寒潮天氣過程課件

第六章寒潮天氣過程1要點寒潮的定義、標準、天氣影響我國冷空氣的源地冷空氣從寒潮關(guān)鍵區(qū)侵入我國的路徑形成寒潮過程的主要天氣系統(tǒng)寒潮中期天氣過程有哪幾類我國寒潮的短中期天氣過程有哪些主要類型？簡要說明各類寒潮天氣過程的異同點？寒潮預(yù)報應(yīng)包括那些方面三類寒潮預(yù)報著眼點是什么2§6.1概述一、定義和標準寒潮的含義：寒潮天氣過程是一種大規(guī)模的強冷空氣活動過程。其天氣的主要特點是劇烈降溫和大風，有時還伴有雨、雪、雨凇或霜凍。出現(xiàn)時間：9-次年5月春季的3月和秋季9-11寒潮和強冷空氣最為頻繁3單站冷空氣強度標準過程降溫（℃）溫度負距平絕對值（℃）冷空氣強度等級≥10≥5寒潮8—94強冷空氣5—7≤3一般冷空氣5二、源地和路徑1源地①新地島以西洋面上冷空氣經(jīng)巴倫支海、前蘇聯(lián)歐洲地區(qū)進入我國。它出現(xiàn)次數(shù)最多，達到寒潮強度的也最多。②新地島以東洋面上冷空氣大多數(shù)經(jīng)喀拉海、太梅爾半島、前蘇聯(lián)地區(qū)進入我國。它出現(xiàn)次數(shù)雖少，但氣溫低，可達寒潮強度。③冰島以南洋面上冷空氣經(jīng)前蘇聯(lián)歐洲南部或地中海、黑海、里海進入我國。它出現(xiàn)次數(shù)較多，但溫度不很低，一般達不到寒潮強度，但如果與其它源地的冷空氣匯合后也可達到寒潮強度。62寒潮關(guān)鍵區(qū)據(jù)中央氣象臺統(tǒng)計資料，95%的冷空氣都要經(jīng)過西伯利亞中部（70°-90°E，43°-65°N）地區(qū)并在那里積累加強，這個地區(qū)就稱為寒潮關(guān)鍵區(qū)。73冷空氣入侵我國的路徑（4條）（1）西北路（中路）

天氣：在長江以北以偏北大風和降溫為主，到江南以后，則因南支鋒區(qū)波動活躍可能發(fā)展伴有雨雪天氣。關(guān)鍵區(qū)蒙古河套附近長江中下游和江南地區(qū)南下9（2）東路

天氣：渤海、黃海、黃河下游及長江下游出現(xiàn)東北大風，華北、華東出現(xiàn)回流天氣，氣溫較低，并有連陰雨雪天氣。關(guān)鍵區(qū)蒙古華北北部經(jīng)渤海侵入華北冷空氣主力東移低空冷空氣轉(zhuǎn)向西南黃河下游南下兩湖盆地下游10（3）

西路天氣：降溫幅度不大，不過當南支鋒區(qū)波動與北支鋒區(qū)波動同位相而疊加時，亦可造成明顯的降溫。關(guān)鍵區(qū)新疆、青海、西藏高原東側(cè)南下西北、西南及江南11一、極渦1定義：北半球冬季極區(qū)對流層中上層500hPa上的繞極區(qū)氣旋式渦旋，稱為極渦。它是大規(guī)模極寒冷空氣的象征，地面為淺薄冷高壓，700hPa轉(zhuǎn)為低壓環(huán)流§6.2寒潮天氣系統(tǒng)132極渦的活動范圍和維持時間極渦中心出現(xiàn)頻數(shù)最多且最集中的地區(qū)是以極地為中心向亞洲北部新地島以東的喀拉海、太梅爾半島和中西伯利亞伸展，另一端則伸向北美洲的加拿大東部。

極渦活動平均持續(xù)天數(shù)超過5天。3極渦的移動路徑

①經(jīng)向性運動

②緯向性運動

③轉(zhuǎn)游性運動14極渦的分類（依據(jù)100hPa環(huán)流）①繞極型：北半球只有一個極渦中心，位于80°N以北的極點附近的環(huán)流稱為繞極型。②偏心型：北半球只有一個極渦，中心位于80°N以南,整個半球呈不對稱的單波型，有位于西伯利亞東部到阿拉斯加暖脊，歐亞大陸高緯度為一個橢圓型冷渦。

