連 鈺，楊素雨**，馬文倩，趙寧坤，張秀年，晏紅明

[1.云南省氣象臺(tái)，云南 昆明 650034；2.中國氣象局橫斷山區(qū)（低緯高原）災(zāi)害性天氣研究中心，云南 昆明 650034；3.云南省氣候中心，云南 昆明 650034]

寒潮作為一種大規(guī)模強(qiáng)冷空氣活動(dòng)過程，主要帶來劇烈降溫和大風(fēng)，并伴有雨、雪、雨凇或霜凍[1].云南地處低緯高原，其特殊的地理位置和地形導(dǎo)致侵襲云南的寒潮次數(shù)偏少、強(qiáng)度偏弱[2].但云南相對(duì)溫和的冬季氣候也使其對(duì)寒潮和低溫天氣的抵抗能力較差[3-4]，寒潮是云南省冬春季嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣之一，給人民生產(chǎn)生活和生命財(cái)產(chǎn)帶來嚴(yán)重的影響[3,5].

云南的寒潮多發(fā)生在12 月到次年的2 月[6-7]，期間寒潮發(fā)生頻次占總頻次的84%[4,8].其中，2008 年1—2 月，包括云南省在內(nèi)的中國南方大部分地區(qū)發(fā)生了嚴(yán)重的低溫雨雪冰凍災(zāi)害，云南直接經(jīng)濟(jì)損失90.9 億元，創(chuàng)下了云南省氣象災(zāi)害損失的新紀(jì)錄[5].統(tǒng)計(jì)表明，云南寒潮頻次總體呈現(xiàn)東多西少的特征[9].寒潮發(fā)生時(shí)，中高緯度500 hPa 高度場(chǎng)上相比氣候態(tài)表現(xiàn)為負(fù)距平，副熱帶高壓偏弱[9].張騰飛等[10]、張瑾文等[11]發(fā)現(xiàn)中高緯度的大氣環(huán)流形勢(shì)與云南寒潮的發(fā)生有著密切的關(guān)聯(lián).在低緯高原的地形影響下，南下的強(qiáng)冷空氣在影響云南的同時(shí)，與昆明準(zhǔn)靜止鋒也產(chǎn)生了一定的相互作用.陶云等[12]分析了寒潮與昆明準(zhǔn)靜止鋒的氣候關(guān)聯(lián)性，結(jié)果表明寒潮的強(qiáng)度和頻次與昆明準(zhǔn)靜止鋒的發(fā)生頻次和鋒面位置均有著顯著的相關(guān)性.

相較于冬季寒潮，云南省春季寒潮發(fā)生的次數(shù)相對(duì)較少[13-14]，特別寒潮很少發(fā)生在4 月.也正因?yàn)槿绱?，發(fā)生在4 月的寒潮造成的雨雪冰凍等災(zāi)害防御難度更大.2022 年3 月31 日—4 月2 日，云南省出現(xiàn)了歷史同期罕見的寒潮天氣過程[15]，其中，6 個(gè)州（市）的7 個(gè)縣分別出現(xiàn)雪災(zāi)、低溫冷害、凍害、暴雨洪澇和嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，經(jīng)濟(jì)損失上億元.因此，對(duì)于此類寒潮天氣過程的深入分析研究，有助于總結(jié)春季寒潮天氣過程的成因，為更好地開展寒潮預(yù)報(bào)、減少經(jīng)濟(jì)損失、保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全有著重要的現(xiàn)實(shí)意義.本文主要針對(duì)此次寒潮過程的環(huán)流形勢(shì)和強(qiáng)降溫的成因進(jìn)行分析，對(duì)此次寒潮過程的歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）模式預(yù)報(bào)進(jìn)行了檢驗(yàn)，可為今后同類寒潮過程的預(yù)報(bào)預(yù)警提供科學(xué)依據(jù).

