天气学原理和方法--第6章--赵勇--整理

第六章寒潮天气过程第一节1、寒潮天气过程是一种大规模的冷空气活动过程。

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。

2、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及最低值之差。

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。

3、过程降温(℃)温度负距平绝对值(℃)冷空气强度等级≥10 ≥5 寒潮8—9 4 强冷空气5—7 ≦3 一般冷空气4、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。

5、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而上，冷空气经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。

6、西伯利亚中部(70。

—90。

E，43。

—65。

N)地区称为寒潮关键区。

冷空气从关键区入侵我国有四条路径：①西北路(中路)②西路③东路④东路加西路。

第二节1、极涡的移动路径主要有三种类型：①经向性运动②纬向性移动③转游性运动。

2、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绕极型，②偏心型，③偶极型，④多极型。

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％，其平均持续也最久可达11.8天。

3、中央气象局科学研究所普查了1962—1971年的历史天气图，发现所有中等以上强度的大范围持续低温都是出现在北半球对流层中、上部。

4、极地高压的定义为：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；②暖性高压主体在70。

N以北；④高压维持在3天以上。

5、极地高压是一个深厚的暖性高压，由于极高形成，使极圈的温度场变成南冷北暖。

6、寒潮地面高压大多数属于热力不对称的系统，高压的前部有强冷乎流；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的。

7、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的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。

引导槽后的脊也发展，引导槽加深，锋后气流经向度加大，有利于寒潮冷锋南下。

第三节1、根据80年代我国的研究认为寒潮中期过程有三大类，其中主要的一类是倒Ω流型，另一类是极涡偏心型，还有一类是大型槽脊东移型。

绍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②酝酿阶段③爆发阶段。

2、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，一般周期2—3周。

3、东亚倒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健系统。

追溯它的发展过程可分为以下三种类型：①补充型②叠加型③结合型。

4、寒潮中期预报的关键系统应是两个大洋上的暖性高压脊。

5、根据多年的实践和研究，目前，比较普遍把我国的寒潮的中短期的天气形势归纳为三个大类型，即小槽发展型、横槽型和低槽东移型。

6、小槽发展型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。

从预报角度看，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。

7、东亚倒Ω流型建立时，极涡向西伸出一个东—西走向槽，槽前后是偏北风(340。

—20。

)与偏西风(300。

——250。

)的切变。

冷空气向南爆发的过程主要有以下三种不同情况：①横槽转竖②低层变形场作用③横槽旋转南下。

8、横槽转竖前常有以下几点特征：①温压场结构方面如果横槽的温压场配置使槽线或槽后有冷平流或无乎流，则横槽稳定。

如果冷舌或冷中心超前于横槽(注意有时可能在500百帕上表现不明显，而在700百帕或860百帕上更要清楚些)，负变高也移到槽前，横槽后面转为暖平流并有明显正变高，变高梯度指向东南或南，则横槽转竖或南压。

②风场转变方面如横槽后面的东北风逆转为北风或西北风，横槽将转竖，偏西北风愈大对横槽转竖或南压愈有利。

③阻塞高压是否崩溃或不连续后退方面如阻塞高压崩溃则横槽转竖或南压；在阻塞高压不连续后退的过程之中，横槽也会转竖或南压。

④长波调整方面如上下游的长波调整可使横糟转竖或南压。

9、各类寒潮天气过程的不同点⑴冷空气源地不同：有的来白欧亚大陆北面的寒冷海样(白海、巴伦支海、喀拉海、新西伯利亚海)；有的来自欧亚太陆。

⑵路径不同：冷空气从国外移到我国来时，路径可分为四条①西北路径，冷空气自新地岛以西的白海、巴伦支海经西部西伯利亚、蒙古进入我国；②北方路径，冷空气自新地岛以东喀拉海或新西伯利亚海进入亚洲北部，自北向南经蒙古进入我国；⑥西方路径，冷空气在50。

N以南欧亚太陆自西而东经我国新疆、蒙古影响我国东部；④东北路径，冷空气自鄂霍次克海或西伯利亚东部向西南影响我国东北。

以上前三条路径较常见，而最后一条路径次数较少，强度一般也不大。

⑶冷高压南下形式不同：①完整的冷高压有规律地向东移动来。

⑨冷高压分裂南下。

冬半年冷高压经常是以其母体中心留在蒙古，而从中分裂出一个高压南下，再东移入海。

⑧冷高压补充南下。

有时从高压母体中分裂南下了一个高压中心后，不久还可从高压母体中再分裂出一个高压中心南下，高压前有明显的副冷锋，后一个分裂南下的冷高压就称为补充南下的冷高压。

④冷空气扩散南下。

冷空气逐渐向南扩展南下，因它与前面冷空气的性质差异不大，故无明显副冷锋。

当冷空气活动不强时很容易出现这种情况。

(4)促使寒潮爆发的流场不同：小槽发展型的寒潮爆发时的流场，多数是在乌拉尔山地区有反气旋或高压脊发展，脊前有一不稳定小槽不断地发展东移，最后变为东亚大槽，槽后西北气流引导寒潮爆发。

