的季节，也是寒潮和强冷空气对生产活动可能造成危害最重的时期。
二、冷空气的源地和路径
影响我国的冷空气的源地：
第一个是在新地岛以西的洋面上，冷空气经巴伦支海、苏联欧洲地区进入我国。它出现的次数最多，达到寒潮强度的也最多。
第二个是在新地岛以东的洋面上，冷空气大多数经喀拉海、太梅尔半岛、苏联地区进入我国。它的出现次数虽少，但是气温低，可达到寒潮强度。
第三个是在冰岛以南的洋面上，冷空气经前苏联欧洲南部或地中海、黑海、里海进入我国。它出现的次数较多，但是温度不很低，一般达不到寒潮强度，但如果与其他源地的冷空气汇合后也可达到寒潮强度(见图6.2)。
    以上三个源地的冷空气，是中央气象台对1970—1973年1～4月和10~12月资料的统计结果。从中可以看出，其中95％的冷空气都要经过西伯利亚中部(—，～)地区并在那里积累加强。这个地区就称为寒潮关键区(图6.2阴影区)。冷空气从关键区入侵我国有四条路径：
（1）西北路(中路)  冷空气从关键区经蒙古到达我国河套附近南下，直达长江中下游及江南地区。
（2）东路  冷空气从关键区经蒙古到我国华北北部，在冷空气主力继续东移的同时，低空的冷空气折向西南，经渤海侵入华北，再从黄河下游向南可达两湖盆地。
（3）西路  冷空气从关键区经新疆，青海、西藏高原东南侧南下。对我国西北、西南及江南各地区影响较大，但降温幅度不大，不过当南支锋区波动与北支锋区波动同位相而叠加时，亦可以造成明显的降温。
（4）东路加西路  东路冷空气从河套下游南下，西路冷空气从青海东南下，两股冷空气常在黄土高原东侧，黄河，长江之间汇合，汇合时造成大范围的雨雪天气，接着两股冷空气合并南下，出现大风和明显降温。
（5）
§6—2  寒潮天气系统
从上节讨论可以看出，影响我国的冷空气最终都可追溯到北冰洋及其附近地区。这里在冬季极夜期间强烈辐射冷却形成了大规模极寒冷的空气团，它在地面图上表现为很浅薄的冷高压，由于海陆热力性质巨大差异，冬季这个浅薄的高压与西伯利亚和加拿大的冷高压联成一个统一的系统，从图4.20、4.21可以看出浅薄的高压在700百帕高度上已经为低压所代替。到了500百帕高度变为一个绕极区的气旋式涡，称为极涡。故人们常把极涡作为大规模极寒冷空气的象征。因此，它也就成为冬半年主要天气过程——寒潮天气过程的重要成员之一。
一、极涡
极涡中心(如图6．3所示)出现频数最多且最集中的地区是以极地为中心向亚洲北部新地岛以东的喀拉海、太梅尔半岛和中西伯利亚伸展，另一端则伸向北美洲的加拿大东部。西半球的频数比东半球多。极涡活动平均持续天数超过5天，则北美—大西洋和亚洲区活动最频繁且稳定，尤其在亚洲地区更为稳定，最长的活动过程达35天。
极涡的移动路径主要有三种类型：
(1)经向性运动，极涡中心从一个半球经极地移到另一半球。其中，由西半球经极地向西伯利亚移动的极涡主要集中在前冬。而向相反方向移动则大多发生在后冬；
(2)纬向性移动，大多发生在欧亚大陆的高纬地区，西半球也有但移到格陵兰高原附近立即终止；
(3)转游性运动，主要在极区的亚洲部分和喀拉海—新地岛一带，转游的方向大部分是向西的。过一段时间(一般在2周以上)活动后，又转回原来的出现地附近。
根据极涡中心的分布特点，按100百帕的环流分为四种类型：
(1)北半球只有一个极涡中心，位于以北的极点附近的环流称为绕极型；
