南京信息工程大學大氣科學系

寒潮天氣過程

寒潮天氣是在冬半年里高緯度特定的環流形勢下發生的一種大范圍劇烈降溫現象，冷空氣所經之處，將相繼出現降溫、大風、雨雪或冰凍天氣，受影響的范圍廣。大雪、冰凍、雨凇等使交通堵塞，電信中斷；沿海地區大風造成風暴潮及海上翻船事故；強降溫對農作物、瓜果及熱帶作物的凍害最為嚴重。寒潮對工農業生產和百姓日常生活的影響都很大，它是一種災害性天氣。

南京信息工程大學大氣科學系寒潮天氣過程

概述

寒潮天氣系統

寒潮天氣過程

寒潮天氣過程成因分析

寒潮的預報

習題南京信息工程大學大氣科學系§6.1概述

定義和標準

源地和路徑南京信息工程大學大氣科學系一、引言（定義和標準）寒潮的含義：寒潮天氣過程是一種大規模的強冷空氣活動過程。其天氣的主要特點是劇烈降溫和大風，有時還伴有雨、雪、雨凇或霜凍。出現時間：9-次年5月，春季的3月和秋季9-11寒潮和強冷空氣最為頻繁。南京信息工程大學大氣科學系單站冷空氣強度等級標準弱冷空氣中等強度冷空氣較強冷空氣強冷空氣寒潮48小時降溫幅度低于6℃48小時降溫幅度大于等于6℃而小于8℃48小時降溫幅度大于等于8℃，日最低氣溫超過8℃48小時降溫幅度大于等于8℃，日最低氣溫小于等于8℃最低氣溫低于4℃，24小時降溫超過8℃或48小時降溫超過10或72小時降溫超過12南京信息工程大學大氣科學系南京信息工程大學大氣科學系48小時內最低氣溫將要下降8℃以上，最低氣溫小于等于4℃，陸地平均風力可達5級以上；或者已經下降8℃以上，最低氣溫小于等于4℃，平均風力達5級以上，并可能持續。24小時內最低氣溫將要下降10℃以上，最低氣溫小于等于4℃，陸地平均風力可達6級以上；或者已經下降10℃以上，最低氣溫小于等于4℃，平均風力達6級以上，并可能持續。24小時內最低氣溫將要下降12℃以上，最低氣溫小于等于0℃，陸地平均風力可達6級以上；或者已經下降12℃以上，最低氣溫小于等于0℃，平均風力達6級以上，并可能持續。24小時內最低氣溫將要下降16℃以上，最低氣溫小于等于0℃，陸地平均風力可達6級以上；或者已經下降16℃以上，最低氣溫小于等于0℃，平均風力達6級以上，并可能持續。南京信息工程大學大氣科學系二、源地和路徑1源地①新地島以西洋面上。冷空氣經巴倫支海、前蘇聯歐洲地區進入我國。它出現次數最多，達到寒潮強度的也最多。南京信息工程大學大氣科學系②新地島以東洋面上。冷空氣大多數經喀拉海、太梅爾半島、前蘇聯地區進入我國。它出現次數雖少，但氣溫低，可達寒潮強度。

③冰島以南洋面上。冷空氣經前蘇聯歐洲南部或地中海、黑海、里海進入我國。它出現次數較多，但溫度不很低，一般達不到寒潮強度，但如果與其它源地的冷空氣匯合后也可達到寒潮強度。南京信息工程大學大氣科學系2寒潮關鍵區：據中央氣象臺統計資料，95%的冷空氣都要經過西伯利亞中部（70°-90°E,43°-65°N）地區并在那里積累加強，這個地區就稱為寒潮關鍵區。南京信息工程大學大氣科學系新地島冰島喀拉海巴倫支海鄂霍茨克海I西北路徑II超極地路徑III西方路徑寒潮路徑南京信息工程大學大氣科學系3路徑西北路

天氣：在長江以北以偏北大風和降溫為主，到江南以后，則因南支鋒區波動活躍可能發展伴有雨雪天氣。關鍵區蒙古河套附近長江中下游和江南地區南下南京信息工程大學大氣科學系東路

