1961-2016年北疆冷空气过程变化特征及其环流指数分析

摘要：根据《冷空气过程监测指标》（QX/393-2017）分析1961—2016年北疆单站和区域不同等级冷空气时空变化特征以及环流指数与其相关性。结果表明：北疆单站冷空气频次中等强度冷空气最多，寒潮次多，强冷空气最少；各级冷空气在北疆北部高发，空间差异明显，一半以上站点寒潮减少趋势显著；区域冷空气寒潮最多，中等强度冷空气、强冷空气频次相当，其中寒潮减少速率为0.58次/10a，强冷空气变化不明显，中等强度冷空气增加速率为0.1次/10a；单站和区域寒潮在冬季高发，强冷空气和中等强度冷空气春秋季多发；冷空气初日无明显变化，终日呈推后趋势；不同等级冷空气过程均存在三个长短不一的变化周期，中等强度冷空气、强冷空气存在明显突变，寒潮未出现突变；88个大气环流指数中有27个与北疆不同时期冷空气发生频次显著相关，其中斯堪的纳维亚遥相关型指数偏高北疆地区气温偏低，亚洲区、北半球极涡指数偏大，新疆冬季气温偏低，冷空气发生概率增大，南极涛动指数强年北疆地区冷空气出现频次可能会减少。     

广东一次补充型冷空气过程分析

本文通过对2001年1月的一次强冷空气过程分析，总结出在500hPa南槽北脊高低纬反位相配置形势下，不利于冷空气南下越时南岭，低层冷空气只能在南岭北侧堆积，但当冷空气堆积到南岭两侧温差超过10℃以上，南岭以北的冷空气积聚已达临界值，一次不太强的冷空气补充也会使冷空气冲破南岭屏障，这时影响广东的冷空气已经是前几次叠加，强度明显加强。     

影响惠州的一次寒露风过程

1992年9－10月，由于冷空气不断爆发南下，致使各地先后出现降温。10月4日和11日冷空气两次南侵本省，副高明显减弱，加上空气干燥并伴有3级以上的偏北风，我市从12日开始出现了长达9天的干冷型寒露风天气过程，对晚稻的抽穗扬花有严重影响。本文对这次寒露风天气过程进行分析。1寒露风过程的冷空气活动1992年10月份内，共有3次冷空气活动，分别出现在上旬中期、中旬前期和下旬前期。就强度而言，除上旬中期的冷空气活动达到了中等强度以外，其余2次均为弱冷空气。1．1上旬中期的冷空气过程上旬中期的冷空气活动主要影响我国北部和东部地区…     

地形对安阳天气变化的影响

安阳位于太行山东侧，受太行山影响，西路冷空气影响时不易产生降水，东路冷空气由于受地形抬升影响，常产生降水。由于下沉增温作用，西路冷空气影响时降温不明显；由于太行山的阻挡作用，东路冷空气影响时，降温持续，如有降雪，则会出现连续低温天气。此外，安阳东、西风较少，偏南风最多，偏北风次之。     

华北一次冷空气回流路径对降水相态的影响分析

针对2018年4月3-5日东北冷空气回流到京津冀地区造成复杂相态降水过程典型华北回流天气个例，利用ERA5再分析资料和MICAPS地面资料，详细分析了冷空气路径、形态、对降水范围及相态的影响等。分析表明：回流冷空气对京津冀地区的影响，可分为4个阶段，即低层冷舌侵入、沿山堆积扩散、增强维持、变性消散阶段。在低层冷舌侵入阶段，冷空气以冷舌形式经东北、渤海侵入京津冀地区，冷舌在不同高度位置不同；冷舌在垂直方向位于干、湿过渡区，降水粒子经冷舌下方干区蒸发，造成阴天无降水天气。在沿山堆积扩散阶段，低层冷空气遇太行山堆积并向南北以扇形形式扩散，较高层次冷空气西边界扩散至太行山山区；燕山南部、太行山东部存在深厚湿层，且温度较低，出现降雪；距离山脉较近的平原地区出现雨夹雪或雪；距离山脉较远的平原地区无降水。在增强维持阶段，冷空气强度达到最强，范围达到最大；深厚湿层从太行山、燕山向平原扩展，降水范围扩大，降水相态主要取决于近地面温度。在冷空气变性消散阶段，较高层次回暖先于较低层次，冷空气变性消失，降水趋于结束。     