1 資料與方法

本文使用2022 年3 月31 日—4 月3 日云南省125 個(gè)國家站地面最低氣溫、最高氣溫、日平均氣溫、積雪深度和3 300 個(gè)區(qū)域站降水觀測(cè)資料、云南省5 個(gè)高空站觀測(cè)資料以及葵花8 號(hào)衛(wèi)星資料；數(shù)值模式資料使用ECMWF 細(xì)網(wǎng)格高空0.25°×0.25°（https://www.ecmwf.int/en/forecasts）和地面0.125°×0.125°逐3 h（0～72 h）和逐6 h（72～240 h）環(huán)流場(chǎng)、地面2 m 溫度數(shù)據(jù)；逐日北極濤動(dòng)指數(shù)(Arctic Oscillation index，后文簡(jiǎn)稱AO 指數(shù))由美國國家氣候預(yù)測(cè)中心（Climate Prediction Center,CPC）提供（https://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/daily_ao_index/ao_index.html）；此外，還使用NCEP FNL 1°× 1°逐6 h 全球再分析數(shù)據(jù)（https://rda.ucar.edu/datasets/ds083.2/）.

本文運(yùn)用天氣學(xué)分析方法，對(duì)此次寒潮發(fā)生前后的環(huán)流背景進(jìn)行了對(duì)比分析；運(yùn)用動(dòng)力-熱力診斷方法對(duì)局地氣溫的變化特征進(jìn)行定量分析；對(duì)ECMWF 數(shù)值模式的環(huán)流形勢(shì)和最低溫度預(yù)報(bào)效果進(jìn)行檢驗(yàn)，其中ECMWF 細(xì)網(wǎng)格模式的最低溫度選取逐日2 m 溫度的最低值.

2 寒潮天氣概況

2022 年3 月31 日—4 月2 日，受高空槽、南支槽、切變線和冷鋒的共同影響，云南省出現(xiàn)了歷史同期罕見的寒潮天氣，造成大范圍的劇烈降溫，為2022 年春季最強(qiáng)寒潮.在此期間，全省大部地區(qū)最低氣溫普遍下降4～8 ℃，其中滇東、滇中、滇南北部和滇西北南部最低氣溫下降8～14 ℃[圖1(a)].滇東、滇中東部、滇西北日最低氣溫下降至4 ℃以下，滇西北高海拔地區(qū)最低氣溫降至0 ℃以下[圖1(b)].根據(jù)中國氣象局寒潮等級(jí)[16]，全省僅有6 個(gè)站點(diǎn)達(dá)到國家寒潮標(biāo)準(zhǔn).由于云南特殊的地理位置和地形條件，在天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中根據(jù)《云南省天氣預(yù)報(bào)員手冊(cè)》[17]定義的云南不同地區(qū)的寒潮標(biāo)準(zhǔn)，如：滇中地區(qū)日平均氣溫24 h 下降6 ℃以上或者48 h 下降8 ℃以上或者72 h 下降10 ℃以上，且日最低氣溫≤5 ℃；或日平均氣溫≤4 ℃，或有降雪天氣現(xiàn)象.全省共有28 個(gè)站點(diǎn)達(dá)到云南寒潮標(biāo)準(zhǔn)，主要分布在滇東、滇中東部和滇西北地區(qū).同時(shí)，滇西北的德欽和香格里拉分別有16 cm 和19 cm的積雪深度，達(dá)暴雪量級(jí)，滇東北、滇東天氣現(xiàn)象出現(xiàn)小雪或雨夾雪，但無積雪，滇西南及滇西北出現(xiàn)大到暴雨局地大暴雨天氣[圖1(c)、(d)].