天氣：渤海、黃海、黃河下游及長江下游出現東北大風，華北、華東出現回流天氣，氣溫較低，并有連陰雨雪天氣。關鍵區蒙古華北北部經渤海侵入華北冷空氣主力東移低空冷空氣轉向西南黃河下游南下兩湖盆地下游南京信息工程大學大氣科學系

西路：

降溫幅度不大，不過當南支鋒區波動與北支鋒區波動同位相而疊加時，亦可造成明顯的降溫。關鍵區新疆、青海、西藏高原東側南下西北、西南及江南南京信息工程大學大氣科學系東路加西路

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，出現大風和明顯降溫。南京信息工程大學大氣科學系§6.2寒潮天氣系統

極渦

極地高壓

寒潮地面高壓

寒潮冷鋒南京信息工程大學大氣科學系一、極渦

1定義：北半球冬季極區對流層中上層500hPa上的繞極區氣旋式渦旋，稱為極渦。它是大規模極寒冷空氣的象征，地面為淺薄冷高壓，700hPa轉為低壓環流南京信息工程大學大氣科學系南京信息工程大學大氣科學系南京信息工程大學大氣科學系南京信息工程大學大氣科學系2極渦的活動范圍和維持時間極渦中心出現頻數最多且最集中的地區是以極地為中心向亞洲北部新地島以東的喀拉海、太梅爾半島和中西伯利亞伸展，另一端則伸向北美洲的加拿大東部。

極渦活動平均持續天數超過5天。南京信息工程大學大氣科學系3極渦的分類（依據100hPa環流）①繞極型：北半球只有一個極渦中心，位于80°N以北的極點附近的環流稱為繞極型。②偏心型：北半球只有一個極渦，中心位于80°N以南,整個半球呈不對稱的單波型，有位于西伯利亞東部到阿拉斯加暖脊，歐亞大陸高緯度為一個橢圓型冷渦。

南京信息工程大學大氣科學系③偶極型：極渦分裂為兩個中心，分別位于亞洲北部和加拿大，整個北半球高緯環流呈典型雙波繞極。④多極型：北半球有三個或三個以上的極渦中心，整個北半球形成三波繞極分布，波槽的位置與冬季平均大槽位置接近。南京信息工程大學大氣科學系偏心型繞極型偶極型多極型南京信息工程大學大氣科學系極渦對我國寒潮天氣的指示意義只有極渦分裂變形，才有利于寒潮冷空氣的形成？南京信息工程大學大氣科學系二、極地高壓定義：

①500hPa圖上有完整的反氣旋環流，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。南京信息工程大學大氣科學系2極地高壓的形成

由中高緯度的阻塞高壓進入極地而形成，與中、高緯阻塞形勢的建立過程類似。南京信息工程大學大氣科學系中高緯阻高形成并加強，進入極地形成極地高壓，使極渦分裂變形，有利于寒潮冷空氣形成。極地高壓向南衰退，與西風帶長波脊疊加可使得中高緯度形成阻塞高壓。3極地高壓的天氣意義南京信息工程大學大氣科學系三、寒潮地面高壓含義：寒潮全過程中冷鋒后地面高壓，多數屬于熱力不對稱系統，高壓前部有強冷平流；后部則為暖平流，中心區溫度平流趨于零，少數高壓始終為冷性。可表示冷空氣強弱，中心移動路徑可作為冷空氣的移動路徑。注意：寒潮地面高壓與阻塞高壓的區別南京信息工程大學大氣科學系四、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，鋒區結構上寬下窄在300hPa及以下各等壓面上均有明顯的冷槽和鋒區移動路徑

引導氣流和引導槽南京信息工程大學大氣科學系南京信息工程大學大氣科學系GH1H2H3T1T2T3暖冷80N80N80N80N60N60N40N40N20N20N60E80E100E120E140E40E20E0E新地島冰島中國寒潮關鍵區貝加爾湖烏拉爾山南京信息工程大學大氣科學系§6.3寒潮天氣過程

寒潮中期天氣過程

兩個大洋中暖脊在中期天氣過程中的作用

寒潮的短中期天氣過程

各類寒潮天氣過程的特點比較南京信息工程大學大氣科學系一、寒潮中期天氣過程

4-7天為中期；

2-3天為短中期；

24-36h為短期。南京信息工程大學大氣科學系1．含義：寒潮是大范圍的強冷空氣在一定環流形勢下向南爆發的現象，是一種大型天氣過程。其整個生命史中，往往與半球范圍的超長波、長波活動有密切關系，有在這些不同尺度系統的相互作用中表現出階段性特點，構成中期過程。中期過程是寒潮爆發前的大的環流背景。南京信息工程大學大氣科學系2．中期天氣過程的分類a.

