2017年10月固原一次大到暴雪型寒潮天气过程分析

余文梅 马国涛景 博龚晓丽 何 云

（1.中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室，宁夏 银川 750002；2.宁夏气象防灾减灾重点实验室，宁夏 银川 750002；3.固原市气象局，宁夏 固原 756000）

宁夏位于西北地区东部，寒潮天气对农牧业、工业、交通等影响较大，是宁夏灾害性天气之一。根据中国气象局最新业务规范并结合实际情况，宁夏寒潮标准定义为：24h或48h日平均气温下降10℃ 或12℃及以上，且最低气温在5℃以下并伴有大风、降水或沙尘暴[1]。宁夏寒潮多发生于春季，占寒潮总次数53.6%，秋季次之，冬季最少。针对寒潮天气，宁夏气象工作者对本区的寒潮天气进行了分析研究，得出了一些研究成果[2-7]。

本文利用micaps、区域自动站等常规资料和ncep资料，对2017年10月7日至10日的寒潮、大到暴雪、霜冻天气过程的环流形势及物理量进行了分析。以期进一步提高对寒潮的科学认识，以提高宁夏寒潮天气的预报能力。

1 天气实况

图1 2017年10月7日20时至10日08时累积降水量

受西伯利亚—巴湖东移南压扩散冷空气的影响，2017年10月7～10日固原市先后出现了寒潮、中雨转暴雪、霜冻天气。

1.1 降水实况

2017年10月7日20时至10日08时，固原全市出现了一次中雨转大雪的天气。累积降水量普遍在13.2～49.9mm之间，最大降水量出现在彭阳县孟虎山庄为49.9mm。这次大的降水带出现在中东部，降雪出现在9日夜间，积雪厚度普遍在3～5cm。

1.2 温度实况

相较于6日，7日最低气温、最高气温、平均气温明显升高（图略），之后气温呈直线式下降。到10日最高气温开始回升，但最低气温和平均气温达到最低，9日清晨原州区、隆德、泾源出现霜冻，10日清晨全市出现霜冻。

表1 固原各站7～9日平均气温下降幅度

由表1可看出，9日固原全市平均气温与7日相比下降8～12℃，各站日平均气温48h降幅为：原州区11.2℃、西吉 10.3℃、隆德 9.2℃、泾源 10.4℃、彭阳8.8℃，三站（原州区、西吉、泾源）达到寒潮标准，最大降温幅度出现在原州区。

2 高低空环流形势及主要影响系统分析

2.1 500百帕环流形势

降水前期，欧亚中高纬度呈两脊一槽型，乌拉尔山有一高压脊，西西伯利亚至巴尔喀什湖有一冷涡，在贝加尔湖东部有一弱脊，这样就形成了“东高西低”的降水形势。之后西伯利亚冷涡逐渐缓慢旋转东移南压，冷中心维持在-36℃，中纬度气流较平直，副热带高压逐渐北抬，径向环流逐渐加大（如图2a）。到8日08时副热带高压脊北抬至40℃附近，副高外围形成西南大风速带，最大风速达到22m/s，暖平流加大，锋区压至东北北部至新疆北部。到8日20时冷涡南压至新疆北部，之后冷涡之间东移。至10日08时低涡移动至蒙古中部（如图2b），宁夏处于冷涡底部，固原已处于西北气流中，降水趋于结束。

图2 a.2017年10月7日20时500hPa高度场;b.2017年10月10日08时500hPa高度场

2.2 700百帕天气系统分析

降水前期有温度脊自河套向东北方向伸展，到7日20时温度脊明显减弱（图略），在甘肃南部至河套有一冷切，低空急流也北抬至重庆至陕西东南部，配合高空浅槽的影响，降水开始。8日20时冷切依然压在固原上空（图略），低空急流东移难退至陕西南部，至9日20时冷切移出固原（图略），转为西北气流。

2.3 地面天气系统分析

6日20时西北地区东部已有热倒槽形成，冷锋压在新疆北部，冷高压处于巴尔喀什湖附近，冷高压中心值达到1039百帕。之后巴尔喀什湖附近的冷高压缓慢东移并加强，倒槽维持少动并明显加强，且有冷空气沿内蒙古西部分裂南下进入河西、青海。于7日14时在西川与甘肃交界处形成低压，低压中心值达1007百帕，冷高压加强至1044百帕，冷锋移动至贝加尔湖至新疆中部。之后冷空气开始扩散南下，至8日20时倒槽减弱南退，在河套西侧至黑龙江西北部形成一东北西南向副冷锋，冷高压母体移动到蒙古境内，中心值达到1052百帕。9日08时副冷锋压在固原，冷高压母体一直在蒙古境内，到9日20时副冷锋已移出固原。

