寒潮

寒潮是冬季的一种灾害性天气,群众习惯把寒潮称为寒流。所谓寒潮,是指来自高纬度地区的寒冷空气,在特定的天气形势下迅速加强并向中低纬度地区侵入,造成沿途地区剧烈降温、大风和雨雪天气。这种冷空气南侵达到一定标准的就称为寒潮。

寒潮的标准

寒潮是一种大型天气过程,就是北方的冷空气大规模地向南侵袭我国,会造成沿途大范围的急剧降温、大风和雨雪天气,一般多发生在秋末、冬季、初春时节。中央气象台2006年制定的我国冷空气等级国家准中规定寒潮的标准是:某一地区冷空气过境后,气温24小时内下降8℃以上,且最低气温下降到4℃以下;或48小时内气温下降10℃以上,且最低气温下降到4℃以下;或72小时内气温连续下降12℃以上,并且最低气温在4℃以下。

最新标准是:一次冷空气活动使长江流域及以北地区48小时内降温10℃以上,长江中下游地区最低温度达到或者低于4℃,陆地上有相当于三个行政区的范围出现5~7级大风,沿海有三个海区伴有6~8级大风。达不到此标准只能叫做较强冷空气或者一般冷空气。

寒潮的地理因素

中国位于欧亚大陆的东南部。从中国往北去,就是蒙古国和俄罗斯的西伯利亚。西伯利亚是气候很冷的地方,再往北去,就到了地球最北的地区——北极了。那里比西伯利亚地区更冷,寒冷期更长。影响中国的寒潮就是从那些地方形成的。位于高纬度的北极地区和西伯利亚、蒙古高原一带地方,一年到头受太阳光的斜射,地面接受太阳光的热量很少。尤其是到了冬天,太阳光线南移,北半球太阳光照射的角度越来越小,因此,地面吸收的太阳光热量也越来越少,地表面的温度变得很低。在冬季北冰洋地区,气温经常在-20℃以下,最低时可到-60℃——-70℃。1月份的平均气温常在-40℃以下。

在北极地区由于太阳光照弱,地面和大气获得热量少,常年冰天雪地。到了冬天,太阳光的直射位置越过赤道,到达南半球,北极地区的寒冷程度更加增强,范围扩大,气温一般都在零下40℃—50℃以下。范围很大的冷气团聚集到一定程度,在适宜的高空大气环流作用下,就会大规模向南入侵,形成寒潮天气。

由于北极和西伯利亚一带的气温很低,大气的密度就要大大增加,空气不断收缩下沉,使气压增高,这样,便形成一个势力强大、深厚宽广的冷高压气团。当这个冷性高压势力增强到一定程度时,就会像决了堤的海潮一样,一泻千里,汹涌澎湃地向中国袭来,这就是寒潮。

每一次寒潮爆发后,西伯利亚的冷空气就要减少一部分,气压也随之降低。但经过一段时间后,冷空气又重新聚集堆积起来,孕育着一次新的寒潮的爆发。

寒潮的来源地区

冷空气的源地:①新地岛以西洋面上。②新地岛以东洋面上。③冰岛以南洋面上。

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。

寒潮的路径

入侵中国的寒潮主要有三条路径:(1)西路:从西伯利亚西部进入中国新疆,经河西走廊向东南推进;(2)中路:从西伯利亚中部和蒙古进入中国后,经河套地区和华中南下;(3)东路:从西伯利亚东部或蒙古东部进入中国东北地区,经华北地区南下;(4)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。

寒潮的组成结构

极涡

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。

极地高压

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。

寒潮地面高压

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。

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。

寒潮的主要特点

寒潮的爆发在不同的地域环境下具有不同的特点:在西北沙漠和黄土高原,表现为大风少雪,极易引发沙尘暴天气;在内蒙古草原则为大风、吹雪和低温天气;在华北、黄淮地区,寒潮袭来常常风雪交加;在东北表现为更猛烈的大风、大雪,降雪量为全国之冠;在江南常伴随着寒风苦雨。

寒潮的基本种类

中国气象科学研究院的寒潮年鉴将冷空气过程分为全国性寒潮、区域性寒潮、强冷空气、一般冷空气四级。

全国性寒潮:凡日平均气温的过程总降温>10℃,负距平的绝对值>5℃的站点数,北方至少有32站(占北方站点数的三分之一),南方至少有13站(约占南方站点数的四分之一);或南北方达到上述影响强度的总站数超过40站,同时过程总降温>7℃,负距平的绝对值>3℃的总站数超过90站(占南北方站点总数的60%),则作为“全国性寒潮”

区域性寒潮:凡日平均气温的过程总降温>10℃,负距平的绝对值>5℃的南北方站点数超过20站,同时过程总降温>7℃,负距平的绝对值>3℃,南北方站点数超过40站的,则作为“区域性寒潮”。

强冷空气:凡同样影响强度的站点数达到区域性寒潮标准的一半以上时,则作为“强冷空气”

