专家顾问:国家气候中心首席预报员 宋文玲 

中央气象台高级工程师 蔡芗宁 

编者按:冬季,我国多地冷空气活动频繁,常导致大风、降温和雨雪天气。那么,影响我国的冷空气从何而来、兵分几路?在我国曾有哪些“壮举”?今冬冷空气影响几何?

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殷儒 制图

前行中的冷空气,你将选择哪条路?

中国气象报记者 赵晓妮

央视新闻主播有一条关于冷空气的段子——

“你好,我是偏东路径的冷空气,最近挺想大家的,所以今天早上就迫不及待地从东北那边先进来了。一个没忍住,给吉林长春带来了今年入冬以来的首场降雪,虽然比往年稍晚了一些。”

冷空气,熟悉又陌生,一起感受下它的奇幻旅程。

从西伯利亚的中转站再次出发

漫长的冬季,从极地蜂拥而来的冷空气在西伯利亚中部丛林与旷野上空集结。

这时候,这里的黑夜力量强盛,而白昼不得不尽量蛰伏等待。淡漠的太阳不足以温暖大地,但地面却向这片广袤的空间释放着凌厉的寒气。而从极地来的冷空气就像是“粗鲁的野蛮人”,不断从北方赶来,呼啸的风声便是其粗粝的歌声。

气温越来越低,冷空气堆积在一起,直到某个时机,这片地区对冷空气的容载量终于达到某种极限,于是这帮家伙就要继续上路,在西北气流引导下踏上南下征程。

为什么选择南下?原因在于海陆热力性质的差异。冬季在陆地上形成强大的高气压,在海洋上形成低气压,它们之间就有了气压梯度,这样就产生了水平气压梯度力,促使大气由气压高的地方向气压低的地方流动,形成了平常所说的风。由于地球的自转,所以风沿地表作水平运动就会受到地转偏向力影响,在北半球向右偏转成西北风。这个西北风主要来源于蒙古、西伯利亚一带,而且是从高纬吹向低纬。

冷空气要前往的目的地似乎有些遥远,自北向南,将穿过或抵达蒙古国、中国的北方、中国东部或中国大部地区。

但路途并非只有一条,或许,在出发前,它们还得吟诵诗人罗伯特·弗罗斯特的那首《未选择的路》:“黄色的林子里有两条路,很遗憾我无法同时选择两者,身在旅途的我久久站立,对着其中一条极目眺望,直到它蜿蜒拐进远处的树丛。”

四条通向中国的道路

尽管很多冷空气实力强劲,但要从西伯利亚来到中国,还要循着四条固定路线:西北路(即中路)、东路、西路及东路与西路汇合而成的线路。

这四条线路的出现与北半球海陆分布情况有关。冬季,广阔的太平洋和大西洋偏暖,而陆地则十分寒冷,因此在大气环流中,大陆东部地区很容易出现槽区,冷空气南下线路正是沿着槽区而出现。

让我们跟着冷空气,探寻这四条进入我国的路径。

路径一:西北路

从西伯利亚出发后,冷空气沿着阿尔泰山与杭爱山翻越蒙古高原,从内蒙古地区进入我国。

人们常在天气预报中听到“一股较强冷空气将自西向东影响我国”这句熟悉的播报,讲的就是从西北路径上风尘仆仆赶来的冷空气。

这一路上并未遇到高大地形阻碍,很快,冷空气就可以推进到我国河套地区。这里是黄河冲击形成的平原,冬季寒冷干燥。循这条路径下来的冷空气,在长江以北地区所产生的寒潮天气以偏北大风和降温为主。

从河套地区再往南走,冷空气便可直达长江中下游及江南地区。即使在冬天,来自南方的暖湿气流依然可以抵达这里。当冷空气与其相逢,便会产生雨雪天气。

路径二:东路

选择东路的冷空气将不得不翻过整个蒙古高原,再沿着大兴安岭、太行山从东北方向推进。该路径经过地形的影响,常常给人的感觉是冷空气是从东北方向来的。

东路冷空气抵达我国华北北部后,在冷空气主力继续东移的同时,低空的冷空气会折向西南,经渤海侵入华北,再从黄河下游向南可达两湖盆地。

而走过这么多山山水水的冷空气,常使渤海、黄海、黄河下游及长江下游出现东北大风,华北、华东出现回流,气温较低,并伴有连阴雨雪天气。

路径三:西路

选择西路的冷空气,则一路“摸”着高大山脉的边缘而来。

沿着天山北界,冷空气经新疆、青海、西藏高原东南侧南下。在新疆,它常常掀起狂风,还常常与从西部来的暖湿气流“激烈交锋”,带来暴雪天气。

不过,虽然其对我国西北、西南及江南各地影响较大,但降温幅度不大,只是当南支锋区波动与北支锋区波动同位相而叠加时,才可以造成明显降温。

路径四:东路+西路

一股冷空气的力量已经让人胆寒,如果两股冷空气经过长途跋涉后汇集起来,波及范围可能会更广。

在冷空气南下我国的过程中,的确存在这种情况。东路冷空气从河套下游南下,西路冷空气从青海东部南下,当两股冷空气在黄土高原东侧,黄河、长江之间汇合时,可造成大范围雨雪天气。