15極渦對我國寒潮天氣的指示意義

只有極渦分裂變形，才有利于寒潮冷空氣的形成17二、極地高壓定義：

①500hPa圖上有完整的反氣旋環(huán)流，能分析出不少于一根閉合等高線;

②有相當范圍的單獨的暖中心與位勢高度場配合；

③暖性高壓主體在70°N以北；

④高壓維持三天以上。182極地高壓的形成

由中高緯度的阻塞高壓進入極地而形成，與中、高緯阻塞形勢的建立過程類似。19三、寒潮地面高壓含義：寒潮全過程中冷鋒后地面高壓，多數(shù)屬于熱力不對稱系統(tǒng)，高壓前部有強冷平流；后部則為暖平流，中心區(qū)溫度平流趨于零，少數(shù)高壓始終為冷性。

可表示冷空氣強弱，中心移動路徑可作為冷空氣的移動路徑。注意：寒潮地面高壓與阻塞高壓的區(qū)別21四、寒潮冷鋒

在寒潮地面高壓的前緣都有一條強度較強的冷鋒作為寒潮的前鋒，它隨高度向冷空氣一側(cè)傾斜，在高空等壓面上對應(yīng)有很強的鋒區(qū)，鋒區(qū)結(jié)構(gòu)上寬下窄在300hPa及以下各等壓面上均有明顯的冷槽和鋒區(qū)移動路徑

引導氣流和引導槽22§6.3寒潮天氣過程

寒潮中期天氣過程

兩個大洋中暖脊在中期天氣過程中的作用

寒潮的短中期天氣過程

各類寒潮天氣過程的特點比較232．中期天氣過程的分類a.

倒“?”流型（占全國性寒潮70~80%）b.

極渦偏心型c.

大型槽脊東移型25倒Ω流型演變特征(三個階段)a.

初始階段：兩個大洋北部脊向極地發(fā)展，極渦一分為二，分別移到東、西兩半球，（或極渦偏于東半球），則東半球為兩個大洋脊挾持一個大極渦，形成大倒Ω流型26c.

爆發(fā)階段：中緯度長波急速發(fā)展，或橫槽轉(zhuǎn)豎、或橫槽南壓，引導冷空氣侵襲我國。最后東亞大槽加深重建，過程結(jié)束

整個寒潮中期天氣過程，由兩個大洋暖高壓脊發(fā)展——寒潮爆發(fā)——東亞大槽重建，一般為期2-3周。2930二、兩個大洋中暖脊在中期天氣過程中的作用

東亞倒Ω流型的建立主要是烏拉爾山和鄂霍次克海兩個地區(qū)有高壓脊向極區(qū)發(fā)展，并在北冰洋形成反氣旋打通而形成。

預(yù)報員常把烏拉爾山的高壓脊作為預(yù)報寒潮和強冷空氣的關(guān)鍵系統(tǒng)。

綜上所述，寒潮中期預(yù)報的關(guān)鍵系統(tǒng)應(yīng)是兩個大洋上的暖性高壓脊。311烏拉爾山高壓脊的發(fā)展過程分為三類：⑴補充型⑵疊加型⑶結(jié)合型32大西洋暖脊的正變高區(qū)疊加補充型(b)(a)33極地高壓西移結(jié)合型(a)(b)342鄂霍次克海高壓脊的發(fā)展分兩類：⑴阿拉斯加高壓脊西退到鄂霍次克海發(fā)展而成;⑵由阿拉斯加脊分裂出閉合高壓（極地高壓），極地高壓西移到東西伯利亞、鄂霍茨克海與該地區(qū)的弱脊合并而成。35