倒“?”流型b.

極渦偏心型c.

大型槽脊東移型南京信息工程大學大氣科學系3倒Ω流型演變特征(三個階段)a.

初始階段：兩個大洋北部脊向極地發展，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流型南京信息工程大學大氣科學系南京信息工程大學大氣科學系b.

醞釀階段：大倒Ω流型向亞洲地區收縮，形成東亞地區倒?流型，亞洲極渦加強并南壓，極渦底部鋒區加強，鋒區上常有長波發展或橫槽緩慢南壓，形成強冷空氣醞釀形勢。南京信息工程大學大氣科學系c.

爆發階段：中緯度長波急速發展，或橫槽轉豎、或橫槽南壓，引導冷空氣侵襲我國。最后東亞大槽加深重建，過程結束整個寒潮中長期天氣過程，由兩個大洋暖高壓脊發展——寒潮爆發——東亞大槽重建，一般為期2-3周。南京信息工程大學大氣科學系南京信息工程大學大氣科學系二、兩個大洋中暖脊在中期天氣過程中的作用

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有高壓脊向極區發展，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。南京信息工程大學大氣科學系1

烏拉爾山高壓脊的發展過程分為三類：⑴補充型⑵疊加型⑶結合型南京信息工程大學大氣科學系大西洋暖脊的正變高區疊加補充型(b)(a)南京信息工程大學大氣科學系極地高壓西移結合型(a)(b)南京信息工程大學大氣科學系2鄂霍次克海高壓脊的發展分兩類：⑴阿拉斯加高壓脊西退到鄂霍次克海發展而成;⑵由阿拉斯加脊分裂出閉合高壓（極地高壓），極地高壓西移到東西伯利亞、鄂霍茨克海與該地區的弱脊合并而成。南京信息工程大學大氣科學系

三、寒潮的短中期天氣過程

分為三大類：（一）小槽發展型（二）低槽東移型（三）橫槽型

南京信息工程大學大氣科學系（一）小槽發展型寒潮

（脊前不穩定小槽東移發展型）南京信息工程大學大氣科學系1963年12月15-19日平均的100hPa高度場（單位：位勢什米）南京信息工程大學大氣科學系1963年12月19日20時500hPa等壓面圖新地島疏散熱成風渦度平流南京信息工程大學大氣科學系1963年12月21日20時500hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系兩支槽構成階梯，形成疏散狀等高線1963年12月22日20時500hPa等壓面圖貝加爾湖南京信息工程大學大氣科學系1963年12月22日平均的500hPa高度場（單位：位勢什米）南京信息工程大學大氣科學系

本次過程實質是通過不穩定小槽、小脊發展，把從大西洋到東西伯利亞的大倒Ω流型演變為東亞倒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、蒙古入侵我國。預報中注意：渦度平流，溫度平流對槽脊發展的貢獻，并注意地形的影響以及等高線的形狀、上下游效應和長波調整。南京信息工程大學大氣科學系1963年12月22日20時地面圖南京信息工程大學大氣科學系1963年12月19－25日綜合動態圖南京信息工程大學大氣科學系（二）低槽東移型寒潮含義：歐洲小槽東移過程中，有來自北方的新鮮冷空氣并入，使小槽發展，導致寒潮過程。趕槽：在一個低槽的上游又有另外一個移速更快的槽追趕而來，這個槽稱為趕槽。南京信息工程大學大氣科學系1971年11月5-9日平均的100hPa高度場（單位：位勢什米）南京信息工程大學大氣科學系1970年11月9日08時500hPa高指數環流，以緯向環流為主南京信息工程大學大氣科學系1970年11月9日08時地面圖南京信息工程大學大氣科學系(1)低槽東移過程中，有新鮮冷空氣或貝加爾北部殘留的冷空氣合并使冷空氣強度加強。(2)低槽東移到烏拉爾山以東時，從黑海到里海有明顯的暖平流，脊前西北氣流加強，促使新鮮冷空氣從新地島加速南下與原低槽中的冷空氣合并。南京信息工程大學大氣科學系(3)蒙古氣旋、東北低壓強烈發展又向東北移去，有利于冷空氣主力向東偏北移。黃河氣旋及江淮氣旋發展將導致冷空氣南下而爆發寒潮。南京信息工程大學大氣科學系此槽快速東南移動，配合－44冷中心，能否與東移的冷空氣合并成為寒潮的關鍵1970年11月11日08時500hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系1970年11月11日08時地面天氣圖南京信息工程大學大氣科學系兩股冷空氣合并，槽后脊的發展及槽的加深，使冷空氣南下1970年11月12日08時500hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系1970年11月12日08時地面天氣圖南京信息工程大學大氣科學系1970年11月10-15日地面－△T24中心演示圖南京信息工程大學大氣科學系1970年11月10-16日地面＋△P24中心演示圖南京信息工程大學大氣科學系1970年11月9-15日綜合動態圖——為08時500hPa圖上的槽線○地面圖上冷高壓的位置南京信息工程大學大氣科學系

