造成大范围强冷空气南下爆发南下的主要条件是什么 竞赛试题

南通09气象预报竞赛试题(测试)10-第3页
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南通09气象预报竞赛试题(测试)10-3
三、简答题(每题8分,共计24分);1.简述对流性天气的预报着眼点;对流性天气主要取决于下列四方面:(1)700切变;对流性天气一般出现在;(1)700切变线暖区方向2-5个纬距;(2)地面锋线前1-3个纬距;(3)850急流轴左右1.5个纬距;(4)850湿舌内部;2、简述造成江淮地区暴雨的主要天气系统;造成江淮地区暴雨的主要天气系统有江淮切变线、西南;江
三、 简答题(每题8分,共计24分)1. 简述对流性天气的预报着眼点对流性天气主要取决于下列四方面:(1)700切变线(2)地面锋线(3)850偏南风急流轴(4)850湿舌对流性天气一般出现在(1) 700切变线暖区方向2-5个纬距(2) 地面锋线前1-3个纬距(3) 850急流轴左右1.5个纬距(4) 850湿舌内部 2、简述造成江淮地区暴雨的主要天气系统造成江淮地区暴雨的主要天气系统有江淮切变线、西南涡、江淮气旋、低空急流等。江淮切变线分为冷锋试切变线、暖锋试切变线、静止锋试切变线,一般为静止锋试切变线,当切变线上有低涡东移时,低涡前部变为暖锋试切变线、低涡后部变为冷锋试切变线。暴雨天气主要位于700hpa切变线的以北和地面锋线以南地区,因为700hpa切变线以南地区常是副高西北侧的西南急流,有充足的水汽供应,同时西南急流输送来的水汽沿着锋面滑升,水汽凝结产生降雨。西南涡:当西南涡自西向东移动到江淮地区时,也可以造成江淮地区的暴雨,降水主要位于低涡中心附近和低涡移动方向的右前方,这是因为在低涡移动方向的右前方有正涡度平流有利于上升运动,同时低涡中心有强烈的摩擦上升运动,地面气旋也通常位于低涡移动方向的右前方。江淮气旋:江淮气旋一年四季军可发生,多发生在春季和初夏,根据经验,如果江淮气旋生成位置偏西,且自西向东移动,雨区与气旋中心的移向一致,如果江淮气旋生成位置偏东,且向东北方向移动时,当冷锋过境时,可产生雷阵雨和暴雨天气。低空急流:低空急流是600-900风速&=12m/s的区域,在实际工作中一般分析700和850的低空急流,在低空急流的左侧通常存在切变线,主要降水发生在切变线和低空急流之间,根据统计大部分暴雨发生在低空急流的左前方。3、简述寒潮天气型(1) 小槽发展型小槽能否发展成寒潮天气,在高度场上没有明显表现,在温度场上有表现,主要表现为,从极地伸向北欧一冷舌,冷舌落后槽1/4波长,槽上有冷平流,槽略有疏散,有正涡度平流,小槽发展;小槽两边的小脊,同样暖舌落后于小脊,脊上有暖平流,脊略有疏散,脊发展。槽发展向南伸,脊发展向北伸,脊前的偏北风增强,加速把新地岛的冷空气向南输送。(2) 低槽东移型冷空气的源地在欧洲,到达我国时常常减弱变性,这种天气形势通常达不到寒潮程度,但以下几种情况可以达到寒潮:冷空气东移到贝加尔湖地区时有新鲜冷空气补充或和贝加尔湖残留的冷空气合并。冷空气移到乌拉尔山以东到贝加尔湖地区时,在黑海、里海地区有暖平流,使槽后的高压脊发展,加速冷空气从新地岛向南输送。蒙古气旋、东北低压使冷空气移向东北,影响东北地区,黄淮气旋、江淮气旋可以是冷空气东移南下,使全国爆发寒潮。(3) 横槽型横槽型转竖型在亚洲东部有一横槽,横槽后部有长波脊,常有阻塞高压,高压脊维持使冷空气大量堆积,当高压脊崩溃后,冷空气爆发寒潮低层变形场起作用当倒
型建立时,极涡乌拉尔山高压劫持,缓慢南压到贝加尔湖地区,锋区维持在45N附近,当有短波槽移动时,有小股冷空气南下,锋区南压,造成长期的低温天气,当北支槽、南支槽、高原槽同位叠加时,低空变形场有锋生,引导冷空气南下,爆发寒潮横槽旋转南下:横槽绕极涡旋转影响东北地区,但如果有高原槽与之叠加,可造成全国的寒潮。 6、 根据地面形势不同,蒙古气旋发生过程可分为以下三种类型(
)、蒙古气旋。8、 强对流天气和暴雨天气的比较。(1)大气层结。暴雨发生在深厚的暖湿气团中,而强对流发生在强的(
)中,其潜在不稳定能量区要比暴雨(
)。(2)风的垂直结构。暴雨过程的低层多为东北或偏东风,高层为(
);强对流天气低层为(
),中高层为西北风。9、我国多普勒天气雷达的观测方式主要采用(
)方式,10、 当45-55dBZ的回波强度达到(
