天气学原理第六章寒潮天气过程

第六章寒潮天气过程概述寒潮天气系统寒潮天气过程寒潮天气过程成因分析寒潮的预报复习题§

6.3

寒潮天气过程寒潮中期天气过程两大洋暖脊在中期天气过程中的作用寒潮的短中期天气过程各类寒潮天气过程的特点比较6.3.1

寒潮中期天气过程3-7天为中期；2-3天为短中期；24-36h为短期。1

．寒潮中期天气过程定义：寒潮是大范围的强冷空气在一定环流形势下向南爆发的现象，是一种大型天气过程。其整个生命史中，往往与半球范围的超长波、长波活动有密切关系。并在这些不同尺度系统的相互作用中

阶段性特点，构成寒潮中期天气过程。以中期时空特征描述寒潮过程。2

．寒潮中期天气过程的分类倒“Ω”流型

(极涡

型）极涡偏心型大型槽脊东移型经10年统计，性寒潮70%-80%属于倒“Ω”流型1969年1月14-19日500hPa位势什米平均图暖脊位置可变低涡中心多样

典型可酿成寒潮东亚倒Ω流型寒潮中期天气过程的示意图细线为等高线,粗线为槽脊线,虚线为等变高线;+、一为正负变高中心。粗矢线和空心矢线分别为冷暖平流;细矢线为脊线移动方向)倒Ω流型演变特征(三个阶段)初始阶段：两个大洋北部脊向极地发展，极涡一分为二，分别移到东、西两半球，（或极涡偏于东半球），则东半球为两个大洋脊挟持一个大极涡，形成大倒Ω流型酝酿阶段：大倒Ω流型向亚洲地区收缩，形成东亚地区倒Ω流型，亚洲极涡加强并南压，极涡底部锋区加强，锋区上常有长波发展或横槽缓慢南压，形成强冷空气酝酿形势。爆发阶段：中纬度长波急速发展，或横槽转竖、或横槽南压，引导冷空气侵袭我国。最后东亚大槽加深重建，过程结束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，一般为期2-3周。6.3.2

两大洋暖脊在中期天气过程中的作用东亚倒Ω流型的建立主要是乌拉尔山和鄂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键系统。综上所述，寒潮中期预报的关键系统应是两个大洋上的暖性高压脊。冬季北半球大洋上的脊乌拉尔山1

乌拉尔山高压脊的发展过程⑶结合型：⑴补充型:⑵叠加型：分为三类:暖脊的正变高区叠加(b)(a)⑴

补充型:

暖脊在高纬东伸，与其配合有正变高东移，使乌拉尔山地区的浅脊加强发展。⑵叠加型：由较低纬度黑海地区有高压脊发展东移与乌拉尔山弱脊叠加而成黑海乌拉尔山⑶结合型：由阿拉斯加暖脊切断出极地高压，沿利亚北部、北冰洋向西移到泰

并南下，与原在乌拉尔山的弱脊合并而成为强大的乌拉尔山高压脊。结合型(a)(b)极地高压西移2

鄂

海高压脊的发展海分两类：⑴

阿拉斯加高压脊西退到鄂发展而成;⑵

由阿拉斯加脊

出闭合高压（极地高压），极地高压西移到东利亚、鄂霍茨克海与该地区的弱脊合并而成。阿拉斯加高压脊西退阿拉斯加脊出闭合高压6.3.3

寒潮短中期天气过程分为三大类：小槽发展型低槽东移型横槽转竖型以短中期时空特征描述寒潮小槽发展型寒潮（脊前不稳定小槽东移发展型）小槽是否发展（加深），查高度场与温度场的配置是否有合适的温度平流：温度场

于高度场是否有合适的涡度平流：等高线的疏散形势是否有合适的热成风涡度平流：对于槽脊线上风场强度是否加强 （时变）是否有同性质变高以及系统合并（时变）地面系统后部，反气旋前部为冷平流加压，气旋前部，反气旋后部为暖平流减压，分别使反气旋和气旋向前移动。在气旋和反气旋中心没有温度平流，热力

