浅谈寒潮的成因及对我国的主要危害
【摘要】由于北极地区因太阳高度角极小，地面和大气吸收的热量亦极少，终年为冰雪覆盖。冬半年因太阳斜射，加以昼短夜长，地面得到的太阳辐射能量更少，其放出的热量远远超过所吸收的热量，因而使寒冷程度逐渐加强，范围扩大。冬季的温度一般都在零下40-50℃之间，甚至有的地方还出现过零下60-70℃的低温。这些范围很大的冷气团聚集到一定程度，在有利的大气环流引导之下，大规模向南倾泻而下。使寒潮成为强度大、范围广、来自极地或寒带向中纬度或低纬度侵袭的强烈冷空气活动，也是主要灾害性天气，其对国民经济人民生产生活尤其对民航安全的危害较大。本文对寒潮成因、危害以及预警信号等做了简要的介绍，对于这种灾害性天气希望能给大家提供一些参考，从而对其有更清楚的了解，以至于更好的预防寒潮带来的危害。
【关键词】寒潮 危害 预警信号 成因 路径
引言
寒潮是强度大、范围广、来自极地或寒带向中纬度或低纬度侵袭的强烈冷空气活动。由于它来势迅猛，所经之地，短期内气温急降，并伴有大风，常有雨或雪和急剧降温，会出现冰冻。一般而言，寒潮对北方的影响强于南方，西北、华北、东北的北部是受寒潮影响较强的地区，过程降温值平均12～14℃；但江南的南部到华南北部的南岭一带，寒潮降温却达到和三北北部相同的强度，平均为12～13℃。据统计，1955年秋季～1975年春季期间，青藏高原及其周围边缘地区受寒潮的影响较弱，尤其是高原东南部背风坡，过程降温值平均仅4～6℃，而青藏高原外围较远的北面、东面和东南面所受的影响都较强；位于太行山东侧、燕山南侧平原上的北京、保定、石家庄一带，降温明显偏小。
1、我国寒潮的定义及其出现频次
目前我国对寒潮的规定是：受强冷空气影响，长江中下游及其以北地区48小时内降温 10℃(14℃)以上，最低气温达4℃以下，陆地上有相当于三个(三四个)大行政区的地方出现5—7级大风，沿海有三个(所有)海区出现了7级以上大风，如出现这样天气，则称为一般寒潮(强寒潮)活动。由于我国幅员辽阔，各地气候差异很大，强冷空气对工农业生产的影响也不尽相同，因此，中国中央气象台从全国大范围的角度出发，用日均温的过程总降温高于10℃和温度负距平（低于平均值的数值）的绝对值高于5℃，或者过程总降温高于7℃和温度负距平的绝对值高于3℃作为标准，根据寒潮影响地区的大小，分别定义全国性寒潮和区域性寒潮。
平均而言，中国每年出现寒潮的次数约为6次，但各年差异很大，寒潮出现次数最多的年度达10 次，而出现最少的年度仅2次。影响中国的寒潮主要出现在10月～翌年4月，9月和5月很少。各月出现寒潮的总次数，以11月最多，共25次，约占1/6，即平均每年有一次；12月22次；1月18次；2月21次；3月和4月均为20次；10月15次；5月6次和9月4次。夏季不能形成寒潮。
2、寒潮的发生原因
北极地区因太阳高度角极小，地面和大气吸收的热量亦极少，终年为冰雪覆盖。冬半年因太阳斜射，加以昼短夜长，地面得到的太阳辐射能量更少，其放出的热量远远超过所吸收的热量，因而使寒冷程度逐渐加强，范围扩大。冬季的温度一般都在零下 40-50℃之间，甚至有的地方还出现过零下60-70℃的低温。这些范围很大的冷气团聚集到一定程度，在有利的大气环流引导之下，大规模向南倾泻而下。这就是寒潮爆发。当寒潮向南方大规模流动时，暖空气也随之“节节败退”，因此所经过的地区，首先要受到暖空气的影响，温度显著升高。如果所经过的地区原来就已经在暖气团控制下，那么在寒潮前面暖空气不断输送之下，也会出现温度猛烈升高的天气。因而经常在寒潮之前要暖和一两天。
2.1 影响我国寒潮的3个主要源地及其入侵路径：
2.1.1 寒潮的3个主要源地
①新地岛以西的寒冷洋面。冷空气经巴伦支海、苏联欧洲地区进入我国。其出现次数最多，达到寒潮的强度也最多。②新地岛以东的寒冷洋面。冷空气经喀拉海、太梅尔半岛、苏联地区进入我国。它的出现次数虽少，但是气温低，可达到寒潮强度。③冰岛以南的洋面。冷空气经前苏联欧洲南部或地中海、黑海、里海进入我国。它出现次数较多，但是温度不很低，一般达不到寒潮强度，但如果与其他源地的冷空气汇合后也可达到寒潮强度。以上三个源地的冷空气，是中央气象台对1970～1973年1～4月和10～12月资料的统计结果。其中95%的冷空气都要经过西伯利亚气中部（70°～90°E，43°～65°N）地区并在那里积累加强。这个地区称为寒潮关键区。
