辽宁地区东北路径寒潮天气特征分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 辽宁地区东北路径寒潮天气特征分 析 摘要 利用常规观测资料、 NCEP/NCAR 再分析资料对 20062010 年辽宁地区的寒潮天气过程进行统计分 析，并按冷空气路径将影响辽宁地区的 寒潮天气划分为 3 种，即东北路径、西 北路径和偏西路径，重点研究东北路径 冷空气对辽宁地区的影响。结果表明， 影响辽宁地区的东北路径寒潮冷空气从 源地到达中西伯利亚后堆积加强，后经 内蒙东部或黑龙江地区南下到辽宁，造 成辽宁的区域性寒潮天气。从环流形势 上来看，东北路径寒潮天气中横槽型占 较大比例，其次为小槽发展型。 中国论文网 /8/view-12797832.htm -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 关键词 寒潮；东北路径；环流 形势；HYSPLIT 模型；天气特征；辽 宁地区 中图分类号 P467 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015 ）19-0274- 04 Abstract Based on general observation data and NCEP/NCAR reanalysis data during 2006 to 2010，the general features of the cold wave in Liaoning area were analyzed. The cold wave paths in Liaoning area were divided into three paths，which were northeast path，northwest path and westerly path，and the northeast path were further discussed.The cold air was from the source southward through central and eastern Inner Mongolia to Liaoning area and caused regional cold weather in Liaoning area after the accumulation and strengthen in West Siberia. The pattern of Lateral grooves accounted for a large proportion -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 in the circulation situation，followed by the pattern of small trough developed. Key words cold wave；northeast path；circulation situation；HYSPLIT；weather characteristics；Liaoning area 寒潮天气过程是一种大规模的强 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、 雨凇或者霜冻。寒潮能导致河港封冻、 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、盐业制卤 等工农业生产。天气学原理中指出影响 我国的冷空气源地分别位于新地岛附近 洋面和冰岛以南洋面，冷空气多路经关 键区西伯利亚中部（北纬 4565 ，东 经 7090）堆积加强后，从西北路、 东路、西路、东路加西路侵入我国1。 近几十年来，我国气温呈缓慢升 高趋势，尤其在冬季2。在此背景下， 已有多数学者的研究发现我国冬季寒潮 天气的发生频率呈减少趋势，且强度有 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 所减弱3-5 。但是这些研究大多是针对 国内不同地区，其结论具有明显的区域 性，并且研究时间距现在较远。因此， 本文利用 20062010 年辽宁省 14 站的 逐日最低气温资料和 NCER 再分析资料 对影响辽宁地区的东北路径寒潮进行统 计分析，期望得到对未来预报工作有益 的结论。 