中国天气：寒潮天气过程

南京信息工程大学大气科学系

寒潮天气过程

寒潮天气是在冬半年里高纬度特定的环流形势下发生的一种大范围剧烈降温现象，冷空气所经之处，将相继出现降温、大风、雨雪或冰冻天气，受影响的范围广。大雪、冰冻、雨凇等使交通堵塞，电信中断；沿海地区大风造成风暴潮及海上翻船事故；强降温对农作物、瓜果及热带作物的冻害最为严重。寒潮对工农业生产和百姓日常生活的影响都很大，它是一种灾害性天气。

南京信息工程大学大气科学系寒潮天气过程

概述

寒潮天气系统

寒潮天气过程

寒潮天气过程成因分析

寒潮的预报

习题南京信息工程大学大气科学系§6.1概述

定义和标准

源地和路径南京信息工程大学大气科学系一、引言（定义和标准）寒潮的含义：寒潮天气过程是一种大规模的强冷空气活动过程。其天气的主要特点是剧烈降温和大风，有时还伴有雨、雪、雨凇或霜冻。出现时间：9-次年5月，春季的3月和秋季9-11寒潮和强冷空气最为频繁。南京信息工程大学大气科学系单站冷空气强度等级标准弱冷空气中等强度冷空气较强冷空气强冷空气寒潮48小时降温幅度低于6℃48小时降温幅度大于等于6℃而小于8℃48小时降温幅度大于等于8℃，日最低气温超过8℃48小时降温幅度大于等于8℃，日最低气温小于等于8℃最低气温低于4℃，24小时降温超过8℃或48小时降温超过10或72小时降温超过12南京信息工程大学大气科学系南京信息工程大学大气科学系48小时内最低气温将要下降8℃以上，最低气温小于等于4℃，陆地平均风力可达5级以上；或者已经下降8℃以上，最低气温小于等于4℃，平均风力达5级以上，并可能持续。24小时内最低气温将要下降10℃以上，最低气温小于等于4℃，陆地平均风力可达6级以上；或者已经下降10℃以上，最低气温小于等于4℃，平均风力达6级以上，并可能持续。24小时内最低气温将要下降12℃以上，最低气温小于等于0℃，陆地平均风力可达6级以上；或者已经下降12℃以上，最低气温小于等于0℃，平均风力达6级以上，并可能持续。24小时内最低气温将要下降16℃以上，最低气温小于等于0℃，陆地平均风力可达6级以上；或者已经下降16℃以上，最低气温小于等于0℃，平均风力达6级以上，并可能持续。南京信息工程大学大气科学系二、源地和路径1源地①新地岛以西洋面上。冷空气经巴伦支海、前苏联欧洲地区进入我国。它出现次数最多，达到寒潮强度的也最多。南京信息工程大学大气科学系②新地岛以东洋面上。冷空气大多数经喀拉海、太梅尔半岛、前苏联地区进入我国。它出现次数虽少，但气温低，可达寒潮强度。

③冰岛以南洋面上。冷空气经前苏联欧洲南部或地中海、黑海、里海进入我国。它出现次数较多，但温度不很低，一般达不到寒潮强度，但如果与其它源地的冷空气汇合后也可达到寒潮强度。南京信息工程大学大气科学系2寒潮关键区：据中央气象台统计资料，95%的冷空气都要经过西伯利亚中部（70°-90°E,43°-65°N）地区并在那里积累加强，这个地区就称为寒潮关键区。南京信息工程大学大气科学系新地岛冰岛喀拉海巴伦支海鄂霍茨克海I西北路径II超极地路径III西方路径寒潮路径南京信息工程大学大气科学系3路径西北路

天气：在长江以北以偏北大风和降温为主，到江南以后，则因南支锋区波动活跃可能发展伴有雨雪天气。关键区蒙古河套附近长江中下游和江南地区南下南京信息工程大学大气科学系东路

天气：渤海、黄海、黄河下游及长江下游出现东北大风，华北、华东出现回流天气，气温较低，并有连阴雨雪天气。关键区蒙古华北北部经渤海侵入华北冷空气主力东移低空冷空气转向西南黄河下游南下两湖盆地下游南京信息工程大学大气科学系

