天氣學原理-p寒潮天氣過程

寒潮概述—定義定義：（cold

wave,coldcurent,

cold

surge)–寒潮天氣過程是指與強大的冷高壓相伴隨的一種大規(guī)模的強冷空氣活動過程。

氣象臺規(guī)定，對局地而言，由于受冷空氣影響，24小時氣溫下降10oC或以上，而且最低溫度下降到5

oC或以下，并伴有5級以上偏 風時，稱為一次寒潮天氣過程。寒潮可引起霜凍、凍害、降雪、大風、雨凇等嚴重性天氣現(xiàn)象。–一次冷空氣活動使長江流域以及以北地區(qū)48小時降溫10

oC以上，長江流域最低溫度達4

oC以下，陸上有相當于三個行政區(qū)出現(xiàn)5-7級大風，沿海有三個海區(qū)出現(xiàn)7級以上大風者，稱強寒潮。⑴⑺巴爾；⑵太平洋；⑶新地島；⑷巴倫支海；⑸喀拉海；⑹貝加爾湖；湖；⑻咸海；⑼里海；⑽黑海；⑾地中海；⑿烏拉爾山；⒀薩彥嶺；⒁阿爾泰山；⒂堪察加

；⒃冰島；⒄格棱蘭島；⒅孟加拉灣；⒆

海；⒇太梅爾（泰米爾）⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑾⑿⑽ ⑼

⑻

⑺⒀⒁⒂⒃⒄⒅⒆⒇返回寒潮概述--寒潮過程等級的劃分?性寒潮：–凡日平均氣溫的過程總降溫>10oC，負距平的絕對值>5

oC的站點數(shù)，北方>=32站（占北方站點數(shù)的三分之一）、南方>=13站（約占南方站點數(shù)的四分之一）；或南北方達到上述影響強度的總站數(shù)>=40站，同時過程總降溫>=7oC，負距平的絕對值>3oC的總站數(shù)大于90（占南北方站點總數(shù)的60%），則作為“ 性寒潮”。區(qū)域性寒潮：凡日平均氣溫的過程總降溫>10oC，負距平絕對值>5oC的南北方站點數(shù)>=20站，同時過程總降溫>=7

oC，負距平的絕對值>3oC的總站數(shù)大于40站的，則作為“區(qū)域性寒潮”。強冷空氣：凡同樣影響強度的站點數(shù)達到區(qū)域性寒潮標準的一半以上時，則作為“強冷空氣”。一般冷空氣：凡未達到強冷空氣標準的過程，一律作為“一般冷空氣”。寒潮概述—發(fā)生頻數(shù)發(fā)生頻率：–平均4.5次/年，–強冷空氣6.3,類2.1,

北方類1.1,

南方類1.33.8,

2.1,

0.4一年中寒潮最多9次，最少2次，加上強冷空氣分別為17，6次（1951--1980年資料統(tǒng)計）出現(xiàn)時間：最早9月下旬，結(jié)束最晚次年5月活動最頻繁：春季3月和秋季的10-11月（青島11月）全球變暖后:

冷空氣活動 前.寒潮概述—冷空氣源地冷空氣的源地：北冰洋–新地島以西洋面上（影響我國的占40%）：經(jīng)巴倫支海、前 歐洲地區(qū)，次數(shù)最多，達到寒潮強度也最多。–新地島以東洋面上（18%）：經(jīng)喀拉海、太梅爾 、前 ；次數(shù)少，強度強，達到寒潮強度的占該源地冷空氣總數(shù)的比例最大。–冰島以南洋面上（33%）：

南部、地中海、黑海、里海；次數(shù)多，強度弱，一般達不到寒潮強度。地理源地寒潮概述—路徑路徑：冷空氣從寒潮關(guān)鍵區(qū)–

西北路（中路）：經(jīng)我國有四條路徑：--河套南下--長江中下游、江南由于從河套到低緯路徑短，地勢北高南低，往往直沖而下造成最強寒潮。東路：

--華北北部--主力東移到東北或折向西南--渤海--華北--

下游--兩湖

盆地較弱，但易造成陰雨天氣西路：

--青海--

高原東南側(cè)--西南--江南冷空氣經(jīng)河西走廊主力在河套以西南下，侵入中國中、南部，強度一般。–東+西路：東路從 下游南下，西路從青海東南下，在 、長江間匯合兩股冷空氣合并南下，造成大范圍雨雪和大風、降溫天氣。寒潮關(guān)鍵區(qū)：經(jīng)統(tǒng)計，我國的冷空氣有95%都要經(jīng)過西伯利亞中部（70E--90E，43--65N）地區(qū)在那里積累加強，該地區(qū)就稱為寒潮關(guān)鍵區(qū)。高空槽在南下冷空氣中的作用南下中溫度的變化：下墊面非絕熱加熱垂直運動引直的絕熱加熱（例）p冷空氣南下過程中的結(jié)構(gòu)及其變化南下冷空氣降溫強度的垂直分布最大降溫高度（900~800hPa）北方高于南方，平原高于高原南下冷空氣過程中的厚度變化及三維路徑位渦守恒：