2.1.2 寒潮的路径
寒潮入侵时其主体的移动路线称为寒潮路径。由于入侵我国的寒潮源地不同，加之地势的影响，其路径并不是每次都一样，但也并不是杂乱无章的。统计分析表明，寒潮常有四条路径入侵我国。①从西北来的寒潮，由新地岛附近的冰洋出发，经西伯利亚西部，进入我国新疆北部或蒙古人民共和国，朝东南方面，扫过黄河河套地区泻人华北平原，直达长江中下游地区；有时穿过南岭影响南部沿海，又称中路，较为多见。②从北方来的寒潮，由亚洲北部的北冰洋上起身，经苏联远东部分和蒙古人民共和国径直南下，称为东路。③从西方来的寒潮，由欧洲北部的北冰洋上启程，穿越整个欧洲大陆，南下到地中海附近， 然后拐弯向东走，从我国西部进来，又称为西路。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。
2.2 寒潮发生时的主要环流特征
寒潮发生时的环流形势大致分为五类：小槽发展型、低槽东移型、横槽转竖型、纬向环流型、低槽旋转型。
（1）小槽发展型：出现在新地岛以西，格陵兰岛以东的不稳定小槽在东移过程中发展，最后演变成东亚大槽。这类寒潮是乌拉尔山高压脊北部的不稳定小槽沿脊前西北气流东移南下时，在特定的环流形势下，迅速加深为南北向的大槽，引导冷空气大举南下造成的，速度快，各系统强度猛增是这类寒潮最显著的特点。
（2）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. 这类寒潮是由一对槽脊在西风带中自西向东移动，带动冷空气大举南下造成的。在寒潮过程中，欧亚上空始终为径向环流，影响槽直接与极涡相连，冷源雄厚，前48小时低槽一般位于乌拉尔山，蒙古中部到贝加尔湖为一高压脊，亚洲低纬度环流平直，多南支槽东移，前24小时低槽位于河套西部。此时，能否大举南下，关键在于青藏高原有无高压脊发展，有则暴发，无则为一般性冷空气活动。
（3）横槽转竖型：东亚倒Ω流型建立时，极涡向西伸出一个东-西走向槽，槽前后是偏北风（340°-20°）与偏西风（300°—250°）的切变.转竖 欧亚上空为两槽一脊型，乌拉尔山或东欧或西亚为一高压脊，欧洲或欧洲西部为一低槽，横槽位于东亚。与南压类相比，与横槽相连的低压中心偏东偏北，一般在105°E以东、60°N以北，槽线呈西南西～东北东走向，位置也在50～70°N之间。横槽能否转竖南下，关键在于乌拉尔山一带的高压脊能否在东移中继续发展。是，则转竖，否，则短期不易转竖。
（4）纬向环流型：欧亚上空的大气环流径向度加大，槽脊几乎原地加强或南北叠加而成大槽大脊是这类寒潮的特点。
（5）低压旋转型：是横槽型中的一种特殊情况。与横槽型的区别在于寒潮暴发不是由一条槽线南压或转竖造成的，而是太梅尔极地低压逆转，低压后部一个又一个的小横槽连续南下，带动一股股冷空气南下而形成持续低温。低压后部的长波槽脊稳定少动，是这类寒潮的显著特点。
例如2005年3月10～13日一次全国性寒潮天气过程的环流背景、影响天气系统的主要成因是(1)西欧上空500hPa强暖平流致使在西伯利亚地区形成阻塞高压,建立横槽,横槽北侧的东北气流引导超极地冷空气和西路冷空气合并加强;形成了异常强的冷高压、锋区、冷温度中心和冷温度平流。(2)两个短波槽东移侵入阻塞高压,使得横槽两次建立和转为竖槽,导致强冷空气大举南侵。(3)寒潮带来大范围强降温、700hPa西南急流与冷空气交汇、1000hPa以上层气温在0℃以下的垂直分布,为南方大到暴雪提供了动力、水汽和凝结的温度条件。
3、寒潮对我国的主要危害与预警信号
寒潮是我国的主要灾害性天气。受到寒潮侵袭的地方，常常是风向迅速转变，风速增大，气压突然上升，温度急剧下降，同时还可能下雨、下雪，出现霜和冰冻现象。寒潮南下，在我国西北和内蒙古及北方地区常有大风沙天气。在淮河以北地区一般表现为少雨，偶尔有降雪。过淮河后，降水机会增多。它在不同季节还可形成不同天气，其中有几种天气对国民经济危害较大。冬季寒潮造成急剧降温会冻裂工矿中的各种管道和阀门，还可酿成火灾水灾，致使停工停产。带来的雨雪和冰冻天气对交通运输危害不小。如1987年11月下旬的一次寒潮过程，使哈尔滨、沈阳、北京、乌鲁木齐等铁路局所管辖的不少车站道岔冻结，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。我国南方的经济作物也最怕冻害，橡胶树在5℃以下低温时，会使主干爆皮流胶，甚至全部干枯;柑桔遇—9℃以下低温便会冻伤。