西路：

降温幅度不大，不过当南支锋区波动与北支锋区波动同位相而叠加时，亦可造成明显的降温。关键区新疆、青海、西藏高原东侧南下西北、西南及江南南京信息工程大学大气科学系东路加西路

东路冷空气从河套下游南下，西路冷空气从青海东南下，两股冷空气常在黄土高原东侧，黄河、长江之间汇合，汇合时造成大范围的雨雪天气，接着两股冷空气合并南下，出现大风和明显降温。南京信息工程大学大气科学系§6.2寒潮天气系统

极涡

极地高压

寒潮地面高压

寒潮冷锋南京信息工程大学大气科学系一、极涡

1定义：北半球冬季极区对流层中上层500hPa上的绕极区气旋式涡旋，称为极涡。它是大规模极寒冷空气的象征，地面为浅薄冷高压，700hPa转为低压环流南京信息工程大学大气科学系南京信息工程大学大气科学系南京信息工程大学大气科学系南京信息工程大学大气科学系2极涡的活动范围和维持时间极涡中心出现频数最多且最集中的地区是以极地为中心向亚洲北部新地岛以东的喀拉海、太梅尔半岛和中西伯利亚伸展，另一端则伸向北美洲的加拿大东部。

极涡活动平均持续天数超过5天。南京信息工程大学大气科学系3极涡的分类（依据100hPa环流）①绕极型：北半球只有一个极涡中心，位于80°N以北的极点附近的环流称为绕极型。②偏心型：北半球只有一个极涡，中心位于80°N以南,整个半球呈不对称的单波型，有位于西伯利亚东部到阿拉斯加暖脊，欧亚大陆高纬度为一个椭圆型冷涡。

南京信息工程大学大气科学系③偶极型：极涡分裂为两个中心，分别位于亚洲北部和加拿大，整个北半球高纬环流呈典型双波绕极。④多极型：北半球有三个或三个以上的极涡中心，整个北半球形成三波绕极分布，波槽的位置与冬季平均大槽位置接近。南京信息工程大学大气科学系偏心型绕极型偶极型多极型南京信息工程大学大气科学系极涡对我国寒潮天气的指示意义只有极涡分裂变形，才有利于寒潮冷空气的形成？南京信息工程大学大气科学系二、极地高压定义：

①500hPa图上有完整的反气旋环流，能分析出不少于一根闭合等高线;

②有相当范围的单独的暖中心与位势高度场配合；

③暖性高压主体在70°N以北；

④高压维持三天以上。南京信息工程大学大气科学系2极地高压的形成

由中高纬度的阻塞高压进入极地而形成，与中、高纬阻塞形势的建立过程类似。南京信息工程大学大气科学系中高纬阻高形成并加强，进入极地形成极地高压，使极涡分裂变形，有利于寒潮冷空气形成。极地高压向南衰退，与西风带长波脊叠加可使得中高纬度形成阻塞高压。3极地高压的天气意义南京信息工程大学大气科学系三、寒潮地面高压含义：寒潮全过程中冷锋后地面高压，多数属于热力不对称系统，高压前部有强冷平流；后部则为暖平流，中心区温度平流趋于零，少数高压始终为冷性。可表示冷空气强弱，中心移动路径可作为冷空气的移动路径。注意：寒潮地面高压与阻塞高压的区别南京信息工程大学大气科学系四、寒潮冷锋

在寒潮地面高压的前缘都有一条强度较强的冷锋作为寒潮的前锋，它随高度向冷空气一侧倾斜，在高空等压面上对应有很强的锋区，锋区结构上宽下窄在300hPa及以下各等压面上均有明显的冷槽和锋区移动路径

引导气流和引导槽南京信息工程大学大气科学系南京信息工程大学大气科学系GH1H2H3T1T2T3暖冷80N80N80N80N60N60N40N40N20N20N60E80E100E120E140E40E20E0E新地岛冰岛中国寒潮关键区贝加尔湖乌拉尔山南京信息工程大学大气科学系§6.3寒潮天气过程

寒潮中期天气过程

两个大洋中暖脊在中期天气过程中的作用

寒潮的短中期天气过程

各类寒潮天气过程的特点比较南京信息工程大学大气科学系一、寒潮中期天气过程

4-7天为中期；

2-3天为短中期；

24-36h为短期。南京信息工程大学大气科学系1．含义：寒潮是大范围的强冷空气在一定环流形势下向南爆发的现象，是一种大型天气过程。其整个生命史中，往往与半球范围的超长波、长波活动有密切关系，有在这些不同尺度系统的相互作用中表现出阶段性特点，构成中期过程。中期过程是寒潮爆发前的大的环流背景。南京信息工程大学大气科学系2．中期天气过程的分类a.