f

C寒潮天氣形勢1小槽發(fā)展型（經(jīng)向型、脊前不穩(wěn)定小槽東移發(fā)展型）–寒潮醞釀過程–寒潮爆發(fā)過程–小槽發(fā)展型寒潮過程的基本特征冷空氣源地在歐亞大陸的西北部，取西北路徑侵入我國500百帕圖上烏拉爾山地區(qū)有長波脊建立寒潮的爆發(fā)由不穩(wěn)定小槽的發(fā)展所–極地冷空氣在南下過程中，只有采取氣旋式路徑，才能保持其厚度和強度。小槽發(fā)展型寒潮的爆發(fā)，是與500百帕上小槽發(fā)展并代替東亞大槽的過程相伴隨的。–初期為疊加在西北氣流的鋒區(qū)中的小擾動，稱不穩(wěn)定小槽–從小槽出現(xiàn)到發(fā)展成東亞大槽一般需5-7天寒潮天氣形勢2較弱低槽東移型（西來低槽發(fā)展型、緯向型）醞釀過程爆發(fā)過程過程的基本特征冷空氣源地和路徑偏西冷空氣源地偏南，溫度較其他型偏高，一般冷空氣由位于我國以西的低槽東移發(fā)展所西來槽在到達 西部山區(qū)前一般不會發(fā)展–

能

寒潮的西來槽有兩種：一是長波調(diào)整中移出的長波槽，另一種是移動性的有一定振幅的低槽中亞有高脊發(fā)展–此型中亞高脊比小槽發(fā)展型寒潮的烏山地區(qū)的高壓脊位置偏南，且很少能形成阻塞形勢寒潮天氣形勢3型）橫槽型（阻高醞釀過程爆發(fā)過程過程的基本特征冷空氣的源地偏東多在中西伯利亞以東的內(nèi)陸或北冰洋上雅庫茨克地區(qū)三面環(huán)山，北面開口面對北冰洋，冬季地面氣溫可低和加強，且 我國路途短，勢達-50C以下，最有利于冷空氣力較強。烏拉爾山地區(qū)有阻塞高壓，阻塞高壓以東有橫槽阻高和橫槽切斷了正常的西風環(huán)流，使亞洲高緯地區(qū)成為北高南低的氣壓場形勢，冷空氣突襲方向影響范圍與位置有關(guān)前期穩(wěn)定，爆發(fā)突然阻高和橫槽都是較穩(wěn)定系統(tǒng)，醞釀期天氣形勢穩(wěn)定（3~6天，11天），橫槽前平直西風中有小波動東傳–

阻高 時，橫槽轉(zhuǎn)豎，冷空氣大舉爆發(fā)各類寒潮過程的異同點相同點：實質(zhì)：強冷空氣向南侵襲我國、東亞大槽重建的過程必要條件：冷源、環(huán)流條件高空圖上表現(xiàn)：冷中心或冷舌地面圖：冷高壓、寒潮冷鋒活動引起天氣：溫度劇降，氣壓急升，偏

風大范圍熱量的南北交換不同點：冷空氣源地不同路徑不同（西北路；西路；北路；東北路）強度和影響范圍不同冷高壓南下形式不同：（整個冷高東移；冷高南下；冷高補充南下；冷高擴散南下）寒潮爆發(fā)的形式不同寒潮的預報寒潮的預報主要從以下四個方面的預報來考慮：寒潮的強冷空氣堆積的預報寒潮爆發(fā)的預報寒潮的路徑與強度的預報寒潮天氣的預報寒潮的強冷空氣堆積的預報預報關(guān)鍵：是否有強冷空氣在西伯利亞、

堆積判斷冷空氣是否堆積，主要從地面冷高壓的強度和高空冷中心強度兩方面考慮：地面有強冷高壓，且周圍又有很大的氣壓梯度，同時500百帕上有-48°C的冷中心（700HPA-36°C），則說明已有冷空氣堆積了。預報強冷空氣的堆積，可從以下四方面考慮：與冷空氣配合的小槽有否較大發(fā)展有否新鮮冷空氣補充或合并加強極渦是否

南下冷舌中有否產(chǎn)生絕熱上升冷卻的環(huán)流條件寒潮爆發(fā)的預報在冷空氣源地堆積的強冷空氣，不一定能向我國爆發(fā)成為寒潮，一般只有在下列情況下才能爆發(fā)寒潮：符合寒潮環(huán)流形勢東亞大槽有可能重建（重建過程可以是上游長波槽向下游頻散效應(yīng)，也可以是移動性長波進入東亞發(fā)展，也可以是阻塞形勢破壞引起東亞大槽重建）南支槽與北支槽疊加地面氣旋發(fā)展（