(2)偏心型的流型，在北半球也只有一个极涡，但中心位于以南，整个半球呈不对称的单波型，有位于西伯利亚东部到阿拉斯加暖脊，欧亚大陆高纬度为一个椭圆型冷涡；
(3)偶极型，极涡分裂为两个中心，中心分别位于亚洲北部和加拿大，整个北半球高纬环流呈
典型双波绕极；
(4)多极型：北半球有三个或三个以上极涡中心，整个半球形成三波绕极分布，波槽的位置与冬季平均大槽的位置接近。
这四种极涡型在冬半年各月分布的频率并不相同，绕极型在10月份占绝对优势，频率占50%，11～12月偶极型频率占40％—50％，到1—2月偶极型频率接近60％，其平均持续也最长，可达11.8天。
二、极地高压
天气实践分析表明，导致极涡分裂呈偶极型．常常是由中，高纬度的阻塞高压进入极地并维持所致，而当极地高压向南衰退与西风带上发展的长波脊叠加时，我国将有寒潮天气过程爆发。
极地高压的定义是：
1500百帕图上有完整的反气旋环流。能分析出不少于一根闭合等高线；
2有相当范围的单独的暖中心与位势高度场配合；
3暖性高压主体在以北；
4高压维持在3天以上。
极地高压是一个深厚的暖性高压，极地高压是中高纬度的阻塞高压进入极地而形成，所以它建立的过程与中、高纬阻塞形势的建立过程很类似。极地高压的衰退，主要是集中在新地岛。
三、寒潮地面高压
以往比较普遍地把寒潮全过程中的冷锋后地面高压称为冷高压，把高压路径就当作冷空气路径，近期研究麦明寒潮地面高压多数属于热力不对称的系统，高压的前部有强冷平流，后部则为暖平流，中心区温度平流趋近于零，它是热力和动力共同作用形成。但也有少数过程高压始终为冷性。
四、寒潮冷锋
在寒潮地面高压的前缘都有一条强度较强的冷锋作为寒潮的前锋，冷锋随高度向冷空气一侧倾斜，在高空等压面上对应有很强的锋区，锋区结构上宽下窄在300百帕及以下各等压面上均有明显的冷槽和锋区。冷锋的移动方向与寒潮地面高压的路径有密切关系；与锋前的气压系统和地形也有关；与引导冷空气南下寒潮冷锋后垂直于锋的高空气流分量有关。这种气流常称为引导气流，引导气流的经向度又取决于与冷空气活动有关的高空槽，常称为引导槽和该槽后的脊。引导槽后的脊发展，引导槽加深，锋后气流经向度加大，有利于寒潮冷锋南下。
§6—3  寒潮天气过程
一、寒潮中期天气过程
三级寒潮预警是第几级
寒潮是大范围的强冷空气在一定环流形势下向南爆发的现象，是一种大型天气过程。在其整个生命史中，往往与半球范围的超长波、长波活动有密切关系。它又在这些不同尺度系统的相互作用中，表现出阶段性的特点，构成了寒潮的中期天气过程。
寒潮的中期天气过程有三大类：
1、倒Ω流型；
2、极涡偏心型；
3、大型槽脊东移型。
其中，主要的一类是倒Ω流型，据10年统计，全国性寒潮70％～80％属于倒Ω流型，这种流型的演变特点可分为三个阶段。
（1）初始阶段  在两个大洋北部有脊向极地发展，作为整个过程的开始。常常是太平东部的阿拉斯加暖性高压脊已经存在，而后大西洋暖脊向西欧、向极地发展时，阿拉斯加暖脊也向西欧、向极地发展（有时两脊在极地打通），极涡分裂为二，分别移到东、西两个半球（或极涡偏于东半球）。从东半球天气形势看，两个大洋的脊挟持一个大极涡，形成倒大“Ω”流型。
（2）酝酿阶段  大倒Ω流型向亚洲地区收缩，乌拉尔山和鄂霍次克海建立暖性高压脊，亚洲极涡加强并南压，形成了东亚地区的倒Ω流型。极涡底部有一支强西风，伴随着一支强锋区，锋区上常有长波发展或横槽缓慢南压，形成了强冷空气酝酿形势。