因子不起作用。只是正、负涡度平流使气旋得以发展。在高空相反，冷平流使槽加深，暖平流使脊加强。涡度因子的作用很少，但槽前 脊后的正涡度平流和槽后脊前的负涡度平流使得高空槽、脊向前移动。在斜压扰动中，

涡度因子主要使低层系统发展，

系统移动，热力因子主要使

系统发展，低层系统移动。但当

系统发展后，槽前脊后的正涡度平流和脊前槽后的负涡度平流也增大，又促进地面系统的发展，因此热力因子对地面系统也有间接影响。热成风涡度平流小槽发展型寒潮东亚大槽减弱：上下游效应48小时之后两支槽构成阶梯，形成疏散状等高线锋区在河套西北加强代替东亚大槽地面图地面锋区在河套西北综合动态图本次过程实质是通过不稳定小槽、小脊发展，把从

到东

利亚的大倒Ω流型，演变为东亚倒Ω流型的过程，时间5-6天。引导新地岛以西冷空气南下，取西北路径经

利亚、我国。预报中注意：涡度平流，热成风涡度平流、温度平流对槽脊发展的贡献，并注意地形的影响以及等高线的形状、上下游效应和长波调整。低槽东移型寒潮含义：欧亚大陆基本气流为纬向气流，在纬向

的基本气流中，槽脊自西向东移动稍有发展，

槽脊的振幅比较大，冷空气源地在欧洲有-40℃冷中心。长途跋涉到达我国，有新冷空气并入，形成寒潮过程。基本发展过程有三种类型。北部(1)低槽东移过程中，有新鲜冷空气或残留的冷空气合并使冷空气强度加强。低槽东移到乌拉尔山以东时，从黑海到里海有明显的暖平流，脊前西北气流加强，促使新鲜冷空气从新地岛加速南下与原低槽中的冷空气合并。气旋、东北低压强烈发展又向东北移去，有利于冷空气主力向东偏北移。气旋及江淮气旋发展将导致冷空气南下而爆发寒潮。冷空气源地在欧洲-40℃地面－△T24中心演示图有冷空气合并此槽快速东南移动，配合－44冷中心，能否与东移的冷空气合并成为寒潮的关键黑海、里海有显著暖平流赶槽：在一个低槽的上游又有另外一个移速更快的槽追赶而来，这个槽称为赶槽。两股冷空气合并，槽后脊的发展及槽的加深，使冷空气南下11月12日08时500hPa图冷空气合并后地面高压也增强地面＋△P24中心演示图综合动态图——为08时500hPa图上的槽线○地面图上冷高压的位置低槽东移型寒潮要注意两股冷空气合并，本个例中，冷空气在12日合并加强，寒潮地

面高压也大大加强。而冷空气的合并要注意

喀拉海的槽移速快，冷中心强度达到-44度

，它的加入使西来的冷空气大大加强赶槽的活动横槽转竖型寒潮含义：东亚倒Ω

流型建立时，极涡向西伸出一个东-西

槽，槽前后是偏北风（340°－20°）与偏西风（300°－250°）的切变。冷空气向南爆发的三种情况：横槽转竖低层变形横槽旋转南下横槽转竖（引导冷空气向南爆发）原因：i.

.横槽两侧温压场结构发生变化.

i

i..横槽前方形成“阶梯槽”.i

i

i

.

.

阻高的

.500hPa图阻高建立，冷空气在横槽北部堆积500hPa图温度场振幅大于高度场，横槽后有暖平流，槽前有疏散等高线和冷平流，将转竖850hPa图低空横槽后暖平流更明显500hPa图疏散形阶梯槽500hPa图阻高西退20经度，东亚大槽重建综合动态图细线为08时500hPa槽线，波线为08时500hPa脊线，○地面图上冷高压的位置预报着眼点i

.

.

温压场结构方面

（变高、疏散形势）i

i

.

.

风场转变方面

（槽后风向、横槽转竖）iii.

.阻高方面（是否

或不连续后退）i

v

.

