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      營口地區(qū)冷鋒過境引發(fā)的大風(fēng)天氣分析

      2017-11-14 11:50:22陳海濤林敏張運(yùn)芝原久淞
      現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技 2017年19期
      關(guān)鍵詞:冷平流冷鋒營口

      陳海濤++林敏++張運(yùn)芝++原久淞

      摘要 利用MICPAS資料、營口地區(qū)地面氣象站及區(qū)域自動站對2015年10月1日營口地區(qū)發(fā)生的一次大風(fēng)天氣過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明,冷鋒過境型大風(fēng)天氣分析宜用天氣模型與物理量診斷相結(jié)合的方法;冷鋒后大風(fēng)區(qū)出現(xiàn)在冷平流最強(qiáng)區(qū)域?qū)?yīng)的位置,冷鋒前后3 h變壓正負(fù)中心的差值越大,風(fēng)力則越強(qiáng)。大風(fēng)區(qū)出現(xiàn)在正變壓中心附近變壓梯度最大的地方;冷鋒后7級及以上偏北大風(fēng)的判定方法:3 h變壓正中心在遼西一帶,3 h變壓負(fù)中心在遼寧東北部到黃海一帶,正負(fù)中心差值在10 hPa以上,則營口地區(qū)將出現(xiàn)7級以上偏北大風(fēng)。

      關(guān)鍵詞 大風(fēng);冷鋒過境;天氣模型;物理量診斷;3 h變壓;遼寧營口

      中圖分類號 P458.1+23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739(2017)19-0226-02

      大風(fēng)是營口地區(qū)常見災(zāi)害性天氣之一,受高空槽、低層切變線和地面冷空氣的共同影響,同時也受地形因素的作用。氣象觀測業(yè)務(wù)中,瞬時風(fēng)速≥17.0 m/s的風(fēng)稱為大風(fēng)。朱乾根等[1]指出我國大風(fēng)發(fā)布的特點(diǎn)是春季多,夏季少;沿海多,內(nèi)陸少;北方多,南方少。我國經(jīng)常出現(xiàn)大風(fēng)天氣的地區(qū)有松遼平原、華北平原、內(nèi)蒙草原、青藏高原、臺灣海峽以及遼東半島。常見大風(fēng)類型有熱帶氣旋大風(fēng)、高壓后部偏南大風(fēng)、冷鋒后偏北大風(fēng)、雷雨冰雹大風(fēng)、溫帶氣旋和低壓大風(fēng)。冷鋒后部型天氣形勢是形成海上大風(fēng)的重要天氣形勢之一。大風(fēng)預(yù)報方法有天氣氣候?qū)W預(yù)報方法、統(tǒng)計學(xué)預(yù)報方法和模式直接輸出。高瑞華等[2]通過研究指出,20世紀(jì)70年代以后,渤海海峽大風(fēng)不斷減小,大風(fēng)減少的變化趨勢存在3個主要周期,分別為2~3、5~6、15~16年。楊雪艷[3]研究中國東北風(fēng)的氣候變化得出,遼寧沿海地區(qū)是東北地區(qū)大風(fēng)的多發(fā)地。王鳳嬌等[4]在分析山東北部沿海春季大風(fēng)時發(fā)現(xiàn),3 h變壓梯度不僅決定風(fēng)力大小,還能確定大風(fēng)區(qū)域。

      1 資料與方法

      本文運(yùn)用天氣學(xué)原理,利用MICAPS常規(guī)資料,從大氣環(huán)流形勢、海平面氣壓、3 h變壓、細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場進(jìn)行分析,同時結(jié)合營口地區(qū)地面氣象站及區(qū)域自動站資料進(jìn)行分析。

      2 天氣實(shí)況

      2015年9月30日20:00至10月1日13:00,營口地區(qū)普降中到大雨,西南部暴雨。1日7:00—17:00營口地區(qū)各監(jiān)測站都出現(xiàn)了陣風(fēng)7級以上偏北風(fēng)大風(fēng),平均最大風(fēng)力9級,瞬時最大風(fēng)力11級。這次大風(fēng)天氣導(dǎo)致營口地區(qū)眾多樹木刮折刮倒、道路護(hù)欄刮壞、室外廣告牌四處亂飛。