一般冷空气:凡同样影响强度的站点数达到强冷空气标准的一半以上时,或日平均气温的过程总降温>7℃,负距平的绝对值>3℃的总站数超过20站;或虽未达上述标准,但造成了一定灾害的过程,一律作为“一般冷空气”。

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。

寒潮的危害

寒潮大风

寒潮大风是由寒潮天气引起的大风天气。寒潮大风涉及面较广,中国北方地区的内蒙古、甘肃、宁夏、陕西北部、山西北部、河北、河南北部以及黑龙江、吉林和辽宁等地均是寒潮大风频发的地区,淮河以南到中国南海中部海域也可以出现寒潮大风。寒潮大风主要是偏北大风,风力通常为5~6级,当冷空气强盛或地面低压强烈发展时,风力可达7~8级,瞬时风力会更大。

中国寒潮大风地理分布广泛,可遍及全国,年大风频次(日数)分布具有区域性特征,多数地区大风年平均日数在20~70天左右,西北地区、华北、东北地区和青藏高原在10~75天之间,西南地区、华南及长江流域为3~25天。全国有三个大风日数高频区:第一个是青藏高原,年大风日数达75~100天及以上,是中国范围最大的大风天气高发区,经常引起雪域高原出现大风灾害,影响牧业生产。第二个是内蒙古北部和新疆西北部,该地区是寒潮入侵的必经之路,尤其内蒙古北部地势平坦,寒潮大风畅行无阻,大风日数多达50~80天,导致该地区风沙及风蚀沙化非常严重,对农牧业生产影响很大。第三个大风高频区是东北地区的松辽平原,大风日数在25~50天左右,该地区是东北气旋发展加强的区域,并且其西部有大兴安岭和内蒙古高原,东部有小兴安岭和长白山,大地形的狭管效应增强了风力。该地区春季寒潮大风频繁,常造成春旱,影响春播生产。中国寒潮大风的季节日数分布有明显的季节差异。大多数地区春季大风日数多于冬季和秋季,夏季大风日数最少。

寒潮大风造成的灾害主要取决于风力和大风持续的时间。就全国来看,瞬时出现的最大风速,除了高山和有力的地形外,只有内蒙古北部出现过40m/s以上的寒潮大风。据多年大风过程统计,中国沿海较内陆大风时间长,北方较南方大风时间长,偏北大风比偏南大风持续时间长。寒潮大风对农业生产、渔业生产、航运和军事活动等会造成很大影响,严重的可酿成灾害,给国民经济带来巨大的损失。

寒潮冻害

寒潮天气的一个明显特点是剧烈降温,低温能导致作物霜冻害、河港封冻、交通中断灾害,常会给工农业带来经济损失。寒潮冻害特指冬季严寒对越冬作物的冻害。寒潮天气过程是高纬地区大规模的强冷空气南下,使经过之地出现剧烈降温和大风的天气过程。当气温下降到0℃(冰点)以下或较长时间持续在0℃以下,就会引发越冬作物的植株体结冰而丧失一切生理活动,造成植株枯萎或死亡,严重的低温也能引起牲畜患病或冻死,造成严重的农牧业气象灾害,即寒潮冻害。寒潮冻害主要是0℃(冰点)以下的低温造成植物组织冰冻而受害。很多研究成果表明,低温导致细胞组织结冰是植物死亡之原因。

中国处于世界上典型的季风区域,冬季盛行东北季风,夏季盛行西南季风。在冬半年,中国华北和东北地区吹西北风,华中为北风,华南地区是东北风,冬季风带来的天气是严寒和干燥。

冻害对农业威胁很大,如中国的冬小麦和柑橘生产常因冻害而遭受巨大损失。寒潮冻害不仅取决于寒潮路径和强度,而且与农作物种类和地理位置有密切关系。中国受冻害影响最大的是北方冬麦区,冻害发生最多的区域是北方农业农业区和长江中下游地区。长江以北冬麦区因降雪少,秋旱,冷空气活动频繁,山川河谷容易积聚冷空气,常出现冻害;长江流域及其以南地区,因丘陵山地多,冷空气南下受山脉阻滞,停留堆积,导致洞庭湖盆地和浙、闽丘陵地区出现的冻害持续时间长、温度低,并常伴有降雪、冻雨天气,部分江河湖泊封冻,使麦类、油菜、蚕豆、豌豆和柑橘类经济林木遭受严重冻害。在西部的荒漠和高寒山区,因很少有越冬作物,因此寒潮对农业生产的影响不大。

在中国小麦是仅次于水稻的主要粮食作物,历年种植面积占全国耕地总面积的22%~30%,占粮食作物面积的20%~27%,分布遍及全国各省区。中国主要种植的是冬小麦。冬小麦冻害是多种因子综合影响的结果,其中0℃以下低温是引起麦苗受伤害的主导因子。越冬麦苗能忍受一定强度的低温,一般在冬季高于-10℃的低温不会造成麦苗死亡。但当麦苗环境温度进一步降低到麦苗不能忍受的程度时,这部分麦苗就出现了死亡。

