寒潮645

气旋引导
引导冷空气进入 引导冷空气，春季较多
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5 超长波与东亚寒潮
60°N纬圈的超长波活动与寒潮关系：
◆较强2波持续发展有利于冷空气积蓄； ◆ 2波由准静止转为移动的过程，常有寒潮发生； ◆ 2波振幅衰减即能量输出，3波和4波获得显著发 展时，寒潮爆发。
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6 西风指数与东亚寒潮
报入手。预报温度平流未来变化时，应
该特别注意锋生锋消引起的温度平流的
突然变化。还应注意风、云对降温的影
响，下垫面状况对冷空气南下变性的影 响，特殊地形造成的垂直运动的影响等。
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5.霜与霜冻的预报
霜与霜冻是两个不同概念。
霜是近地面水汽凝结现象，当近地面温度下降到0℃ 以
下，空气中的水汽在地面物体上凝结成白色的冰晶， 称为霜。一般出现在无云、静风或微风的夜间或清晨，
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3 脊的崩溃 在冷空气堆积明显，环流形势稳定
情况下考虑长波槽的移动和长波脊的破
坏和东移（赶槽，正涡度平流、正热成
风涡度平流和冷平流侵入脊）
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4 寒潮爆发其他经验
（1）高低空配合
（2）气旋活动的配合 （4）地面倒槽发展 （5）西南涡东移
低空变形场
东强西弱
（3）东北低压和江淮气旋的发展
寒潮天气复杂，与季节、地区、强度、路径有 关。重点是在局地的特征。 冬季：突出表现为大风和温度剧降，其他天气 如沙暴、降水、霜冻、冻雨等是否出现，视地区 和天气形势而定； 春季：一般有大风和降温天气，在北方常有扬 沙和沙暴，在长江流域以南常常伴有雨雪，有时 还会出现雷暴与冰雹等灾害性天气。
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M （n）：n波动能向平均动能的转换率；F（n）：n波对 平均动能的净边界通量；C: 有效位能向动能的转换率， 即斜压转换；D: 摩擦耗散； L（n）其它波向n波的动能 输送率，波波相互作用；R（n）：n波有效位能向平均有 效位能转换率；BFP（n）：n波对平均有效位能的净边 界通量； G: 非绝热制造率；S(n)：其它波向n波的有效 位能输送，波波相互作用。
1 冷空气活动 (1) 高空图有冷舌 500hPa -48 700hPa -36 (2) 地面图有强冷高压配合
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2 冷空气的堆积
要预报冷空气是否会堆积成强冷空气，需考虑：
（1） 与冷舌相配合的小槽是否属于不稳定小槽
（2） 冷空气在东移过程中有无来自不同方向的 新冷空气补充或合并加强； （3） 高空的极涡是否分裂南下到亚洲北部 ； （4） 冷舌中，无产生绝热上升冷却的环流条 件，若有正涡度平流，辐散有利上升产生绝热 冷却，冷舌增强。
第六章 寒潮天气过程
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 概述 寒潮天气系统 寒潮天气过程 寒潮天气过程成因分析 寒潮的预报 复习题
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§6.4 寒潮天气过程成因分析 6.4.1 寒潮中期过程的能量研究 6.4.2 寒潮的冷空气堆增强原因分析
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6.4.1．寒潮中期过程的能量研究
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§6.5
寒 潮 的 预 报
6.5.1 寒潮的强冷空气堆积预报
6.5.2 寒潮的爆发预报
6.5.3 寒潮的路径与强度预报
6.5.4 寒潮天气预报
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6.5.1 寒潮的强冷空气堆积预报
强冷空气在西伯利亚、蒙古堆积是寒潮爆发的必要 条件。一般根据各层天气图上冷中心（或冷舌）及地面 图上冷高压的配合情况，可以判断有无强冷空气堆积。
