白鶴灘水電站壩區兩次寒潮大風天氣對比分析

摘 要：利用NCEP1°×1°6h再分析資料和常規觀測資料，對2018年1月6—9日和2月1—3日白鶴灘水電站壩區出現的兩次寒潮大風天氣過程進行對比分析，結果表明：兩次過程均有強冷空氣在貝加爾湖附近堆積，但由于環流形勢背景、冷空氣強度及路徑、前期基礎溫度不同，兩次過程產生的降溫幅度及大風強度不同;鋒區強度、氣壓梯度及3h變壓對預報寒潮大風有很好的指示作用;深厚且較強的冷平流輸送，配合高空動量下傳，有利于地面大風的形成;大風發生前溫度平流、垂直速度、散度、渦度等物理量在高低層的分布將出現一定程度的逆轉。

關鍵詞：寒潮;大風;冷平流;動量下傳

中圖分類號：S161

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191015061

引言

白鶴灘水電站為金沙江下游的第二個梯級在建電站，其壩址位于四川省寧南縣和云南省巧家縣交界的“V”字形峽谷區，地勢東西高中間低，南北狹長，河谷地帶狹管效應明顯。由于其特殊的地理位置，水電站常受大風天氣影響，對電站修建期間大壩澆筑、高空纜機的正常運行及施工人員的生命安全影響巨大。本文通過對2018年兩次寒潮大風天氣過程進行對比分析，探討寒潮大風的形成機制，對做好電站寒潮大風的預報、監測及防災減災工作有一定的現實意義。

1 天氣實況

2018年1月6—9日（簡稱“1.6”過程）和2月1—3日（簡稱“2.1”過程）白鶴灘水電站出現了兩次寒潮大風天氣過程。以新田站為溫度代表站，“1.6”過程降溫11.3℃，達寒潮標準[1]，過程極大風速為26.0 m/s?！?.1”過程溫度負距平絕對值為9.3℃，達寒潮標準[1]，過程極大風速為30.8m/s。

2 形勢分析

2.1 500hPa形勢對比

500hPa高度上，1月6日8∶00（圖1a），歐亞中高緯環流呈“多波型”，東亞倒Ω流型建立，東歐低槽發展東移，貝加爾湖西南部有一536hPa、-40℃的低壓閉合冷中心。20∶00低渦中心東移至蒙古國西部，向西伸出一條ENE—WSW向的橫槽。7日20∶00橫槽前壓到蒙古境內，槽前平直的西風鋒區中有小波動從高原移出，小槽出現在橫槽的東南方，槽前等高線疏散，正渦度平流加強，負變高加大。橫槽沿冷渦中心旋轉南下，8日8∶00南支槽與旋轉南下的低槽在西南地區合并，槽后南北經向度加大，偏北氣流加強，引導北極冷空氣大舉南下。高空鋒區南壓，增強到24℃/10個緯距，影響壩區。該過程屬于橫槽旋轉型。

2月1日8∶00（圖1b），歐亞中高緯為“兩槽一脊”型。1日20∶00黑海附近有暖平流，烏拉爾山高脊頂點北挺到喀拉海附近，脊的上游巴倫支海及新地島有趕槽東南移，槽后強盛偏北氣流引導冷空氣南下。東部低槽南壓至內蒙古境內，低槽東南部有一高原槽東移，且低槽前等高線疏散，有利于低槽東移加深，引導冷空氣向南爆發影響壩區。500hPa高度上鋒區強度≥24℃/10個緯距。該過程屬于低槽東移型。

2.2700hPa形勢對比

700hPa高度上，“1.6”過程壩區到盆地維持西南急流，急流中心最大風速值達30 m/s，9日有切變影響?！?.1”過程，1日8∶00云南到四川有西南急流帶，壩區處在急流核附近，最大風速值為12m/s，此后盆地到壩區轉為偏北風，壩區附近有切變維持。

2.3地面形勢對比

“1.6”過程前期，壩區受熱低壓外圍的偏南風控制，地面溫度較高。冷空氣在貝加爾湖西南部堆積，6日8∶00冷高壓中心強度達1065hPa，20∶00新疆南部到青海形成強烈的鋒區，冷空氣從新疆經青海侵入四川盆地，鋒區增強，冷空氣主體從涼山州東北部南下影響壩區。7日17∶00—20∶00壩區3h變壓達5hPa，20∶00鋒區強度達15hPa/5個緯距，壩區附近氣壓梯度大，100°～105°E，5個經距內等壓線達7條，壩區處于等壓線密集區，風速急增，溫度驟降。