)度层的高度时,最有可能产生冰雹。15、在大尺度运动的条件下,散度风的量值一般比旋度风小,代表了(
)运动,因此在天气过程和天气系统的发展过程中起着非常重要的作用。16、 华北冷涡结构的显著特征是它的非对称性,就整体而言是冷性涡旋,但各部位的温湿分布都有明显差异。冷涡的(
)较为暖湿,而其(
)干冷。17、 对流云系在卫星云图上的特征。(1)结构型式。对流云呈(
)状结构,飑线云系则呈云线或(
)的分布型式;(2)云区范围。对流云的尺度不大,常为(
)的云团或云带;(3)色调。对流云亮度大,呈(
)而光亮;(4)云系边缘特征。未成熟的对流云边界清晰,但不(
);发展成熟的对流云,其上风方边界很清楚,多呈(
)状,而云的下风方边界则较模糊,多呈纤维状沿(
)分布。24、 锋面气旋可分为两大类:一是发生在(
)上的北方气旋;另一类是发生在(
)上的南方气旋。25、 根据冷锋的移动路径,通常把冷锋分为西北冷锋、河西冷锋和北方冷锋三类。其中,西北冷锋的移动路径为(
)。26、 暴雨落区预报主要考虑的指标是:(1)500hPa饱和总温度与地面总温度之差,(
)区。(2)对流不稳定指数,(
)区。(3)700hPa温度露点差预报,(
)区。(4)低空急流最大风速中心(
)方与高空急流中心右后方交汇区。(5)低空急流(
)与高空急流辐散重叠区。二、单选题(20)1、当大气处于弱的层结稳定状态时,虽然在垂直方向上不能有上升气流的强烈发展,但在一定条件下可以发展斜升气流,这种机制称为(
)。它可以用来解释与锋面相平行的中尺度雨带的形成和发展。A、位势不稳定
B、对流不稳定
C、条件不稳定
D、对称不稳定2、东亚地区冬季冷空气活动具有两种主要周期振荡,即单周和准40天周期振荡,弱冷空气活动具有(
)的周期振荡,强冷空气具有(
)的周期振荡。(
)A、单周、单周
B、单周、准40天
C、准40天、准40天
D、准40天、单周3、冷涡结构的非对称性,决定了强对流天气大体是出现在冷涡的(
)。A、东北象限
B、西北象限
C、西南象限
D、东南象限4、制作低温预报时,500hPa影响低槽后部冷中心是重点考虑的条件,请选择其上限是(
)。A、≤-40℃
B、≤-44℃
C、≤-48℃
D、≤-52℃5、 98D雷达的最大的最大不模糊探测距离是(
)。A、150公里
B、230公里
C、460公里
D、500公里7、 下列因子中哪个不是有利于强冰雹产生的环境因素(
)。A、CAPE值较大
B、对流层中低层环境温度直减率较大
C、0℃层高度不太高D、环境垂直风切变较大6、高空西风急流是指(
)的西风大槽前的西风急流。A、对流层上部和平流层下部
B、对流层上部C、平流层下部
D、对流层中部7、副热带高压是一个动力性高压,它控制的范围内是比较均匀的(
)气团,大气基本为(
)状态,盛行下沉气流,天气晴朗。(
)A、暖、正压
B、暖、斜压
C、冷、正压
D、冷、斜压8、制作高温预报时,850hPa温度是重点考虑的条件,请选择850hPa温度的下限是(
)。A、≥12℃
D、≥24℃9、 下列哪个不是多普勒天气雷达的主要应用领域(A)。A、沙尘暴的探测和预警
B、强对流的探测和预警C、降水估计
D、改进数值预报模式的初值场10、 下列特征中哪个不是雷暴大风的雷达回波特征(D)。包含各类专业文献、高等教育、各类资格考试、行业资料、专业论文、应用写作文书、中学教育、幼儿教育、小学教育、南通09气象预报竞赛试题(测试)10等内容。 
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12月8日至10日夜间,一股较强冷空气自西向东袭来,我国大部分地区将出现大风降温以及大范围雨雪过程,北方多地将迎来今冬初雪,成为人们关注的热点。何立富:此次较强冷空气来袭,华北、黄淮等地会迎来今冬第一场降雪。
12月8日至10日夜间,一股较强冷空气自西向东袭来,我国大部分地区将出现大风降温以及大范围雨雪过程,北方多地将迎来今冬初雪,成为人们关注的热点。
此轮冷空气给哪些地方带来雨雪天气?对人们生活有何影响?我们如何防范?后期天气状况如何?9日上午,国家气象中心首席预报员何立富就公众关注的问题接受了中国气象网和新华网的联合采访。
专家:国家气象中心首席预报员 何立富
记者:中国气象报记者申敏夏 新华网记者戴琳凌
国家气象中心首席预报员何立富接受采访。张格苗/摄影
冷空气自西向东影响西北、华北、黄淮、东北地区
 记者:这次冷空气主要影响哪些地区?