1 资料与方法 本文研究中使用的环流场资料是 NCEP/NCAR 再分析资料，空间分辨率 2.52.5；温度资料采用 20062010 年辽宁省 14 个国家级气象观测站的逐 日最低气温观测数据。辽宁地区区域性 寒潮天气的判别标准：辽宁地区有 50% 站 24 h 降温 8 ，且日最低气温4 视为一次辽宁区域性寒潮天气过程。经 过筛选，20062010 这 5 年间辽宁地区 共出现区域性寒潮天气 28 次，针对这 28 次寒潮天气过程，进行以下统计分析。 另外，还利用美国国家海洋和大 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 气管理局（NOAA）空气资源实验室和 澳大利亚气象局联合研发的 HYSPLIT 模型对 2008 年 11 月 7 日的一次典型东 北路径型寒潮天气进行了模拟分析。 HYSPLIT 模型是一种用于计算和分析 大气污染物输送、扩散轨迹的专业模型， 该模型不仅可以用于对污染物在各个地 区的传输和扩散进行研究分析，还可以 被用于模拟气流来向及气团轨迹追踪。 本文采用美国国家海洋和大气管理局 （NOAA）提供的 Reanalysis 数据（空 间分辨率 2.52.5） ，并利用 HYSPLIT 的模型网页版对 2008 年 11 月 7 日辽宁 地区的一次寒潮天气过程中冷气团的移 动轨迹进行了模拟分析。 2 结果与分析 2.1 影响辽宁地区的东北路径寒 潮天气气候概况 2.1.1 影响辽宁地区的寒潮冷空 气路径。根据前人研究，对于寒潮冷空 气的移动路径确定，使用 500 hPa 变温 中心进行判别较为清楚，根据 500 hPa -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 变温中心的移动路径可将影响辽宁地区 的寒潮冷空气路径划分为 3 种类型，即 偏西路径、西北路径和东北路径。现重 点对以东北路径影响辽宁地区的寒潮天 气过程进行分析。 对 20062010 年 5 年间的 28 次 寒潮天气过程进行分型判别后发现，影 响辽宁地区的区域性寒潮冷天气中，以 东北路径影响辽宁的寒潮过程有 6 次。 分别为 2006 年 10 月 29 日、2007 年 12 月 12 日、2008 年 10 月 11 日、2008 年 11 月 7 日、2008 年 12 月 2 日和 2009 年 10 月 30 日。结合上述过程的 500 hPa 变温中心及地面冷高压移动路径进 行分析，该类冷空气从源地影响辽宁的 路径基本上是从中西伯利亚经内蒙古东 部或黑龙江地区到达辽宁省，造成辽宁 省的区域性寒潮天气。 2.1.2 影 响辽宁地区的东北路径寒潮降温幅度和 降温速度分析。表 1 给出了 6 次东北路 径型寒潮冷空气的降温幅度概况，可以 看出，影响辽宁地区的东北路径型寒潮 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 天气过程主要降温区间在 610 之间。 通过对辽宁省 14 个测站寒潮暴发前 7 d 到寒潮暴发后 1 d 的 24 h 变温情况进行 分析后可以发现，东北路经型寒潮天气 暴发前 57 d 辽宁地区有较为明显的升 温过程，寒潮暴发前 34 d 气温略有下 降，寒潮暴发前 12 d 辽宁地区仍有显 著升温过程，寒潮暴发后 1 d 内降温剧 烈，降温幅度可达 810 。 2.1.3 影响辽宁地区的东北路径 寒潮过程冷堆强度分析。表 2 给出了 6 次东北路径型寒潮过程从酝酿到暴发阶 段的 500 hPa 冷中心温度值、地面冷高 压中心值及类型分型，根据上述 2 个数 值可以对寒潮冷空气的冷堆强度进行判 断。可以看出，对这 6 次东北路径的寒 潮天气，在整个过程中，500 hPa 冷中 心温度基本上稳定在-45 左右，最低 值为 -48.7 ，最高值为-39.5 。对于 地面冷高压中心强度值，最强为 1 056.9 hPa，最弱为 1 034.1 hPa，相差 24.8 hPa，但大多稳定在 1 040 hPa 以上。从 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 类型上来看，东北路径型寒潮天气大多 属于横槽型，选取其中较为典型的一次 横槽型寒潮过程（2008 年 11 月 7 日） 对影响辽宁地区的东北路径型寒潮天气 进行分析。 2.2 辽宁地区一次典型东北路径 型寒潮天气过程分析 图 1 给出了 2008 年 11 月 5 日 8：00 至 7 日 8：00 辽宁地区 24 h 变温 情况，可以看出，寒潮暴发前（5 日 8：00） ，辽宁地区有强烈升温过程，其 中辽宁东部地区升温最为显著，最大升 温幅度达到 12 。