圖1 2022 年3 月30 日—4 月2 日云南寒潮過程實(shí)況Fig.1 The observation of the cold wave process in Yunnan from March 30th to April 2nd

3 成因分析

3.1 環(huán)流形勢(shì)和主要天氣系統(tǒng)發(fā)展演變前人研究表明，北極濤動(dòng)（Arctic Oscillation，AO）指數(shù)處于負(fù)位相時(shí)，往往伴隨著西伯利亞高壓和東亞冬季風(fēng)偏強(qiáng)，冷空氣更容易侵入東亞地區(qū)造成寒潮天氣的發(fā)生[18-21].2022 年3 月22 日，AO 指數(shù)位相由正轉(zhuǎn)負(fù)，同期對(duì)流層中層烏拉爾山地區(qū)高壓脊發(fā)展增強(qiáng)，形成了有利于來自極地的冷空氣向東亞中低緯地區(qū)傳播的環(huán)流形勢(shì)[22].3 月22 日—4 月2 日，在寒潮發(fā)生前和發(fā)生中，AO 指數(shù)均處于負(fù)位向.AO 指數(shù)負(fù)位向通常對(duì)應(yīng)著偏弱的極渦，同樣有利于北極冷空氣向中低緯地區(qū)傳播[23-24].詳見圖2.

圖2 2022 年3 月16 日—4 月7 日AO 指數(shù)Fig.2 The Arctic Oscillation (AO) index from March 16th to April 7th,2022

500 hPa 上，此次寒潮過程前，3 月29 日08 時(shí)（圖3），亞洲中高緯地區(qū)為兩槽一脊的Ω 流型，烏拉爾山至貝加爾湖為寬廣的高壓脊區(qū)，其南北振幅達(dá)35 個(gè)緯距，脊前偏北氣流中心風(fēng)速32 m·s-1，東側(cè)低壓槽位于中國東北地區(qū)，貝加爾湖南部有-40 ℃的冷溫槽與低槽配合，溫度場(chǎng)落后于高度場(chǎng)，未來低壓槽將發(fā)展增強(qiáng).3 月30 日20 時(shí)，高壓脊在東移的過程中向東北—西南方向發(fā)展，貝加爾湖南部有一橫槽的形成，冷空氣在蒙古附近堆積.高壓脊東側(cè)的低壓槽在東移的過程中與高原上快速東移的短波槽合并，東亞大槽位于華北地區(qū).同時(shí)，低緯度93°E 附近有南支槽形成.3 月31 日08 時(shí)，橫槽轉(zhuǎn)豎后東移與東亞大槽疊加，引導(dǎo)低層冷空氣南下，同時(shí)低緯度南支槽東移至95°E，槽底伸至20°N 附近.副高位于110°E 以東、25°N 以南地區(qū)，云南受南支槽前和副高外圍西南氣流影響，有利于水汽輸送.北脊南槽的形勢(shì)有利于冷暖空氣在云南交匯，引發(fā)寒潮雨雪天氣.

圖3 2022 年3 月29 日08 時(shí)500 hPa 環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)Fig.3 The 500 hPa atmospheric circulation at 08:00 March 29th,2022

3 月30 日20 時(shí)，700 hPa 環(huán)流場(chǎng)，青海—新疆為冷高壓控制，四川盆地南部有低渦切變存在，位勢(shì)高度場(chǎng)呈北高南低的態(tài)勢(shì)，有助于低渦切變向南移動(dòng)影響云南；3 月31 日08 時(shí)，切變線南壓至曲靖北部，風(fēng)場(chǎng)與等溫線有較大交角，冷平流較強(qiáng)，0 ℃等溫線位于昭通南部；4 月1 日08 時(shí)，切變線快速南壓西推至大理西部—楚雄南部—玉溪中部—紅河北部一線；4 月2 日08 時(shí)，切變后部風(fēng)速較大，達(dá)8～10 m·s-1，切變線進(jìn)一步西推至滇西南邊緣，0 ℃線南壓至紅河中部—玉溪西部—楚雄南部—大理中部一線[圖4(a)].