低槽東移型寒潮要注意兩股冷空氣合并，本個例中，冷空氣在12日合并加強，寒潮地面高壓也大大加強。而冷空氣的合并要注意喀拉海的槽移速快，冷中心強度達到-44度，它的加入使西來的冷空氣大大加強南京信息工程大學大氣科學系（三）橫槽型含義：東亞倒Ω流型建立時，極渦向西伸出一個東-西走向槽，偏北風與偏西風的切變。冷空氣向南爆發的三種情況：1、橫槽轉豎2、低層變形場鋒生3、橫槽旋轉南下南京信息工程大學大氣科學系1、橫槽轉豎原因：

i.橫槽兩側溫壓場結構發生變化.

ii.橫槽前方形成“階梯槽”.

iii.阻高的崩潰.南京信息工程大學大氣科學系1972年3月23-27日平均的100hPa高度場（單位：位勢米）南京信息工程大學大氣科學系1972年3月23-27日平均的500hPa高度場（單位：位勢什米）南京信息工程大學大氣科學系1972年3月25日20時500hPa等壓面圖環流經向度較大、里海以及咸海附近有暖平流輸送，溫度場振幅大于高度場振幅。槽線上無明顯平流。前方脊發展南京信息工程大學大氣科學系阻高建立，冷空氣在橫槽北部堆積1972年3月27日08時500hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系1972年3月28日08時500hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系溫度場振幅大于高度場，橫槽后有暖平流，槽前有疏散等高線和冷平流，將轉豎1972年3月29日08時500hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系1972年3月30日08時500hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系1972年3月31日08時500hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系1972年3月28-31日綜合動態圖細線為08時500hPa槽線，波線為08時500hPa脊線，

○地面圖上冷高壓的位置南京信息工程大學大氣科學系預報著眼點i.溫壓場結構方面ii.風場轉變方面iii.阻高是否崩潰或不連續后退方面iv.長波調整方面南京信息工程大學大氣科學系2、低層變形場作用南京信息工程大學大氣科學系1969年1月26日08時500hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系1969年1月26日08時850hPa等壓面圖東槽西槽南京信息工程大學大氣科學系西槽1969年1月26日20時500hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系1969年1月26日20時700hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系1969年1月27日08時地面天氣圖南京信息工程大學大氣科學系1969年1月25－31日冷空氣活動綜合動態圖南京信息工程大學大氣科學系特點中緯度鋒區中低槽一個個東移并引導小股冷空氣南下，而且由東西兩路匯合鋒生，冷空氣迅速南下。南京信息工程大學大氣科學系3、橫槽旋轉南下

500hpa上為東亞倒Ω流型，極地高壓經太梅爾半島將極渦推至貝加爾湖附近，但橫槽只是繞極渦中心旋轉，使得冷空氣只影響我國北方，當有南支槽接應時，則會影響我國南方。南京信息工程大學大氣科學系1972年12月8日08時500hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系1972年12月9日08時500hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系1972年12月10日08時500hPa等壓面圖疏散南京信息工程大學大氣科學系1972年12月11日08時500hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系1972年12月12日08時500hPa等壓面圖南京信息工程大學大氣科學系四、各類寒潮天氣過程的特點比較1．

