天气学原理和方法--第6章--寒潮天气过程--张苏平教授

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– 实质:强冷空气向南侵袭我国、东亚大槽重建的过 程 – 必要条件:冷源、环流条件 – 高空图上表现:冷中心或冷舌 – 地面图:冷高压、寒潮冷锋活动 – 引起天气:温度剧降,气压急升,偏北大风 – 大范围热量的南北交换
不同点:
– 冷空气源地不同(欧亚大陆北面的寒冷海洋、欧亚 大陆) – 路径不同(西北路;西路;北路;东北路) – 强度和影响范围不同 – 冷高压南下形式不同:(整个冷高东移;冷高分裂 南下;冷高补充南下;冷高扩散南下) – 促使寒潮爆发的流场不同
一般冷空气:
– 凡未达到强冷空气标准的过程,一律作为“一般冷空气”。
寒潮概述—发生频数
发生频率:
– 平均4.5次/年,全国类2.1, 北方类1.1, 南方类1.3 – 强冷空气6.3, 3.8, 2.1, 0.4 – 一年中寒潮最多9次,最少2次,加上强冷空气分别为17,6次
(1951--1980年资料统计)
寒潮的路径与强度的预报
强度含义:
– 地面冷高压的强度:中心数值、范围大小、等压线密集程度 – 高空图上冷中心数值、高空锋区强度、冷区范围、冷平流强 度 – 地面图上冷锋强度、冷锋后降温程度、变压中心强度
路径含义:
– 地面冷高中心、高空冷中心、地面冷锋、24小时变压、高空 负变温中心的移动路径
寒潮概述—路径
路径:冷空气从寒潮关键区入侵我国有四条路径:
– 西北路(中路):经蒙古--河套南下--长江中下游、江南
由于从河套到低纬路径短,地势北高南低,往往直冲而下造成最强寒 潮。
– 东路:蒙古--华北北部--主力东移到东北或折向西南--渤海--华北--黄河下
游--两湖 盆地 势力较弱,但易造成阴雨天气
寒潮的短中期天气过程
三大类:小槽发展型、横槽型、低槽东移型。
寒潮天气形势1
小槽发展型(经向型、脊前不稳定小槽东移发展型)
–寒潮酝酿过程 –寒潮爆发过程 –小槽发展型寒潮过程的基本特征
冷空气源地在欧亚大陆的西北部,取西北路径侵入我 国 500百帕图上乌拉尔山地区有长波脊建立 寒潮的爆发由不稳定小槽的发展所引发
寒潮的预报
寒潮的预报主要从以下四个方面的预报来考虑:
– 寒潮的强冷空气堆积的预报 – 寒潮爆发的预报 – 寒潮的路径与强度的预报 – 寒潮天气的预报
寒潮的强冷空气堆积的预报
预报关键:是否有强冷空气在西伯利亚、蒙古堆积
– 判断冷空气是否堆积,主要从地面冷高压的强度和高空冷中心强 度两方面考虑:地面有强冷高压,且周围又有很大的气压梯度, 同时500百帕上有-48°C的冷中心(700HPA-36 ° C),则说 明已有冷空气堆积了。
寒潮天气过程 寒潮天气过程 寒潮天气过程 寒潮天气过程
容内 要 主
寒 及冷 寒 寒 寒 寒 寒 潮 横 低 小 潮 空 三南 南 其空 潮潮潮潮 中 维下 下 槽 槽 槽 天 的 爆 的 预 型 东 发 天 槽 路冷 冷 变气 气路发强报 气 在 径空 空 化南 移展 的径的冷 南 气气 下 形 型 型 预与预空 下 教降 势冷 程温 过 报强报气 度 堆 程 空 中强 的 积 气 的度 中 预 的 中 厚的 的 报 预 的 度垂 报 结 作 变直 用 化分 构
出现时间:最早9月下旬,结束最晚次年5月 活动最频繁:春季3月和秋季的10-11月(青岛11月)
寒潮概述—冷空气源地
冷空气的源地:北冰洋 –新地岛以西洋面上(影响我国的占40%): 经巴伦支海、前苏联欧洲地区,次数最多, 达到寒潮强度也最多。 –新地岛以东洋面上(18%): 经喀拉海、太梅尔半岛、前苏联;次数少, 强度强 源地 –冰岛以南洋面上(33%): 地理 经前苏联南部、地中海、黑海、里海;次 数多,强度弱,一般达不到寒潮强度。
寒潮爆发的预报
槽脊发展的预报:
– 相对涡度平流:疏散槽,槽将加深;疏散脊,脊将加强。曲 率项对槽脊发展没有贡献。 – 温、压槽配置好,温度槽落后于高度槽 – 冷暖平流的配置:暖平流随高度减弱,脊发展 – 槽与其他系统关系:槽与其后的脊发展与否(脊后强暖平流) – 南北两支波动同位相叠加 – 上下游效应、长波调整 – 二冷涡打转(气旋式)
– 非绝热因素
冬季冷高移到暖洋面上减弱
寒潮天气的预报Hale Waihona Puke Baidu
寒潮天气:大风、降温、沙暴、降水、霜冻、冻雨 强度影响:寒潮强度越大,则风越大,降温越猛烈 寒潮大风的预报:6级(10.8-13.8m/s)
– 风压场关系(地转风、梯度风原理) – 摩擦作用(粗糙的下垫面摩擦作用使风力减小,海上风大) – 变压风(冷锋后最大风速常出现在正变压中心附近变压梯度 最大处) – 温度层结(动量下传) – 热力环流(沿海、山与谷、高原与平原毗邻地带的地方性热 力环流) – 地形作用:狭管效应、下坡风
– 阻高和横槽切断了正常的西风环流,使亚洲高纬地区成为北高南低 的气压场形势,冷空气突袭方向影响范围与位置有关
前期稳定,爆发突然
– 阻高和横槽都是较稳定系统,酝酿期天气形势稳定(3~6天,11 天),横槽前平直西风中有小波动东传 – 阻高崩溃时,横槽转竖,冷空气大举爆发
各类寒潮过程的异同点
相同点:
寒潮爆发的预报
在冷空气源地堆积的强冷空气,不一定能向我国爆发成为 寒潮,一般只有在下列情况下才能爆发寒潮:
– 符合寒潮环流形势 – 东亚大槽有可能重建(重建过程可以是上游长波槽 向下游频散效应,也可以是移动性长波进入东亚发 展,也可以是阻塞形势破坏引起东亚大槽重建) – 南支槽与北支槽叠加 – 地面气旋发展(全国性寒潮往往先有北方气旋发展, 到达南方后有南方气发展)
– – –