秦岭山脉对冷空气屏障的理论研究

利用二维大气中尺度数值模式，以１９７７年１月２０日－２２日的冷空气侵袭秦岭山区为例，从观测资料与数值计算两方面分析了由秦岭山脉的屏障作用而引起南北温差的主要原因。结果表明：这种屏障作用不仅体现在秦岭山脉对冷空气的阻挡作用上，而且还与秦岭南坡上的下坡风引起的绝热下沉增温有关。秦岭山脉对冷空气阻挡的动力原因除与秦岭山脉本身的拔海高度较高有关外，还与它的地形形状有关，尤其是位于秦岭北部的渭河河谷，它抑制冷空气入侵谷内，进而阻挡冷空气翻越秦岭山脉。     

1998年华南大暴雨冷空气活动的位涡场分析

用位涡分析方法讨论了1998年6月18－26日华南特大暴雨期间的冷空气活动特征。结果表明，在持续的东亚阻塞形势下，中高纬冷空气分三次南下，侵入江南至华南地区，造成三次大暴雨过程；南下冷空气在江南一带被来自低纬的西南暖湿气流和东南暖湿气流所切断，形成一高位涡冷空气中心。冷暖空气相互作用的结果使东亚温度场呈现南北暖、中间冷的形式。     

对一次大范围强冷空气天气过程的分析

对2000年11月17－29日一次冷空气过程进行了分析。其结果表明：不同纬度的锋区同向叠加使影响我国的冷空气加强，冷空气从偏西路径东移南下使西南地区降温明显，中低层切变线是造成我国大范围降水（雪）天气的重要系统。     

1991年江淮特大暴雨的位涡分析与冷空气活动

文章用位涡分析讨论１９９１年５－７月江淮特大暴雨期间的冷空气活动特征及其对暴雨形成的作用，结果表明，在持续的东亚阻塞形势下，中高纬冷空气分三次以低频振荡（１５－２０天）的形式南下、侵入江淮流域。南下冷空气在江淮一带被来自低纬的西南暖气流和东南暖气流所切断，形成一高位涡冷空气中心，它与两支暖气流相互作用，维持梅雨锋，从而形成持续性暴雨。冷、暖空气相互作用的结果使东亚温度场呈现南北暖、中间冷的形式。      

深秋冷空气对热带气旋的影响

本文深秋指的是10～11月份（下同）。秋季冷空气对南海热带气旋的影响有很多研究成果，有的认为秋季热带气旋的生消和移动方向多数受中低层气流的影响，所以在预报上重点要考虑中低层环流的作用。还有的认为，适当的冷空气入侵，能促使南海热带气旋生成，较强的冷空气入侵对热带气旋起着减弱和填塞作用。但是，冷空气的强弱如何划分才合适呢？本文使用1970－1995年地面天气图资料和相应的热带气旋资料，结合多年的经验进行分析和统计，试图找出业务应用上比较方便的刻划指标，并对冷空气与热带气旋的强度和路径的关系进行了初步的分析，供预…     

1971-2016年塔里木盆地冷空气过程频数变化特征

利用南疆塔里木盆地周边50个气象站1971年1月1日-2016年12月31日的最低气温资料,依据《冷空气等级标准》（GB/T20484-2006）,整理出塔里木盆地近46a来冷空气过程数据,采用合成、线性倾向估计、Morlet小波、Mann-kendall、滑动平均和累积距平检验等方法分析了单站及整个塔里木盆地冷空气频数的空间、时间变化特征。结果发现:（1）中等及以上等级冷空气高发地多分布于盆地西部的高原、北部的山区和东部的风口地带,单站各等级冷空气总体上呈线性减少趋势,整个塔里木盆地冷空气、寒潮减少趋势明显,递减率均为0.19次/10a,其余等级变化趋势不明显;（2）塔里木盆地冷空气年均103.2次,弱冷空气86.3次占总次数的83.6%,中等强度冷空气10.4次占10.1%,较强、强、寒潮分别为2.5、2.3、2.2次,合计占冷空气总次数的6.8%;（3）各等级冷空气持续1～3d的频率高达87.4～95.4%,弱冷空气持续1d的频率最高,其余等级持续2d的频率最高,3d及以上的频率随着持续时间的增加明显下降;（4）各等级冷空气的年代际频次变化不大,1970年代较强、强及寒潮频次最多,分别为2.8、2.4、2.9次,1980年代弱冷空气最多,达86.6次,近6a(2011-2016年)中等强度冷空气最多,达10.8次;（5）不同等级冷空气的出现具有较强的季节性,中等、较强冷空气夏季频率最高,分别占30.1%和57.9%,强冷空气春季最高,占到40.1%,寒潮冬季最高,占38.9%;（6）各等级冷空气均有8～10a的年际尺度周期,年代际周期却不一致,寒潮在1979年发生显著的减少突变。     