共同點：①冷空氣積聚是寒潮爆發的必要條件；②地面圖上有冷高壓活動，冷高壓前沿有一條寒潮冷鋒，冷鋒過后一般要引起溫度劇降、氣壓急升及偏北大風。南京信息工程大學大氣科學系2．

不同點：①冷空氣源地不同②路徑不同：分為西北、北方、西方和東北路徑南京信息工程大學大氣科學系③促使寒潮爆發的流場不同a小槽發展型：烏拉爾山高壓脊前小槽不斷發展東移，最后完成東亞大槽的更替b低槽東移型：暖脊冷槽東移，冷槽過了阿爾泰山脈、薩彥嶺加深東移c橫槽轉豎型：烏拉爾山阻高崩潰或不連續后退d變形場鋒生：一個個小槽快速東移至鋒區e低槽旋轉型：低槽繞極渦中心旋轉，與南支槽配合南京信息工程大學大氣科學系§6.5寒潮的預報

寒潮的強冷空氣堆積預報

寒潮的爆發預報

寒潮的路徑與強度預報

寒潮天氣預報南京信息工程大學大氣科學系一、寒潮的強冷空氣堆積預報

強冷空氣在西伯利亞、蒙古堆積是寒潮爆發的必要條件。一般根據各層天氣圖上冷中心（或冷舌）及地面圖上冷高壓的配合情況，可以判斷有無強冷空氣堆積。南京信息工程大學大氣科學系

1冷空氣活動

(1)高空圖有冷舌

500hPa-48700hPa-36

(2)地面圖有冷高壓南京信息工程大學大氣科學系2冷空氣的堆積預報

（1）.與冷舌相配合的小槽是否屬于不穩定小槽（2）.冷空氣在東移過程中有無來自不同方向的新冷空氣補充或合并加強（3）.高空的極渦是否分裂南下到亞洲北部（4）.冷舌中，有無產生絕熱上升冷卻的環流條件，若有正渦度平流，輻散有利上升產生絕熱冷卻，冷舌增強。南京信息工程大學大氣科學系二、寒潮的爆發預報

1三類寒潮天氣過程的預報著眼點

（1）小槽發展型預報著眼點

小槽本身的溫壓場結構

上游脊是否發展南支波動的位置上下游效應：東亞大槽是否減弱東移

南京信息工程大學大氣科學系（2）低槽東移型預報著眼點低槽西北側是否有小槽移近，有無新鮮冷空氣補充并入槽后脊到里海、黑海和烏拉爾山能否發展南京信息工程大學大氣科學系

（3）橫槽轉豎型預報著眼點橫槽本身的溫壓場結構（不利于脊的發展）風場的轉變阻高的崩潰或不連續后退長波調整南京信息工程大學大氣科學系2槽脊的發展預報（1）地轉渦度平流，相對渦度平流（槽附近等高線疏散，正渦度平流，槽加深；脊附近等高線疏散，負渦度平流，脊加強）（2）冷暖平流及其隨高度變化（暖平流區中，暖平流隨高度減弱，脊發展；冷平流區中，冷平流隨高度減弱，槽發展）（3）低槽與其他系統的關系對槽脊發展的影響低槽后的高壓脊南北支波動疊加上下游效應地形南京信息工程大學大氣科學系3脊的崩潰

在冷空氣堆積明顯，環流形勢穩定情況下考慮長波槽的移動和長波脊的破壞和東移（趕槽，正渦度平流、正熱成風渦度平流和冷平流侵入脊）南京信息工程大學大氣科學系

三、寒潮的路徑與強度預報

1強度的含義：

（1）地面圖上冷高壓的強度；（2）高空圖上冷中心的數值；高空鋒區強度；冷區范圍和冷平流強度；（3）地面圖上冷鋒強度（溫度水平梯度大小）冷鋒后降溫程度；冷鋒后變壓中心強度；鋒面附近其它氣象要素和天氣現象也可間接說明寒潮強度。

南京信息工程大學大氣科學系2寒潮路徑的含義

寒潮路徑一般以地面圖上冷高壓中心、高空圖上冷中心、地面圖上冷鋒、冷鋒后24小時正變壓、負變溫的移動路徑等來表示。日常工作中經常使用的是地面冷高壓，24小時正變壓和高空24