三、寒潮的短中期天氣過程

分為三大類：（1）小槽發(fā)展型（2）低槽東移型（3）橫槽型

36（1）小槽發(fā)展型寒潮

（脊前不穩(wěn)定小槽東移發(fā)展型）371963年12月19日20時500hPa等壓面圖381963年12月21日20時500hPa等壓面圖39兩支槽構(gòu)成階梯，形成疏散狀等高線1963年12月22日20時500hPa等壓面圖40本次過程實質(zhì)是通過不穩(wěn)定小槽、小脊發(fā)展，把從大西洋到東西伯利亞的大倒Ω流型演變?yōu)闁|亞倒Ω流型的過程，引導新地島以西冷空氣南下，取西北路徑經(jīng)西伯利亞、蒙古入侵我國。預(yù)報中注意：渦度平流，熱成風渦度平流、溫度平流對槽脊發(fā)展的貢獻，并注意地形的影響以及等高線的形狀、上下游效應(yīng)和長波調(diào)整。411963年12月22日20時地面圖421963年12月19－25日綜合動態(tài)圖43（2）低槽東移型寒潮含義：歐洲小槽東移過程中，有來自北方的新鮮冷空氣并入，使小槽發(fā)展，導致寒潮過程。趕槽：在一個低槽的上游又有另外一個移速更快的槽追趕而來，這個槽稱為趕槽。44(1)低槽東移過程中，有新鮮冷空氣或貝加爾北部殘留的冷空氣合并使冷空氣強度加強。(2)低槽東移到烏拉爾山以東時，從黑海到里海有明顯的暖平流，脊前西北氣流加強，促使新鮮冷空氣從新地島加速南下與原低槽中的冷空氣合并。45(3)蒙古氣旋、東北低壓強烈發(fā)展又向東北移去，有利于冷空氣主力向東偏北移。黃河氣旋及江淮氣旋發(fā)展將導致冷空氣南下而爆發(fā)寒潮。46471970年11月9日08時地面圖481970年11月10日08時500hPa高空及地面冷鋒位置49此槽快速東南移動，配合－44冷中心，能否與東移的冷空氣合并成為寒潮的關(guān)鍵1970年11月11日08時500hPa等壓面圖501970年11月11日08時地面天氣圖51兩股冷空氣合并，槽后脊的發(fā)展及槽的加深，使冷空氣南下1970年11月12日08時500hPa等壓面圖521970年11月12日08時地面天氣圖531970年11月10-15日地面－△T24中心演示圖541970年11月10-16日地面＋△P24中心演示圖551970年11月9-15日綜合動態(tài)圖——為08時500hPa圖上的槽線○地面圖上冷高壓的位置56

低槽東移型寒潮要注意兩股冷空氣合并，本個例中，冷空氣在12日合并加強，寒潮地面高壓也大大加強。

而冷空氣的合并要注意喀拉海的槽移速快，冷中心強度達到-44度，它的加入使西來的冷空氣大大加強57（3）橫槽轉(zhuǎn)豎型寒潮含義：東亞倒Ω流型建立時，極渦向西伸出一個東-西走向槽，槽前后是偏北風（340°－20°）與偏西風（300°－250°）的切變。冷空氣向南爆發(fā)的三種情況：橫槽轉(zhuǎn)豎低層變形場鋒生橫槽旋轉(zhuǎn)南下58橫槽轉(zhuǎn)豎原因：

i.橫槽兩側(cè)溫壓場結(jié)構(gòu)發(fā)生變化

ii.橫槽前方形成“階梯槽”

iii.阻高的崩潰591972年3月25日20時500hPa等壓面圖60阻高建立，冷空氣在橫槽北部堆積1972年3月27日08時500hPa等壓面圖611972年3月28日08時500hPa等壓面圖62溫度場振幅大于高度場，橫槽后有暖平流，槽前有疏散等高線和冷平流，將轉(zhuǎn)豎1972年3月29日08時500hPa等壓面圖631972年3月29日08時850hPa等壓面圖641972年3月30日08時500hPa等壓面圖651972年3月31日08時500hPa等壓面圖661972年3月28-31日綜合動態(tài)圖細線為08時500hPa槽線，波線為08時500hPa脊線，

○地面圖上冷高壓的位置67c.預(yù)報著眼點i.溫壓場結(jié)構(gòu)方面ii.風場轉(zhuǎn)變方面iii.阻高是否崩潰或不連續(xù)后退方面iv.長波調(diào)整方面68低層變形場作用691969年1月26日08時500hPa等壓面圖701969年1月26日08時850hPa等壓面圖東槽前的變形場，北部的冷空氣借助變性場后部的偏北氣流從低空擴散南下71西槽1969年1月26日20時500hPa等壓面圖721969年1月26日20時700hPa等壓面圖731969年1月27日08時地面天氣圖741969年1月25－31日冷空氣活動綜合動態(tài)圖75貴陽1969年1月29日19時探空曲線(雨凇發(fā)生)暖層使冰晶、雪花融化為水滴低層低溫形成過冷卻水滴76（4）橫槽旋轉(zhuǎn)南下

