论文总字数：15293字

目 录

引言 1

一、天气过程概况 1

1.1寒潮的定义 1

1.2天气实况 1

二、成因分析 3

2.1单站气象要素分析 3

2.2大尺度环流背景 4

2.3冷空气过程 5

2.4强降温原因 6

2.5雨雪成因 8

2.6大风成因分析 10

三、对比分析 10

3.1主要天气事实对比 10

3.2环流形势对比 11

3.3单站气象要素对比 12

3.4异同点 16

3.4.1相同点 16

3.4.2不同点 16

四、结果与讨论 17

4.1极端寒潮致因的关键因子 17

4.2江苏冬季寒潮预报的着眼点分析 18

参考文献： 18

致谢 20

2016年1月江苏极端寒潮天气过程的特点及成因分析

史睿

Abstract: This article uses the "century cold wave" on January 22 to 24,2016,as an example to

analysis characteristics of this cold wave weather from the circulation background, different tomography system evolution, and the path of cold air. At the same time, two common cold wave weather in Jiangsu are choosed to make a comparative analysis. Finally, the article gives the focus of the cold wave forecast in winter in Jiangsu. Firstly, the necessary condition of cold wave is the accumulation of strong cold air. Second, cold wave forecast should be taken as an important indicator before the outbreak of cold wave. Third, the precipitation of cold wave should mainly considers two aspects: water vapor condition and vertical movement condition. Forth, the intensity of cold wave can be reflected in the wind speed. Last but not least, the forecast standard of cold wave in Jiangsu Province is that strong cold air has accumulated in the vicinity of the Lake Baikal, the sea level pressure on the cold high pressure center is more than 1060hPa, and the mid latitude eddy center has a temperature lower than -40 degree.

Key words: extreme cold wave ; cold wave; circulation background; Jiangsu

2016年1月江苏极端寒潮天气过程的特点及成因分析

引言

寒潮天气过程是一种强冷空气大规模向南爆发的过程，多出现于秋末到初春期间。主要特点为降温速度快、影响范围广，常常会引起大风、暴雨、暴雪、冰雹等气象灾害，导致交通中断、作物受冻、人畜伤亡。寒潮对人类社会的各个方面都有着巨大的危害，因此，寒潮的发生频次和活动规律已经受到了气象学、气候学领域的特别关注^[1]。

许多学者已经对年尺度下全国范围内的寒潮成因进行了详尽的分析。例如，康志明等人研究了1951—2006年我国冬半年的海平面气压、高度场、温度场等资料，发现我国寒潮多发于秋、冬、春三季，且最常见路径为从亚欧大陆北端发源，经西北部山脉的阻挡而爆发，最后入侵我国^[2]。 魏凤英利用各站点的寒潮频次和强度统计，指出寒潮的发生与北极涛动有关，当北极涛动处于负位相异常的背景时，我国中部及东部地区极易发生寒潮灾害^[3]。钱维宏等人对我国寒潮的时空变化及其影响因素作了深入分析，了解到寒潮及相伴的大风、降温现象在过去的45年内普遍减少，与北极涛动指数的升高有关^[4]。刘宪锋等人建立了分段线性回归模型并采用趋势分析和相关分析等方法，发现在年尺度上，冬季寒潮受AO、NAO、SHI、CA、TPI等多重因素控制^[5]。

但由于寒潮属于大型天气过程，而我国又疆域辽阔，在这复杂的天气条件和气候背景影响下，使得中国的寒潮具有明显的区域和时间差异。因此，寒潮天气在全国范围内的形势特征对于当地实际天气预报的参考价值是较为有限的。想要对寒潮天气进行更准确地预报，还应通过具体事例进行分析，总结适应于当地的寒潮表现特征^[6]。

本文以2016年1月22—24日的“世纪寒潮”为例，围绕本次寒潮天气特点，从环流背景、不同高度系统演变、冷空气路径等角度展开分析，探讨形成本次极端寒潮的原因。同时选取以往在江苏形成普通寒潮天气的个例进行对比分析，最后给出在江苏对寒潮天气预报的着眼点，希望能为今后江苏寒潮天气和灾害性天气的预报提供一些参考和思路。

一、天气过程概况

1.1寒潮的定义

根据《寒潮等级》国家标准，国内对寒潮的定义为“最低气温在4℃以下（包括4℃），且24小时内日最低气温下降≥8℃，或48小时内≥10℃，或72小时内≥12℃”^[7]。通过对1960年—2017年的历史气象资料进行分析，江苏寒潮多发生于冬季，即12月至次年2月。