倒“Ω”流型b.

极涡偏心型c.

大型槽脊东移型南京信息工程大学大气科学系3倒Ω流型演变特征(三个阶段)a.

初始阶段：两个大洋北部脊向极地发展，极涡一分为二，分别移到东、西两半球，（或极涡偏于东半球），则东半球为两个大洋脊挟持一个大极涡，形成大倒Ω流型南京信息工程大学大气科学系南京信息工程大学大气科学系b.

酝酿阶段：大倒Ω流型向亚洲地区收缩，形成东亚地区倒Ω流型，亚洲极涡加强并南压，极涡底部锋区加强，锋区上常有长波发展或横槽缓慢南压，形成强冷空气酝酿形势。南京信息工程大学大气科学系c.

爆发阶段：中纬度长波急速发展，或横槽转竖、或横槽南压，引导冷空气侵袭我国。最后东亚大槽加深重建，过程结束整个寒潮中长期天气过程，由两个大洋暖高压脊发展——寒潮爆发——东亚大槽重建，一般为期2-3周。南京信息工程大学大气科学系南京信息工程大学大气科学系二、两个大洋中暖脊在中期天气过程中的作用

东亚倒Ω流型的建立主要是乌拉尔山和鄂霍次克海两个地区有高压脊向极区发展，并在北冰洋形成反气旋打通而形成。预报员常把乌拉尔山的高压脊作为预报寒潮和强冷空气的关键系统。南京信息工程大学大气科学系1

乌拉尔山高压脊的发展过程分为三类：⑴补充型⑵叠加型⑶结合型南京信息工程大学大气科学系大西洋暖脊的正变高区叠加补充型(b)(a)南京信息工程大学大气科学系极地高压西移结合型(a)(b)南京信息工程大学大气科学系2鄂霍次克海高压脊的发展分两类：⑴阿拉斯加高压脊西退到鄂霍次克海发展而成;⑵由阿拉斯加脊分裂出闭合高压（极地高压），极地高压西移到东西伯利亚、鄂霍茨克海与该地区的弱脊合并而成。南京信息工程大学大气科学系

三、寒潮的短中期天气过程

分为三大类：（一）小槽发展型（二）低槽东移型（三）横槽型

南京信息工程大学大气科学系（一）小槽发展型寒潮

（脊前不稳定小槽东移发展型）南京信息工程大学大气科学系1963年12月15-19日平均的100hPa高度场（单位：位势什米）南京信息工程大学大气科学系1963年12月19日20时500hPa等压面图新地岛疏散热成风涡度平流南京信息工程大学大气科学系1963年12月21日20时500hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系两支槽构成阶梯，形成疏散状等高线1963年12月22日20时500hPa等压面图贝加尔湖南京信息工程大学大气科学系1963年12月22日平均的500hPa高度场（单位：位势什米）南京信息工程大学大气科学系