67 日，伴随冷空 气东移南下，辽宁地区自西向东出现大 幅降温，到 7 日 8：00，辽宁地区 24 h 降温幅度普遍达到 10 左右，最大降 温幅度达到 14 ，寒潮暴发。 2.2.1 500 hPa 形势演变。东北路 径型寒潮冷空气在酝酿阶段的温压场的 配置多是西伯利亚地区有高度脊或阻塞 高压建立发展，脊后有暖平流输送使得 高度脊或阻塞高压维持或加强。高度脊 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 前贝加尔湖以东有横槽建立发展，横槽 后部偏北气流引导冷平流向槽后输送， 冷空气在横槽中堆积加强，冷中心强度 大多达到-40 以上6-8 。 图 2a、 b 给出寒潮酝酿阶段 500 hPa 环流形势。可以看出，东亚沿岸极 涡向南伸展，贝加尔湖西部为一强大的 阻塞高压，东亚地区上空呈一脊一涡型 环流形势。6 日 8：00，极涡进一步向 南加深在贝加尔湖以东地区形成切断低 涡，对应在温度场上冷中心强度为- 40。低涡向西伸出东西走向的横槽， 槽后东北风引导冷空气在贝加尔湖东部 堆积堆积。与此同时，贝加尔湖西部阻 塞高压减弱东退，预示一次环流调整过 程，冷空气即将向南暴发9。 在寒潮暴发阶段（图 2c、d） ，贝 加尔湖西部高压脊中暖平流减弱，阻高 进一步减弱东退，贝加尔湖东部低涡中 冷平流变得不明显，横槽后部出现暖平 流，横槽难以进一步发展维持，槽后冷 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 空气开始向推进爆发。从高空槽动态情 况上看，随着低涡旋转，低涡后部横槽 转竖并向南加深，引导冷空气南下导致 辽宁寒潮天气。 2.2.2 850 hPa 形势演变。寒潮酝 酿阶段的 850 hPa 环流形势（图 3a、b）可以看出，东亚地区极涡向南 伸展导致倒“” 流型建立，在东北地区 北部形成切断低涡，与低涡中心相对应 的冷中心强度达到-24 ，低涡向西伸 出一东西走向的横槽，槽后贝加尔湖 以西地区有阻高建立，阻高前部偏北气 流引导极地冷空气南下，冷空气在横槽 中大量堆积。从该阶段温压场的配置情 况可以看出，在寒潮酝酿阶段，辽宁地 区处于 850 hPa 高空槽前，受暖温度脊 控制，暖平流输送作用明显，导致辽宁 地区在寒潮暴发前出现明显的回暖过程， 对应 5 日辽宁地区最大 24 h 正变温达到 12 ，沈阳地区 24 h 正变温达到 10 。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 寒潮暴发阶段的 850 hPa 环流形 势（图 3c、d ）可以看出，贝加尔湖西 部阻高减弱东退，阻高前部横槽旋转南 下，6 日 8：0020：00，横槽快速转 竖，辽宁地区上空受西北气流控制。从 该阶段的温压场配置可以看出，随着横 槽转竖，槽后冷平流大举南下，温压场 几乎正交，强烈的冷平流输送导致辽宁 地区出现强降温，对应 6 日的最大 24 h 变温达到-8 ，沈阳地区 24 h 变温达 到-8 ，7 日最大 24 h 变温达到-14 ， 24 h 变温达到-10 。 2.2.3 地面系统演变。对于地面 系统，寒潮酝酿阶段（图 4a、b） ，贝加 尔湖东部有蒙古气旋东移发展，气旋后 部中西伯利亚地区对应为地面冷高压在 发展加强。寒潮暴发阶段（图 4c、d） ， 对应高空横槽快速转竖，贝加尔湖东部 蒙古气旋快速东移，气旋冷锋扫过辽宁 地区，冷锋后部地面冷高压逐渐控制辽 宁地区。6 日 20：00 前期分裂的冷空气 到达内蒙古东部，与此同时，中西伯利 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 亚冷高压分裂多个小高压补充南下，冷 空气不断扩散南下；7 日 8：00，辽宁 地区被地面冷高压前部控制，开始出现 强降温，冷高压主体不断又分裂小高压 补充南下，冷空气不断扩散南下，导致 辽宁地区降温天气持续，出现强寒潮天 气。 2.2.4 冷气团路径分析。为进一 步分析此次寒潮冷空气从源地影响到达 辽宁地区的路径，采用 HYSPLIT 模型 对 2008 年 11 月 7 日 8：00 沈阳地区的 72 h 后向气团轨迹进行了模拟分析（图 5） 。可以看出，在近地层 10 m 高度上， 冷气团移动路径与地面冷高压前锋推进 方向一致，即从贝加尔湖地区自西北向 东南方向影响辽宁地区；在 500925 hPa 高空，冷空气