呼倫貝爾市一次春季西南大風天氣過程分析

鄧波　達來木仁

摘 要 利用常規天氣資料和數值預報產品，應用天氣分析和診斷分析方法，對2017年5月呼倫貝爾市一次西南大風天氣過程進行綜合分析。結果表明：前期高溫少雨氣候特征為大風天氣提供了有力的氣候背景；烏拉爾山附近壓脊發展以及脊前低槽東移為本次大風天氣提供了有力的高空環流背景；蒙古氣旋的熱力不穩定是大風天氣對流發展的重要機制。對于本次過程EC和T639數值預報的10風場預報都表現出很好的預報能力，對今后類似大風天氣過程的預報預警和決策服務有一定的指示性。

關鍵詞 蒙古氣旋；大風；數值預報；急流

中圖分類號：P458.1 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.05.064

1 天氣實況

2017年4月以來，呼倫貝爾市大部地區降水量不足10 mm，與常年相比偏少30%～80%，部分地區偏少80%以上。氣溫普遍偏高1～3 ℃，5月2日，全市迎來高溫天氣，大部分地區日最高氣溫接近30 ℃，其中阿榮旗最高氣溫達到33 ℃，超過歷史同期極端最高記錄。5月2日，貝加爾湖附近的氣旋性低壓形成后，加強并東移引發了大風天氣，由于前期氣溫高、降水少，致使土質疏松，大量沙塵卷入空中，形成2017年以來我國最強的沙塵天氣過程。沙塵首先發生在內蒙古西部地區，面積不斷增大，隨著系統東移，沙塵天氣向東擴展，5月3—4日影響呼倫貝爾市，伴隨的主要天氣現象有大風、揚沙及強降溫。瞬時極大風速值4日出現在海拉爾市，為26.9 m·s-1，已達到10級狂風標準。由于大風惡劣，4日下午至5日，鄂溫克自治旗以及部分地區各中小學、幼兒園放假。由于大風沙塵天氣，能見度極低，G10高速公路于4日10：30海拉爾至阿榮旗段全線封閉。大風后，出現了強降溫天氣，除了嶺東三個農區旗縣，各旗縣5日最低氣溫均低至0 ℃以下。正直早種農作物播種出苗期，較早播種的小麥、馬鈴薯，出現了輕到中度霜凍災害。

2 環流背景級影響系統分析

2.1 高空環流形勢

過程前（5月1日08：00），烏拉爾山附近有一個發展旺盛的高壓脊，脊線位于60°左右，振幅大于等于15個緯距，波長大于等于40個經距，脊前是強的西北氣流。我國東北有一個勢力很弱的高壓脊，整個歐亞大陸呈現出明顯的“前脊弱、后脊強”形勢。在烏拉爾山附近高壓脊前部低槽槽線前后，等高線沿氣流方向疏散，預示著槽將加強，高壓脊線前后，等高線沿氣流方向匯合，預示著脊將減弱東移。700 hPa和850 hPa與500 hPa形勢場基本一致，烏拉爾山西部高壓脊前冷槽不斷引導極地冷空氣補充到槽后堆積，呼倫貝爾地區位于下游弱脊的控制，此時呼倫貝爾地區經向度不明顯，弱的暖高壓脊控制下呼倫貝爾地區5月1—2日氣溫穩步上升，為后期大風天氣旺盛強對流運動提供熱力條件。

5月3日08：00，烏拉爾山高壓脊東移，呼倫貝爾地區開始受低槽槽前西南氣流影響。疏散槽前西南高空急流加強，等高線和等溫線交角加大，暖平流明顯，開始出現西南大風天氣。到4日08：00，低槽東移至呼倫貝爾邊界（118°E，50°N），西南急流最強，呼倫貝爾地區大風天氣也隨之達到了最強盛階段。到6日08：00，低槽繼續東移演變為低渦，呼倫貝爾地區由槽前西南氣流控制轉為開始受低渦后部西北氣流控制，西南大風天氣結束。