本次过程实质是通过不稳定小槽、小脊发展，把从大西洋到东西伯利亚的大倒Ω流型演变为东亚倒Ω流型的过程，引导新地岛以西冷空气南下，取西北路径经西伯利亚、蒙古入侵我国。预报中注意：涡度平流，温度平流对槽脊发展的贡献，并注意地形的影响以及等高线的形状、上下游效应和长波调整。南京信息工程大学大气科学系1963年12月22日20时地面图南京信息工程大学大气科学系1963年12月19－25日综合动态图南京信息工程大学大气科学系（二）低槽东移型寒潮含义：欧洲小槽东移过程中，有来自北方的新鲜冷空气并入，使小槽发展，导致寒潮过程。赶槽：在一个低槽的上游又有另外一个移速更快的槽追赶而来，这个槽称为赶槽。南京信息工程大学大气科学系1971年11月5-9日平均的100hPa高度场（单位：位势什米）南京信息工程大学大气科学系1970年11月9日08时500hPa高指数环流，以纬向环流为主南京信息工程大学大气科学系1970年11月9日08时地面图南京信息工程大学大气科学系(1)低槽东移过程中，有新鲜冷空气或贝加尔北部残留的冷空气合并使冷空气强度加强。(2)低槽东移到乌拉尔山以东时，从黑海到里海有明显的暖平流，脊前西北气流加强，促使新鲜冷空气从新地岛加速南下与原低槽中的冷空气合并。南京信息工程大学大气科学系(3)蒙古气旋、东北低压强烈发展又向东北移去，有利于冷空气主力向东偏北移。黄河气旋及江淮气旋发展将导致冷空气南下而爆发寒潮。南京信息工程大学大气科学系此槽快速东南移动，配合－44冷中心，能否与东移的冷空气合并成为寒潮的关键1970年11月11日08时500hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系1970年11月11日08时地面天气图南京信息工程大学大气科学系两股冷空气合并，槽后脊的发展及槽的加深，使冷空气南下1970年11月12日08时500hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系1970年11月12日08时地面天气图南京信息工程大学大气科学系1970年11月10-15日地面－△T24中心演示图南京信息工程大学大气科学系1970年11月10-16日地面＋△P24中心演示图南京信息工程大学大气科学系1970年11月9-15日综合动态图——为08时500hPa图上的槽线○地面图上冷高压的位置南京信息工程大学大气科学系

低槽东移型寒潮要注意两股冷空气合并，本个例中，冷空气在12日合并加强，寒潮地面高压也大大加强。而冷空气的合并要注意喀拉海的槽移速快，冷中心强度达到-44度，它的加入使西来的冷空气大大加强南京信息工程大学大气科学系（三）横槽型含义：东亚倒Ω流型建立时，极涡向西伸出一个东-西走向槽，偏北风与偏西风的切变。冷空气向南爆发的三种情况：1、横槽转竖2、低层变形场锋生3、横槽旋转南下南京信息工程大学大气科学系1、横槽转竖原因：

i.横槽两侧温压场结构发生变化.

ii.横槽前方形成“阶梯槽”.

iii.阻高的崩溃.南京信息工程大学大气科学系1972年3月23-27日平均的100hPa高度场（单位：位势米）南京信息工程大学大气科学系1972年3月23-27日平均的500hPa高度场（单位：位势什米）南京信息工程大学大气科学系1972年3月25日20时500hPa等压面图环流经向度较大、里海以及咸海附近有暖平流输送，温度场振幅大于高度场振幅。槽线上无明显平流。前方脊发展南京信息工程大学大气科学系阻高建立，冷空气在横槽北部堆积1972年3月27日08时500hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系1972年3月28日08时500hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系温度场振幅大于高度场，横槽后有暖平流，槽前有疏散等高线和冷平流，将转竖1972年3月29日08时500hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系1972年3月30日08时500hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系1972年3月31日08时500hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系1972年3月28-31日综合动态图细线为08时500hPa槽线，波线为08时500hPa脊线，

○地面图上冷高压的位置南京信息工程大学大气科学系预报着眼点i.温压场结构方面ii.风场转变方面iii.阻高是否崩溃或不连续后退方面iv.长波调整方面南京信息工程大学大气科学系2、低层变形场作用南京信息工程大学大气科学系1969年1月26日08时500hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系1969年1月26日08时850hPa等压面图东槽西槽南京信息工程大学大气科学系西槽1969年1月26日20时500hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系1969年1月26日20时700hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系1969年1月27日08时地面天气图南京信息工程大学大气科学系1969年1月25－31日冷空气活动综合动态图南京信息工程大学大气科学系特点中纬度锋区中低槽一个个东移并引导小股冷空气南下，而且由东西两路汇合锋生，冷空气迅速南下。南京信息工程大学大气科学系3、横槽旋转南下

500hpa上为东亚倒Ω流型，极地高压经太梅尔半岛将极涡推至贝加尔湖附近，但横槽只是绕极涡中心旋转，使得冷空气只影响我国北方，当有南支槽接应时，则会影响我国南方。南京信息工程大学大气科学系1972年12月8日08时500hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系1972年12月9日08时500hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系1972年12月10日08时500hPa等压面图疏散南京信息工程大学大气科学系1972年12月11日08时500hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系1972年12月12日08时500hPa等压面图南京信息工程大学大气科学系四、各类寒潮天气过程的特点比较1．

