严继云 吴登成 任强

摘要    本文基于高空、地面和探空资料，对2015年2月27日至3月2日发生在青海地区的春季大风过程进行了分析。结果表明，蒙古冷槽及其槽底的西风急流，是造成3月1—2日大风天气的主要影响系统;2月27—28日的大风天气是由强冷空气快速过境造成的典型冷锋型大风，而3月1—2日的大风天气是一次典型的大范围、持续时间较长的高空动量下传型大风天气过程;强盛的高空急流为高空动量下传至地面产生大风提供了高空动力条件，午后至傍晚近地面层快速升温为动量下传型地面大风的产生创造了地面热力条件;海拔越高，就越接近急流带，高空动量越容易下传至近地面，从而导致风速更大。

关键词    大风;冷锋;高空急流;动量下传;青海省

中图分类号    S161.7        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）14-0187-03

天气现象中，一般将平均风速达到6级（10.8～13.8 m/s）或瞬时风速达到或超过17.0 m/s的风，称为大风[1]。我国的大风以春季最多，夏季较少[2]。从地区分布来看，北方多于南方[3-5]。青藏高原由于海拔高、地形特殊、植被稀疏等原因，发生大风天气的频次远远高于我国同纬度其他地区，大风天气发生时还会伴随寒潮、沙尘、降雪等灾害性天气[6]，对于本就生态脆弱的青藏高原来说无疑是雪上加霜，同时也给当地农牧业带来不小的损失。本文对2015年青海省出现的一次全省性春季大风、寒潮天气过程进行了诊断分析，研究了青海省冷锋型大风和动量下传型大风天气的不同特征。研究结果对青海省大风类型分型及灾害研究可提供参考。

1    天气实况特征

2015年2月27日至3月2日青海大部出现一次春季大风天气，并伴有寒潮、降雪及扬沙天气过程。从2月27日开始吹风天气，当日就有13站次出现大风，28日出现大风的范围有所减小，只有9站次出现大风，但各站的风速增强，如17：00的曲麻莱站（56021）出现过程最大风速28 m/s，3月1日和2日青海省大风天气继续维持，并且明显加强，3月1日大风出现21站次，3月2日大风出现24站次，至3日青海省除个别高海拔站点维持大风天气外，大部分地区的大风天气基本结束（图1）。过程期间，27—28日格尔木（52818）一直持续浮尘天气，海西东部、黄南南部等地17站次出现小到中雪量级的降雪天气，海西东部、海北北部、海南南部、黄南南部及玉树果洛共16站次出现了寒潮天气，其中野牛沟（52645）24 h变温达到了-16 ℃，为最强，2日20：00河南（56065）出现扬沙天气（图2）。

此次大风天气有4个明显特征：一是大风出现范围广，全省共有28个测站出现大风天气;二是大风持续时间长，自2月27日从五道梁（52908）开始出现大风至3月2日夜间大风天气结束，共持续4 d;三是造成复杂伴生天气，除大风天气外，还伴有寒潮、降雪以及扬沙等复杂天气;四是日变化明显，昼强夜弱。以五道梁（52908）作为此次过程中的指标站进行分析，大风在14：00—20：00最强，风速逐渐增大，入夜后趋于减小，到凌晨时风速最小，次日午后风速再次增强，具有明显的昼强夜弱的特征。

2    影响系统

2.1    高空影响系统

500 hPa高空亚欧大陆中高纬度为一槽一脊型，1日8：00青海省受蒙古冷槽底強盛西北气流控制。随着极地冷空气补充进槽区，蒙古冷槽逐步南压，另外受副热带高压加强影响，青藏高原暖脊发展，在南北系统的共同影响下，至1日20：00，青海省北部至河西走廊一带高空锋区显著增强，急流带风速明显增大，为动量下传形成大风天气提供了良好的前提条件（图3）。2日8：00，蒙古冷槽主槽南压东移，其槽底强盛的西北气流影响到青海省北部地区，至3日8：00东移出青海省。此次过程期间，青海省主要受强盛的西北气流影响，沱沱河（56004）、都兰（52836）、西宁（52866）3站的风速基本都在20 m/s以上，2日8：00西宁（52866）的风速达到了32 m/s。由此可见，蒙古冷槽及其槽底的西风急流，是造成1—2日大风天气的主要影响系统。