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（2）. 两大洋脊向极区发展，极涡分裂为二， 逐步向中纬度移动。
◆脊的发展，造成波能向北输送。根据研究，
当纬向平均为西风时，在水平方向上向北传播 的定常超长波（两大洋的脊），将伴随西风动 量向南（相反方向）输送，也伴随感热向北输 送。 ◆东半球形成大倒Ω流型，极涡向南移动，中 纬度平均有效位能P(o)，平均动能K(o)均迅 速增加。锋区加强，西风加强。
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3. 寒潮大风预报
（1） 风与气压场关系
冷锋逼近时，风力要加大，冷空气南下主力方向，冷 平流最强处，风力最大。冷高压加强，气压梯度加大 时。风力加大。寒潮冷锋前，低压气旋出现与加强， 风力最强。
（ 2）摩擦作用对风的影响 粗糙的下垫面摩擦作用使风力减小，风向与等压线 交角加大。海面粗糙度小于陆地，同样气压梯度下， 海面上风力可比陆地上大2-4级，江面和湖面上一般 也比陆地大1-2级。
气现象也可间接说明寒潮强度。
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2 寒潮路径的含义
寒潮路径一般以地面图上冷高压中心、高空 图上冷中心、地面图上冷锋、冷锋后24小时正变 压、负变温的移动路径等来表示。日常工作中经 常使用的是地面冷高压，24小时正变压和高空24 小时负变温这三项中心的移动路径。
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3 寒潮冷高压强度与移动预报
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4. 寒潮降温预报
d P T 1 dQ v T ( d ) ( v p) t g t c p dt
温度平流 垂直运动 非绝热因子
变压和气压平流项很小，可忽略
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寒潮侵袭，强冷平流引起局地气温 明显下降，预报降温的幅度应从形势预
Saltzman波数域能量方程，近似地写成如下形式：
动能
K (o) M ( n) F (n) C (o) D (o) 纬向平均 t n 1 n 1 K (n) 分波方程 M ( n) L ( n) C ( n) D ( n) t P (o) R (n) BFP( n) G (o) C (o) 纬向平均 t n 1 n 1 P ( n) 分波方程 R ( n) S ( n) G ( n) C ( n) t
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（2）低槽东移型预报着眼点 低槽西北侧是否有小槽移近， 有无新鲜冷空气补充并入 槽后脊到里海、黑海和乌拉尔山能否发展 （3）横槽转竖型预报着眼点
横槽本身的温压场结构（不利于脊的发展）
风场的转变
阻高的崩溃或不连续后退
长波调整 接应槽（仅旋转槽，是北缩的）
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2 槽脊的发展预报 （1）地转涡度平流 相对涡度平流 冷暖平流 热成风涡度平流 （2）冷空气的活动及暖空气的活动 （3）低槽与其他系统的关系对槽脊发展的影响 （4）上下游效应 （5）地形的影响（强度和移速）
出现霜时植物可能受冻也可能不受冻。
霜冻是气温陡降，地面或叶面温度突然下降到农作物 生长温度以下，引起植物遭受冻害的现象。 霜冻预报的关键是预报冷空气活动和最低温度。确 切地说应该是地面最低温度，不是百叶箱气温。
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6.寒露风及其预报
预报着眼点 ： 1.寒潮的强度 2.冷空气的路径及其对本地天气的影响 3.寒潮大风预报 4.寒潮降温预报 5.霜与霜冻的预报 6.寒露风的预报 7.雨凇的预报
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1.寒潮的强度 局地大风降温的强烈程度，需根据局地统计规律 2.冷空气的路径及其对本地天气的影响 相对于每一个地区，寒潮影响路径不同，带来的 天气也有差异。
（1）作冷高压强度与移动的动态图；
（2）应用引导气流规则 ；
（地面冷高压移动方向与500hPa或 700hPa气流较为一致，但主要应用于浅薄系 统） （3）变压的应用；
（4）涡度平流与热成风涡度平流的应用；
（5）非绝热因素.