“横槽转竖型”主要是乌拉尔山附近的阻塞高压崩溃或不连续后退过程中，横槽转竖，引导寒潮爆发。

“低槽东移型”是由于暖脊东移至中亚发展，而冷槽过了阿尔泰山、萨彦岭仍加深东移，引导冷空气侵入我国。

以上三种类型寒潮天气过程都与北半球长波调整，东亚大槽破坏重建联系在一起的。

“变形场锋生型”与“低槽旋转型”则是在欧亚大陆环流形势维持稳定少变的前提下，前者是借一个个小槽快速东移使锋区缓慢南下，导致冷空气向南爆发低空变形场锋生又使冷空气加速南下。

旋转的低槽与南支槽同位相地叠加，引起我国上空经向环流加强，引导北方强冷空气深入南方，造成全国性寒潮。

第四节1、乌拉尔山地区高压脊发展是寒潮中短期过程的关键系统。

而五天以上的寒溯中期过程的关键系统则应是北大西洋和北太平洋的高压脊。

寒潮的中期过程是以两个大洋脊的发展为开始，而以东亚大槽重建为结束。

2、在寒潮分析和预报时，应特别注意300百帕槽后偏北急流中急流中心(或称急流核)的存在及其活动对冷空气堆强度变化的作用。

第五节1、寒潮预报应包括：寒潮的强冷空气堆积预报；寒潮的爆发预报；寒潮的路径与强度预报和寒潮天气预报等四个问题。

2、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。

3、要预报初始时表现为弱小的冷空气以后是否会堆积成为强冷空气，可以从下述四个方面着手：(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，有无产生绝热上升冷却的环流条件，若有正涡度平流，幅散有利上升产生绝热冷却，冷舌增强。

3、从三大类不同的寒潮天气过程可以概括地说明寒潮爆发时有两种不同环流系统：一种是不稳定的短波槽脊在移动过程中获得发展，变为长波，经向环流加强，引导冷空气南下。

另一种是中高纬上空已经有稳定的准静止长波系统，由于上游有“赶槽”侵入稳定的长波系统内，使准静止长波遭受破坏，或与南支槽叠加使经向度加大，促使冷空气南下。

4、寒潮的爆发预报⑴槽脊的发展预报⑵脊的崩溃问题⑶预报寒期爆发的其他经验⑷超长波与东亚寒潮⑸西风指数与寒潮⑹长波脊前偏北急流带与寒沏爆发⑺锋生与南方寒潮⑴槽脊的发展预报①地球温度平流和相对涡度平流对槽脊发展的影响。

位势倾向方程指出：南北走向的槽脊，地球涡度平流仅有使槽(脊)向西移动的作用；而对东西走向的横槽(脊)，槽(脊)前后南北向气流符号相同，对槽脊的移动无明显作用；而在槽(脊)线上为偏北气流时，有正的地球涡度平流使槽加深(脊减弱)；反之，在槽(脊)线上为偏南气流时槽将减弱(脊加强)。

对于短波而言相对涡度平流比地球涡度平流大得多，所以相对涡度平流对短波的发生、发展的作用也比地球涡度平流大得多。

在准地转假设条件下，相对祸度平流用下式表示：在槽中，槽线前后若等高线沿气流方向疏散，即：，则槽线上有正涡度平流，槽将加深；反之，若槽线前后等高线沿气流方向呈汇合，则槽线上有负涡度平流，槽将减弱。

脊中脊线前后等高线沿气流方向呈疏散，即，则脊线上有负涡度平流，脊将加强；反之，若脊线前后等高线沿气流方向汇合，脊线上有正涡度平流，脊将减弱。

②冷、暖平流随高度变化对槽、脊发展的影响。

位势倾向方程指出，暖平流随高度减弱时，等压面高度将升高；冷平流随高度减弱，等压面高度将下降，在500百帕等压面上的低槽中，若下层有冷平流，冷平流随高度减弱，有利低槽加深；反之若冷平流随高度增强则有利低槽减弱。

在高压脊中，若下层有暖平流，而且暖平流随高度减弱，则有利高压脊发展，反之，若高压脊中有冷平流随高度减弱，或暖平流随高度增强都将使高压脊减弱。

③从低槽与其他系统的关系来研究低槽的发展，可以从以下几个方面着手：a.低槽发展与否，与槽后的高压脊发展密切相关，所以有许多气象台把预报寒潮爆发的着眼点放在与冷空气相联系低槽后部的高压脊。

当脊的后部有强的暖平流或是有不同方向的暖平流加压区相叠加于脊附近，都会位高压脊发展。