500hPa上為東亞倒Ω流型，極地高壓經(jīng)太梅爾半島將極渦推至貝加爾湖附近，但橫槽只是繞極渦中心旋轉(zhuǎn)，使得冷空氣只影響我國北方，當有南支槽接應(yīng)時，則會影響我國南方。771972年12月8日08時500hPa等壓面圖781972年12月9日08時500hPa等壓面圖791972年12月10日08時500hPa等壓面圖801972年12月11日08時500hPa等壓面圖811972年12月12日08時500hPa等壓面圖821972年12月8-12日綜合動態(tài)圖●為500hPa低中心，－為500hPa槽線，○地面圖上冷高中心，D為地面低中心8日到10日，高空槽旋轉(zhuǎn)為東北-西南向，而地面冷高壓中心大幅度南壓，地面冷鋒向東南方向旋轉(zhuǎn)83四、各類寒潮天氣過程的特點比較1．共同點：①冷空氣積聚是寒潮爆發(fā)的必要條件；②地面圖上有冷高壓活動，冷高壓前沿有一條寒潮冷鋒，冷鋒過后一般要引起溫度劇降、氣壓急升及偏北大風。842.不同點：①冷空氣源地不同②路徑不同：分為西北、北方、西方和東北路徑85③冷高壓南下形式不同：a.完整的冷高壓有規(guī)律地向東移來b.

冷高壓分裂南下c.

冷高壓補充南下d.

冷空氣擴散南下④促使寒潮爆發(fā)的流場不同86§6.5寒潮的預(yù)報

寒潮的強冷空氣堆積預(yù)報

寒潮的爆發(fā)預(yù)報

寒潮的路徑與強度預(yù)報

寒潮天氣預(yù)報87一、寒潮的強冷空氣堆積預(yù)報強冷空氣在西伯利亞、蒙古堆積是寒潮爆發(fā)的必要條件。一般根據(jù)各層天氣圖上冷中心（或冷舌）及地面圖上冷高壓的配合情況，可以判斷有無強冷空氣堆積。88

1強冷空氣活動

(1)高空圖有冷舌500hPa-48700hPa-36

(2)地面圖有冷高壓892冷空氣的堆積預(yù)報

1.與冷舌相配合的小槽是否屬于不穩(wěn)定小槽2.冷空氣在東移過程中有無來自不同方向的新冷空氣補充或合并加強；3.高空的極渦是否分裂南下到亞洲北部；4.冷舌中，有無產(chǎn)生絕熱上升冷卻的環(huán)流條件，若有正渦度平流，輻散有利上升產(chǎn)生絕熱冷卻，冷舌增強。90二、寒潮的爆發(fā)預(yù)報

1三類寒潮天氣過程的預(yù)報著眼點

（1）小槽發(fā)展型預(yù)報著眼點

小槽本身的溫壓場結(jié)構(gòu)

上游脊是否發(fā)展南支波動的位置上下游效應(yīng)：東亞大槽是否減弱東移

91（2）低槽東移型預(yù)報著眼點低槽西北側(cè)是否有小槽移近有無新鮮冷空氣補充并入槽后脊到里海、黑海和烏拉爾山能否發(fā)展92

（3）橫槽轉(zhuǎn)豎型預(yù)報著眼點橫槽本身的溫壓場結(jié)構(gòu)（不利于脊的發(fā)展）風場的轉(zhuǎn)變阻高的崩潰或不連續(xù)后退長波調(diào)整932槽脊的發(fā)展預(yù)報（1）地轉(zhuǎn)渦度平流相對渦度平流冷暖平流（2）冷空氣的活動及暖空氣的活動（3）低槽與其他系統(tǒng)的關(guān)系對槽脊發(fā)展的影響（4）上下游效應(yīng)（5）地形的影響（強度和移速）943脊的崩潰

在冷空氣堆積明顯，環(huán)流形勢穩(wěn)定情況下考慮長波槽的移動和長波脊的破壞和東移（趕槽，正渦度平流、正熱成風渦度平流和冷平流侵入脊）95三、寒潮的路徑與強度預(yù)報1強度的含義：

（1）地面圖上冷高壓的強度；（2）高空圖上冷中心的數(shù)值；高空鋒區(qū)強度；