南沙区冷空气活动及其与降水关系的初步分析

利用南沙气象探测基地2008—2013年观测资料,分析了南沙冷空气活动及其与降水的关系。结果表明：南沙区冷空气活动以弱冷空气为主,冷空气强度越强,出现的概率越低,自2008年建站以来仅出现一次寒潮天气过程;冷空气活动期间低于7℃的气温往往是持续性补充的冷空气过程;影响南沙的冷空气路径绝大多数是中路,中路冷空气降温幅度也是最大的;南沙大多数冷空活动过程都伴随降水,量级以小到中雨为主。     

1961—2010年我国冷空气的活动特征

利用1960—2010年我国384站逐日温度资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了我国冷空气活动的频次、强度等特征。结果表明:我国单站冷空气呈北多南少、北强南弱的分布特征。按冷空气活动路径,北方分成3个区,它们在11月频次最多;南方以25°N为界分成2个区,它们在12月、1月频次较多,在年际尺度上该2区冷空气呈减少、减弱趋势。南北5个区冷空气活动频次的年代际变化不一致,但是各区冷空气活动的强度在20世纪60年代至80年代均呈年代际减弱。全国性冷空气活动频次在20世纪60年代和90年代显著减少,而北方冷空气活动频次的年代际变化不大。当欧亚大陆地面冷高压比正常年偏强(偏弱)、我国大部分地区温度比正常年偏低(偏高)、高层500 h Pa东亚大槽比正常年偏强(偏弱)时,当年冷空气活动的频次偏多(偏少)。     

气候变暖背景下石家庄冷空气活动的气候特征

依据GB/T 20484—2006冷空气标准,对1972—2007年石家庄市17个地面观测站气温资料进行统计,分析了石家庄冷空气时空分布及强度变化基本特征。结果表明：受地域影响,石家庄东北部和南部是两个冷空气活动频次较高的中心;在气候变暖背景下,石家庄最低气温升高趋势与冷空气活动次数及强度减少趋势呈显著负相关;3—4月石家庄南部寒潮发生频次高于东北部地区,危害最大。     

山东半岛冷流强降雪和非冷流强降雪的对比分析

利用1981—2000年常规气象观测和NCEP/NCAR再分析资料,采用合成分析和动力诊断分析方法,对冷流强降雪与非冷流强降雪的空间分布、大气环流、水汽输送、稳定度和垂直运动进行对比分析。结果表明：冷流强降雪是发生在槽后西北气流里的中小尺度不稳定降雪,非冷流强降雪是发生在槽前西南气流中大尺度稳定性降雪。冷流强降雪具有明显的地方性特点,是强冷空气对下垫面物理状态强迫响应的结果。提出强冷空气与渤海暖水面相互作用产生的大气边界层不稳定是产生冷流降雪的本质,在这种边界层不稳定层结中发生的降雪是冷流降雪的概念。     

中国东北地区冬季冷空气活动特征研究

利用1961—2017年东北地区164个气象站逐日气温、最低温度资料,按照《冷空气过程监测指标》行业标准,建立东北地区中等强度冷空气、强冷空气和寒潮历史数据集,采用气象统计学方法分析了东北冬季气温、中等强度冷空气、强冷空气和寒潮年际、年代际变化特征。结果表明:东北地区冬季气温呈显著上升趋势,趋势系数为0.45,通过了α=0.01的显著性检验,1960s最低,2010s达到最大值;东北地区冬季气温突变时间为1981年,突变前气温负距平为主,突变后气温波动变化明显;东北地区冬季冷空气过程以寒潮为主,冷空气出现日数、发生强度以12月最多、最强;冷空气趋势变化不显著,其中1961—1970强度最强,2001—2010年最弱;东北地区冬季气温突变后冷空气日数减少,强度减弱。     