– – – –

– –
及布

– – – – 潮地度 关 划 键 分 区 )
寒 路冷冷定潮 径空空义 概 (气气 况 寒源强

1 概述
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分冷空气活动强度.
寒潮概述—定义
定义: (cold wave, cold curent, cold surge)
脊的崩溃
– 当冷空气堆积不明显时,考虑有无不稳定槽脊发 展 – 当冷空气堆积已以明显,而相应的环流形势是稳 定的长波系统时,则预报寒潮的着眼点放在长波 槽的移动及长波脊的破坏与东移上。 – 乌山脊后其上游“赶槽”东移的影响,使长波脊 后部的暖平流区东移并由冷平流区代替,乌山长 波脊减弱东移。其下游长波槽也东移。原来堆积 在槽后脊前的寒冷空气随长波槽东移,或向南爆 发。
区域性寒潮:
– 凡日平均气温的过程总降温>10º C,负距平绝对值>5 º C的南北方站点 数>=20站,同时过程总降温>=7 º C,负距平的绝对值> 3º C的总站数 大于40站的,则作为“区域性寒潮”。
强冷空气:
– 凡同样影响强度的站点数达到区域性寒潮标准的一半以上时,则作 为“强冷空气”。
(70E--90E,43--65N)地区在那里积累加强,该地区就称为寒潮关键区。
图 : 冷 空 气 源 地 路 径 及 关 键 区
返回源地 返回路径
2.寒潮天气系统
极涡:以极地为中心向亚洲北部新地岛以东的 克拉海、泰梅尔半岛和中西伯利亚伸展,另 一端伸向加拿大东部。 极地高压:深厚的暖性高压,中高纬度阻塞 高压进入极地形成。 寒潮地面高压:寒潮全过程中的冷锋后地面 高压,前部强冷平流,后部暖平流。 寒潮冷锋:寒潮地面高压前缘的冷锋。
–小槽发展型寒潮的爆发,是与500百帕上小槽发展并代替东亚 大槽的过程相伴随的。 –初期为叠加在西北气流的锋区中的小扰动,称不稳定小槽 –从小槽出现到发展成东亚大槽一般需5-7天
寒潮天气形势2
低槽东移型(西来低槽发展型、纬向型)
– 酝酿过程 – 爆发过程 – 过程的基本特征 冷空气源地和路径偏西
寒潮天气形势3
横槽型(阻高崩溃型)
– 酝酿过程 – 爆发过程 – 过程的基本特征
冷空气的源地偏东
– 多在中西伯利亚以东的内陆或北冰洋上 – 雅库茨克地区三面环山,北面开口面对北冰洋,冬季地面气温可低 达-50C以下,最有利于冷空气聚集和加强,且入侵我国路途短,势 力较强。
乌拉尔山地区有阻塞高压,阻塞高压以东有横槽
– 冷空气源地偏南,温度较其他型偏高,一般势力较弱
冷空气由位于我国以西的低槽东移发展所引发
– 西来槽在到达蒙古西部山区前一般不会发展 – 能引发寒潮的西来槽有两种:一是长波调整中移出的长波槽, 另一种是移动性的有一定振幅的低槽
中亚有高脊发展
– 此型中亚高脊比小槽发展型寒潮的乌山地区的高压脊位置偏 南,且很少能形成阻塞形势
寒潮冷高压强度与移动预报
– 作动态图:用外推法 – 用引导气流:
地面系统中心移速为500百帕地转风速的0.5-0.7倍,为700百帕的0.81.0 在风速小时系数较大,而在风速大时系数较小 对于浅薄系统效果较好 须注意地形对地面气压系统的影响。
– 变压的应用:
不同地方移来的两个24小时正变压合并,冷高压显著加强,24小时负变 压中心为未来冷空气主力侵袭的地方 24小时正、负变压中心之差达40-50百帕,则可能达到寒潮强度