性寒潮往往先有北方氣旋發(fā)展，到達南方后有南方氣發(fā)展）寒潮爆發(fā)的預報對三種類型的寒潮爆發(fā)的預報可以分別從以下幾個方面著眼：小槽發(fā)展型寒潮的爆發(fā)：預報著眼點：烏拉爾山或西西伯利亞長波脊的建立、加強和東移以及不穩(wěn)定小槽的發(fā)展。低槽東移型寒潮的爆發(fā)：預報著眼點：北支鋒區(qū)上的低槽與中支鋒區(qū)上的低槽合并，其上游有槽脊發(fā)展，經(jīng)向環(huán)流增強，同時高空鋒區(qū)和冷空氣

都加強，500百帕槽后出現(xiàn)低于-40C的冷中心時，則低槽在東移過程中將發(fā)展為東亞大槽，當冷空氣到達蒙古后，地面冷高壓加強南下，形成一次寒潮爆發(fā)。橫槽型寒潮爆發(fā)：預報著眼點：關(guān)鍵是阻高和其前部橫槽的形成，以及阻高引起橫槽轉(zhuǎn)豎寒潮爆發(fā)的預報槽脊發(fā)展的預報：溫、壓槽配置好，等溫槽

于等壓槽冷暖平流的配置：暖平流隨高度減弱，脊發(fā)展槽與其他系統(tǒng)關(guān)系：槽與其后的脊發(fā)展與否南北兩支波動同位相疊加（階梯槽）上下游效應(yīng)、長波調(diào)整二冷渦打轉(zhuǎn)（氣旋式）脊的當冷空氣堆積不明顯時，考慮有無不穩(wěn)定槽脊發(fā)展當冷空氣堆積已以明顯，而相應(yīng)的環(huán)流形勢是穩(wěn)定的長波系統(tǒng)時，則預報寒潮的著眼點放在長波槽的移動及長波脊的破壞與東移上。烏山脊后其上游“趕槽”東移的影響寒潮的路徑與強度的預報強度含義：地面冷高壓的強度：中心數(shù)值、范圍大小、等壓線密集程度高空圖上冷中心數(shù)值、高空鋒區(qū)強度、冷區(qū)范圍、冷平流強度地面圖上冷鋒強度、冷鋒后降溫程度、變壓中心強度路徑含義：地面冷高中心、高空冷中心、地面冷鋒、24小時變壓、高空負變溫中心的移動路徑寒潮冷高壓強度與移動預報作動態(tài)圖：用外推法用引導氣流：地面系統(tǒng)中心移速為500百帕地轉(zhuǎn)風速的0.5-0.7倍，為700百帕的0.8-1.0在風速小時系數(shù)較大，而在風速大時系數(shù)較小對于淺薄系統(tǒng)效果較好須注意地形對地面氣壓系統(tǒng)的影響。變壓的應(yīng)用：24小時負變壓中心為未來冷空氣主力侵襲的地方24小時正、負變壓中心之差達40-50百帕，則可能達到寒潮強度渦度平流與熱成風渦度平流的應(yīng)用地面冷高上空500百帕有負渦度平流或負熱成風平流，則有利于冷高發(fā)展地面冷高處于高空槽后脊前，同時高空暖舌

于高壓脊，地面冷高壓也處于暖舌和冷舌之間，則高壓易發(fā)展當溫壓場結(jié)構(gòu)趨于對稱，二負渦度平流為零，則高壓強度變化與否取決于熱力因子、地面摩擦和地形影響非絕熱因素冬季冷高移到暖洋面上減弱寒潮天氣的預報寒潮天氣：大風、降溫、沙暴、降水、霜凍、凍雨強度影響：寒潮強度越大，則風越大，降溫越猛烈寒潮大風：6級（10.8-13.8m/s)風壓場關(guān)系摩擦作用變壓風溫度層結(jié)熱力環(huán)流地形作用：狹管效應(yīng)、下坡風降溫預報溫度平流、垂直運動、非絕熱因子（下墊面）霜與霜凍關(guān)鍵預報冷空氣活動與最低溫度圖：冷空氣源地路徑及關(guān)鍵區(qū)返回源地返回路徑圖：反氣旋頻數(shù)圖圖：一次冷空氣三維路徑返回圖：空中槽在冷空氣南下中作用則有軌跡表：冷空氣南下的頂高和變溫A

B

C頂高/hPa

850

700

400變溫/C

43

27 -16例：位于30N的冷空氣，厚度為

500hPa，下界在地面，開始時相對渦度為0，取三條路徑（A、B、C）到達30N，此時相對渦度分別為A：

sin

30

B：0

C：2sin

30根據(jù)位渦守恒有：A：2sin