寒潮(cold wave),指某一地区冷空气过境后,当地温度在24小时内降低10摄氏度以上,同时当天最低温度又在5摄氏度以下才能称为寒潮,是一种灾害性天气,也是空气(冷空气)流动的一种形式。寒潮最早开始于9月,最晚次年5月,11月份是寒潮发生最多的月份;在中国多发生于新疆北部、内蒙古中北部、吉林大部、辽宁北部等地。
定义
编辑概念
寒潮是我国境内常见的一种灾害性天气,发生的次数较多,活动范围广大。是指冷空气侵袭到某地以后,当地的温度在一天(24小时)内降低10摄氏度以上,同时当天的最低温度又在5摄氏度以下时,就属于寒潮;它也是属于空气(冷空气)流动的一种形式。
寒潮来袭
标准
标准 | 定义 |
寒潮(Cold wave) | 使某地的日最低气温在24h内降温幅度≥8℃,或48h内降温幅度≥10℃,或72h内降温幅度≥12℃,而且使该地日最低气温≤4℃的冷空气活动过程 |
强寒潮( Strong cold wave) | 使某地的日最低气温24h内降温幅度≥10℃,或48h内降温幅度≥12℃,或72h内降温幅度≥14℃,而且使该地日最低气温≤2℃的冷空气活动 |
超强寒潮(Extreme cold wave) | 为使某地的日最低气温24h内降温幅度≥12℃,或48h内降温幅度≥14℃,或72h内降温幅度≥16℃,且使该地日最低气温≤0℃的冷空气活动 |
上表参照中华人民共和国国家标准《寒潮等级》(GB/T21987——2017)的判定标准 |
形成
编辑形成机制和原理
位于高纬度地区的北极地区和西伯利亚、蒙古高原一带,由于太阳辐射角度小,受热少,属于大气的冷源,在冬季北冰洋地区,气温经常在-20℃以下,最低时可到-60℃到-70℃,1月份的平均气温常在-40℃以下;极地和高纬度上空的空气得不到热量补充,大气的密度就要大大增加,形成低空的冷高压,高空的冷低压,高低空配合看就是较强的冷性下沉气流,当这股冷气团的气压增大到远远高于南方时,就会像决了堤的海潮一样,汹涌澎湃地向位于欧亚大陆东南部的中国袭来,就形成了寒潮。
高纬度地区
形成条件
寒潮冷空气是由高纬度寒冷大陆上酝酿发展在特定的大气环流型式下受到对流层内强偏北气流引导,冷气团的直径可达几千公里,厚度伸展到6、7千米高空,通常冷气团前缘冷锋两侧的冷暖气团间水平温度梯度越大,冷空气内蕴藏的平均有效位能就越大,一旦有了触发条件,位能就会转化为动能,使冷气团向暖气团方向冲击,爆发寒潮。
冷高压形成寒潮
形成过程
短期
小槽发展型
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、蒙古入侵中国。
低槽东移型
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,低槽东移型寒潮要注意两股冷空气合并。
横槽(转竖)型
东亚倒Ω流型建立时,极涡向西伸出一个东至西走向槽,槽前后是偏北风(340°-20°)与偏西风(300°-250°)的切变。
中期
初始阶段
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。
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。
爆发阶段
中纬度长波急速发展,或横槽转竖、或横槽南压,引导冷空气侵袭中国。最后东亚大槽加深重建,过程结束。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。
寒潮特征
编辑极涡
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
500hPa以上有完整的反气旋环流,能分析出不少于一根闭合等高线;且有相当范围的单独的暖中心与位势高度场配合;暖性高压主体在70°N以北;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。
寒潮下的大自然
寒潮路径