 何立富:8日开始的冷空气,从新疆北部自西向东影响我国大部地区,目前已到达西北地区。此次冷空气达到较强冷空气级别,小范围地区会达到寒潮级别,比如新疆北部地区,青海北部、内蒙古大部会达到10摄氏度以上降温,并伴随大风天气。受冷空气影响,8日白天到夜间,新疆北部已出现大范围降雪,沿天山一带出现暴雪,首府乌鲁木齐降雪量突破同期历史记录,达到24小时17.7毫米。9日冷空气到达西北地区,甘肃、宁夏、陕西中北部已开始出现降雪。随后降雪区会缓慢向东蔓延,下午会进入华北地区以及黄淮西部,预计9日到10日整个华北、黄淮以及东北地区,会先后出现降雪或雨夹雪天气。淮河以南地区主要以小雨为主,宁夏南部、甘肃东部以及山西西部会出现中雪;黑龙江东部,吉林东部会出现中到大雪。
华北多地迎来今冬初雪 但积雪并不明显
记者:哪些地方会迎来今冬初雪?
何立富:此次较强冷空气来袭,华北、黄淮等地会迎来今冬第一场降雪。一些大城市如西安、太原、石家庄、北京、天津、郑州、济南等地将迎来入冬以来首场雪,相比常年略偏晚。郑州和济南以雨夹雪为主,太原、北京、石家庄、天津会有不足一厘米积雪。普遍来说,降雪量很小,并不会出现明显积雪。西安已经开始出现降雪,9日下午至夜间上述地区会陆续迎来雨雪天气过程。同时会伴随能见度不足两公里的雾,因此需主要防范道路湿滑、路面结冰、能见度低等对出行不利的影响。
北方降雪南方降雨局地雨夹雪
记者:此次雨雪过程有何特点?
何立富:由于有偏南气流的配合,长江中下游及其以北地区将出现较大范围雨雪天气。但冷空气向东推进较快,且低层大气水汽条件相对较差,所以这次雨雪天气虽然范围较大但强度较弱。除新疆以外,大部地区以小到中雪为主。
此轮冷空气分两股势力先后南下,而非强冷空气的集中爆发。8日至10日的这股冷空气影响范围偏北,到达南方地区时势力偏弱,气温降幅较小,所以淮河以南地区主要以降雨为主。同时由于天气系统动力条件不强,南方地区也主要以小雨天气为主;11日至12日第二股冷空气补充南下,长江以南大部分地区也将会出现4℃至8℃的降温。江南南部、华南一带以及西南地区东部会有小到中雨,随着气温的下降,安徽大别山区、湖北西南部山区、湖南西北部、贵州北部等地也会出现雨转雨夹雪天气。
未来七天大风降温 不利于霾天气形成
记者:冷空气来临是否有利于驱散霾?
何立富:实况天气监测表明,从8日开始,华北地区受静稳天气影响出现了雾、霾天气,9日早上,华北地区雾、霾天气加重,如北京南部、河北等地出现中度到重度霾,一些地方PM2.5超过250。预计今天夜间,随着湿度加大,偏南气流持续,雾、霾还会有所加重。而此次降雪量较小,不足以起到清除雾、霾的作用。
10日早上,随着冷空气的到来,伴随着4级至5级偏北风,华北一带雾、霾会逐渐消散。11日至12日会有补充冷空气,再加上14日至16日较强冷空气来袭,未来一周影响我国的冷空气比较活跃,大风降温天气较为频繁,不利于霾的形成。
南方持续低温需注意防寒保暖
记者:冷空气来袭,公众需要如何防范?
