11月下旬的煙臺,寒意料峭,市民真正體驗到冬天的到來。
寒潮是指冬半年來自極地或寒帶的寒冷空氣,像潮水一樣大規(guī)模地向中、低緯度的侵襲活動。
寒潮襲擊時會造成氣溫急劇下降,并伴有大風和雨雪天氣。對工農業(yè)生產、群眾生活和人體健康等都有較為嚴重的影響。
侵入我國的寒潮,主要是在北極地帶、俄羅斯的西伯利亞以及蒙古國等地暴發(fā)南下的冷高壓。這些地區(qū),大多是分布在北極地帶,冬季長期見不到陽光,到處被冰雪覆蓋著,停留在那些地區(qū)的空氣團好像躺在一個天然的大冰窖里面一樣,越來越冷、越來越干,當這股冷氣團積累一定的程度,氣壓增大到遠遠較南方高時,就像貯存在高山上的洪水,一有機會,就向氣壓較低的南方泛濫、傾瀉,這就形成了寒潮。
中文名
寒潮
外文名
coldwave
類別
一種災害性天氣
發(fā)生季節(jié)
秋末、冬季、初春時節(jié)
寒潮關鍵區(qū)
(70°~90°E,43°~65°N)
形成原因
寒潮是冬季的一種災害性天氣,群眾習慣把寒潮稱為寒流。所謂寒潮,是指來自高緯度地區(qū)的寒冷空氣,在特定的天氣形勢下迅速加強并向中低緯度地區(qū)侵入,造成沿途地區(qū)大范圍劇烈降溫、大風和雨雪天氣。這種冷空氣南侵達到一定標準的就稱為寒潮。
2016年霸王級寒潮
標準:我國氣象部門規(guī)定:冷空氣侵入造成的降溫,一天內達到10攝氏度以上,而且最低氣溫在5攝氏度以下,則稱此冷空氣爆發(fā)過程為一次寒潮過程。[3]但實際上,這個標準并不適用南方各省。因此,又有一個補充規(guī)定:長江中下游及其以北地區(qū),在48小時內降溫10攝氏度以上,長江中下游最低氣溫在4攝氏度以下(春季則改為江淮地區(qū)最低氣溫在4攝氏度以下),陸上三大行政區(qū)出現(xiàn)5級以上大風,渤海、黃海、東海先后有7級以上大風,作為寒潮警報標準。如果以上地區(qū)48小時內降溫大14攝氏度以上,陸地上有3-4個大行政區(qū)有5-7級大風,沿海所有海區(qū)出現(xiàn)7級以上大風,則為強寒潮標準。
地理因素
中國位于歐亞大陸的東南部。從中國往北去,就是蒙古國和俄羅斯的西伯利亞。西伯利亞是氣候很冷的地方,再往北去,就到了地球最北的地區(qū)——北極了。那里比西伯利亞地區(qū)更冷,寒冷期更長。影響中國的寒潮就是從那些地方形成的。在北美洲,寒潮主要形成于北極地區(qū)以及加拿大的育空地區(qū)和哈德遜灣。
中國的寒潮
位于高緯度的北極地區(qū)、西伯利亞、蒙古高原、育空高原、哈德遜灣一帶地方,一年到頭受太陽光的斜射,地面接受太陽光的熱量很少。尤其是到了冬天,太陽光線南移,北半球太陽光照射的角度越來越小,因此,地面吸收的太陽光熱量也越來越少,地表面的溫度變得很低。在冬季北冰洋地區(qū),氣溫經常在-20℃以下,最低時可到-60℃——-70℃。1 月份的平均氣溫常在-40℃以下。
在北極地區(qū)由于太陽光照弱,地面和大氣獲得熱量少,常年冰天雪地。到了冬天,太陽光的直射位置越過赤道,到達南半球,北極地區(qū)的寒冷程度更加增強,范圍擴大,平均氣溫一般都在零下40℃—50℃以下。范圍很大的冷氣團聚集到一定程度,在適宜的高空大氣環(huán)流作用下,就會大規(guī)模向南入侵,形成寒潮天氣。
寒潮橫掃中國大部分地區(qū)
由于北極和西伯利亞一帶的氣溫很低,大氣的密度就要大大增加,空氣不斷收縮下沉,使氣壓增高,這樣,便形成一個勢力強大、深厚寬廣的冷高壓氣團。當這個冷性高壓勢力增強到一定程度時,就會像決了堤的海潮一樣,一瀉千里,洶涌澎湃地向中國襲來,這就是寒潮。
每一次寒潮爆發(fā)后,西伯利亞的冷空氣就要減少一部分,氣壓也隨之降低。但經過一段時間后,冷空氣又重新聚集堆積起來,孕育著一次新的寒潮的爆發(fā)。
受冷空氣影響的人群
北半球的大多數冷空氣都是在北冰洋形成,然后在西伯利亞、加拿大等地區(qū)得到加強,再進一步南下。
南半球的南極大陸上也有很強的冷高壓,而且南極大陸上積蓄的冷空氣要比北半球的勢力更龐大也更穩(wěn)定。但是,由于南半球有完整又強勢的西風帶存在,冷空氣都被西風帶封鎖在南極大陸上很難入侵中低緯地區(qū),以及南極洲被廣闊的海洋包圍,海洋會減弱冷空氣的勢力。因此南半球很少發(fā)生寒潮,冷空氣的活動范圍和活動頻率都小于北半球。
來源地區(qū)
冷空氣的源地:①新地島以西洋面上;②新地島以東洋面上;③冰島以南洋面上。
寒潮關鍵區(qū):據中央氣象臺統(tǒng)計資料,95%的冷空氣都要經過西伯利亞中部(70°~90°E,43°~65°N)地區(qū)并在那里積累加強,這個地區(qū)就稱為寒潮關鍵區(qū)。
寒潮路徑
入侵中國的寒潮主要有三條路徑:(1)西路:從西伯利亞西部進入中國XJ,經河西走廊向東南推進;(2)中路:從西伯利亞中部和蒙古進入中國后,經河套地區(qū)和華中南下;(3)東路:從西伯利亞東部或蒙古東部進入中國東北地區(qū),經華北地區(qū)南下;(4)東路加西路:東路冷空氣從河套下游南下,西路冷空氣從青海東南下,兩股冷空氣常在黃土高原東側,黃河、長江之間匯合,匯合時造成大范圍的雨雪天氣,接著兩股冷空氣合并南下,出現(xiàn)大風和明顯降溫。