编辑入侵中国的寒潮主要有三条路径,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;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;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;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。
寒潮路径
范围
编辑空间性
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”。
时间性
11月,正是寒潮发生次数最多的月份。据中央气象台统计,我国寒潮多发生在秋末、冬季和初春时节,近30年(1991年至2020年),我国平均每年发生寒潮5.4次,1991年以来,寒潮出现次数最多(11次)的是2021年,出现次数最少(2次)的是2017年。
寒潮发生时间统计
地域性
中国寒潮发生频次整体上呈北多南少特征,最受寒潮“青睐”的地区包括东北地区、华北地区西部和北部、西北地区北部和中部、西藏大部、内蒙古等地,平均每年发生4次以上寒潮。其中,东北地区东部和北部、内蒙古大部、新疆北部部分地区一般有10次至15次,部分地区达15次以上。
影响
编辑积极影响
在寒潮过程中,寒潮携带大量冷空气向热带倾泻,使地面热量进行大规模交换,最突出的天气是降雪(雨)、大风和剧烈降温,这非常有助于自然界的生态保持平衡,保持物种的繁茂;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。
保温
积雪,就像一条地毯铺盖在大地上,使地面温度不致因冬季的严寒而降得太低。覆盖在地面上的积雪很像棉花,雪花之间的孔隙度很高,正是钻进积雪孔隙里的这层空气,使地面温度不会降得很低。
保湿
若冬季有积雪覆盖,既能减少田间蒸发,保住土壌水分,又能在积雪融化时,增加土壌湿度,为小麦等农作物返青提供较好的条件。
添肥
雪中含有很多氮化物,在融雪时,这些氮化物被融雪水带到土壌中,合成硝酸钱等盐类,成为农作物所需要的氮肥。
去虫害
雪盖在土壌上起了保温作用,这对钻到地下过冬的害虫暂时有利。但化雪的时候,要从土壌中吸收许多热量,这时土壌会突然变得非常寒冷,温度降低许多,害虫往往会被冻死。
净化环境
雪是环境净化的“白衣卫士”,又是"天然净化剂”。下雪时雪在其形成、飘落过程中,将大气中漂浮的尘埃、煤屑、矿物质等,“捕捉” 得一干二净。所以,大雪过后,蓝天如洗,空气格外清新宜人。
能源
大量事实和实践证明,风是一种无污染的宝贵动力资源。举世瞩目的日本宫古岛风能发电站,寒潮期的发电效率是平时的1.5倍。寒潮带来的大风天气,对于我国正在兴起的风力发电带来大量丰沛的风能资源。
消极影响
在中国,寒潮导致的灾害主要有积雪雪灾、暴风雪、风吹雪及雪崩四种,其中前三种对人们的日常生活影响较大。
积雪
积雪是一种常见的雪灾,通常导致蔬菜大棚垮塌,农作物受损;树木和通信、输电线路等被压断;道路被积雪掩埋,公路、铁路交通,航空和人们出行都受到很大影响。
积雪雪灾在牧区有一个特殊的名字“白灾”,是指由于积雪过厚、维持时间长,掩埋牧草,使牲畜无法正常采食的现象,一般从10月份到次年的5月份均有白灾发生,其中11月和3、4月份最多,通常能导致大量牲畜被冻饿致死、棚圈垮塌。
寒潮冻住了河流
暴风雪
暴风雪通常是在强寒潮及西南气流的共同影响下造成的,当一个地方24小时降雪量超过10毫米,与此同时风速达18米/秒或以上,气温降到-5℃以下,就会形成暴风雪。暴风雪导致的低能见度可能会造成机场航班延误、高速公路封闭,强风还会使树木折断、房屋受损。
风吹雪
风吹雪主要发生在我国北方,新疆、内蒙古及东北等地,与暴风雪不同的是,风吹雪发生时不一定要有降雪,地面积雪被强风刮起也可形成风吹雪。此类灾害发生时,通常能见度较低,导致交通中断,行人迷失方向,牧区草场被淹没。
雪崩