不仅如此,两股冷空气还会合二为一,一起南下,带来大风和明显降温天气。

风停了,雨停了,大气依然在运动

当冷空气沿着不同路线长途跋涉到我国,掀起阵阵狂风,或者与暖气团合作带来一场雨雪天气后,这次旅行似乎有了一个终点,在这些激烈的天气过程中,冷空气终于释放出能量与热情,也“洗”去了一身的疲惫,一切终于恢复平静。

而大气运动依然在大自然中进行,新的冷空气重新在西伯利亚集结,然后南下,重新寻找旅行的意义。

“冷空气”的前半生:从北极到西伯利亚

中国气象报记者 张格苗

当居住在中国北方的人们开始穿上厚厚的棉衣,我知道,又该是我“闪亮登场”的时候了。你可能已经听到《天气预报》节目主持人说:“随着一股来自西伯利亚的冷空气南下,我国气温将出现大幅跳水。”没错,我就是那股冷空气,能屈能伸、实力强劲。

我的家乡在新地岛以西,那里属于北冰洋,太阳总是离那里很远,常常只有斜阳照过来。在漫长的冬季,更是无尽的暗夜。所以,我的家乡冷极了,气温往往低于零下四五十摄氏度。

所谓“一方水土养一方人”,我在那里诞生,“体寒”便称得上是从娘胎里带出来的毛病。事实上,我的母亲北极冷涡孕育了不少儿女,但各有各的归宿。有的去了美洲,有的去了欧洲。听说,我很可能抵达一个遥远的国家——中国。

当然,目的地不是我自己选的。经年累月,有太多祖辈和兄弟姐妹沿着大气环流的“道路”和高低不同的地势去了不同的地方。这故事,要追溯起来,几乎从地球上有生命的时候就开始了。

我从家乡出发,经过巴伦支海,走过俄罗斯的欧洲部分,好不容易翻过乌拉尔山,没想到一下子掉进了广袤的西西伯利亚平原。平原周围,是阿尔泰山、蒙古高原、哈萨克丘陵、天山山脉等地势海拔高的地方,我被彻底困在了那里。

西西伯利亚平原是一个冰窖。看上去,这里跟我的家乡差不多冷,可是体感温度却不同。坚硬而古老的地壳不像柔软而温暖的海洋,寒冷干燥,昼夜之间,气温下降得极快。在这里,牛奶被冻成冰块,露天放置的钢铁失去韧性,一折就断。

还好,越来越多小伙伴的到来,让我不至于太孤单。从冰岛以南洋面远道而来的小伙伴的家乡比我的家乡稍微暖和一些,但他的路途太遥远,给我讲所经之地欧洲南部、地中海、黑海、里海的时候,看上去有些疲惫。从新地岛以东洋面来的小伙伴可就近多了,他从北极沿着中西伯利亚高原边缘而来,但他的家乡比我的家乡更冷。

随着时间推移,我们冷空气越聚越多。终于,广袤的西西伯利亚平原也容不下我们庞大的“身躯”,拥挤着、流动着,我们冲破限制,兵分几路,奔向最终目的地——中国。

盘点“好动宝宝”冷空气的“壮举”

中国气象报记者 宛霞 

“在全球变暖的大背景下,近几年强冷空气以上等级的冷空气事件较上世纪五六十年代明显减少,但冷空气强度的极端性却表现得更加明显。”中央气象台高级工程师蔡芗宁说,这从能量守恒角度很容易理解,冷空气的源地仿佛住着一个“好动宝宝”,每次都是小打小闹根本不尽兴,必须来一场剧烈运动才能消耗掉“好动宝宝”的能量,让其“消停”一阵子。

于是,就出现了所谓的“世纪寒潮”“Boss级寒潮”。

据蔡芗宁介绍,近几年对我国造成较大范围影响的冷空气事件主要有三个。

第一名当数2016年1月21日至25日的寒潮天气过程,其也曾被冠以“世纪寒潮”“Boss级寒潮”等名头。

此次寒潮造成我国多地最大降温幅度达8℃到14℃,局地超过14℃。寒潮过程使中东部多地出现极端低温,造成233个县(市)最低气温跌破当地建站以来同期历史极值,内蒙古东北部过程最低温度达-48℃,江南大部过程最低温度普遍下降到-4℃以下,气温0℃线南压至华南中部一带。

