烏蘭察布2020年兩次冷空氣等熵位勢(shì)渦度的分析

烏蘭察布2020年兩次冷空氣等熵位勢(shì)渦度的分析

摘要：本文利用2020年1月1日～2020年6月30日的NCAR/NCEP逐日再分析資料，對(duì)2020年兩次不同強(qiáng)度的冷空氣天氣過程進(jìn)行等熵位渦分析，結(jié)果表明：過程Ⅰ的高空環(huán)流形勢(shì)是橫槽旋轉(zhuǎn)南下，地面是冷高壓整體東移南下，所造成的強(qiáng)寒潮天氣過程；過程Ⅱ是高空冷空氣疊加，鋒區(qū)不斷南壓，地面冷高壓分裂南下，所造成的普通冷空氣過程；位渦演變特征分析表明：冷空氣影響初期強(qiáng)度不同，過程Ⅰ更強(qiáng)，其冷空氣在達(dá)到烏蘭察布市強(qiáng)度不同，過程Ⅰ的4PVU等值線囊括烏蘭察布全市，而過程Ⅱ的4PVU等值線只影響了烏蘭察布的北部，但其影響時(shí)間長(zhǎng)。關(guān)鍵詞：冷空氣等熵位渦高位渦1引言位渦(PotentialVorticity)是表征大氣熱力和動(dòng)力特征，在絕熱無摩擦干空氣中具有嚴(yán)格守恒性[1]。冬季等熵位渦守恒性強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，根據(jù)該特點(diǎn)追蹤冷空氣活動(dòng)過程，可分析冷空氣發(fā)展規(guī)律，提升預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性[2]。烏蘭察布位于內(nèi)蒙古中部，冷空氣活動(dòng)頻繁，特別是在春季、晚秋的期間，冷空氣對(duì)烏蘭察布的影響很大，做好冷空氣天氣預(yù)報(bào)極其重要。本文利用等熵位渦對(duì)烏蘭察布市兩次冷空氣天氣過程進(jìn)行分析。其中2020年2月13～15日稱為過程Ⅰ，2020年3月25～27日稱為過程Ⅱ。2實(shí)況：過程Ⅰ中烏蘭察布市有6個(gè)國(guó)家站在13-14日的24小時(shí)降溫超過10℃，達(dá)到強(qiáng)寒潮標(biāo)準(zhǔn)，24和最強(qiáng)降溫幅度為-12.5℃。過程Ⅱ中烏蘭察布市只有1個(gè)國(guó)家站在24h降溫達(dá)到8℃，是一次普通冷空氣過程，但48h降溫幅度較強(qiáng)，相比過程Ⅰ，過程Ⅱ的降溫幅度較小，但持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。3天氣形勢(shì)過程Ⅰ，在12日08時(shí)，200hPa環(huán)流形式為西高東低，巴爾喀什湖北側(cè)為一高脊，與對(duì)應(yīng)-68℃的冷中心，高脊發(fā)展加強(qiáng)東移，脊前偏北氣流引導(dǎo)冷空氣南下，使得脊前冷槽不斷發(fā)展加深南壓，13日20時(shí)冷槽位于烏蘭察布北側(cè)，并有-48℃的冷中心；500hPa環(huán)流形勢(shì)同200hPa相似，12日20時(shí)高脊形成閉合中心；700hPa有-24℃的冷中心，850hPa處存在-20℃的冷中心，說明冷空氣深厚，之后冷槽旋轉(zhuǎn)南下，引導(dǎo)冷空氣南下侵襲；在地面圖上，冷高壓由1035.0hPa增加到1052.5hPa，冷高壓東移南下。（圖1）圖12020年2月14日08時(shí)：a為200hPa環(huán)流形勢(shì)、b為500hPa環(huán)流形勢(shì)、c為海平面氣壓場(chǎng)過程Ⅱ中，24日08時(shí)，200hPa表現(xiàn)為兩脊一槽的環(huán)流形勢(shì)，高空槽不明顯，溫度槽比高度槽落后，槽中有明顯的渦度平流輸送，高空槽發(fā)展東移，極地南伸的槽，且移動(dòng)速度較快，引導(dǎo)極地冷空氣南下，并向高空槽補(bǔ)充，26日08時(shí)，兩槽合并大槽，冷槽南側(cè)的鋒區(qū)控制整個(gè)烏蘭察布，27日冷槽移出，冷空氣過程結(jié)束；500hPa處，高空槽東移時(shí)，有新鮮冷空氣補(bǔ)充，高空鋒區(qū)不斷加強(qiáng)對(duì)烏蘭察布市產(chǎn)生影響；在冷空氣影響期間低空出的鋒區(qū)明顯，10個(gè)緯距內(nèi)有6根等溫線，低層鋒區(qū)強(qiáng)；地面上，24日08時(shí)，蒙古氣旋對(duì)烏蘭察布產(chǎn)生影響，東移過程中，巴爾喀什湖附近的冷高壓主體分裂東移,在26日02時(shí)，冷高壓中心最強(qiáng)，該過程主體趨于減弱，分裂出的中心不斷加強(qiáng)。