雪崩是指由于积雪重力不平衡,导致大规模的滑塌,引起大量雪体崩塌的现象。雪崩能摧毁大片森林,掩埋房舍、交通线路、通信设施和车辆,甚至能堵截河流,导致临时性的涨水。同时,它还能引起山体滑坡、山崩和泥石流等可怕的灾害。因此,雪崩被人们列为积雪山区的一种严重自然灾害。
对人类危害
寒潮袭来对人体健康危害很大,大风降温天气容易引发感冒、气管炎、冠心病、肺心病、中风、哮喘、心肌梗塞、心绞痛、偏头痛等疾病,有时还会使患者的病情加重。
监测与预报
编辑监测
“十三五”以来,中国综合气象观测业务发展取得了长足进步,建成由近7万个地面自动气象站(含10930个国家地面气象观测站)、236个天气雷达站、120个探空站、7颗在轨业务运行风云气象卫星等组成的综合气象观测系统;风云极轨气象卫星实现了全球、全天候、多光谱、三维、定量综合对地观测,风云静止气象卫星在世界上首次实现了静止轨道大气高光谱垂直探测和昼夜快速成像,具备了多通道、高频次、全天时立体观测能力,气象卫星综合性能达到国际先进部分领先水平。
根据计划,到2025年,建成布局科学、综合立体、智慧协同的精密气象监测系统,精密监测能力不断提升,具备三维大气实况实时监测能力,建成保障有力、装备有序迭代的业务运行体系,整体实力达到国际先进水平,部分领域达到领先水平。
要点
类型 | 要点 |
小槽发展型 | 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 |
低槽东移型 | 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 |
横槽转竖型 | 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 |
参考资料 |
预报
等级 | 标准 | - |
蓝色预警 | 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 | |
黄色预警 | 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 | 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 | 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 | |
参考资料 |
防护措施
编辑序号 | 措施 |
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 | 提防煤气中毒,尤其是采用煤炉取暖的家庭更要提防 |
7 | 应加强天气预报,提前发布准确的寒潮消息或警报 |
参考资料 |
预御寒潮
代表事件
编辑《明史·五行志》留下记载:“景泰四年(1453年)十一月戊辰至次年暮春,山东、河南、浙江、直隶大雪深数尺;淮东海水结冰四十余里。”
1493年9月,淮河流域普降大雪,直到第二年的2月才停止,整整下了5个月。1614年到1634年间频繁发生的寒潮及干旱被认为是明朝覆灭的诱因之一,严寒使得作物持续歉收,进而引发民间起义;1400年到19世纪末,也就是历史上的明清时期,是距今最近的一次小冰期,因此留下了强寒潮的记载。在这期间,我国南方一些河流湖泊留下了结冰的记录,太湖、汉水、淮河4次冻结,洞庭湖结冰3次,鄱阳湖也曾结冰。江西一处经营千年的柑橘园,竟在1654年的寒冬冻毁。
1812年11月,寒潮的到来使得俄国气温迅速降至0℃以下,把俄国变成了冰天雪地,法国拿破仑的士兵缺乏补给、冻得瑟瑟发抖。拿破仑不得不在第一场大雪后便下令全线撤退。这也是拿破仑帝国衰亡的开端。
自从1954年12月22日开始,寒潮缓慢影响长江中下游地区,持续降水10天以上,气温一路走低。1955年1月上旬,冷空气一次次南下,合肥最低气温达到-20.6℃(1月6日),南京同日为-14℃。1月10日,就连海口的最低气温也达到2.8℃ 。