2.2 地面影響系統及移動路徑

4月30日受一次冷空氣影響后，蒙古國中東高空開始轉為槽前暖空氣影響，地面迅速減壓，出現小低壓，到5月2日20：00低壓的后部與上游冷高壓邊緣之間形成冷鋒，低壓的前部與北方冷高壓之間形成暖鋒，即形成了蒙古氣旋，中心強度為995 hPa，有8條以上閉合等壓線，強度大、影響范圍廣。此時從700 hPa高空形勢可以看出高空鋒區呈西南-東北方向，鋒區強度為每10個緯距

20 ℃，因此蒙古氣旋在5月3—4日向東偏北移動。于5月3日14：00中發展到最強，中心強度達到了990 hPa，10個緯距內有12條閉合等壓線。等壓線進一步變得密集，氣壓梯度加大，整個呼倫貝爾市被閉合線包圍，因此全市各旗縣幾乎同時受大風天氣影響。5月4日14：00，地面冷鋒逐漸追上暖鋒，將地面暖空氣抬升，蒙古氣旋進入錮囚階段，此時動力因子和熱力因子作用的開始減小，地面摩擦影響增大。到5月4日20：00，氣旋分裂為二，呼倫貝爾市逐漸轉為冷鋒后冷空氣控制，西南大風天氣結束，各地風向轉為西北風。

3 大風成因分析

3.1 高空急流的作用

從5月3日08：00起，在300hPa高空圖上（圖略），河套地區到極地有一支明顯的西南急流，急流的位置與烏拉爾山高壓脊前發展深厚的低槽槽前相對應，與其位勢梯度最大的地方相配合，急流軸上的風速≥40 m·s-1，呼倫貝爾市位于急流軸右側，3日20：00急流明顯加強，并隨著低槽東移，急流軸已經移到呼倫貝爾市上空，中心風速值達到50 m·s-1以上，蘊含著巨大的能量，并且急流軸正處于呼倫貝爾市地區，使低層風速明顯加大。5月4日08：00開始，急流逐漸減弱，呼倫貝爾市上空風速值減弱至40 m·s-1，急流作用開始減弱直至大風天氣結束。

3.2 蒙古氣旋的熱力不穩定

大風過程中始終伴隨著旺盛的對流運動，垂直環流對大風過程中動力和熱力的上下輸送起著重要作用，蒙古氣旋的熱力結構特征是造成這種對流運動的重要因素[1]。對于本次過程，3日08：00 700 hPa高空上發展深厚的暖性低壓系統與蒙古氣旋對應。呼倫貝爾地區處于氣旋前部的暖區，加之500 hPa高空此時有疏散槽與之配合，暖區上升運動尤為明顯，是對流發展的重要機制。到5月4日20：00，隨著氣旋東移南下，呼倫貝爾地區處于冷鋒后，700 hPa槽線也隨之南壓，上升運動逐漸減弱，逐漸西南大風天氣隨之逐漸減弱，轉為冷鋒后的西北氣流變的顯著。

4 物理量診斷分析

4.1 散度場的空間分布

大風沙塵天氣是一種強烈對流天氣，輻散輻合分布顯著，散度可以表征大風沙塵天氣的輻散輻合。對了解大風天氣的動力學特征等具有一定的指示意義。本次過程中，5月3日08：00（圖略），在地面暖區相對應的區域，低層為輻合區，中心強度達到了-40×10-6 s-1，高層為輻散區中心強度達到10×10-6 s-1，而在地面冷區（氣旋后部冷高壓區）相對應的區域，則是低層為輻散區，高層為輻合區，中心強度上與暖區相近。這樣在垂直方向上就形成了強烈的對流運動。另外，高低層輻散輻合中心并不是垂直相對應，從低到高切斜，這也表明大氣的斜壓性。

4.2 垂直速度場

由于垂直速度的負值區對應上升運動，正值區對應下沉運動。5月3日08：00（圖略）垂直速度剖面圖顯示，300 hPa以下呼倫貝爾市地區處于負值區，表明有上升運動，300 hPa以上對應正值區，有下沉運動，這說明出現大風時，呼倫貝爾地區大氣層結處于不穩定狀態。