何立富:未来一周,冬季风相对活跃。预计10日至17日,将有3轮冷空气来袭,我国中东部地区将会出现阶段性低温天气,大部分地区气温会比历史同期偏低1℃至4℃。各地需做好室内供暖、温室大棚及牲畜圈舍的加固和防寒保暖工作。
11日后冷空气对我国南方将造成持续低温,但由于南支槽系统较弱,水汽输送条件较差,出现明显雨雪冰冻天气过程的可能性较小,但贵州中西部地势较高的地方出现冻雨可能性较大,当地公众需注意保暖。
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7.3 寒潮预报
  寒潮预报包括冷空气强度、冷空气爆发南下、冷空气主体移动路径(寒潮路径)、降温幅度(寒潮强度)及寒潮天气预报几个部分。因此寒潮预报首先考虑有无冷空气的聚积、是否达到了比较寒冷的程度,否则即使南下也难以形成寒潮;其次判别达到一定强度的冷空气有无爆发南下的条件,即有利的环流形势;之后根据环流形势推断主力冷空气的移动方向即寒潮路径;然后根据南下冷空气的强度与所预报地区在冷空气影响前气温回升的情况估计降温幅度;最后综合多种因素分析能否产生大风、霜冻、雨雪等各种寒潮天气。
  第一步:冷空气强度识别
  判断冷空气是否达到了可以产生寒潮的强度,应综合考虑高空各层的温度与锋区强度及地面冷高压强度。
  第一步:冷空气强度识别
判断冷空气是否达到了可以产生寒潮的强度,应综合考虑高空各层的温度与锋区强度及地面冷高压强度。一般情况下,隆冬季节12~2月份,500hPa在西伯利亚或蒙古一带有≤-40℃的冷中心或冷槽,相应700hPa 上冷中心≤-36℃(朱乾根,林锦瑞,寿绍文等2000),且700hPa锋区强度达20-32℃/10纬距,对应地面的冷高压中心强度≥1060hPa,意味着冷空气已经达到可以出现寒潮的强度。而非隆冬季节高空冷中心、地面冷高压强度会弱些,如—10日的寒潮,500hPa、700hPa冷中心分别为-41℃、-24℃,对应地面的冷高压中心强度仅为1047hPa,就产生了寒潮。
  第二步:冷空气爆发南下
  当冷空气已经达到可以出现寒潮的强度,能否出现寒潮,主要取决于中高纬度环流经向度能否加大,即有无可能使高纬堆积加强的强冷空气迅速南下。因此预报冷空气爆发,需判断引导冷空气的低槽能否发展或槽后高压脊能否发展;若为横槽则需判断横槽能否转竖;总之要考虑环流经向度能否加大。
  根据天气学原理和业务实践,若温度槽落后于高度槽、高度槽前等高线呈疏散,低槽将发展;此外乌拉尔山高压脊建立、南北支槽同位相叠加、中亚地区高压脊迅速发展等,都是环流经向度加大的预报关注点。对于横槽,若冷平流和正的涡度进入横槽后部的阻塞高压,阻高崩溃,横槽将转竖;当横槽西段的冷平流大于东段、24h正变高正变温中心侵入横槽西段、暖平流和负涡度输送进横槽、冷中心冷槽移到横槽南部、槽后东北风转为西北风等均可使横槽转竖引导冷空气爆发南下。
  第三步:寒潮路径与强度
  寒潮路径即冷空气主体移动路线,指高空冷中心、地面冷高压中心、冷锋(或锋后24h正变压、负变温中心)的移动路径。
  寒潮路径的预报可依据①地面冷高压中心的动态或地面24h正变压中心的动态,结合高空环流形势进行外推;②冷锋走向可反映短时间内冷空气移动方向;③700hPa和850hPa冷平流区的动向是寒潮路径短期预报依据之一;④地面冷高压的长轴方向也能指示寒潮的侵袭方向,如冷高压的长轴方向为东西向,冷空气主要向东移动。
  另外可以应用引导气流规则,即冷高压移动方向随其上空500hPa、700hPa的气流方向,按500hPa风速的0.5~0.7倍或700hPa风速的0.8~1.0倍估计。例如地面冷高压上空700hPa为西北风,则可预报地面高压向东南方向移动。但在实际工作中应用引导气流规则时,要注意引导气流本身的变化和地形的影响,若遇山脉阻挡移动路径会有较大变化,此外引导气流规则仅适用于浅薄系统。
  同一路径南下的冷空气对于不同地区而言,寒潮影响的路径是不同的,各地应根据本地与南下冷空气的相对位置确定寒潮路径,不能生搬硬套。
