07中国天气讲稿12

中国天气（讲稿）徐文金（南京信息工程大学大气科学学院，210044）本讲稿是结合朱乾根等人编著的“天气学原理与方法”(第三版)一书而编，故应结合该书来复习本内容。

第六章寒潮天气过程§6.1概述一、引言（寒潮天气概念）问题寒潮天气主要特点和中央气象台规定的寒潮天气标准是什么？寒潮天气过程是一种大规模的强冷空气活动过程。

主要特点是剧烈降温和大风。

有时还伴有雨、雪、雨凇或霜冻和沙尘暴。

它能导致河港封冻、交通中断、牲畜和早春晚秋作物受冻，但它也有利于小麦灭虫越冬。

因此，作好寒潮天气预报，服务于国防、经济生产部门以便采取积极措施预防其危害、利用其有利因素具有相当重要意义。

由于我国幅员广大，气候条件差异很大，服务情况又错综复杂，各地常根据当地的具体情况定出寒潮强度的等级和发布寒潮警报的标准。

中央气象台规定的寒潮天气标准，是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。

具体规定如书266-267页图6.1及表6.1所示。

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（见表6.1），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，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个区的称谓南方类。

从1951-1980年资料统计，平均每年有各类寒潮4.5次，其中全国类2.1次，北方类1.1次，南方类1.3次；各类强冷空气有6.3次，其中全国类3.8次，北方类2.1次，南方类0.4次。

一年中出现各类寒潮最多可达9次，如果加上强冷空气最多共有17次。

而出现寒潮最少的一年只有2次，加上强冷空气活动也只有6次。

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。

可见每年12月，1-2月虽然是天气最冷季节，但不是寒潮天气高发时期。

二、冷空气的源地和路径问题影响我国的冷空气的源地和路径？影响我国的冷空气的源地：1）在新地岛以西的洋面上，冷空气经巴伦支海，东欧地区进入我国。

它出现的次数最多，达到寒潮强度的也最多。

2）在新地岛以东的洋面上，冷空气大多经客拉海、太梅尔半岛、西伯利亚进入我国。

它出现次数虽少，但是气温低，可达寒潮强度。

3）在冰岛以南的洋面上，冷空气经东欧南部或地中海、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以达到寒潮强度。

根据1970-1973年资料统计结果，可看出，其中95％的冷空气都要经过西伯利亚中部（70-90°E，43-65°N）地区并在那里积累加强。

这个地区被称为寒潮预报关键区（图6.2阴影区）。

冷空气从关键区进入我国有四条路径：1）西北路（中路），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。

沿这条路径下来的冷空气，在长江以北地区所产生的寒潮天气以偏北大风和降温为主，到江南以后，则因南支锋区波动活跃，可发展伴有雨雪天气。

2）东路，经蒙古到达我国东北和华北北部，在冷空气主力继续东移的同时，低空的冷空气折向西南，经渤海移到华北，再从黄河下游向南到达两湖盆地。

沿这条路径下来的冷空气，常使渤海、黄河、黄河下游及长江下游出现东北大风，华北、华东出现回流，气温较低，并有连阴雨雪天气。

3）西路，冷空气经新疆、青海、西藏高原东南下，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，也可造成明显的降温。

4）东路加西路，两股冷空气常在黄土高原东侧，黄河、长江之间汇合，造成大范围的雨雪天气，及大风和明显降温天气。

§6.2寒潮天气系统一极涡首先复习：两个等压面之间的厚度与其间的平均温度有何关系？将静力学平衡公式（1.47）式 g zp 10-∂∂-=ρ 移项后对高度求积分 ⎰⎰⎰-=-=101010p p p p z z dp pg RT dp g1dz ρ 得： 1001p p n T g R z z h =-= （1.95） 式中下标1为较高一层的值，下标0为较低一层的值，T 为两层间的平均温度。

01z z h -=为两个等压面之间的厚度。

（1.95）式表明：两个等压面之间的厚度h 与其间的平均温度成正比，温度较低的地区上下等压面之间的厚度较小。

它说明了温度场与气压场之间存在着结构上的关系，这种关系通常 是：较冷（暖）的空气所在的地区地面是较高 （低）的气压，而其高空是较低（高）的气压，并形成了一种力管环流，即冷空气有下沉趋势， 而暖空气有上升趋势。

请记住这是一个很重要的概念。

这是大气中温压场结构的基本关系， 以及它与垂直环流的关系。

请注意温压场这种关系也体现出大气压力是大气柱重量的物理含义。

问题 何谓极涡？极涡在温度场上看，它是极地地区大范围的寒冷气团。

在气压场上看，地面图上0表现为冷高压；700和500百帕高空图上表现为冷低压，流场为一个绕极区的气旋式涡旋，故称为极涡。

极涡代表了大范围寒冷气团的象征。

极涡的移动也就是极地寒冷气团的移动，极涡中心偏向于极地那个方向，寒冷的气团就偏向于那个方向。

所以极涡是寒潮天气过程的重要成员之一。

图6.3是100百帕极涡中心出现频数分布图，由图可见出现频数最多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。