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6.5.4 寒潮天气预报
◆低空偏北风强风带与南方寒潮关系密切
（导致锋生，偏北风造成冷锋迅速增强）
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6.5.3 寒潮的路径与强度预报
1 强度的含义： （1）地面图上冷高压的强度； （2）高空图上冷中心的数值；高空锋区强 度；冷区范围和冷平流强度； （3）地面图上冷锋强度（温度水平梯度大 小）冷锋后降温程度；冷锋后变压中 心强度；锋面附近其它气象要素和天
寒潮爆发前10天左右： ◆ 60-70°N ， 有东风 4m / s ◆ 低纬强西风减弱，中纬出现强西风 ◆ 西风急流大幅南北摆动 只具备其中之一，则冷空气强度一般。
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7 长波脊前偏北急流
◆与冷源所在地点及强度有关
◆与地面冷高压中心强度和移动路径有关
（当冷高压中心进入偏北急流，其中心强 度会迅速增强并南移）
位能
n=1,2,3.。。。波数
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K (o) M ( n) F (n) C (o) D (o) t n 1 n 1 K (n) M ( n) L ( n) C ( n) D ( n) t P (o) R (n) BFP( n) G (o) C (o) t n 1 n 1 P ( n) R ( n) S ( n) G ( n) C ( n) t
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（ 3）温度层结对风的影响 风随高度增大，稳定层结，动量下传少，不稳定 层结，会产生大气动量下传，增大地面风力。 （ 4）变压场对风的影响 冷锋后最大风速常出现在正变压中心附近，变压 梯度最大的地区附近。 （ 5）热力环流对风的影响 海陆风与盆地山谷风 （ 6）地形对风的影响 狭管效应、下山风 等
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◆ 综合效果，中纬度地区积聚大 量的平均动能和平均有效位能， 为寒潮爆发提供能源条件。
（二）酝酿阶段：
大倒Ω流型调整收缩为东亚倒Ω流型，特征波为3 波或4波。
其它波向n波的动能输送率， 波波相互作用 2波动能 3波动能
通过波波相互作用，两大洋脊把能量输送给3 波和4波（两大洋脊向欧亚收缩），纬向平均 有效位能和动能都有先降后升现象。见平均 有效位能时间变化曲线图。
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平均有效位能和平均动能显著下降，3波增强
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为什么中期过程以两大洋脊的发展开始，以东亚 大槽的重建结束？ 因为两大洋脊的向极发展，使得感热向极输送，动 量向南输送，使得中纬度的 P(o)K(o)增加，中纬度 锋区增强，西风带能量集中，为寒潮爆发提供能量， 并且脊向极发展，通过波与波的相互作用，为乌拉尔 山脊发展提供能量条件。寒潮爆发前，中纬度大气积 聚能量，不可能长时间维持，通过寒潮爆发使其释放， 东亚大槽重建，形成三槽的冬季稳定形势。
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6.4.2 寒潮的冷空气堆增强原因分析
（1）现象：冷中心在南移过程中不断增强。
（2）原因：冷空气堆中存在上升运动，上升伴随 的空气绝热膨胀冷却（高层压力小）。造成上升运 动的原因常常是槽后偏北风急流中心左侧强的气旋 性切变涡度以及相应的正涡度平流所引起。下沉运 动在锋区附近。
因此要注意300hPa槽后偏北急流中急流中心的存在， 及其活动对冷空气堆强度变化的作用
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中纬度纬向平均位能
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（三） 爆发阶段： 冬季的稳定形势形成三槽（北半球）
中纬度的平均有效位能和动能大量输送给了 3波和4波，造成平均有效位能大幅度下降，平 均动能也下降，能量通过斜压过程和波与波相 互作用输送给3波，从而使东亚大槽重建，形成 北半球冬季三槽稳定形势。
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根据上述方程，利用1000,700,500,200,100 hPa 的5层资料进行斜压能量诊断分析（斜压 分析），也有仅在500hPa上进行正压能量学 诊断分析（正压分析）。
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寒潮中期过程各阶段能量变化特征：
（一）初始阶段：
（1）. 两个大洋脊发展，特征波（动能最强的分波）是2波 或3波。 有效位能向动能转换率 位能向动能转换 非绝热 制造率 2波在这个阶段中动能的增长主要是靠斜压过程。 （温度场落后高度场） 洋面上非绝热加热也起一定作用
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6.5.2 寒潮的爆发预报
1 三类寒潮天气过程的预报着眼点
（1）小槽发展型预报着眼点
小槽本身的温压场结构
上游脊是否发展 南支波动的位置
上下游效应：东亚大槽是否减弱东移
V T VT T V
地转涡度平流，偏北风为正，偏南风为负，对南北向槽 脊，使其西移。对东西向槽脊强弱有影响。对短波，相 对涡度平流比地转涡度平流大得多。