（3）爆发阶段  中纬度长波急速发展，或横槽转竖、或横槽南压，引导冷空气侵袭我国。最后东亚大槽加深并重建，过程结束。在寒潮爆发过程中，当有南支槽配合时，寒潮冷锋在长江流域或以南锋生，将会造成严重的天气过程和持续低温阴雨天气。
整个寒潮中期天气过程，由两个大洋暖高压脊发展—寒潮爆发—东亚大槽重建，一般为期2—3周。
极涡偏心型：
（1）初始阶段  大洋北部暖脊已发展，极涡已偏心于东半球。
（2）酝酿阶段  两个大洋暖脊再次强烈发展，并迅速向东压收缩，乌拉尔山的暖脊已移到西西伯利亚上空，亚洲极涡强度较强。
（3）爆发阶段  西西伯利亚上空暖脊发展东移，脊前偏北气流加强，引导强冷空气向南大举爆发。
二、两个大洋中暖脊在中期天气过程中的作用
东压倒Ω流型的建立主要是乌拉尔山和鄂霍次克海两个地区有高压脊向极区发展，并在北冰洋形成反气旋打通而形成。预报员常把乌拉尔山的高压脊作为预报寒潮和强冷空气的关键系统。
乌拉尔山暖脊发展的三种类型：
（1）补充型：大西洋暖脊在高纬东伸，与其配合有正变高东移，使乌拉尔山地区的浅脊加强发展。
（2）叠加型：由较低纬度黑海地区有高压脊发展东移与乌拉尔山弱脊叠加而成。
（3）结合型：由阿拉斯加暖脊切断出极地高压，沿西伯利亚北部、北冰洋向西移到泰米尔半岛并南下，与原在乌拉尔山的弱脊合并而成为强大的乌拉尔山高压脊。
同样道理，鄂霍次克海高压脊的发展，追溯其源都同阿拉斯加的高压脊有关，可分为阿拉斯加高压脊西退到鄂霍次克海发展而成和由阿拉斯加脊分裂出高压（极地高压），极地高压西移到东西伯利亚、鄂霍次克海与该地区的弱脊合并，而形成强大的鄂霍次克海的高压脊。综上所述，寒潮中期预报的关键系统应是两个大洋上的暖性高压脊。
三、寒潮的短中期天气过程
寒潮的中短期天气过程形势可归纳为三个大类型：
（1）小槽发展型；（2）横槽型；（3）低槽东移型。
（一）小槽发展型：亦称为脊前不稳定小槽东移发展型
小槽是否发展，是不是稳定，从高度场上分析并不十分明显，但是在温度场上却较明显，表现为一个从极地伸向北欧的冷舌，且冷舌落后于高度槽约1/4波长。（分析1963年12月19日～22日500百帕等压面图、1963年12月22日地面图以及1963年12月19日～25日综合动态图）来分析小槽发展型的寒潮天气过程。
从小槽发展过程可以看出，实质是通过不稳定的小槽小脊发展，把从大西洋到东西伯利亚的大倒Ω流型演变为东亚倒Ω流型的过程，这个过程约5—6天。
预报中要注意，当大Ω流型出现之后，要注意分析小脊小槽的温压场结构是否能获发展，有时小脊的发展比小槽更显著，所以也有预报员把这种演变过程称为里海中亚长脊—脊前不稳定小槽发展。该类寒潮的强冷空气取西北—东南路径侵袭我国。
（二）低槽东移（西来槽）型
欧亚大陆基本气流为纬向气流，在纬向的基本气流中槽、脊自西向东移动稍有发展，脊槽的振幅比较大，冷空气源地在欧洲（如图6.15）冷中心，它长途跋涉来我国由于气团变性，冷空气强度较弱，有时难以达到寒潮强度，但是在以下三种情况下亦可能达到寒潮强度。（分析1970年11月9日～12日08时500百帕等压面图和1970年11月12日08地面天气图）

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