寒潮概述--寒潮过程等级的划分
全国性寒潮:
– 凡日平均气温的过程总降温>10º C,负距平的绝对值>5 º C的站点数, 北方>=32站(占北方站点数的三分之一)、南方>=13站(约占南方 站点数的四分之一);或南北方达到上述影响强度的总站数>=40站, 同时过程总降温>=7 º C,负距平的绝对值> 3º C的总站数大于90(占 南北方站点总数的60%),则作为“全国性寒潮”。
3 寒潮天气过程
寒潮中期天气过程:在其整个生命史中,往往与半 球范围的超长波、长波活动由密切关系,有阶段性 特点,构成寒潮中期天气过程(初始、酝酿、爆发)。 三类:倒Ω型(70-80%)、极涡偏心型、大型槽脊 东移型 倒Ω型的三个阶段:初始阶段,两个大洋的脊挟持 一个大极涡。酝酿阶段,大倒Ω型向亚洲收缩,乌 拉尔山和鄂霍次克海建立高压脊,亚洲极涡加强南 压,形成东亚的倒Ω型。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 入。最后东亚大槽重建。
– 西路:新疆--青海--西藏高原东南侧--西南--江南
冷空气经河西走廊主力在河套以西南下,侵入中国中、南部,强度 一 般。
–东+西路:东路从黄河下游南下,西路从青海东南下,在黄河、长江间
汇合 两股冷空气合并南下,造成大范围雨雪和大风、降温天气。
寒潮关键区:经统计,入侵我国的冷空气有95%都要经过西伯利亚中部
预报强冷空气的堆积,可从以下四方面考虑:
– 与冷空气配合的小槽有否较大发展(若小槽发展,槽后的高压脊 也将在乌拉尔山附近有较大发展,脊前偏北气流加强,引导北冰 洋或沿海冷空气在西伯利亚堆积) – 有否新鲜冷空气补充或合并加强 – 极涡是否分裂南下 – 冷舌中有否产生绝热上升冷却的环流条件(正涡度平流)
⒄ ⒃

⑶ ⑿
⑸ ⒀


⑽ ⑾
⑼ ⑻ ⑺ ⒁

⒂ ⑵


⑴大西洋;⑵太平洋;⑶新地岛;⑷巴伦支海;⑸喀拉海;⑹贝加尔湖; ⑺巴尔喀什湖;⑻咸海;⑼里海;⑽黑海;⑾地中海;⑿乌拉尔山;⒀ 萨彦岭;⒁阿尔泰山;⒂堪察加半岛;⒃冰岛;⒄格棱兰岛;⒅孟加拉 湾;⒆阿拉伯海;⒇太梅尔(泰米尔)半岛 返回
–寒潮天气过程是指与强大的冷高压相伴随的一种大 规模的强冷空气活动过程。中央气象台规定,对局 地而言,由于受冷空气影响,24小时气温下降10º C 或以上,而且最低温度下降到5 º C或以下,并伴有5 级以上偏北大风时,称为一次寒潮天气过程。寒潮 可引起霜冻、冻害、降雪、大风、雨凇等严重灾害 性天气现象。 –一次冷空气活动使长江流域以及以北地区48小时降 温10 º C以上,长江流域最低温度达4 º C以下,陆上 有相当于三个行政区出现5-7级大风,沿海有三个 海区出现7级以上大风者,称强寒潮。
– 涡度平流与热成风涡度平流的应用
地面冷高上空500百帕有负涡度平流或负热成风涡度平流,则有利于冷 高发展 地面冷高处于高空槽后脊前,同时高空暖舌落后于高压脊,地面冷高压 也处于暖舌和冷舌之间,则高压易发展 当温压场结构趋于对称,二负涡度平流为零,则高压强度变化与否取决 于热力因子、地面摩擦和地形影响
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