3 诊断分析

3.1 温度、海平面气压对比分析

通过分析（图略），得出在过程前期固原各县区都存在潮前回暖现象，气压降低的时候气温回升，两者存在负相关性，且达到寒潮的3站的过程气压差都在21～26hPa。由于扩散冷空气的影响，8日气温开始明显下降，气压明显升高，在9日气压达到最大，9日夜间气温达到最低，10日白天天空放晴，气温回升。

3.2 700hPa温度平流

通过分析冷平流（图略），可知自9日白天冷平流开始影响固原，冷平流呈东北西南向带状分布，向东南偏东方向移动。9日夜间至10日08时，固原处于-10℃/s的冷平流中心，10日白天依然受冷平流的影响，但是强度逐渐减弱。由于10日白天天空放晴，由于太阳辐射作用，气温有所回升。

3.3 水汽条件

充沛的水汽条件是产生大降水的必要条件。通过点（36N，106E）作相对湿度垂直剖面和比湿垂直剖面（图略）,可看出，7日夜间从低层至高层空气都达到了饱和，湿层深厚，从降水实况看，7日夜间降水量也相对较大，8日08时开始，湿层厚度迅速下降至500hPa，高层相对湿度迅速下降至20%左右，8日白天至9日白天中低层空气处于饱和状态。9日20时开始湿层厚度迅速升高至250hPa，降雪也是出现在9日夜间，到10日08时，中低层相对湿度迅速下降至10%左右，之后天空开始逐渐放晴。

7日20时至8日20时，700hPa比湿维持在9g/kg左右，之后比湿开始逐渐下降。到9日20时，700hPa比湿迅速下降至5g/kg，至10日08时比湿下降至3g/kg。而在7日20时至10日08时，500hPa比湿先降后升再降，在7日20时至8日20时，500hPa比湿由4g/kg下降至2g/kg，之后又开始逐渐升高，在9日08时至9日20时，500hPa比湿维持在4g/kg左右，到9日后半夜，500hPa比湿和700hPa比湿一样迅速下降，而降水也开始逐渐结束。

3.4 垂直速度

当水汽条件具备后，还必须有使水汽冷却凝结的条件，才能形成降水。对降水来说，促使水汽冷却凝结的主要条件是上升运动。通过点（36N，106E）作垂直速度剖面（图略），发现从7日20时至10日08时，除8日08时至8日14时这段时间外，高低层的垂直速度都为负值，表明整层大气呈上升运动。在8日20时至9日08时和9日20时至10日08时这两个时段分别存在两个垂直速度大值中心，中心值分别为-0.35pa/s和-0.4 pa/s，大值中心分别处于700hPa附近和500hPa附近。这为此次中雨转大到暴雪的产生提供了有利的动力条件。

3.5 温度廓线

通过点（36N，106E）作温度廓线（图略），可看出在7日20时至9日20时之间，700hPa由8℃左右开始逐渐下降，至9日20时700hPa温度已下降至2℃左右，而500hPa温度在这段时间内基本维持在-5℃左右，在这期间固原的降水相态为液态。9日20时之后700hPa至500hPa温度开始迅速下降，700hPa温度在9日夜间下降至0℃以下后又有所回升，而500hPa温度下降至-10℃左右，大到暴雪也是出现在9日夜间。在水汽条件和动力条件都满足的条件下，就要看中低层气温情况，而正是在9日夜间中低层温度的降低，并且满足了一定的条件，因此在9日夜间出现了降雪，而不是之前。

4 总结

4.1 此次过程环流形势呈“东高西低”的有利于降水的环流形势，西西伯利亚冷涡旋转东移南下，冷涡后部西北气流引导冷空气东移南下，导致气温大幅降低形成寒潮天气。而低空偏南急流的建立为此次降水的发生提供了充沛的水汽，高空槽、地面冷锋、切变线为此次降水的发生提供了较好的动力条件。

4.2 通过对物理量的分析得到，深厚的湿层和中低层较好的比湿是此次中雨转大到暴雪的重要因子，整层大气呈上升运动为此次过程提供了很好的动力条件。

4.3 此次过程进入关键区（90°～110°E，38°～55°N）的地面冷高压中心强度达到1052hPa，且达到寒潮的3站 （原州区、西吉、泾源）的过程气压差都在21～26hPa。

4.4 此次过程前期存在潮前回暖现象，前期的潮前回暖为后期寒潮的出现提供了有利条件。

4.5 降水相态是秋冬季过渡时期降水预报所重点考虑的，中低层气温变化及变化时间是造成降水相态预报难的重要原因，此次过程也是由于对此估计错误而造成对雨雪转换时间预报偏差较大。

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