极涡在某一地区稳定持续天数平均超过5天，在亚洲地区更为稳定，最长达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北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度地区。

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，过一段时间后又转回原来的出现地附近。

极涡中心分布特点，按100百帕的环流可分为四种类型：1）北半球只有一个极涡中心，位于80°N以北的极点附近，称为绕极型；2）偏心型，北半球也只有一个极涡中心，但位于80°N以南。

北半球呈不对称的单波型，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，整个北半球高纬度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，波槽的位臵与冬季平均大槽的位臵接近（在亚洲东岸、北美东部和欧洲东部）。

亚洲高纬度上空维持一个强大的极涡，对我国的寒潮天气过程有很好的指示意义。

根据1962-1971年的历史天气图资料，分析发现所有中等以上强度的大范围持续低温的冷空气，都是出现在北半球对流层中上部，极涡发生一次断裂分为两个中心，即形成偶极型环流。

亚洲一侧的极涡中心南压到西伯利亚北部，冷空气从西伯利亚源源南下，造成我国寒潮和大范围持续低温天气。

二极地高压问题何谓极地高压？极地高压的定义是：1）500百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反气旋高压相结合；3）暖性高压主体在70°N以北；4）这个暖高压维持在3天以上。

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（暖高压）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，会导致长波脊前的西伯利亚上空偏北风加强，引导冷空气南下，我国将有寒潮天气过程爆发。

三寒潮地面高压问题何谓寒潮地面高压？与寒潮冷空气相结合地面高压常称为寒潮地面高压，这个高压的路径可当作冷空气的路径。

所以它是预报寒潮天气的主要着眼系统之一。

三寒潮冷锋问题何谓寒潮冷锋？在寒潮地面高压的前沿都有一条强度较强的冷锋，称为寒潮冷锋。

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。

冷锋的移动方向与寒潮地面高压的路径有密切关系，与引导冷空气移动的高空气流（称为引导气流）方向有关，也与地形有关。

§6.3寒潮天气过程寒潮是一种大型天气过程，在其整个生命史中，包括强冷空气酝酿阶段，寒潮爆发阶段，寒潮结束阶段。

在天气形势上表现为：以两个大洋高压脊向极地发展，极涡分裂，极地的冷空气向亚洲的高纬度移动为开始，继而冷空气堆积，而后长波槽脊不稳定东移引导强冷空气南下，而以东亚大槽重建为结束。

生命期约2-3周时间。

§6.4寒潮天气过程的成因分析寒潮的冷空气堆增强原因有两个，1）冬季气团在冰雪覆盖的北冰洋、西伯利亚，由于辐射原因使空气强烈冷却；2）诊断分析表明：寒潮的冷空气堆中存在上升运动，使空气绝热膨胀冷却而增强了冷空气强度。

造成上升运动的原因常常是高空槽后偏北风急流中心左侧强的气旋性切变涡度以及正涡度平流所引起的。

§6.5寒潮的预报问题寒潮预报包括那些内容？包括：1）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，如冷空气不够冷，即使有冷空气南下也不易达到寒潮的强度；2）寒潮爆发的预报；3）寒潮强度和路径的预报；4）寒潮天气的预报。

问题2 如何判断有强冷空气堆积？一般根据各层天气图上冷中心（或冷舌）及地面上冷高压的配臵情况，可以判断有无强冷空气堆积。

例如在西伯利亚或蒙古500百帕上有一中心强度为-48℃的冷中心，相应位臵上700百帕的冷中心为-36℃，地面图上又有一个强冷高压与其配合，这就说明已有强冷空气堆积了。

一寒潮的冷空气堆积成为强冷空气的预报预报可以从以下四个方面着手：1）在亚洲北部和喀拉海-新地岛一带，出现的与冷舌相配合的小槽是否属于不稳定小槽。

若小槽将获较大发展，而且槽后的高压脊也将在乌拉尔山附近有较大发展，则脊前偏北气流加强，引导北冰洋或其沿海冷空气在西伯利亚堆积。

在高空冷中心扩大或变冷并向南扩展时，则与其对应的地面冷高压也会加强。

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。

如两个高压脊伸向极地，使极涡分裂南下，就会伴随着强冷空气向南堆积。

4）冷舌中，有无产生绝热上升冷却的环流条件，若有正涡度平流，有利上升产生绝热冷却，冷空气增强。

二寒潮爆发的形势预报（297-300页）当具备了强冷空气堆积必要条件以后，并不一定立即形成大范围强冷空气南下的寒潮天气，冷空气往往表现为在西伯利亚和蒙古附近打转转，或只是分裂为小股冷空气南下，与强冷空气相对应的流场多表现为分裂的极涡，或冷涡.据统计,天气形势上有70％～80％多表现为倒‚Ω‛流型，如图6.8所示，预报寒潮何时爆发的关键问题是，看环流的变化是否有利于在冷空气上空产生较强的偏北气流，引导大范围强冷空气南下的天气形势。