圖4 2022 年4 月2 日08 時(shí)環(huán)流場(chǎng)和3 月31 日—4 月2 日天氣系統(tǒng)演變Fig.4 The circulation pattern at 08:00 April 2ndand the temporal evolution of the system from March 31st to April 2nd,2022

從海平面氣壓場(chǎng)看出[圖4(b)]，3 月31 日08 時(shí)，位于貝加爾湖的冷高壓中心向南移動(dòng)到蒙古地區(qū)，冷空氣擴(kuò)散南下，冷空氣從東北路徑進(jìn)入云南省，鋒面位于曲靖西部—曲靖南部一線，鋒后出現(xiàn)1～6 ℃的降溫；3 月31 日20 時(shí)，高壓中心進(jìn)一步南壓至內(nèi)蒙古，冷空氣加強(qiáng)南下，鋒面到達(dá)楚雄東部—玉溪中部—紅河西部一線；4 月1 日08 時(shí)，位于新疆北部的冷高壓東移發(fā)展增強(qiáng)至1 055 hPa，冷高壓南下補(bǔ)充，鋒面進(jìn)一步西推南壓，鋒區(qū)等壓線梯度加大，鋒后有較強(qiáng)的正變壓；4 月1 日20 時(shí)，在云南省東部有1 032.5 hPa 的高壓中心（較歷史同期異常偏高12.5 hPa 以上），鋒面進(jìn)一步向西移動(dòng)；4 月2 日08 時(shí)，鋒面再向西推進(jìn)至德宏—臨滄西部—普洱西部—西雙版納西部邊緣地區(qū).

3.2 強(qiáng)降溫天氣成因一級(jí)簡(jiǎn)化的熱力學(xué)能量方程為：

式中：W為垂直速度（單位：m·s-1）；γd和 γ 為干絕熱溫度遞減率和實(shí)際溫度遞減率（單位：K·m-1）；Cp為定壓比熱[單位：1004J·（kg·K）-1]；表示由非絕熱加熱造成的單位質(zhì)量的加熱率（單位表示溫度的局地變化；-V·?T為溫度平流項(xiàng)；-W(γd-γ)為垂直運(yùn)動(dòng)項(xiàng)為非絕熱加熱項(xiàng).

利用NCEP FNL 資料對(duì)溫度平流項(xiàng)進(jìn)行診斷分析，從圖1(a)中可以看出，此次寒潮過程降溫幅度最大值出現(xiàn)在25°N 附近，因此我們沿25°N 作垂直剖面，定量分析寒潮過程中局地溫度變化的各項(xiàng)貢獻(xiàn).

3.2.1 溫度平流項(xiàng) 寒潮過程開始前，3 月31 日08 時(shí)[圖5(a)]，近地面106°E 附近有弱的冷平流，冷空氣南下到達(dá)貴州南部.3 月31 日14 時(shí)[圖5(b)]，104°～106°E 之間，近地層為冷平流控制，最強(qiáng)中心位于海拔2.4 km 左右，達(dá)-1.5×10-4℃·s-1，冷空氣南下開始影響滇東地區(qū).4 月1 日08 時(shí)[圖5(c)]，冷空氣在向西移動(dòng)的過程中變得深厚，強(qiáng)度維持，為滇中和滇東地區(qū)寒潮天氣的出現(xiàn)提供了條件.4 月2 日02 時(shí)[圖5(d)]，冷空氣在繼續(xù)向西推進(jìn)的過程中強(qiáng)度增強(qiáng)，向西擴(kuò)展到98°E 附近，中心位于101°～104°E 之間，海拔2.8 km，強(qiáng)度為-2×10-4℃·s-1.因此，寒潮過程發(fā)生時(shí)，溫度平流項(xiàng)使地面氣溫下降.

圖5 2022 年3 月31 日—4 月2 日溫度平流沿25°N 的經(jīng)向剖面（單位：10-4 ℃·s-1 ）Fig.5 The cross section through 25°N of the temperature flux term from March 31st to April 2nd,2022 (unit: 10-4 ℃·s-1)