2.2    地面影响系统

从2月26日20：00开始，在南疆堆积的强冷空气翻越阿尔金山脉后分为两股[7]，第一股冷空气从河西走廊东移，27日5：00已通过河西走廊开始下滑，之后从民和倒灌进入青海省东部，第二股冷空气入侵青海海西西西部，26日23：00到达冷湖一线，27日2：00到达海西中部大柴旦—格尔木—小灶火，至5：00影响到海西中部一带，8：00到达德令哈—乌兰—都兰一带（图4），冷空气对青海的控制直到3月1日早晨减弱消散。此次冷空气有如下主要特征：一是入侵速度快，从20：00左右翻越阿尔金山脉从海西入侵至影响全省大部分地区，仅用12 h左右。二是强度强，从ΔP24变压分析，2月28日8：00，柴达木盆地东部至河湟谷地的ΔP24普遍在7～11 Pa之间，其中循化站最强达11 Pa。从ΔT24变温分析，27日、28日站点降温幅度普遍在4～16 ℃之间，其中共有16个站点降温幅度ΔT24≥8 ℃，达到寒潮标准，野牛沟（52546）降温幅度最大，达ΔT24=16 ℃，同德（52957）降温幅度ΔT24=11 ℃，泽库（52968）与河南（56065）降温幅度ΔT24=10 ℃;三是影响范围广，全省大部分地区均受不同程度冷空气影响，由此可见，2月27—28日的大风天气是典型的冷锋型大风。

3月1日开始至2日，青海省大部冷空气快速消退，转为晴好天气，近地面层吸收大量太阳辐射集聚能量，使近地面气温快速升高。分析3月1日的最高气温及ΔT24，受晴空太阳辐射影响，地面温度快速升高，全省温度均升至0 ℃以上，其中升幅较大的站点（ΔT24≥6 ℃）如下：门源（52765）从 -1 ℃升温到8 ℃，升幅9 ℃;西宁（52866）从1 ℃升温到12 ℃，升幅11 ℃;民和（52876）从2 ℃升温到7 ℃，升幅5 ℃;共和（52856）从2 ℃升温到10 ℃，升幅8 ℃;兴海（52943）从1 ℃升温到10 ℃，升幅9 ℃;贵南（52955）从2 ℃升温到8 ℃，升幅6 ℃;贵德（52868）从2 ℃升温到13 ℃，升幅11 ℃;同仁（52974）从2 ℃升温到10 ℃，升幅8 ℃;河南（56065）从-2 ℃升温到7 ℃，升幅9 ℃;久治（56067）从1 ℃升温到11 ℃，升幅10 ℃。地面的快速升温，增强了层结不稳定性，更有利于高空动量下传，为大风的产生创造了必要的条件。3月1日8：00至3月2日20：00的地面图上，风场（流场）除个别受地形影响吹地形风外，多数站点持续吹西北风，午后至傍晚大风范围几乎在全省范围内出现，17：00达到最强，此时也是近地面层气温最高之时。20：00以后大风范围明显缩小，强度明显减弱。从上述气象要素特征分析，3月1日至2日的大风天气是一次典型的大范围、持续时间较长的高空动量下传型大风天气过程。