      3 形勢分析

      從圖1(a)可以看出,前期歐亞大陸中高緯度環(huán)流比較平直,在巴湖地區(qū)有一股冷空氣逐漸發(fā)展,移到新疆地區(qū)勢力逐漸加強(qiáng),從東北北部到華北中部為一個狹長的低壓帶,聚集了較強(qiáng)的冷空氣,冷中心強(qiáng)度為-32 ℃,這股冷空氣是貝加爾湖北部冷空氣和新疆地區(qū)冷空氣東移合并而成的,貝加爾湖北部冷空沿槽后不斷下滑,槽中有明顯冷平流。從圖1(b)可以看出,高空槽落后于地面鋒線,是典型的第一型冷鋒天氣。從圖1(c)可以看出,東北北部到山東半島有明顯的切變線和冷平流。從圖1(d)可以看出,冷鋒已經(jīng)掃過營口地區(qū),營口地區(qū)處于高壓前部,等壓線很密集,即有很強(qiáng)的氣壓梯度力很強(qiáng)。在河套地區(qū)有鋒區(qū),鋒區(qū)移到龍江東南部至遼寧西部一帶,鋒區(qū)移出東北地區(qū),移到日本半島一帶,大風(fēng)天氣出現(xiàn)在冷鋒過境后。綜上可知,這是一次受深厚冷空氣影響帶來的一次較強(qiáng)冷鋒天氣過程。

      4 大風(fēng)預(yù)報方法

      此次大風(fēng)屬于冷鋒后偏北大風(fēng),適合利用天氣模型與物理量診斷相結(jié)合的方法。此次大風(fēng)的產(chǎn)生主要是因為冷空氣堆積產(chǎn)生強(qiáng)氣壓梯度風(fēng),地面迅速加壓產(chǎn)生強(qiáng)變壓風(fēng),冷空氣下沉動量下傳。冷鋒后部型海上大風(fēng)多發(fā)生于春季和冬季,冷鋒后部高壓前沿梯度最大的地方為大風(fēng)發(fā)生區(qū)域,冷高壓強(qiáng)度越強(qiáng),大風(fēng)風(fēng)速則越大,持續(xù)時間也越長。將北緯38°~42°、東經(jīng)119°~125°作為沿海大風(fēng)預(yù)報的要素關(guān)鍵區(qū)(地面、850 hPa、700 hPa),北緯34°~46°、東經(jīng)113°~131°作為沿海大風(fēng)預(yù)報的500 hPa關(guān)鍵區(qū)。應(yīng)對區(qū)內(nèi)位勢高度差、氣壓差、降水量、等高線數(shù)、地面變壓、變溫、溫度平流、渦度平流、垂直速度及穩(wěn)定度等氣象要素進(jìn)行統(tǒng)計分析。

      利用高空圖分析冷平流的分布和強(qiáng)度,可反映冷空氣的活動情況。從圖1可以看出,500 hPa從東北北部到華北中部為一個狹長的低壓帶,700 hPa和850 hPa有對應(yīng)的切變線,高空槽深厚。冷平流從500 hPa到地面一直存在,冷平流強(qiáng)。與地面冷鋒相配合的高空槽越深、槽后的冷平流越強(qiáng),就越有利于大風(fēng)在冷鋒后出現(xiàn),冷平流最強(qiáng)區(qū)域所對應(yīng)的位置即為大風(fēng)區(qū)出現(xiàn)的位置。

