鹤壁市一次寒潮天气过程成因分析

摘要：利用micaps系统资料和常规观测资料，从大尺度环流背景、高低空天气形势场及物理量场等方面，对2020年2月14—16日出现在鹤壁市大范围的强降温、大风寒潮天气过程的成因进行了诊断分析。结果表明：这次寒潮过程是在横槽西端形成切断低涡，低涡后部有一横槽，不断有冷空气补充南下，冷空气爆发后南下影响我市，造成剧烈降温、大风天气。高空橫槽、切断低涡、地面暖倒槽和河套北部冷高压是此次寒潮过程的主要影响天气系统。此次大范围的寒潮天气是由500hPa上河套以北的冷涡、850hpa强冷平流和地面冷高压共同引导冷空气南下以及近地层的强辐射降温共同造成的。

关键词:寒潮天气；天气系统；强降温；寒潮；大风；切断低涡

寒潮是出现在我国的主要灾害性天气之一，是冷空气在源地的堆积及南下爆发并入侵的过程，是鹤壁市最常见的灾害性天气之一，在一年之中的9月下旬到次年的5月皆可发生。寒潮标准定义为：24h或48h日最低气温下降8℃或10℃及以上，且日最低气温下降到4℃以下并伴有大风、降水等天气[3]。我国气象工作者根据中国大陆爆发寒潮的历史资料根据其冷空气原地、路径和环流的不同，进行分类，总结寒潮的典型特征，并在寒潮天气的成因机理和预报方法等方面进行研究[1]。寒潮所带来的剧烈降温、大风、雨雪天气，给工农业生产、电力输送、通信和交通安全带来极为不利的影响。

本文将就2020年2月14-16日引发局地暴雨的一次寒潮成因和机理进行分析，希望取得相关经验，提高此类天气的预报能力。

1天气概况

受强冷空气影响,2020年2月14日—16日鹤壁全市出现了强降温、大风天气。过程降温幅度在8.2℃~17.4℃，日最低-10.9℃（淇县枣园站）,最大降温幅度17.4℃，10个区域站48h降温幅度超过10℃,达到国家气象局规定的寒潮标准,12个站降温幅度超过14℃。达到了强寒潮标准。伴随寒潮天气过程，14日白天全市出现大风天气，平均风力5-6级，阵风7-8级，最大风力出现在14日14时20分17.1m/s。有两个站风力大于17m/s。本次寒潮天气过程，我市基本无降水出现。

2大尺度环流特征和主要影响系统

2.1500hPa环流形势分析

2020年2月12日08时500hPa高空图上，中西伯利亚东部附近有一冷涡，中心最低温度-44℃，随着冷空气的堆积加强，开始有冷空气分裂东移南下，在乌拉尔山有一暖脊发展，13日08时随着冷涡不断东移南下，冷涡略东南移，其中心最低温度-46℃。乌拉尔山附近的高压脊继续发展增强，其前部有冷空气不断南下，鄂霍次克海经我国黑龙江北部至蒙古国中部到新疆北部有一横槽，槽后明显的东北风，槽前盛行西南风，随着冷空气不断的在槽后堆积，阻高前部不断有冷空气自东北向西南方向不断渗透，14日08时在河套以北形成一个切断低涡（图1a），经河套西部四川中部有一小槽引导冷空气南下，同时河套至新疆有一横槽携带冷空气向南补充。在低涡东移的过程中，不断有冷空气补充南下，15日08时，低涡东移到内蒙东部，河套到内蒙西部有一横槽，槽后不断有冷空气补充南下，造成本次持续性的强降温天气过程。

16日08时，位于内蒙低涡和鄂霍次克海低压合拼，在东北形成了一低中心，哈尔滨-济南-郑州有一低槽，我市处于槽后西北气流里，影响我市的寒潮天气过程趋于结束（图1b）。