冷空气背景下湘北地区两次预报失误的 暴雨个例分析

利用常规观测资料、FNL再分析资料、探空资料等,对2020年6月7~9日（以下简称“6?8”过程）和7月26~29日（以下简称“7?26”过程）两次冷空气背景下的暴雨预报失误案例进行对比分析。结果表明：1、两次过程环流背景相似,均有冷空气、低涡、切变线配合,且两次过程均未形成强西南急流,但由于冷空气强度、影响时间、厚度不同,造成了暴雨的空报和漏报：“6?8”过程偏东风带动弱冷空气缓慢渗透南下,在迎风坡地形作用和暖倒槽向北强烈发展的背景下有利于局地暴雨的发生和维持;“7?26”冷空气影响时间过早,强度过强,导致地面辐合线位置偏南,实况雨带偏南;且冷空气阻碍了水汽向北输送,是导致湘北地区暴雨出现空报原因之一。2、“6?8”过程大气环境场呈现不稳定状态,具备一定的水汽条件和抬升条件,预测灾害出现的位置和发生时间的潜势条件难以从现有观测资料中体现,使得预报难度加大。3、“7?26”冷空气势力过强还表现在中层冷平流较强,存在一支下沉气流,不利于强对流天气的发生发展。在季节环境背景场下,预报员需根据临近冷空气的强度、路径和影响时间进行预报订正。     

冷空气对夏季高原涡移出高原后长久与短期活动影响的对比分析

本文利用NCEP/NCAR-FNL再分析资料、历史天气图和青藏高原低涡切变线年鉴,通过分析1998~2016年高原涡活动情况,对在高原以东活动时间大于96 h的高原涡（长持续涡）和在高原以东活动时间不大于30 h的高原涡（短持续涡）,进行了环流与冷空气活动特征与位涡诊断的对比分析,得出了长、短持续涡的环境场、冷空气活动特征,揭示了冷空气活动、高空锋区对长、短持续涡的影响。结果表明:（1）长持续涡移出高原后是在受较明显冷空气影响情况下加强并持续的,短持续涡则没有明显受冷空气影响。长持续涡所处的低槽较深,槽后的冷温度槽较明显,副热带高压（简称副高）偏南;短持续涡处在分裂槽中,有冷舌,副高偏北;说明影响低涡活动的天气系统强,槽后的冷温度槽明显,副高偏南是低涡能较长时间持续的重要环流条件。（2）长持续涡不仅受到较强冷平流的影响,还处在有狭长的干冷与暖湿空气相遇的地带,使涡区极易产生对流不稳定和低涡扰动,利于低涡加强并持续,短持续涡则远不及长持续涡。（3）长持续涡移出高原后受两个不同方向冷空气影响,涡区内一般伴有两个高位涡中心区,而短持续涡的只有一个高位涡中心区,且位涡值比长持续涡小,长持续涡活动过程中的斜压性也比短持续涡强。另外,长持续涡活动过程中相应的高空急流较强,在增强、东伸、南压作用下,造成200 hPa高空有高位涡下传到低涡,而短持续涡所伴的西风急流平直、弱,造成了短持续涡只受到400 hPa高位涡下传的影响。（4）冷空气影响高原涡维持的作用有:使影响高原涡活动的天气系统加强;使高原涡斜压性增强、对流不稳定增强;使高空有高位涡下传至低涡附近层次,造成低涡区域正位涡异常,垂直涡度发展,低涡加强。     

冷空气影响辽东半岛热带气旋降水的数值试验

Matsa（0509）是直接登陆辽东半岛的变性台风,利用MM5v3模式对2005年8月8~9日在山东半岛和辽东半岛发生的暴雨过程进行模拟,并通过敏感试验研究冷空气对辽东半岛热带气旋降水的影响。结果表明:冷空气入侵热带气旋外围,对辽东半岛地区对流云团的强度、上升运动及其降水具有明显的增强作用。对流层中下层弱冷空气和对流层中上层较强冷空气的作用,使辽东半岛地区的回波强度和上升运动明显加强,有利于半岛地区暴雨增幅,其中对流层中上层较强冷空气对辽东半岛暴雨的作用显著。无冷空气影响或对流层中下层强冷空气作用时,辽东半岛上空的上升运动和回波强度明显减弱,强对流维持时间短,半岛地区的降水量明显减少。