春季寒潮南下，在长江以南与暖湿空气对峙，便造成连续低温阴雨。它对早稻影响最大，只要日平均气温低于12℃，最低气温低于8℃，持续三天以上，并伴有阴雨，就会发生冷害，引起芽种霉烂或烂秧。在冬季和春秋寒潮中形成冻雨，且高山比平原多。冻雨最大的危害是压断电线，拉倒电杆，造成电讯和输电中断;交通受阻，事故频发;甚至牧区母畜吃了有冻雨的草也会引起流产。
寒潮可造成雪灾。例如1983年12月21——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。
寒潮对民航飞行安全也有很大的影响。寒潮大风平均风速一般可达15米/秒以上，阵风可达25 米/秒以上，风向多为西北到偏西，维持时间较长，一般为几小时到十几小时，有时可达2天以上。特别是首都机场，大风与跑道形成45度以上交角，大侧风交角使飞机的起飞和着陆会变得很复杂。在侧风中滑跑时，飞机两翼所受风的作用力不相同，迎风一侧机翼的升力增加，背风一侧机翼的升力减小，于是产生一个倾斜力矩。另外，由于侧风压力中心与飞机重心不重合，还会产生一个使飞机向逆风方向旋转的转弯力矩。当侧风很大，与转弯力矩作用相反的跑道面对机轮的反作用力，不足以使飞机保持平衡时，机头便向侧风方向偏转。所以飞机在侧风中滑跑时，机长都向侧风方向压杆，以消除倾斜力矩，向侧风的反方向登舵以消除转弯力矩。飞机在有侧风时着陆，比起飞时困难更大，此时机长必须注意修正偏流，如果修正不当，会造成飞机场外接地。飞机在强侧风条件下接地时，很可能发生轮胎破裂和起落架折断等事故，严重危及飞机和乘客的安全。寒潮降水使低层湿度急剧增大，很容易产生低碎云，这种低碎云有时仅有几十米，而且云底高起伏很大，严重影响飞机的起飞和着陆。
寒潮冷空气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，途经苏联的新西伯利亚、蒙古人民共和国或苏联中亚地区进入我国。冷气团的直径可达几干公里，厚度伸展到6、7千米高空。但因各地受地理环境和气候条件影响，寒潮标准也不相同。其预警信号分三级，分别以蓝色、黄色、橙色表示。
--寒潮蓝色预警信号
含义： 24小时内最低气温将要下降8℃以上，最低气温小于等于4℃，平均风力可达6级以上，或阵风7级以上；或已经下降8℃以上，最低气温小于等于4℃，平均风力达6级以上，或阵风7级以上，并可能持续。
--寒潮黄色预警信号
含义： 24小时内最低气温将要下降12℃以上，最低气温小于等于4℃，平均风力可达6级以上，或阵风7级以上；或已经下降12℃以上，最低气温小于等于4℃，平均风力达6级以上，或阵风7级以上，并可能持续。
--寒潮橙色预警信号
含义： 24小时内最低气温将要下降16℃以上，最低气温小于等于0℃，平均风力可达6级以上，或阵风7级以上；或已经下降16℃以上，最低气温小于等于0℃，平均风力达6级以上，或阵风7级以上，并可能持续。
4、小结
（1）寒潮是强度大、范围广、来自极地或寒带向中纬度或低纬度侵袭的强烈冷空气活动。在我国年出现次数约在6次左右，对南方影响一般小于北方。夏季则不能形成寒潮。
（2）我国寒潮有4条路径及3个主要源地。其环流形势大致分为五类：小槽发展型、低槽东移型、横槽转竖型、纬向环流型、低槽旋转型。
（3）寒潮是我国的主要灾害性天气。受侵袭的地方，常常是风向迅速转变，风速增大，气压突然上升，温度急剧下降，同时还可能下雨、下雪，出现霜和冰冻现象。因此，对于道路交通，农业生产，电力输送，民航等都有较大的影响。
【参考文献】：
[1]《气象学与气候学》 张志明、范钟秀 中国水利水电出版社。
[2]《天气学原理和方法》 朱乾根、林锦瑞、寿绍文、唐东升 气象出版社
[3]《气象万千——寒潮》 金传达 气象出版社
[4]中国气象报 2007-03-03 （蒙嘉川）
[5] 樊明,冯军,尚学军.“2001 4 9”寒潮天气形成过程分析.气象,2002,28(3):54～57.
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