1.2天气实况

2016年1月22至24日，受强冷空气的影响，我国爆发了一次罕见的大范围寒潮天气过程^[8]。此次寒潮的实况特点为：

1. 江苏大部分地区都达到了寒潮级别，全省降温幅度高达9—11℃，其中个别站点降温幅度突破了历史最低值。以图1所示的1月23日14：00至24日14：00最低气温分布为例，气温由南向北层次性降低，东海站达到全省最低温-15.6℃，东山站为全省最高温-7.6℃。24—25日气温稍有回升，最低温度-8到-13℃，其中淮北和沿江西部地区达全省最低-10到-13℃。

图1 2016年1月23日14：00—24日14：00最低气温分布图

1. 在冷空气的作用下，全省产生了明显雨雪冰冻寒潮天气。21日白天，全省除西北部地区以外，大部分地区出现小雨或雨夹雪天气。夜里苏南南部局部小雪，至22日08时，江淮之间中南部及苏南地区共计49站产生了不同程度的降水，累计降雨量0~7.3毫米（图2）。淮北地区气温明显下降，出现冰冻。从图3江苏省最大积雪深度分布图可见，22日—23日大部分地区小到中雪。两次过程中沿江苏南地区相对较大，江苏北部地区小雪为主。过程以降雪为主，有时有短暂的雨夹雪降水相态转变，全省大部分地区产生积雪，沿江苏南积雪0—5厘米，局地5—10厘米。23号后降水渐止。

1. 在此过程中还出现了大风天气。图4是1月22至1月24日江苏省天气实况图，可以看到22日仅西连岛有7~8级北风，23日沿江苏南部分地区风力达到5~8级，24日全省大部分地区陆上5～8级，江河湖面及沿海8～10级偏北大风。
2. 此外，图4展示了22日已有多个城市出现道路结冰。江苏省气象局23日将道路结冰黄色预警信号变更为橙色，徐州、连云港、宿迁、盐城、淮安、扬州、泰州、南京、镇江、常州、无锡、苏州和南通地区均有严重的结冰现象。

图4 2016年1月22日—24日江苏省天气实况图

二、成因分析

2.1单站气象要素分析

单站气象要素变化能很好地反应出寒潮发生前后气温和气压的变化情况^[9]，图5为南京站寒潮到来前后气温、露点与气压的变化，可明显看出，22日08时起，受强冷空气南下的影响，南京海平面气压急剧上升，24小时内上升了10hPa左右，说明此段时间内已有强冷空气大举南下，冷空气的堆积造成了气压的急剧上升。而22日08—23日08时段内温度和露点变化并不明显，出现露点和气温的急剧下降是在气压上升后，要落后于气压变化约24小时。从南京气温和露点变化发现两者下降同步性较好，从23日凌晨开始均发生明显下降，气温到23日08时时已低至-5.3℃，截至24日08时，48h内温差已超过10摄氏度，24日气温达到本次冷空气影响过程的最低温度。露点温度较气温变化更加剧烈，且远远低于气温。露点温度的明显偏低是对大气湿度状况的一个反应，说明水汽含量较小，更加有利于气温下降^[10]。气压与气温呈相反变化趋势，在冷空气的作用下气压逐渐上升，于24日10点达到1040hPa。之后，南京气压值开始减弱，气温缓步回升。由此可以看出，气温、气压、露点温度、相对湿度等地面要素，都是进行寒潮预报的重要指标。

图5 南京站气温、露点、气压逐日变化图

2.2大尺度环流背景

图6、图7分别为1月20日至1月24日500hPa、850hPa高度距平图，从图中可以分析得到，本次寒潮天气过程可概括为“横槽南压型”。过程前期，由于中高纬度的阻塞高压进入极地，将北极涡旋向下排挤至西伯利亚地区，致使极圈形成“北暖南冷”的温度场。乌拉尔山附近有一高压脊在暖平流的影响下开始发展，压迫脊前的冷气流产生切变，在贝加尔湖附近形成横槽^[11]。1月下旬起，乌拉尔山高压脊开始强烈发展并向东北方向延伸，导致贝加尔湖横槽加深，极涡大幅南压并加强。截止至1月24日已穿过我国东北达到渤海附近。由于冷空气发源于中高纬度，逐渐东移南下，系统十分深厚。其南下的深度世纪罕见，且对我国大部分地区都造成了前所未有的影响，故将这次极端寒潮称为“世纪寒潮”。从500hPa高度场上可看出从20日到24日有明显横槽转竖，且冷涡南掉明显，在850hPa高度场上，也可以看到有一明显的引导槽在随着时间推移而加深，使得冷锋后的气流经向度变大，冷空气南下更为顺畅，这也是此次寒潮极端剧烈的原因之一。

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