“这次寒潮过后,经过十多天休整,这位‘好动宝宝’又满血复活,在2016年2月11日至15日我国春运期间,再次发动第二次寒潮过程。”蔡芗宁介绍,这次过程降温幅度大,影响范围广,对春运造成较大影响。冷空气经西北、华北、东北一路南下影响至江南、华南及西南地区东部,除青藏高原大部及云南外,全国大部地区过程最大降温幅度达8℃到16℃。寒潮带来的大风、降温和雨雪天气严重影响春运,内蒙古、甘肃、山西、河北、山东、重庆等地高速公路部分路段临时封闭或通行受阻,沈阳、大连、烟台等地部分航班延误或取消。

“我国并不是只有冬天才会受到大范围冷空气影响,春天的冷空气势力也不容小觑。”蔡芗宁说。

2017年4月8日至12日,我国出现了一次全国性强冷空气过程,西北、华北、东北、黄淮、华南等地降温幅度普遍在6℃以上,西南、江汉、江淮、江南等地降温幅度达10℃到12℃,东北、黄淮、江淮等地伴有4级到6级偏北风。

“春天的冷空气与冬天相比,除了带来大风降温影响外,更容易造成南方地区的强降水。4月份来自南海和西太平洋的暖湿气流逐渐活跃,不断向北输送水汽,并与北方南下的冷空气在长江中下游交汇,使这一带出现了区域性暴雨天气过程。”蔡芗宁说,在此次过程中,湖北、江西、浙江等地降水量达50毫米到100毫米,局地超过100毫米,暴雨影响范围达17万平方公里。

今冬冷空气威风不减 公众防寒取暖需有策

中国气象报记者 崔国辉

在2017年尚未入冬时,国家气候中心预测今冬气温较常年正常略偏暖。果不其然,监测数据显示,2017年12月,全国平均气温(-2.2℃)较常年同期(-3.2℃)偏高1℃。

然而,回想过去的一个多月,大家对“暖”的感受并没有那么深刻,反倒是几次冷空气过程令人印象深刻,而监测数据也印证了这一点。2017年12月,我国共有5次冷空气过程,较常年(3.9次)偏多,其中有4次为一般性冷空气过程,12月11日至12日为强冷空气过程。进入1月以来,已有1次一般性冷空气过程和1次强冷空气过程。根据预测,1月后期至少还会受到两次冷空气影响,预计将较常年同期(3.4次)偏多。

面对威风不减的冷空气,公众防范更要讲究策略,针对冷空气的特点,逐一布防,才能做到万无一失。

冷空气最大特点是带来降温,强冷空气袭击前后的两三天内,平均气温和最低气温骤然下降。在暖湿气流配合较好、环流条件适宜的情况下,冷暖空气交汇还会带来雨雪天气,进一步降低体感温度。人体的体温调节功能对这种突如其来的寒冷刺激难以适应,如果不及时添衣保暖,便容易受凉,导致机体抵抗力下降。

同时,冷空气来袭往往伴有大风。冷暖气团之间存在一股无形的气压梯度力,正是这股力量促进了风的形成。冷空气随风侵入衣物,便会带来一番寒彻骨的感受。因此,公众在穿衣时更要注重衣服的防风性能。

最容易被人们忽略的是冷空气的干燥。在冷空气南进过程中,冷气团有上升运动,绝热膨胀过程使冷空气干燥无比。因此,强冷空气能使空气湿度显著降低,鼻咽黏膜容易因干燥而受损,这时流感病毒便可乘虚而入。

此外,冷空气来临前的短暂升温颇有迷惑作用——当人们看到《天气预报》播报“明天冷空气南下”时,当天往往天气晴朗、格外温暖。这是由于冷空气与高空槽联系紧密,我国地处西风带,高空槽前往往是西南气流,槽后则是自北而来的冷空气。当较强冷空气来临时,冷锋前的西南暖湿气流往往也会明显发展,造成锋前的明显升温。因此,如果冬季的某一天突然变得很暖和,那么往往预示着冷空气即将到来,更加不可放松警惕。

链接:冷空气档案

概念

冷空气是使所经地点气温下降的空气团,其范围纵横长达数千公里,厚度达几公里到几十公里。

冷空气等级划分

根据2017年修订的冷空气等级国标,采用受冷空气影响的某地在一定时段内日最低气温下降幅度和日最低气温值两个指标,划分为弱冷空气、较强冷空气、强冷空气和寒潮四个等级。

弱冷空气——日最低气温48小时内降温幅度小于6℃。

较强冷空气——日最低气温48小时内降温幅度大于或等于6℃但小于8℃,或日最低气温48小时内降温幅度大于或等于8℃,但未能使该地日最低气温下降到8℃或以下。

强冷空气——日最低气温48小时内降温幅度大于或等于8℃,且使该地日最低气温下降到8℃或以下。

寒潮——日最低气温24小时内降温幅度大于或等于8℃,或48小时内降温幅度大于或等于10℃,或72小时内降温幅度大于或等于12℃,而且使该地日最低气温下降到4℃或以下(其中48小时、72小时内的降温指的是日最低气温连续下降)。

(责任编辑:杨利利)