“2.1”過程，2月1日8∶00貝加爾湖西南部冷高壓中心強度達1077.5 hPa，新疆南部到青海形成強烈的鋒區，1日14∶00鋒區強度達20hPa/5個緯距，鋒區南壓加強，20∶00冷空氣主體從云南昭通回流影響壩區，冷鋒南壓于壩區附近，1日17∶00—20∶00，壩區3h變壓達5hPa，20∶00 100°～105°E，5個經距內等壓線達9條，氣壓梯度迅速增大。與“1.6”過程相比，該過程貝加爾湖冷高壓更深厚，冷空氣更強，路徑主體偏東，等壓線更密集，造成壩區各站溫度更低，形成的極大風速更強。

3 物理量對比

3.1 溫度平流和垂直速度

“1.6”過程，1月5日20∶00—6日8∶00，壩區上空從近地面層到250hPa為冷平流及正速度，冷平流層深厚，從高層到低層，冷平流強度呈現弱—強—弱的分布，垂直速度則呈增強的趨勢。6日8∶00，400hPa附近出現冷平流大值區，中心值為-66×10-5℃/s，700hPa上出現正垂直速度大值區，中心值為12×10-3hPa/s，強烈的下沉運動引導冷平流下傳，有利于壩區產生大風降溫天氣。6日20∶00 400hPa以上轉為暖平流，700～400hPa為冷平流，垂直速度較強，這種中低層為冷平流并配合強烈下沉運動的形勢到7日20∶00左右發生逆轉，壩區風速顯著增加。

“2.1”過程，2月1日8∶00 700～500hPa為冷平流，600hPa附近有冷平流大值中心，強度達-48×10-5℃/s，500hPa以上為暖平流，冷平流層相比于“1.6”過程較淺薄。從高層到低層均為正的垂直速度，下沉運動強烈。1日17∶00 700～550hPa由冷平流轉為暖平流，而700hPa以下及550hPa以上均為冷平流控制，1日20∶00在750hPa附近冷平流中心與正速度中心重合，由于動量下傳作用，對流層中低層下沉運動及強的冷平流造成地面大風。

3.2 散度和渦度

“1.6”過程極大風速出現前，500hpa以上為負散度區，以下為正散度區，中高層輻合下沉、中低層輻散抽吸，利于高空動量下傳，使地面風速增強。之后高低層散度場的正負中心發生逆轉。渦度場上極大風速發生前，近地面層到300hpa為正渦度區。7日17∶00正渦度平流大值中心高度下降，近地面層出現負渦度區，高層氣旋性切變，低層反氣旋性切變加強下沉運動的發生發展，7日18：52分新田站偏北大風達8級，并呈增強趨勢，19：57分出現極大風速達22.4m/s。

“2.1”過程，1日17∶00 600hPa以上為輻散區，新田站出現8級偏北大風。23∶00高低層正負散度區有所調整，500～300hPa轉為輻合區，650～500hPa及近地面層為輻散區，中高層輻合低層輻散的環流配置利于地面大風的產生，2日00：11分新田站出現偏北極大風，風速達25.3m/s。渦度場上，1日8∶00—17∶00，近地面層到200hPa為正渦度區，正渦度大值中心在400hPa附近，中心值達8×10-5/s。17∶00 700hPa以下開始轉為負渦度區，高層反氣旋性切變，低層氣旋性切變，利于下沉運動的發生，壩區出現8級偏北大風，且風力不斷增強。

4 結論

“1.6”過程貝加爾湖冷低渦發展向西伸出橫槽，并旋轉南下，槽后強偏北氣流引導冷空氣南下;“2.1”過程烏拉爾山高壓脊上游的趕槽東南移，脊前偏北氣流引導高緯冷空氣南下在貝加爾湖低槽堆積，槽前等壓線疏散，利于低槽東移加深，引導冷空氣南下爆發影響壩區。

“2.1”過程冷高壓中心強于“1.6”過程，且冷空氣路徑不同，“1.6”過程冷空氣主要從涼山州東北部南下影響壩區，主體偏西北;“2.1”過程冷空氣主要從云南昭通回流影響壩區，主體偏東。

當地面鋒區強于15hPa/5個緯距、氣壓梯度5個經距內等壓線達7條及以上、3h變壓≥5hPa時，白鶴灘水電站壩區易出現10級及以上大風。

深厚且較強的冷平流輸送，配合高空動量下傳，利于地面寒潮大風的形成。大風發生前溫度平流、垂直速度、散度、渦度等物理量在高低層的分布將出現一定程度的逆轉。

參考文獻

[1] 朱乾坤，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學原理與方法（第四版）[M].北京：氣象出版社，2000：10.

[2]章國材.強對流天氣分析與預報[M]. 北京：氣象出版社，2011：11.

作者簡介：

邊茜（1992-），女，本科，助理工程師。研究方向：短臨及中短期天氣預報。