5 數值預報檢驗與釋用

目前，數值預報廣泛應用于日常天氣預報，是當今也是今后較長時期內的現代天氣預報技術基礎。目前廣，泛應用的數值預報模式中EC細網格和T639細網格時間分辨率為3 h，非常適合于精細化的鄉鎮預報發展趨勢，已成為基層天氣預報員倚重的重要預報工具和手段。

通過對EC模式各預報場與實況進行對比發現，整個過程中500 hPa高度場以及各層風向、風速的預報與實況基本一致，地面氣壓預報的高壓位置與實況吻合的非常好。

以新巴爾虎左旗單站為例，從表1可以看出，1）過程期間風速變化趨勢與實況基本一致，5月3日08：00開始風速變大，到5月4日20：00由于氣旋演變，由氣旋前部的西南暖氣流逐漸轉變為氣旋后部的冷空氣控制，風速逐漸減小，風向轉為西北風。2）在風速較大時段（5月3日11：00—14：00、5月4日11：00—14：00），EC預報值比實況最大風速偏大1～2 m·s-1，而T639預報值比實況小偏

1～2 m·s-1。3）實況極大風速與預報值相比得知，EC預報值達到12 m·s-1時段極大風速均達到了大風（17 m·s-1以上）標準，而T639預報值大概8 m·s-1以上時極大風速達到了大風（17 m·s-1以上）標準，可見不同的數值預報模式訂正指標各不相同。4）從風向對比可看出，無論是EC細網格還是T639細網格，對于風向的預報與實況非常吻合，均為4日14時開始由西南轉為西北風向，足見EC和T639數值預報對于風向有很好的可信度。

由于呼倫貝爾地區特殊的地理位置和地形地貌特征，各地受大風影響程度和時間前后不盡相同。

1）大風天氣過程中，嶺西牧區旗市（新巴爾虎右旗、新巴爾虎左旗、滿洲里、陳巴爾虎旗、鄂溫克自治旗）極大風速明顯大于嶺東農區旗市（阿榮旗、扎蘭屯市、莫力達瓦自治旗）。其原因有兩個：①大風天氣是強對流天氣，系統自西向東移動過程中，大興安嶺山脈的存在對嶺西迎風面低層大氣的上升運動有強迫抬升作用，致使加強對流運動，而嶺東地區由于背風坡的影響，氣流向下俯沖抑制低效上升對流；②相比嶺東地區，嶺西牧區降水少，土壤貧瘠，植被稀疏，白天輻射增溫效果大于嶺東地區，局地熱對流明顯大于嶺東地區。

2）鄂倫春自治旗與其他旗縣相比風向風速顯著不同，5月3日瞬時極大風速僅為8.9 m·s-1，且風向為東南風。5月4日08：00才開始風速明顯加大，風向轉為西南風到4日14：00時才達到大風標準17 m·s-1以上。5月5日凌晨開始風速逐漸轉為西北風，與嶺西地區相比，天氣過程基本滯后12 h。這是由于呼倫貝爾地區東西地區距離10個經度以上，鄂倫春地處呼倫貝爾東北角，加之大興安嶺北高南低特征，天氣系統自西向東需要爬過大興安嶺，因此鄂倫春地區相比嶺西地區天氣過程滯后12 h左右。這一點EC和T639數值預報模式5月2日08：00起報的預報值與實況非常吻合。

6 結論

1）前期高溫少雨氣候特征為大風天氣提供了有力的氣候背景。2）高空低槽、蒙古氣旋是本次大風天氣過程的主要影響系統。3）高空急流為本次大風天氣過程提供了動量，導致大氣不穩定。蒙古氣旋的熱力不穩定是對流發展的重要機制。4）從數值預報對比檢驗可知：EC預報值比實況最大風速偏大1～2 m·s-1，而T639預報值比實況小偏1～

2 m·s-1。EC預報值達到12 m·s-1時段極大風速均達到了大風（17 m·s-1以上）標準，而T639預報值大概8 m·s-1以上時極大風速達到了大風（17 m·s-1以上）標準。無論是EC細網格還是T639細網格，對于風向的預報與實況非常吻合。

參考文獻：

[1] 顧潤源.內蒙古自治區天氣預報手冊[M].北京：氣象出版社，2012.

（責任編輯：劉昀）