3.2.2 垂直運(yùn)動(dòng)項(xiàng) 從垂直運(yùn)動(dòng)項(xiàng)的垂直剖面圖并結(jié)合垂直速度圖和地面形勢(shì)圖可以看出，3 月31 日08 時(shí)[圖6(a)]，鋒面位于104°E，鋒后海拔4 km 以下表現(xiàn)為強(qiáng)的降溫效應(yīng)，由于鋒后為上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，垂直上升運(yùn)動(dòng)造成絕熱膨脹冷卻，加劇了此區(qū)域的降溫.4 月1 日20 時(shí)[圖6(b)]，隨著鋒面的西推，強(qiáng)垂直上升運(yùn)動(dòng)區(qū)向西移動(dòng)并擴(kuò)展至98°～104°E，從海拔3 km 至6 km 表現(xiàn)為降溫效應(yīng)，中心最大值達(dá)-4.5×10-4℃·s-1，劇烈的垂直運(yùn)動(dòng)，加強(qiáng)了局地溫度的下降.4 月2 日20 時(shí)[圖6(d)]，整層轉(zhuǎn)為下沉運(yùn)動(dòng)，對(duì)局地溫度的貢獻(xiàn)轉(zhuǎn)為升溫作用.

圖6 2022 年3 月31 日—4 月2 日垂直運(yùn)動(dòng)項(xiàng)沿25°N 的經(jīng)向剖面（單位：10-4 ℃·s-1 ）Fig.6 The cross section along 25° N of the vertical motion term from March 31st to April 2nd,2022 (unit: 10-4 ℃·s-1)

3.2.3 非絕熱項(xiàng) 非絕熱項(xiàng)比較復(fù)雜，包含了輻射、感熱輸送、潛熱釋放等作用.因此，非絕熱項(xiàng)的值通過計(jì)算方程其他3 項(xiàng)的值間接獲得.3 月31日02 時(shí)[圖7(a)]，除在104°～110°E 的近地層非絕熱項(xiàng)為增溫作用外，其余均表現(xiàn)為降溫作用.結(jié)合衛(wèi)星云圖并考慮夜間輻射作用影響，云南大部晴朗無云，冷鋒南下至云南東部邊緣（104°E 附近），鋒后有云層的遮擋，地面長波輻射減弱，局地降溫減弱.3 月31 日14 時(shí)[圖7(b)]，在近地層表現(xiàn)為降溫作用，而海拔2～5 km 非絕熱項(xiàng)主要表現(xiàn)為增溫效應(yīng).4 月1 日20 時(shí)[圖7(c)]，在98°～104°E 區(qū)域內(nèi)，地面至海拔3 km 表現(xiàn)為降溫，海拔3～6 km 的增溫區(qū)與上升運(yùn)動(dòng)區(qū)對(duì)應(yīng)較好，升溫考慮由上升氣流熱傳導(dǎo)所致.4 月2 日20 時(shí)[圖7(d)]，主要表現(xiàn)為降溫作用，結(jié)合衛(wèi)星云圖，考慮冷空氣西推后減弱，鋒后云層變薄甚至轉(zhuǎn)為晴空區(qū)，夜間地面長波輻射增強(qiáng)，地表降溫增強(qiáng).

作為滇中地區(qū)對(duì)冷空氣的反映具有代表性的站點(diǎn)，昆明強(qiáng)降溫主要發(fā)生在3 月31 日—4 月1 日，利用NCEP FNL 資料，選取離昆明站最近的格點(diǎn)（103°E，25°N），最接近地面的高度層，定量計(jì)算3個(gè)因子對(duì)局地溫度變化的貢獻(xiàn).由表1 對(duì)比8 個(gè)時(shí)次可以看出，在寒潮影響昆明之前，昆明局地溫度在3 月31 日02 時(shí)出現(xiàn)負(fù)變溫，主要受非絕熱項(xiàng)的影響，由夜間地面長波輻射導(dǎo)致.3 月31 日08 時(shí)，局地溫度變化表現(xiàn)為增溫，也主要是由非絕熱項(xiàng)導(dǎo)致，考慮昆明地區(qū)有霧，對(duì)地面長波輻射降溫產(chǎn)生了一定的抑制作用.3 月31 日14 時(shí)—4 月1 日08 時(shí)，昆明局地氣溫均為負(fù)變溫，溫度平流項(xiàng)對(duì)昆明局地氣溫的變化貢獻(xiàn)最大(除4 月1 日02 時(shí)外).在4 月1 日02 時(shí)，非絕熱項(xiàng)對(duì)局地溫度的貢獻(xiàn)大于溫度平流的貢獻(xiàn).垂直運(yùn)動(dòng)項(xiàng)僅在3 月31 日14時(shí)為降溫作用，對(duì)局地溫度變化為正貢獻(xiàn)，其余時(shí)次均表現(xiàn)為增溫作用.4 月1 日14 時(shí)，昆明局地氣溫的變化轉(zhuǎn)為升溫，此時(shí)仍有弱的冷平流，但非絕熱項(xiàng)的增溫作用比溫度平流項(xiàng)作用強(qiáng).4 月1 日20 時(shí)，昆明局地氣溫為弱的負(fù)變溫，此時(shí)冷平流的作用已明顯減弱，主要是非絕熱項(xiàng)的貢獻(xiàn)，仍由夜間地面長波輻射導(dǎo)致.