3    热动力条件分析

3.1    动力条件

青藏高原冬春季节发生的大风天气一般和较强的高空动量下传有关，而动量下传需要具备2个必要条件，其一是要有高空急流条件，这是高空动量下传的前提，另一个是层结不稳定条件，层结不稳定导致的较强湍流活动，是动量能否下传的关键因素[8]。1日8：00 500 hPa图上，急流轴呈西南向自芒崖经过柴达木盆地指向泽库河南，东移过程中逐渐北抬，到2日8：00仅影响祁连山区—环湖—河湟谷地一带，期间20～40 m/s强风带一直控制青海省上空，造成等风速线非常密集（图5），风速梯度特别强;1日8：00 200 hPa高空上急流轴位于小唐古拉山区—青南牧区一带，过程中逐渐东移北抬，其中心最大风速达到了70 m/s（图6），由此可见，强盛的高空急流为高空动量下传至地面产生大风提供了高空动力条件。

3.2    热力条件

以青海省西部沱沱河（56004）站为例进行单站热力分析。3月1日20：00近地面温度递减率接近干绝热递减率（γs-500≈0.95 ℃/hm），午后太阳直射地面加热，8：00沱沱河（56004）温度为-13 ℃，14：00温度为-0.4 ℃，上升温差为12.6 ℃，同时青海省中东部的都兰（52863）升温9℃，西宁（52866）升温17℃，可以直观判断出近地层升温明显，导致层结不稳定加强，近地层湍流活动剧烈（理查森数Ri=g（）/（）2<1对称不稳定）（图7、8）。由此可见，午后至傍晚近地面层快速升温为动量下传型地面大风的产生创造了地面热力条件。

4    地形条件

此次大风天气过程中，高海拔地区的大风持续时间长，出现频率高（图9），如27日五道梁（52908）、沱沱河（56004）、玛多（56033），28日曲麻莱（56021）、1日托勒（52633）、达日（56046），2日野牛沟（62645）、刚察（52754）等站点，在过程期间长时间维持大风，并且多为最大风速中心，表明海拔越高，就越接近急流带，高空动量越容易下传至近地面，从而导致风速更大。

5    结论

（1）此次春季大风天气2月27日开始，3日结束，维持4 d，过程伴有寒潮、降雪及扬沙天气。其中1—2日风力最强，曲麻莱站（56021）出现过程最大风速28 m/s，17站次出现小到中雪量级的降雪天气，16站次出现了寒潮天气，野牛沟（52645）24 h降温达到了-16 ℃。

（2）2月27—28日的大风天气是由强冷空气快速过境造成的典型的冷锋型大风，而3月1—2日的大风天气受蒙古冷槽及其槽底的西风急流影响，是一次典型的大范围、持续时间较长的高空动量下传型大风天气过程。

（3）强盛的高空急流为高空动量下传至地面产生大风提供了高空动力条件，午后至傍晚近地面层快速升温为动量下传型地面大风的产生创造了地面热力条件。

（4）海拔越高，就越接近急流带，高空动量越容易下传至近地面，从而导致风速更大。

6    参考文献

[1] 朱乾根.天气学原理和方法[M].4版.北京：气象出版社，2007.

[2] 高庆先，李令军，张运刚，等.我国春季沙尘暴研究[J].中国环境科学，2000，20（6）：495-500.

[3] 王涛，陈广庭，钱正安，等.中国北方沙尘暴现状及对策[J].中国沙漠，2001，21（4）：322-327.

[4] 周自江，章国材.中国北方的典型强沙尘暴事件（1954—2002年）[J].科学通报，2003，48（11）：118-122.

[5] 錢正安，宋敏红，李万元.近50年来中国北方沙尘暴的分布及变化趋势分析[J].中国沙漠，2002，22（2）：106-111.

[6] 贾真真.新安县大风气候特征及影响因素研究[J].现代农业科技，2018（18）：200.

[7] 马学莲，党永秀.2010年3月19日青海省大风、沙尘暴天气过程诊断分析[J].青海科技，2011（1）：20-23.

[8] 吴登成.高空动量下传型大风天气过程个例分析[J].青海气象，2012（4）：29-31.