  寒潮强度预报:
  某地的寒潮强度与入侵冷空气的强度、冷空气路径、引导气流的强度、冷空气入侵前的气温状况及地形等因素有关。冷高压中心强度越强、高空锋区和冷平流越强、地面冷锋后24h正变压和负变温越强、冷空气入侵前气温回升越高,出现的寒潮强度就越强。
  寒潮强度预报关注点: ① 地面图上冷高压的中心强度、冷高压主体庞大与否、等压线的密集程度;② 高空图上冷中心的强度、高空锋区强度、冷平流强度;③ 地面图上锋后变压中心强度及降温程度;④ 所预报区域在冷锋影响前近地层是否为暖中心或气温有明显回升。  根据寒潮标准,寒潮的预报主要考虑最低气温降温幅度在24、48和72h是否达到8℃、10℃和12℃以上。根据热流量方程,导致某地温度变化的因子有4个,变压和气压平流引起的温度变化在实际预报中可以忽略,垂直运动对局地气温变化的影响,由于近地层垂直速度近似为0,也可不考虑,因此某地温度变化主要取决于温度平流和非绝热因子。非绝热因子考虑辐射、水汽凝结、蒸发和地面感热对气温的影响,气温的非绝热变化主要表现为气温的日变化和气团变性。一般在强冷空气侵袭时,都伴随着很强的冷平流,气温的大幅度下降主要由平流降温引起。根据各地对寒潮的分析总结,寒潮出现时850hPa冷平流可达-28~-40×10-5℃s-1,最强可达-60×10-5℃s-1(陈豫英,陈楠,邵建等 2009,许爱华,乔林,詹丰兴等 2006)。因此在寒潮预报中,冷平流强度或高空锋区强度是考虑降温幅度最重要的参考依据。此外若冷空气影响前,气温较高或气温有明显上升,也有助于冷空气影响后降温幅度增大。据陈豫英等对宁夏2008年12月份两次寒潮过程的分析发现(陈豫英,陈楠,邵建等 2009),12月2日即冷空气影响的前一天宁夏受蒙古热低压控制,日平均气温较历史同期偏高8.4℃,2日白天最高气温较1日升高2.5℃,当晚冷锋过境,气温持续下降,24h降温达10℃。12月20日寒潮过程的前3d,宁夏处于地面倒槽中,气温持续较高,日平均气温较历史同期偏高4℃左右,20日上午6h增温9.2℃,14:00冷锋过境,6h气温下降了11℃。如果日平均气温较历史同期偏低或连续3d地面24h变温为负,即使有较强冷空气入侵也不易达到寒潮。
  目前可以通过数值预报提前知道未来24、48和72h 850hPa的温度变化,可以将850hPa的温度降幅近似用于地面气温的降幅,但是不能照搬,因为影响地面气温的因素很多,如下垫面性质、云量、降水、风向、基础温度等,应根据当地的经验综合考虑来估算最低气温的降幅。另外最低温度的预报可以通过数值预报产品的统计释用得到。因此应用数值预报产品有助于寒潮的预报。
  不同地区应根据实际情况,通过总结已发生的寒潮个例,从中探索降温幅度的预报经验和预报指标。
  第四步:寒潮天气预报
  如前所述,寒潮出现时,除了剧烈降温,还伴随着大风、沙尘、雨雪、冻雨、霜冻等天气现象,春秋季节有时还会出现雷暴。关于大风、沙尘、雨雪等天气的预报在本书的其他章节已有详细介绍,本章不再赘述。冻雨、霜冻等寒潮天气的预报将在本章7.4中作简要介绍。
  当前,随着计算机技术的快速发展,数值预报已广泛应用于天气预报业务,并且由于其所具有的预报时效长、预报能力强等优点,已成为目前预报员日常工作中必不可少的技术支撑。在灾害性天气预报、重大气象保障和精细化天气预报中都发挥着关键的、举足轻重的作用。在此需要指出的是,由于寒潮天气的出现有一个发展过程,应用数值预报预报寒潮比预报其他天气更有优势。因为从数值预报产品可以清晰并且连续地看到从冷空气加强到爆发南下的全过程,可以跟踪冷空气主力的移动路径,并根据不同要素的配合预报与寒潮相伴的天气(大风、降水等),比运用天气图实况资料做预报有更多的提前量。此外,数值预报还可以提供物理量场的预报,如温度平流等,帮助预报员定量判断是否出现寒潮。因此预报员在预报寒潮天气时一定要参考数值预报结果、充分发挥数值预报的作用。