1983年4月27至28日的寒潮,使长江以南的7个省市下了冰雹,其中仅湖南省就有68个县市发生暴雹天气,冰雹最大直径60毫米,打坏秧苗30多万亩,毁坏作物135万亩。同年12月21到28日春城昆明连续下了近30个小时的大雪,积雪达36厘米,破500年来的记录,大雪使西南铁路中断2天。北方牧区更是常遇风雪天气而酿成“白灾”,造成牲畜大量死亡。
1991年的寒潮则足以称为“超级”。菲律宾皮纳图博火山大爆发带来的大量火山灰削弱了太阳辐射,积聚的冷空气导致罕见的强寒潮暴发。当年12月27日,上海下了一整天大雪,并且风力达到6级到8级,出现了地面吹雪。当天南京、杭州等地均为大雪、暴雪,气温直线下降。12月28日,上海雪过天晴,阳光明媚,然而白天最高气温仅有-2.2℃,最低为-6.6℃。12月29日早晨,上海出现了-8℃的极端最低气温。
2008年,一次中等强度的拉尼娜事件,让中国发生一场罕见的大范围雨雪冰冻灾害,以积雪雪灾为主,持续时间长、影响范围甚广,北至新疆、南至云南的20多个省区市先后受到影响。积雪导致农作物受损、房屋倒塌,道路积雪严重影响交通运输,受灾人口超1亿。
2021年11月,在“双峰”拉尼娜事件的影响下,一次综合强度位居历史同期第五的强寒潮事件席卷我国大部地区,全国多地一夜入冬。
相关研究
编辑序号 | 论文 | 作者 |
1 | 风云气象卫星寒潮灾害天气监测应用 | 牛宁,任素玲,夏扬,杨冰韵 |
2 | 中国冬季两类极端低温事件特征及其大气环流成因分析 | 刘明歆,李艳,吕春艳 |
3 | 中国北方地区寒潮时空特征及其成因分析 | 乔雪梅,刘普幸 |
4 | 2020/2021跨年度两次强寒潮的鲜明特征及其成因 | 布和朝鲁 |
5 | 2000年前后我国寒潮活动特征的比较分析 | 马力,韦志刚,李娴茹,王欢,郭仕侗 |
6 | CMIP6全球气候模式对中国冬季寒潮频次模拟能力的评估 | 宋帅峰,延晓冬 |
7 | 1981-2015年东北地区寒潮事件变化特征 | 王晓伟,李晓玉,史雯琪,谷佳桐,赵海根,孙琛,游松财 |
8 | 东海内陆架夏季台风与冬季寒潮沉积动力过程的差异——基于现场观测的认识 | 卢健,姜静波,李安春,马小川 |
参考资料
编辑展开[1]王晓伟, 李晓玉, 史雯琪, 谷佳桐, 赵海根, 孙琛, 游松财. 1981-2015年东北地区寒潮事件变化特征[J]. 中国农业气象, 2023-05-28, 44(5): 423-432. [2023-11-22].
[2]寒潮从哪里来?如何防御?一图了解关于寒潮的7个真相.百家号. [2023-11-22].
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[4]“寒潮”“寒流”不是一回事!二者有区别!.中国气象局. [2023-11-22].
[5]寒潮的形成及其形成过程.中国气象局. [2023-11-22].
[6]寒潮的标准与分级.光明网. [2023-11-22].
[7]寒潮预警科普.中国气象局. [2023-11-22].
[8]大风、降温、降雪……盘点那些“名留青史”的超强寒潮.搜狐网. [2023-11-22].
[9]寒冷北极 缘何频频“高烧”.国家自然科学基金委员会. [2023-11-22].
[10]漫话寒潮及其危害.中国气象局. [2023-11-22].
[11]中国天气网贵州站.中国天气网. [2023-11-22].
[12]全球变暖 寒潮极端性更强.中国气象局. [2023-11-22].
[13]寒潮的功过评说及预防措施.中国气象局. [2023-11-22].
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[15]寒潮的功过评说及预防措施.中国气象局. [2023-11-22].
[16]东北等地将遭遇今冬首场强降雪,最全雪灾防御指南来了.百家号. [2023-11-22].
[17]气象局解读《综合气象观测业务发展"十四五"规划》.中国政府网. [2023-11-22].
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