寒潮雪灾

在寒潮过程中,最突出的天气是降雪(雨)、大风和剧烈降温。冬季适量的积雪覆盖对于农作物越冬、增加土壤水分、冻死害虫卵、减轻大气污染等是有益的,但寒潮带来过多的降雪,甚至连续数天或十多天的暴风雪,就会造成灾害。在牧区,由于寒潮暴风雪而酿成的"白灾",牧草被雪深埋,牲畜吃不上鲜草,干草供应不上,造成冻饿或因而染病,发生大量死亡,对畜牧业危害很大。

雪灾可能发生期的长短由积雪开始期和终止期决定的。积雪初日越早,终日越晚,雪灾发生期就越长,反之亦然。中国大部分牧区雪灾可能发生始期在10-11月份,终期在3-4月份,可能发生期约6个月。但各地雪灾可能发生始期差异较大,平原区一般是从东北向西南推迟,山地和高原牧区则随海拔高度的增加而提前。终止期和始期正好相反,从东北向西南逐渐提前,山地和高原牧区随海拔高度的增加而推迟,在青藏高原中部海拔4500m以上的高寒牧区,雪灾可能发生期从8月中旬到次年7月中旬,几乎整年都可发生。

积雪期的长短只反映雪灾可能发生期,而是否形成雪灾还要看积雪深度、密度、牧草高度和畜牧本身状况。据牧区的调查分析,中国牧区雪灾实际发生的主要时段在10月份到次年5月份,主要发生期在11月份和3-4月份,分别占年总次数的50%和40%左右。由于11月份的雪量大,表层积雪可日融夜冻,形成冰壳,牲畜不易破冰雪采食,造成"饿灾"。3-4月份牲畜膘情最差,部分牧区又处于接羔保育期,此期冷空气活动最为频繁,一旦发生雪灾,牲畜损失大。此外,雪灾危害的程度和所造成的经济损失还因各种牲畜的生理特性以及抗灾能力存在较大的差异。

寒潮的主要防御措施

建立草料库

这是抗御雪灾的主要战略措施。在入冬前要备足草料,在条件好的地区,可以扩大草场面积和建立人工饲料基地,种植饲料作物和优良牧草,为草料库提供充足的草料,以解决雪灾期的饲料问题。

加强棚圈建设

在雪灾发生后实行牲畜圈养,避免风雪直接危害。若在放牧转场途中,则要利用避风向阳、干燥的地形,垒筑防风墙、防雪墙,尽可能做到避寒防冻,以减轻暴风雪的危害。

机械破雪和除雪

当雪灾强度不大时,可用机械或马群破雪,即在被雪覆盖的草场上,先放马群,再放牛群,最后放羊,也可收到较好的抗灾效果、

加强预警

有关部门应严密监视可能引发暴风雪的天气形势,提前预报暴风雪的强度和影响范围,并发布相关预警信号,提醒各界提前防御。

此外,雪灾除了对牧区畜牧业有危害外,雪灾对城市交通也能产生严重影响,因此在大雪降临时,高速公路和城市市区应及时清除路面积雪。为了加速积雪融化,可以在路面撒播融雪剂。在寒潮暴风雪强烈发生时,应避免出行或停车避让,交通部门必要时要关闭公路、铁路和航运交通,防止发生交通事故。暴风雪即将来临时应对温室、大棚和畜舍等农业设施进行加固。防止被暴雪压垮或被大风吹倒。

寒潮的预报

寒潮预报应包括: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

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。

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。

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。

寒潮的预警标识

1、对农作物造成冻害(秋季和春季危害最大,春季秧苗出土,遇到大幅度降温,会冻死秧苗,秋季农作物没有成熟遭遇降温,使农作物减产)——强烈降温

2、吹翻船只,摧毁建筑物,破坏农场——大风

3、压断电线,折断电线杆——大雪、冻雨

寒潮和强冷空气通常带来的大风、降温天气,是中国冬半年主要的灾害性天气。

寒潮带来的雨雪和冰冻天气对交通运输危害不小。可造成铁路车站道岔冻结,铁轨被雪埋,通信信号失灵,列车运行受阻。雨雪过后,道路结冰打滑,交通事故明显上升。

综述

寒潮预警信号分四级,分别以蓝色、黄色、橙色、红色表示。

蓝色预警信号

标准: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。防御指南:

1、政府及有关部门按照职责做好防寒潮准备工作;

2、注意添衣保暖;

3、对热带作物、水产品采取一定的防护措施;

4、做好防风准备工作。

黄色预警信号

标准: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。

橙色预警信号

标准: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。

红色预警信号

标准: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。

寒潮来了的注意事项

1、当气温发生骤降时,要注意添衣保暖,特别是要注意手、脸的保暖。

2、关好门窗,固紧室外搭建物。

3、外出当心路滑跌倒。

4、老弱病人,特别是心血管病人、哮喘病人等对气温变化敏感的人群尽量不要外出。

5、注意休息,不要过度疲劳。

6、采用煤炉取暖的家庭要提防煤气中毒

7、应加强天气预报,提前发布准确的寒潮消息或警报。

8、发布准确的寒潮消息或警报,使海上船舶及时返航。

9、事先对农作物,畜群等做好防寒准备。