  前面给出了寒潮预报的思路和预报关注点,下面以日—11月1日,我国出现的大范围寒潮天气为例,进一步说明寒潮预报中冷空气强度的识别、冷空气爆发南下和影响区域的预报。
  如前所述,只有当冷空气酝酿、堆积达到一定强度时,其爆发南下才会引发寒潮。根据以往的分析总结,非隆冬季节当高空500hPa、700hPa、850hPa冷中心分别≤-40℃、-24℃、-18℃,地面冷高压强度达1047hPa以上,700hPa锋区强度达20~32℃/10纬距时,可以作为冷空气达到产生寒潮的参照标准。
日500hPa高空图上(图7.12a),  西伯利亚为倒Ω流型,极涡中心位于(100?E,68?N),有-43℃冷中心与之配合,极涡底部至中纬度地区为平直纬向环流。24—25日极涡原地旋转,其西侧有一横槽随之缓慢南压,冷中心加强。27日(图7.12b)  极涡中心移到(97?E,60?N),其西侧的横槽转竖后北段减弱东移,南段位于咸海东部;此时500hPa、700hPa、850hPa与极涡对应的冷中心强度分别达-46、-31和-21℃,700hPa极涡南侧锋区强度24~28℃/10纬距,位于45~55?N。地面图上冷高压位于贝加尔湖西部,中心达1027.5hPa(图7.12c),  表明冷空气还未达到形成寒潮的强度。继续关注天气形势的演变,由于乌拉尔山以西有暖平流的输送,28日起乌拉尔山高压脊在东移中发展,促使咸海东部低槽发展(图7.12d);  乌山高脊的发展东移还推动极涡东移, 29日在极涡西侧再形成一横槽,位于贝加尔湖以北,有-46℃的冷中心配合。30日20:00,500、700、850hPa与横槽对应的冷中心分别达-47、-34和-27℃,700hPa锋区强度28℃/10纬距,已南压到40~50?N;随着极涡旋转,其后部偏北气流引导新地岛以东冷空气南下补充到贝加尔湖西部的冷高压中,使该冷高压加强,30日20:00地面冷高压中心加强到1047hPa,且高压主体庞大(图7.12e)。至此高空和地面特征均符合形成寒潮的标准,标志着冷空气堆积完成,达到可产生寒潮的强度。  在此次过程中,冷空气和高空锋区28日夜间就开始影响东北和内蒙东北部,此时地面高压强度还不是很强,但已使这一区域部分站在29—30日达到寒潮。说明前述冷空气堆积完成的参考标准不是绝对的,因地而异。因此各地应根据本地的实际情况,在对寒潮过程作大量的统计分析基础上,总结修正上述标准,确定适合本地的参照标准。
  另此次过程前,EC连续数天预报30日地面气压场上高压中心达1044hPa,与实况相比,强度预报比实况偏小,但高压位置预报正确。对冷空气达到可产生寒潮强度的预报有一定的指示性。
  30日20:00高空和地面特征均符合形成寒潮的标准,能否产生寒潮呢?要看环流形势的演变是否有利引导强冷空气爆发南下。30日20:00从500hPa高空图(图7.12f)上可以看出,有较强暖平流向巴尔喀什湖的高压脊输送,预示短期内巴尔喀什湖(简称巴湖,下同)高压脊在东移中会明显发展,脊前西北气流将取代贝加尔湖北侧横槽后部的东北气流,促使横槽转竖;同时该横槽后部也出现了中心为+12hPa的24h变高区和+4℃的24h变温区,同样预示该槽趋于转竖。据以上两点,可以预报横槽即将转竖,且横槽转竖后有与咸海东移低槽迭加的趋势,这将使我国中东部地区环流经向度加大,脊前槽后的强西北气流促使锋区(冷空气)快速南压,引导强冷平流影响我国。正是由于高空图上中亚地区环流经向度加强,导致冷空气大举南下,才爆发了寒潮。
  EC数值预报提前4d就准确预报了30、31日和11月1日500hPa的高度场形势,与实况相符,对预报有很好的指示意义。
  同时,EC数值预报还连续预报:地面冷高压主体11月1日南下影响我国大部地区,准确预报了冷空气大举南下的时间。另外850hPa温度预报显示:31日锋区位于40~50?N,11月1日明显南下影响40?N以南地区,也与实况吻合。此外对于风场:各层风向预报正确,风速预报500hPa比实况要大,700hPa相当,850hPa偏小。