共同点：①冷空气积聚是寒潮爆发的必要条件；②地面图上有冷高压活动，冷高压前沿有一条寒潮冷锋，冷锋过后一般要引起温度剧降、气压急升及偏北大风。南京信息工程大学大气科学系2．

不同点：①冷空气源地不同②路径不同：分为西北、北方、西方和东北路径南京信息工程大学大气科学系③促使寒潮爆发的流场不同a小槽发展型：乌拉尔山高压脊前小槽不断发展东移，最后完成东亚大槽的更替b低槽东移型：暖脊冷槽东移，冷槽过了阿尔泰山脉、萨彦岭加深东移c横槽转竖型：乌拉尔山阻高崩溃或不连续后退d变形场锋生：一个个小槽快速东移至锋区e低槽旋转型：低槽绕极涡中心旋转，与南支槽配合南京信息工程大学大气科学系§6.5寒潮的预报

寒潮的强冷空气堆积预报

寒潮的爆发预报

寒潮的路径与强度预报

寒潮天气预报南京信息工程大学大气科学系一、寒潮的强冷空气堆积预报

强冷空气在西伯利亚、蒙古堆积是寒潮爆发的必要条件。一般根据各层天气图上冷中心（或冷舌）及地面图上冷高压的配合情况，可以判断有无强冷空气堆积。南京信息工程大学大气科学系

1冷空气活动

(1)高空图有冷舌

500hPa-48700hPa-36

(2)地面图有冷高压南京信息工程大学大气科学系2冷空气的堆积预报

（1）.与冷舌相配合的小槽是否属于不稳定小槽（2）.冷空气在东移过程中有无来自不同方向的新冷空气补充或合并加强（3）.高空的极涡是否分裂南下到亚洲北部（4）.冷舌中，有无产生绝热上升冷却的环流条件，若有正涡度平流，辐散有利上升产生绝热冷却，冷舌增强。南京信息工程大学大气科学系二、寒潮的爆发预报

1三类寒潮天气过程的预报着眼点

（1）小槽发展型预报着眼点

小槽本身的温压场结构

上游脊是否发展南支波动的位置上下游效应：东亚大槽是否减弱东移

南京信息工程大学大气科学系（2）低槽东移型预报着眼点低槽西北侧是否有小槽移近，有无新鲜冷空气补充并入槽后脊到里海、黑海和乌拉尔山能否发展南京信息工程大学大气科学系

（3）横槽转竖型预报着眼点横槽本身的温压场结构（不利于脊的发展）风场的转变阻高的崩溃或不连续后退长波调整南京信息工程大学大气科学系2槽脊的发展预报（1）地转涡度平流，相对涡度平流（槽附近等高线疏散，正涡度平流，槽加深；脊附近等高线疏散，负涡度平流，脊加强）（2）冷暖平流及其随高度变化（暖平流区中，暖平流随高度减弱，脊发展；冷平流区中，冷平流随高度减弱，槽发展）（3）低槽与其他系统的关系对槽脊发展的影响低槽后的高压脊南北支波动叠加上下游效应地形南京信息工程大学大气科学系3脊的崩溃

在冷空气堆积明显，环流形势稳定情况下考虑长波槽的移动和长波脊的破坏和东移（赶槽，正涡度平流、正热成风涡度平流和冷平流侵入脊）南京信息工程大学大气科学系

三、寒潮的路径与强度预报

1强度的含义：

（1）地面图上冷高压的强度；（2）高空图上冷中心的数值；高空锋区强度；冷区范围和冷平流强度；（3）地面图上冷锋强度（温度水平梯度大小）冷锋后降温程度；冷锋后变压中心强度；锋面附近其它气象要素和天气现象也可间接说明寒潮强度。

南京信息工程大学大气科学系2寒潮路径的含义

寒潮路径一般以地面图上冷高压中心、高空图上冷中心、地面图上冷锋、冷锋后24小时正变压、负变温的移动路径等来表示。日常工作中经常使用的是地面冷高压，24小时正变压和高空24