寒潮災害
組成結構
極渦
西伯利亞的北極極渦被暖流兩面夾擊,被迫南下。
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轉為低壓環(huán)流。
極地高壓
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。
寒潮地面高壓
2016年霸王級寒潮GD省發(fā)布寒潮紅色預警信號
寒潮全過程中冷鋒后地面高壓,多數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,少數高壓始終為冷性??杀硎纠淇諝鈴娙?,中心移動路徑可作為冷空氣的移動路徑。
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傾斜,在高空等壓面上對應有很強的鋒區(qū),鋒區(qū)結構上寬下窄在300hPa及以下各等壓面上均有明顯的冷槽和鋒區(qū)。
形成過程
短期
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(轉豎)型
小槽發(fā)展型
實質是通過不穩(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,取西北路徑經西伯利亞、蒙古入侵中國。
低槽東移型
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。低槽東移型寒潮要注意兩股冷空氣合并。
2016年霸王級寒潮
橫槽(轉豎)型
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。
中期
中期過程是寒潮爆發(fā)前的大的環(huán)流背景。包括:a.倒“Ω”流型b.極渦偏心型c.大型槽脊東移型。
倒Ω流演變特征
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
b.醞釀階段:大倒Ω流型向亞洲地區(qū)收縮,形成東亞地區(qū)倒Ω流型,亞洲極渦加強并南壓,極渦底部鋒區(qū)加強,鋒區(qū)上常有長波發(fā)展或橫槽緩慢南壓,形成強冷空氣醞釀形勢。
c.爆發(fā)階段:中緯度長波急速發(fā)展,或橫槽轉豎、或橫槽南壓,引導冷空氣侵襲中國。最后東亞大槽加深重建,過程結束。
寒潮襲哈密
中期預報系統(tǒng)
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。預報員常把烏拉爾山的高壓脊作為預報寒潮和強冷空氣的關鍵系統(tǒng)。綜上所述,寒潮中期預報的關鍵系統(tǒng)應是兩個大洋上的暖性高壓脊。
主要特點
寒潮的爆發(fā)在不同的地域環(huán)境下具有不同的特點:在西北沙漠和黃土高原,表現(xiàn)為大風少雪,極易引發(fā)沙塵暴天氣;在NMG草原則為大風、吹雪和低溫天氣;在華北、黃淮地區(qū),寒潮襲來常常風雪交加;在東北表現(xiàn)為更猛烈的大風、大雪,降雪量為全國之冠;在江南常伴隨著寒風苦雨。
9月到次年5月均可發(fā)生,集中于3、4月,我國大部分地區(qū)受到影響。
基本種類
中國氣象科學研究院的寒潮年鑒將冷空氣過程分為全國性寒潮、區(qū)域性寒潮、強冷空氣、一般冷空氣四級。
全國性寒潮:凡日平均氣溫的過程總降溫>10℃,負距平的絕對值>5℃的站點數,北方至少有32站(占北方站點數的三分之一),南方至少有13站(約占南方站點數的四分之一);或南北方達到上述影響強度的總站數超過40站,同時過程總降溫>7℃,負距平的絕對值>3℃的總站數超過90站(占南北方站點總數的60%),則作為“全國性寒潮”
區(qū)域性寒潮:凡日平均氣溫的過程總降溫>10℃,負距平的絕對值>5℃的南北方站點數超過20站,同時過程總降溫>7℃,負距平的絕對值>3℃,南北方站點數超過40站的,則作為“區(qū)域性寒潮”。
寒潮來襲
強冷空氣:凡同樣影響強度的站點數達到區(qū)域性寒潮標準的一半以上時,則作為“強冷空氣”
一般冷空氣:凡同樣影響強度的站點數達到強冷空氣標準的一半以上時,或日平均氣溫的過程總降溫>7℃,負距平的絕對值>3℃的總站數超過20站;或雖未達上述標準,但造成了一定災害的過程,一律作為“一般冷空氣”。
1.地面圖上冷高壓的強度;
2.高空圖上冷中心的數值;高空鋒區(qū)強度;冷區(qū)范圍和冷平流強度;3.地面圖上冷鋒強度(溫度水平梯度大?。├滗h后降溫程度;冷鋒后變壓中心強度;鋒面附近其它氣象要素和天氣現(xiàn)象也可間接說明寒潮強度。
主要危害
寒潮是一種大型天氣過程,會造成沿途大范圍的劇烈降溫、大風和風雪天氣,由寒潮引發(fā)的大風、霜凍、雪災、雨凇等災害對農業(yè)、交通、電力、航海、以及人們健康都有很大的影響。寒潮和強冷空氣通常帶來的大風、降溫天氣,是中國冬半年主要的災害性天氣。寒潮大風對沿海地區(qū)威脅很大。