  可以看出,这次寒潮爆发完全可以信赖EC的数值预报产品,提前做出准确的预报。
  从30日20:00实况(图7.12f)看出,暖平流向巴湖高压脊输送,预示短期内高压脊将发展,该脊线前期东移速度约10经距/日,考虑到脊发展会使移速略有减缓,因此外推31日20:00巴湖高压脊线将位于85?E附近,脊前西北气流将影响90?E以东地区。该区域高空锋区多呈东西向位于40~50?N之间,脊前偏北风与锋区等温线几乎成90?夹角,将有明显的冷平流向我国除新疆、西藏以外的广大地区输送,随着高压脊进一步东移,冷空气影响的范围更偏东。事实上30日之后两槽合并东移,31日低槽位置偏东(图7.12g),  引导冷空气南下的位置也偏东(图7.12h)。EC数值预报也指示:31日到11月1日冷平流影响的区域为除新疆、西藏西部以外的我国广大地区。但是由于各地在冷空气影响前状况不同,因此冷空气影响的面虽大,但不一定都能达到寒潮。
  目前,数值预报广泛应用于日常天气预报,是现代天气预报的基础,应用数值预报可以及早看到冷空气的演变,即冷空气酝酿、堆积和爆发南下的过程,因而可提前作出预报,尽早采取预防措施,对于保障交通、电力、供暖、农业等行业和维护正常的人民生活秩序意义重大。
  下面应用EC数值预报产品,对—5日发生在河南、安徽、山东等地的寒潮过程进行预报。
  因为EC数值预报产品仅提供500hPa高度、地面气压和850hPa温度及850hPa、700hPa、500hPa的相对湿度和风向风速,故依据上述几个要素的预报结果进行寒潮过程的分析预报。 
11月30日,预报员可以看到29日20:00EC的预报,地面气压场上:11月30日20:00在咸、里海北部有一高压,该高压在东移过程中逐渐加强, 于12月1日20:00移至乌拉尔山以东,中心强度达1044 hPa;2日20:00高压主体明显向东南方向移动,中心强度增至1052hPa,前缘冷锋位于中蒙边界的东段到河西走廊一线(图7.13a);  3日20:00,高压继续东南移强度维持不变,前缘冷锋已经影响华北、河南一带(图7.13b)
与地面高压相对应,EC预报1日20:00在850hPa温度场上,贝加尔湖到巴尔喀什湖一线有密集的锋区,其后有-36℃的冷中心;2日20:00(图7.14a),850 hPa锋区东移南压至中蒙边界东段到河西走廊一带,在河套以西35°~45°N区域达28℃/10纬度, 0℃线位于40°N附近(110°~120°E),0℃线以南我国中东大部地区处于暖脊中;3日20:00,850 hPa 0℃线南压到山东、河南西北部,淮河以北地区转为北风且风向与等温线近于垂直(图7.14b), 表明我国华北及中东部地区将由前期的暖平流影响(图7.14a)转为较强冷平流(图7.14b)影响,预示着气温的明显下降;
EC预报4日20:00地面冷锋已达华南(图7.16),850 hPa 0℃线南压到长江流域,河南、山东、苏皖北部均处于-4~-13℃的强冷空气控制下(图7.15)  上述大部地区24h气温下降已达8℃以上,局部达10℃以上。而从11月29日20:00EC预报的500hPa高度场上,可以看到:12月1—4日,随着贝加尔湖北部低压中心的东南移,低压西侧的横槽与其西南侧的低槽合并后随之旋转南下,引导槽后冷空气南下,使地面高压加强;3日夜间—4日500hPa低槽转为南北向影响我国110°E以东地区,贝加尔湖以南到长江以北的区域从纬向环流转为经向环流,经向度明显加大,槽后北风风速加大。从EC预报的地面高压、500hPa环流形势和850hPa温度场的演变,可以发现:12月1—4日地面气压场上从咸、里海北部移出且逐渐向东南移的高压迅速加强至1052 hPa,与之相对应850hPa温度场上出现了28℃/10纬度的锋区,锋区以北冷中心强度达-32~-36℃,表明冷空气处于不断酝酿、加强的过程中;同时500hPa环流形势的演变表明,3—4日随着中亚地区环流经向度明显加强,可以使高纬冷空气快速南下,符合冷空气爆发南下产生寒潮的环流特征,只是地面冷高压中心的强度为1052 hPa,尚未达到隆冬季节出现寒潮的标准—1060hPa。  