图1 500hPa环流形势演变图

2.2850hPa环流形势分析

2020年2月12日08时850hPa高空图上，冷低压中心位于蒙古境内，中心140hPa，在蒙古国东部有明显冷平流引导冷空气南下。华北有一暖舌，河南受其控制，13日08时东北经北京至河套有一低槽（图2a），槽后有明显冷平流。暖脊发展明显，等温度梯度加大，14日08时暖脊减弱，内蒙中部有一冷中心，中心值-23℃，河套东部的风向由东北风转偏北风，在豫北地区温度梯度加大，引导冷空气大举南下影响我市。14日20时，华北地区受一致的偏北气流影响，最大达16米/秒(图2b)。动量下传明显，引起我市地面的偏北大风。

图2 850hPa高空形势图

3成因分析

3.1强降温成因分析

某地温度的变化主要取决于温度平流和非绝热因子的作用，而温度平流主要考虑平流冷暖性质和强度，非绝热因子考虑辐射、水汽凝结、蒸发和地面感热对气温的影响。

12日08-12时20时，鹤壁中低层一直为暖平流控制，中心强度为20×10-5℃/s，13日08时河南省的西部有弱的冷平流，暖平流中心向东北方向移动，暖中心位于天津一带，中心强度为40×10-5℃/s，冷平流中心有内蒙的西部移到河套地区，中心强度为-50×10-5℃/s，冷空气势力较强；14日08时，河套至山西中部地区出现了西北东南向的冷平流区，平流中心面积较大，冷空势力强，降温明显，此时冷平流区已经影响河南省的大部分地区。随着冷平流中心的东移南下，冷平流中心区已完全控制河南，中心值为-50×10-5℃/s。850hPa上的强冷平流是造成此次寒潮强降温的主要原因。15日和16日早上我市受地面冷高压控制，天气晴好，辐射降温明显，这也是此次寒潮天气过程降温幅度大的一个主要因素。

3.2大风成因分析

从地面图上可以看出，13日08时—14日08时由于地面冷高压分裂出冷空气，等压线不断加密，气压梯度不断加大，加之850hPa风速较大，高空动量下传，造成大风天气。

4预报着眼点

根据这次过程的预报经验，在今后冬季寒潮预报中应主要着眼于以下3个方面：

（1）寒潮前期基础气温的高低是判断寒潮天气的一个重要指标。过程前期，受地面暖倒槽影响，地面增温。如果前期基础气温偏低，即使有强的冷空气入侵，降温幅度也不易达到寒潮标准。

（2）强冷空气堆积及南下是寒潮爆发的必要条件，中低层的冷中心与地面冷高压的配合可以判断冷空气的堆积程度。

（3）对于“横槽型”的寒潮天气过程，需关注横槽底部切断低压的出现，以及低压后部是否有横槽存在，在低涡东移的过程中有冷空气不断补充南下造成持续性降温天气过程。

5结论

（1）本次寒潮属横槽型。此次大范围的寒潮天气主要由500hPa上河套以北的冷涡引导冷空气南下以及地面冷高压共同造成。

（2）寒潮过程中，关注地面站气象要素的变化、气压的升高、气温的骤降可以很好的指示寒潮天气的发生。

（3）地面冷高压在蒙古国积聚增强，并不断分裂冷空气扩散南下，在河套一带又形成一个冷高压，随着冷高压主体的不断东移，是造成了此次寒潮天气过程一个重要原因。

（4）850hPa存在强盛的冷平流，是产生寒潮天气的触发机制。地面冷高压中心强度和范围变化，冷平流移动路径以及强度可作为预报寒潮强度的参考因子。

参考文献：
[1]寿绍文.中尺度气象学[M].北京:气象出版社,2003，19-29.

[2]丁一汇.高等天气学[M].北京:气象出版社,2005，585.

[3]程庚福,曾申江,张伯熙等.湖南天气及其预报[M].北京:气象出版社,1985，471.

[4]寿绍文,励申申,王善华等.天气学分析[M].北京:气象出版社，2002.

[5]郭兰.三门峡两次寒潮天气过程对比分析[J].河南科技,2015，564(5):141-144.

作者简介：孙日丁，（1978.08）男，汉族，大学本科，工程师，从事方向:天气预报。