长波调整方面

（上下游效应，引导槽南下）低层变形场作用（引导冷空气向南爆发）变形场为有相交的压缩轴和膨胀轴的大气流场，典型的为鞍形场变形场作用即锋生作用在平直西风带中不断有小波动东传，小波动快速东传时引导小股冷空气南下，使锋区南压，造成持续时间较长的持续降温，但降温幅度小。如果北支槽与南支槽或高原槽同位相叠加，低空变形场有锋生，也会使冷空气加速向南爆发，形成寒潮。高空500hPa图多个小槽在西风带东传河套东槽在锋区

区，等高线汇合负涡度平流输送，将减弱东移低层850hPa图两低两高（箭头所指）变形场及锋区东槽减弱东移，引导偏北风冷空气扩散南下500hPa图西槽携带强冷空气将在河套新生变形低层700hPa图河西走廊冷高压（西槽冷空气形成）柴达木盆地低压（南支槽前暖平流和正涡度平流减压形成）两系统之间为伸展轴的西半段槽前平直西南气流为伸展轴的东半段变形场是有利于锋生的流场，当等温线与伸展轴（膨胀轴）交角小于45

°时，对锋生更为有利。本次不是一个典型变形场，但锋生作用很显著。700hPa图上温度梯度在12h之前3℃/100km,之后在晚上20时增到5℃/100km（河套附近）。锋生导致下层风速普遍加大（等高线、等压线梯度加大），冷平流加强，将引导冷空气加速南下。即低层变形场引导强冷空气向南爆发。兰州△T24达-28℃。综合动态图上变温加强一倍。因此对低空新生变形场要重视。寒潮冷空气东路加西路形成的一种固

锋形式：新的变形场在河套建立以后，低空锋生作用使自

东移的冷空气沿河西走廊加速东移。这一寒潮冷空气路径称为西路。与东路冷空气在河套汇合形成迎面固锋。在地面图上，表现为

高压前缘分

南下伸展再会合。地面天气图综合动态图南支大槽作用：大槽前的暖脊构成上暖条件，变形场冷空气南下较为浅薄，东西

冷空气合并造成强的下冷条件。表现为700hPa气温在0℃附近，而低空气温低于0

℃。暖层下降的雨滴或过冷却雨滴，在低空低于0

℃的环境中，碰到地面任何物体都可能冻结形成雨凇天气。雨凇天气发生时的探空曲线：上暖下冷横槽旋转南下（引导冷空气向南爆发）500hpa上为东亚倒Ω流型，极地高压经太梅尔半岛将极涡推至 湖附近，形成极为寒冷的低涡，但横槽只是绕极涡中心旋转，使得冷空气只影响我国北方，当有南支槽接应时，则会影响我国南方。a低槽旋转速度快冷暖平流显著冷中心在500hPa上为-48℃地面图上达-55℃.bcde旋转槽前出现接应小槽构成疏散形势场。旋转槽加强加快东移，引导冷空气向南爆发8日到10

日，高空槽旋转为东北-西南向，而地面冷高压中心大幅度南压，地面冷锋向东南方向旋转综合动态图为500hPa低中心，－为500hPa槽线，○地面图上冷高中心，D为地面低中心概括地说，当极涡西侧的长波脊稳定维持，极涡向西伸出的横槽在长波脊前绕低压中心（或两个低压中心的连线）旋转。新槽（或西边的低压）南下，旧槽（或在东边的低压）北缩。所以一般旋转低槽带下来的冷空气只能影响我国北方，而只有在南支槽或高原槽接应的情况下，才能造成 性寒潮。6.3.4

各类寒潮天气过程的特点比较1．

共同点：①

冷空气积聚是寒潮爆发的必要条件；高空图上冷中心，500hPa上-40℃或以上700hPa上-32

℃

或以上②

地面图上有冷高压活动，强度可达1060hPa以上。冷高压前沿有一条寒潮冷锋，冷锋过后一般要引起温度剧降、气压急升及偏

风。③

每次寒潮都会引起大范围热量的南北交换。2．

不同点：冷空气源地不同路径不同：分为西北路径、北方路径、西方路径、东北路径前三条较常见，最后一条次数较少，强度不大。（3）

冷高压南下形式不同：完整的冷高压有规律地向东移来冷高压

南下

（

留在

）c.d.冷高压补充南下

（有副冷锋）冷空气扩散南下

（冷空气活动不强）（4）促使寒潮爆发的流场不同小槽发展型：乌拉尔山有反气旋或脊，脊前不稳定