上述条件下是否能出现寒潮呢?为此,对EC11月25、26、27日连续3d上述各预报量与实况进行对比分析,检验预报误差,对其进行订正。通过比较,发现500 hPa高度场的预报与实况基本一致(图7.18a、b);  850 hPa温度场的预报在110°E以东与实况基本一致(图7.18c、d);  各层风向、风速的预报与实况也相差不大;地面气压预报的高压位置与实况略有差别,但中心强度明显偏低,连续数天偏低6~9hPa。上述检验说明EC的预报结果多数是正确的,是可以相信和依赖的。对地面气压进行订正,即给高压中心增加6~9 hPa,这样EC预报的地面高压中心强度达到hPa,满足了寒潮产生的预报指标。事实上,此次寒潮出现前地面高压中心强度达1060hPa。  冷空气影响的区域很大,但不是其影响到的区域都会出现寒潮。因此在大尺度形势场上满足寒潮出现的基本条件后,哪些地方能出现寒潮,关键是判断该地24或48h最低气温能否下降8℃或10℃以上,且最低气温≤4℃。以河南为例说明,虽然影响最低气温的因素有天空状况、风向风速、温度平流等等,但是根据以往的寒潮技术总结(陈豫英,陈楠,邵建等 2009年,许爱华,乔林,詹丰兴等 2006),造成寒潮的主要原因是强冷平流作用。根据EC的预报,2日20:00,地面图上河南处于暖低压带中,850hPa温度场上处于暖脊控制中,温度高达6~8℃且有暖平流输送,因此3日早晨的最低气温不会太低; 而4日20:00,地面图上,河南处于冷高压中,风力不大;在高空强NW气流控制下,天气晴朗,有利于夜间辐射降温。与此同时850hPa 0℃线已到达长江流域,河南处于强冷平流影响下,全省处于-4~-9℃;因此4日夜间辐射降温与平流降温的共同作用,将导致5日最低气温大幅下降。对于河南区域,4日20:00与2日20:00相比,48h内850hPa降温幅度达到了10~17℃,据此预报5日河南地区最低气温与3日相比将下降10℃以上,且最低气温≤4℃,即3—5日河南将出现寒潮天气。另外,从3日20:00地面预报图上可以看到:河南处于西高东低的气压场中,10个经度内气压差约12hPa,加上850 hPa冷平流和700 hPa、 850 hPa强西北气流的动量下传作用,可以预报与寒潮相伴的还有大风天气。而高空风场显示冷空气影响时河南时,高空均受西北气流控制,所以不考虑降水天气。
  此次过程的实况:3日全省最低气温4~8℃(山区略低);5日全省最低气温-2~-10℃,48h最低气温降幅均在10℃以上。
  根据天气图资料预报此次寒潮:1日地面图上,巴尔喀什湖以北出现了中心强度1050hPa的冷高压,2日08:00地面高压中心强度增至1055hPa ,同时次500、700和850 hPa温度场上与地面高压对应的冷中心分别到达了-40℃、-36℃、-32℃,700hPa锋区达到28℃/10纬度,表明冷空气的酝酿接近了产生寒潮的标准,此时500hPa环流场上,与高纬低压相伴的低槽随其旋转东移南下,根据外推低槽将于3日之后到达110°E以东,即3日之后中亚地区环流经向度会明显加大,引导高纬冷空气大举南下。据此可以预报4—5日河南将有寒潮天气出现。实况为:3日08:00地面高压强度达到了1060hPa, 500hPa低槽也移到了贝加尔湖到河套西部,至此已有充分把握预报中东部地区出现寒潮。从这儿可以看出应用天气图最早12月2日可预报寒潮,而应用数值预报11月30日就可预报寒潮天气了。
  另外,从11月29日—12月3日,连续数天跟踪EC数值预报,发现每天对同一要素的各时次预报结果是一致的,且与实况相比误差不大,特别是在我国中东部区域,说明数值预报比较稳定,其可用性很强。因此预报员完全可以在对数值预报进行检验和订正的基础上,依赖其预报寒潮天气。

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