（圖2）兩次過程影響關(guān)鍵系統(tǒng)不同，過程Ⅰ是高空槽旋轉(zhuǎn)南下造成冷空氣南下侵襲，過程Ⅱ是強(qiáng)的高空鋒區(qū)南壓，引起的冷空氣過程。圖22020年3月：a為24日20時(shí)200hPa環(huán)流形勢(shì)b為26日08時(shí)200hPa環(huán)流形勢(shì)c為26日08時(shí)850hPa環(huán)流形勢(shì)d為26日02時(shí)海平面氣壓場(chǎng)4等熵位渦對(duì)比本文根據(jù)等熵位渦守恒的特性，對(duì)上述兩次影響烏蘭察布市的冷空氣過程進(jìn)行對(duì)比，探討兩次過程中的等熵位渦異同點(diǎn)[2-4]。過程Ⅰ未出現(xiàn)前，新地島附近有東北-西南走向的高位渦冷空氣，中心值達(dá)7PVU，之后高位渦冷空氣呈旋轉(zhuǎn)形式南下，13日夜間4PVU冷空氣到達(dá)烏蘭察布西北部，開始對(duì)烏蘭察布產(chǎn)生影響，14日冷空氣由4PVU增強(qiáng)到5PVU，且14日溫度降幅要高于15日，16日冷空氣移出烏蘭察布，寒潮天氣結(jié)束。過程Ⅱ，冷空氣未出現(xiàn)前，高空冷渦位于極地，22日08時(shí)向里海延伸，中心值為6PVU,之后從里海向東旋轉(zhuǎn)并向南侵襲，25日20時(shí)，高位渦冷空氣壓在烏蘭察布市界外北部，26日位渦值增加到5PVU，位置不變，27日4PVU等值線影響烏蘭察布北部，48h降溫明顯，28日4PVU線移出烏蘭察布。冷空氣影響初期強(qiáng)度不同，過程Ⅰ更強(qiáng)，其冷空氣在達(dá)到烏蘭察布市強(qiáng)度不同，過程Ⅰ的4PVU等值線囊括烏蘭察布全市，而過程Ⅱ的4PVU等值線只影響了烏蘭察布的北部，但其影響時(shí)間長(zhǎng)。5總結(jié)與討論（1）通過環(huán)流分析可知：過程Ⅰ的高空環(huán)流形勢(shì)是橫槽旋轉(zhuǎn)南下，地面是冷高壓整體東移南下，所造成的強(qiáng)寒潮天氣過程；過程Ⅱ是高空冷空氣疊加，鋒區(qū)不斷南壓，地面冷高壓分裂南下，所造成的普通冷空氣過程。（2）位渦演變特征分析表明：冷空氣影響初期強(qiáng)度不同，過程Ⅰ更強(qiáng)，其冷空氣在達(dá)到烏蘭察布市強(qiáng)度不同，過程Ⅰ的4PVU等值線囊括烏蘭察布全市，而過程Ⅱ的4PVU等值線只影響了烏蘭察布的北部，但其影響時(shí)間長(zhǎng)。參考文獻(xiàn)：[1]QuartJRMeteorSoe:HoskinsBJ，McIntyreME，RobertsonAW．1985.Ontheuseandsignificanceofisentropicpotentialvorticitymaps[J].QuartJRMeteorSoe.111(6):877—946．[2]氣象學(xué)報(bào)：丁一匯,馬曉青.2007.2004/2005年冬季強(qiáng)寒潮事件的等熵位渦分析[J].氣象學(xué)報(bào),65(05),707.[3]高原氣象:易明建,陳月娟,周任君.2008.2008年中國(guó)南方雪災(zāi)與平流層極渦異常的等熵位渦分析[J].高原氣象,28(4):880-888.[4]JeongJH，KimBM，HoCH，etal.StratosphericoriginofcoldsurgeoccurrenceinEastAsi