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河西西部地區(qū)一次無(wú)降水致災(zāi)大風(fēng)天氣過(guò)程分析

2017-03-02 00:32任桂萍
黑龍江氣象 2017年4期
關(guān)鍵詞:平流玉門渦度

任桂萍,柯 偉

(嘉峪關(guān)市氣象臺(tái) ,甘肅 嘉峪關(guān) 735100)

1 引言

據(jù)統(tǒng)計(jì),區(qū)域性大風(fēng)是河西地區(qū)最常見(jiàn)的一種災(zāi)害性天氣,其中春季發(fā)生頻率最高,秋季次之(西北天氣),而春秋大風(fēng)又往往與寒潮,強(qiáng)降溫聯(lián)系在一起。氣象上將平均風(fēng)力≥6級(jí)(風(fēng)力≥10.8 m/s)或瞬時(shí)風(fēng)力≥8級(jí)(風(fēng)速≥17.2 m/s)稱之為強(qiáng)風(fēng)。平均風(fēng)力≥8級(jí)的稱之為大風(fēng),大風(fēng)常具有很大的破壞力,可以折斷樹木,刮倒廣告牌匾,損壞房屋門窗、圍擋、棚架等易被風(fēng)吹動(dòng)的搭建物。河西西部地區(qū)因?yàn)槠涮厥獾牡乩砦恢靡约吧鷳B(tài)環(huán)境,在春季3-5月是大風(fēng)沙塵天氣高發(fā)時(shí)段,本文通過(guò)對(duì)河西西部地區(qū)一次冷鋒過(guò)境引起的致災(zāi)偏西大風(fēng)過(guò)程進(jìn)行較為詳細(xì)的分析,得出一些有益的結(jié)論,對(duì)今后的大風(fēng)尤其是致災(zāi)大風(fēng)的天氣預(yù)報(bào)預(yù)警提供一些參考依據(jù)。

2 天氣實(shí)況

2017年5月2-4日,河西西部地區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)天氣過(guò)程,酒嘉地區(qū)9個(gè)測(cè)站有6個(gè)測(cè)站均出現(xiàn)8級(jí)以上偏西大風(fēng),其中嘉峪關(guān)、酒泉、玉門、馬鬃山均出現(xiàn)瞬時(shí)9-10級(jí)大風(fēng),出現(xiàn)時(shí)段集中在5月3日04-18時(shí),為了更好了解此次大風(fēng)的特點(diǎn),本文選取大風(fēng)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng),強(qiáng)度最大的玉門,嘉峪關(guān)兩站為代表站,通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn):玉門起風(fēng)開始時(shí)間是5月3日03時(shí),過(guò)程極大風(fēng)速21.7 m/s,出現(xiàn)時(shí)間4時(shí)59分;嘉峪關(guān)大風(fēng)開始時(shí)間為5月3日05時(shí),過(guò)程最大風(fēng)速30.5 m/s,出現(xiàn)時(shí)間5月3日6時(shí)09分,從風(fēng)速演變情況來(lái)看,嘉峪關(guān)站起風(fēng)時(shí)間較玉門晚,但風(fēng)速卻明顯比玉門大,說(shuō)明冷空氣在東移過(guò)程中是不斷加強(qiáng)的,在影響嘉峪關(guān)時(shí)達(dá)到最強(qiáng)。

總體來(lái)說(shuō),此次大風(fēng)天氣范圍廣,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),造成的災(zāi)害損失都為建站以來(lái)首例。

本文重點(diǎn)分析此次大風(fēng)最強(qiáng)時(shí)段(平均風(fēng)力≥8級(jí)),即5月3日04-15時(shí)致災(zāi)大風(fēng)天氣過(guò)程。

3 大尺度環(huán)流背景特征演變

2日20時(shí)500 hPa高空?qǐng)D上,歐亞大陸高緯度地區(qū)為兩脊一槽型,兩脊分別位于里海和我國(guó)東北地區(qū),一槽位于新疆北部,高空槽南北跨度大于10個(gè)緯度,槽內(nèi)等高線非常密集,一個(gè)緯距內(nèi)有8-10條等高線,6條等溫線,槽前等高線和等溫線的交角非常大,對(duì)應(yīng)較強(qiáng)冷平流。3日08時(shí)(圖略),高空槽東移進(jìn)入甘肅境內(nèi),槽線從90°E移動(dòng)到100°E左右,冷中心也65°N移動(dòng)到55°N,由于脊后強(qiáng)盛的偏北氣流使得冷空氣不斷向南堆積形成一個(gè)切斷低壓,低壓中心528 gpm,冷中心氣溫-42℃。同時(shí)我國(guó)東北地區(qū)高壓脊也有所發(fā)展,使得冷槽東移的速度明顯減慢,也延長(zhǎng)了此次大風(fēng)的持續(xù)時(shí)間。地面圖上,2日20時(shí),地面冷高壓還未進(jìn)入甘肅境內(nèi),高壓中心強(qiáng)度1032.5 hPa,河西西部地區(qū)處于蒙古熱低壓底部,3日02時(shí)地面圖上,冷鋒進(jìn)入甘肅境內(nèi),氣壓梯度加大,在玉門附近形成一個(gè)ΔP3大于4 hPa的正變壓中心,氣壓梯度的加大是造成大風(fēng)的主要原因。研究表明,冷鋒后最大風(fēng)速經(jīng)常出現(xiàn)在正變壓中心附近變壓梯度最大的地區(qū),這也與此次大風(fēng)過(guò)程的位置大致吻合。2日20時(shí)-3日08時(shí)(圖略),槽后700 hPa存在風(fēng)速大于12 m/s,500 hPa存在風(fēng)速大于32 m/s的強(qiáng)的西北風(fēng)急流帶,空氣是粘性流體,上層風(fēng)速大,對(duì)下層空氣有拖曳作用,有利于低層風(fēng)速加大;在垂直方向上,高層風(fēng)速大,低層風(fēng)速小,對(duì)空氣有抽吸作用,有利于低層空氣產(chǎn)生輻合,風(fēng)速加大。可見(jiàn)急流的存在,也是造成3日河西西部地區(qū)風(fēng)速達(dá)到極值的一個(gè)原因。