表1 昆明局地氣溫變化及各項(xiàng)貢獻(xiàn)（單位：10-4 ℃·s-1）Tab.1 The local variation of temperature in Kunming and the relative contributions of the terms (unit: 10-4 ℃·s-1)

4 ECMWF 模式預(yù)報(bào)檢驗(yàn)

4.1 環(huán)流形勢(shì)預(yù)報(bào)檢驗(yàn)通過對(duì)比ECMWF 模式不同起報(bào)時(shí)間預(yù)報(bào)4 月1 日08 時(shí)500 hPa 環(huán)流場(chǎng)（圖略），3 月27 日20 時(shí)預(yù)報(bào)和28 日20 時(shí)預(yù)報(bào)3月31 日—4 月2 日南支槽逐漸向東移動(dòng)，而29 日20 時(shí)預(yù)報(bào)南支槽的位置31 日為穩(wěn)定少動(dòng)，從4 月1 日起開始逐漸向東移動(dòng)，與實(shí)況一致.在風(fēng)速預(yù)報(bào)方面，27 日20 時(shí)預(yù)報(bào)南支槽前滇西、滇西南的風(fēng)速較實(shí)況偏大，其他地區(qū)與實(shí)況接近或略偏小.28 日20 時(shí)預(yù)報(bào)南支槽前風(fēng)速較實(shí)況偏大的區(qū)域減小.29 日20 時(shí)預(yù)報(bào)南支槽前云南的風(fēng)速與實(shí)況接近.由此可以看出，ECMWF 模式對(duì)南支槽位置和南支槽前風(fēng)速的預(yù)報(bào)，隨著時(shí)效的臨近，與實(shí)況更為接近.

對(duì)比ECMWF 模式不同起報(bào)時(shí)間預(yù)報(bào)4 月1 日08 時(shí)700 hPa 環(huán)流場(chǎng)，3 月27 日20 時(shí)預(yù)報(bào)[圖8(a)]，700 hPa 切變線南下到達(dá)麗江東部—楚雄北部—昆明北部—曲靖中部一帶，切變后部的風(fēng)速為4～6 m·s-1，切變前部的偏南風(fēng)為4～10 m·s-1.實(shí)況切變線位于大理中部—楚雄南部—玉溪中部一帶，預(yù)報(bào)的切變線移速偏慢，切變線后部的風(fēng)速偏小2～4 m·s-1，前部風(fēng)速偏大2～6 m·s-1.28 日20 時(shí)預(yù)報(bào)[圖8(b)]，切變線位置較前一個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次無明顯變化，但切變線后部的風(fēng)速較實(shí)況偏小4 m·s-1，切變線前部偏南風(fēng)與實(shí)況接近.29 日20 時(shí)預(yù)報(bào)[圖8(c)]，切變線位置無明顯變化，切變后部局部風(fēng)速偏大2 m·s-1，切變線前部滇西北風(fēng)速偏小2 m·s-1.隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的臨近，700 hPa 切變線的位置無明顯調(diào)整，但切變線兩側(cè)風(fēng)速的預(yù)報(bào)與實(shí)況更接近.