      鋒后有強(qiáng)冷空氣活動,鋒區(qū)的大氣斜壓性加強(qiáng),環(huán)流加速度使冷空氣下沉、暖空氣上升。低層水平加速度由冷氣團(tuán)指向暖氣團(tuán),使冷鋒后的偏北風(fēng)加大。冷空氣下沉,動量下傳使鋒后地面風(fēng)速加大[5]。此外,冷鋒后上空的冷平流使鋒后近地面層出現(xiàn)較大的正變壓中心,變壓風(fēng)使地面風(fēng)速加大,大風(fēng)主要是出現(xiàn)在冷鋒后高壓前氣壓梯度力最大的地方。因此,需要分析地面鋒區(qū)、正負(fù)變壓大值區(qū)、中低層冷平流、負(fù)變溫中心、垂直速度、高低空槽和急流等。

      冷鋒前后3 h變壓分布主要是由冷暖空氣的活動所引起的,3 h變壓數(shù)值是預(yù)報鋒后大風(fēng)的良好指標(biāo)。從圖2可以看出,10月1日2:00冷鋒前后正負(fù)變壓差值為7 hPa,鋒后偏北風(fēng)在變壓梯度較大的正變壓中心附近為4級;5:00冷鋒前后正負(fù)變壓差值為9 hPa,鋒后偏北風(fēng)在變壓梯度較大的正變壓中心附近為7級以上;8:00冷鋒前后正負(fù)變壓差值為11 hPa,鋒后偏北風(fēng)在變壓梯度較大的正變壓中心附近為7級以上;11:00冷鋒前后正負(fù)變壓差值為10 hPa,鋒后偏北風(fēng)在變壓梯度較大的正變壓中心附近為8級以上。因此,冷鋒前后3 h變壓正負(fù)中心的差值越大,風(fēng)力則越強(qiáng),大風(fēng)出現(xiàn)在正變壓中心附近變壓梯度最大的地方。

      綜合可知,3 h變壓正中心在遼西一帶,3 h變壓負(fù)中心在遼寧東北部到黃海一帶,正負(fù)中心差值>10 hPa,則未來營口陸地將出現(xiàn)7級以上偏北大風(fēng)。此外,還應(yīng)當(dāng)注意地形和地理位置對大風(fēng)的影響。

      5 結(jié)論

      (1)冷鋒過境型大風(fēng)分析適用天氣模型與物理量診斷相結(jié)合的方法,鋒后有強(qiáng)冷空氣活動,鋒區(qū)的大氣斜壓性加強(qiáng),加大冷鋒后的偏北風(fēng),大風(fēng)主要是出現(xiàn)在冷鋒后高壓前氣壓梯度力最大的地方。

      (2)冷鋒后大風(fēng)區(qū)出現(xiàn)在冷平流最強(qiáng)區(qū)域所對應(yīng)的位置,冷鋒前后3 h變壓正負(fù)中心的差值越大,風(fēng)力則越強(qiáng)。大風(fēng)區(qū)出現(xiàn)在正變壓中心附近變壓梯度最大的地方。

      (3)營口陸地冷鋒后偏北大風(fēng)風(fēng)力>7級的判定方法:3 h變壓正中心在遼西一帶,3 h變壓負(fù)中心在遼寧東北部到黃海一帶,正負(fù)中心差值在10 hPa以上,則未來營口陸地將出現(xiàn)7級以上偏北大風(fēng)。

      6 參考文獻(xiàn)

      [1] 朱乾根,林錦瑞,壽紹文,等.天氣學(xué)原理和方法[M].北京:氣象出版社,2007:267-275.

      [2] 高瑞華,王式功,張孝峰,等.渤海海峽長島風(fēng)特性研究[J].太陽學(xué)報,2001,41(2):729-731.

      [3] 楊雪艷.中國東北地區(qū)風(fēng)的氣候變化特征及大風(fēng)的成因研究[D].蘭州:蘭州大學(xué),2008.

      [4] 王鳳嬌,趙坤,葛翔,等.“4.15”魯北沿海東北大風(fēng)分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科技,2013,26(4):729-731.

      [5] 高松影,劉天偉.丹東地區(qū)大風(fēng)氣候事實(shí)分析[J].氣象,2007,33(8):98-103.

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