4 物理量診斷分析

4.1 渦度、散度、垂直速度

渦度,散度,垂直速度都對(duì)大風(fēng)天氣有很好的指示作用。渦度是指空氣的旋轉(zhuǎn)程度,渦度為正,氣團(tuán)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),輻合上升;渦度為負(fù)則為順時(shí)針旋轉(zhuǎn),則輻散下沉。為了更好地分析大風(fēng)區(qū)域上空渦度,散度,垂直速度的發(fā)展演變,做從玉門到嘉峪關(guān)的渦度散度垂直剖面,分析發(fā)現(xiàn)5月2日20時(shí)-3日08時(shí),400 hPa以下玉門至嘉峪關(guān)一帶為一致的負(fù)渦度控制,以上為正渦度控制,結(jié)合散度、垂直速度場(chǎng)(圖略)來(lái)看,玉門至嘉峪關(guān)從地面到高空均為下沉運(yùn)動(dòng),這種低層輻散抽吸,高層輻合下沉的形成的環(huán)流的配置,為動(dòng)量下傳提供了動(dòng)量條件,有利于動(dòng)量向下傳播且不利于降水的出現(xiàn)。

4.2 3 h變壓

3日02時(shí)(圖略)冷鋒進(jìn)入甘肅境內(nèi),鋒面前后3 h變壓突然加強(qiáng),敦煌-阿克塞-肅北一帶出現(xiàn)+4 hPa的變壓中心,玉門-嘉峪關(guān)出現(xiàn)-1 hPa的負(fù)變壓中心,進(jìn)入05時(shí)(圖略),冷鋒移出,整個(gè)河西西部地區(qū)處于中心值為+3 hPa的正變壓中心,分析發(fā)現(xiàn),3 h變壓中心的強(qiáng)度與移動(dòng)與大風(fēng)的發(fā)生時(shí)間和強(qiáng)度對(duì)應(yīng)較為一致,且3 h變壓中心的移動(dòng)跟大風(fēng)移動(dòng)路徑也基本一致。

4.3 溫度平流

冷空氣的活動(dòng)和冷平流的強(qiáng)度,分布和移動(dòng)變化對(duì)大風(fēng)天氣過(guò)程的預(yù)報(bào)具有很好的指示意義。2日20時(shí)500 hPa(圖略)冷平流中心位于新疆東北部至甘肅最西部,新疆中部地區(qū)則為暖平流控制,到了3日08時(shí)500 hPa(圖略),冷平流中心移動(dòng)至酒泉以東至蒙古一帶,河西西部地區(qū)整個(gè)受暖平流控制,而700 hPa,河西西部地區(qū)則仍然受到冷平流的控制,這說(shuō)明冷平流在自西向東的移動(dòng)過(guò)程中,產(chǎn)生了垂直下傳,使得低層的冷平流加強(qiáng)且移動(dòng)緩慢,且冷平流的移動(dòng)路徑與地面冷鋒的移動(dòng)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

4.4 溫度平流垂直剖面

為了更好的分析冷空氣演變過(guò)程,沿39.7°N做溫度平流的垂直剖面,由2日20時(shí)溫度平流垂直剖面圖可以看出,高層400 hPa以上在96°E附近有一冷平流中心,中心強(qiáng)度-8.8℃/s,低層700-500 hPa為弱的暖平流,中心強(qiáng)度2.4℃/s,到了3日08時(shí),分析溫度平流垂直剖面圖可以看出在700 hPa,98.0°E附近有冷平流中心,中心強(qiáng)度-2.4℃/s,在高層300 hPa,95°E有中心強(qiáng)度-8.4℃/s的冷平流中心,這說(shuō)明冷空氣在東移過(guò)程中不僅自西向東傳播,還自上而下傳播,正是這種由高層向低層的傳播增強(qiáng)了低層的溫度梯度和氣壓梯度,為大風(fēng)的生成創(chuàng)造了有利條件。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)500 hPa,新疆冷槽的發(fā)展東移,地面冷鋒過(guò)境是造成此次河西西部地區(qū)大風(fēng)天氣的主要原因。

(2)低層輻散抽吸,高層輻合下沉的環(huán)流的配置有利于動(dòng)量向下傳播,是此次地面風(fēng)速達(dá)到極值的重要條件。

(3)鋒面過(guò)境時(shí),500 hPa、700 hPa 該地區(qū)被負(fù)渦度控制,700 hPa輻散,熱力條件,動(dòng)力條件不足都是本次過(guò)程該地區(qū)無(wú)降水的重要原因。

(4)冷平流和3 h變壓的強(qiáng)度,分布及移動(dòng)變化對(duì)大風(fēng)天氣過(guò)程的預(yù)報(bào)具有很好的指示意義。

(5)河西走廊特殊地形所產(chǎn)生的狹管效應(yīng)對(duì)于災(zāi)害性大風(fēng)的產(chǎn)生起著很好的增幅作用。

(6)此次致災(zāi)大風(fēng)天氣過(guò)程分析對(duì)開展大風(fēng)的預(yù)測(cè),預(yù)警具有重要的指導(dǎo)意義。

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