圖8 ECMWF 模式不同時(shí)間起報(bào)2022 年4 月1 日08 時(shí)云南700 hPa 預(yù)報(bào)風(fēng)場(chǎng)與實(shí)況風(fēng)場(chǎng)（單位：m·s-1）Fig.8 The 700 hPa wind (unit: m·s-1) field over Yunnan at 08:00 April 1st,2022 in observation and different forecast products of ECMWF model

對(duì)比ECMWF 模式不同起報(bào)時(shí)間預(yù)報(bào)4 月1日08 時(shí)海平面氣壓場(chǎng)，3 月27 日20 時(shí)預(yù)報(bào)[圖9(a)]，1 030 hPa 等壓線位于昭通中部，較實(shí)況偏弱2.5 hPa，預(yù)報(bào)1 020 hPa 位于麗江東部—楚雄中部—玉溪中部—紅河西部，較實(shí)況偏東.3 月28 日20 時(shí)預(yù)報(bào)[圖9(b)]，1 032.5 hPa 等壓線位于昭通東部，強(qiáng)度與實(shí)況一致，但位置偏東偏北，說明預(yù)報(bào)影響云南的冷高壓強(qiáng)度與實(shí)況一致，但位置偏東，預(yù)報(bào)1 020 hPa 位于楚雄南部—玉溪中部—紅河南部，實(shí)況位于玉溪西部—紅河西部，預(yù)報(bào)鋒面的位置略偏東，預(yù)報(bào)鋒面西推的速度略偏慢.3 月29 日20時(shí)預(yù)報(bào)[圖9(c)]，1 032.5 hPa 等壓線的位置較上一個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次偏西，與實(shí)況更接近，預(yù)報(bào)1 020 hPa 線的位置與上一個(gè)時(shí)次的預(yù)報(bào)接近，略向西調(diào)整.由此可以看出，隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的臨近，ECMWF 模式對(duì)海平面氣壓場(chǎng)的預(yù)報(bào)向更接近于實(shí)況方向調(diào)整.

圖9 ECMWF 模式不同時(shí)間起報(bào)2022 年4 月1 日08 時(shí)預(yù)報(bào)云南海平面氣壓場(chǎng)和實(shí)況海平面氣壓場(chǎng)Fig.9 The sea level pressure field over Yunnan Province at 0800 April 1st,2022 in observation and different forecast products of ECMWF model

4.2 最低氣溫預(yù)報(bào)檢驗(yàn)根據(jù)國家寒潮等級(jí)[17]，最低氣溫是預(yù)報(bào)寒潮的基本要素，我們對(duì)ECMWF模式的最低氣溫預(yù)報(bào)效果進(jìn)行檢驗(yàn).2022 年4 月1日最低氣溫實(shí)況[圖10(a)]，滇東北南部、滇東、滇中東部、滇西北最低氣溫降至4 ℃以下.ECMWF模式3 月27 日20 時(shí)預(yù)報(bào)4 月1 日最低氣溫[圖10(b)]，最低氣溫≤4 ℃的區(qū)域較實(shí)況偏小，預(yù)報(bào)滇西北最低氣溫強(qiáng)度較實(shí)況偏強(qiáng)；3 月28 日20時(shí)預(yù)報(bào)[圖10(c)]，最低氣溫≤4 ℃的區(qū)域在滇東地區(qū)范圍增大，但在滇西北范圍縮小，且在滇東和滇西北均預(yù)報(bào)出≤0 ℃的區(qū)域，強(qiáng)度較實(shí)況偏強(qiáng)；3 月29 日20 時(shí)預(yù)報(bào)[圖10(d)]，滇西北最低氣溫≤4 ℃的范圍有所擴(kuò)大，較實(shí)況偏大，滇東最低氣溫≤4 ℃的范圍較實(shí)況偏小.預(yù)報(bào)滇東≤0 ℃的區(qū)域減弱消失，與實(shí)況更接近，但預(yù)報(bào)滇西北≤0 ℃進(jìn)一步增強(qiáng)，與實(shí)況偏差更大.

圖10 2022 年4 月1 日云南省最低氣溫實(shí)況及ECMWF 模式不同時(shí)間起報(bào)預(yù)報(bào)圖Fig.10 The daily minimum temperature (unit: ℃) on April 1st,2022 in observation and different forecast products of ECMWF model

4 月2 日最低氣溫實(shí)況[圖11(a)]，滇東和滇西北最低氣溫≤4 ℃的范圍向南擴(kuò)大，且在滇西北北部出現(xiàn)了≤0 ℃的區(qū)域.ECMWF 模式3 月27日20 時(shí)預(yù)報(bào)4 月2 日最低氣溫[圖11(b)]，滇東北、滇東、滇中東部、滇西北最低氣溫≤4 ℃的區(qū)域較實(shí)況略偏大，且預(yù)報(bào)滇西北和滇東最低氣溫≤0 ℃的區(qū)域較實(shí)況偏大；3 月28 日20 時(shí)預(yù)報(bào)[圖11(c)]出現(xiàn)≤4 ℃的區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大，預(yù)報(bào)出現(xiàn)≤0 ℃的區(qū)域也進(jìn)一步增大，較實(shí)況明顯偏大；3 月29 日20 時(shí)預(yù)報(bào)[圖11(d)]出現(xiàn)≤4 ℃的區(qū)域較上一個(gè)預(yù)報(bào)時(shí)次縮小，與實(shí)況更接近，預(yù)報(bào)出現(xiàn)≤0 ℃的區(qū)域也較上一時(shí)次略縮小.綜上，ECMWF 模式預(yù)報(bào)出了本次寒潮的降溫過程.ECMWF 模式預(yù)報(bào)最低氣溫，隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的臨近，最低氣溫的范圍向更接近實(shí)況的趨勢(shì)調(diào)整，但對(duì)于降溫強(qiáng)度的預(yù)報(bào)相對(duì)較差.

圖11 2022 年4 月2 日云南省最低氣溫實(shí)況及ECMWF 模式不同時(shí)間起報(bào)預(yù)報(bào)圖Fig.11 The daily minimum temperature in Yunnan Province on April 2nd,2022 in observation and different forecast products of ECMWF model

5 結(jié)論

（1）此次寒潮過程發(fā)生在AO 負(fù)位相期間，西西伯利亞高壓偏強(qiáng)，中高緯環(huán)流形成兩槽一脊環(huán)流形勢(shì).東亞大槽后部強(qiáng)勁的偏北風(fēng)引導(dǎo)低層冷空氣南下，南支槽東移向云南省輸送暖濕空氣，700 hPa切變線和地面冷鋒的南侵，共同造成了此次寒潮雨雪天氣過程的發(fā)生.

（2）此次寒潮過程中，近地層強(qiáng)冷平流引起顯著的局地降溫.冷鋒后部較強(qiáng)的垂直上升運(yùn)動(dòng)引起的絕熱膨脹冷卻作用，加劇了局地氣溫的下降.

（3）通過定量分析發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致昆明局地氣溫變化的各項(xiàng)因子中，昆明的降溫主要受溫度平流的影響，其次是非絕熱作用的影響.

ECMWF 模式在中、短期時(shí)效內(nèi)，均穩(wěn)定地預(yù)報(bào)了此次寒潮過程，但對(duì)降溫的范圍、強(qiáng)度的預(yù)報(bào)有偏差；隨著預(yù)報(bào)時(shí)效的臨近，ECMWF 模式預(yù)報(bào)各層環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)、降溫范圍均向與實(shí)況接近的方向調(diào)整，但可能由于ECMWF 數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)對(duì)云南復(fù)雜地形等中小尺度動(dòng)力、熱力因素缺乏準(zhǔn)確的把握，使降溫強(qiáng)度的預(yù)報(bào)與實(shí)況存在偏差.