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[科普知识] 关于衡量冷空气强度的标准

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发表于 2010-10-30 10:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
最近刚刚过去的强冷空气让大家还记忆犹新,这股冷空气使得全国大部分地区降温都达到了8-12度,CMA把它定义为下半年影响我国的首次寒潮天气,也是入秋以来最强的冷空气过程。不过这里也许一些人会提出质疑,单从降温上来讲,貌似还不如9月下旬中秋期间的那次强冷空气,那为什么这次还会被定义为入秋以来最强的冷空气呢?

其实这就牵涉到关于衡量冷空气强度的标准问题。这点其实在论坛和Q群里曾经也讨论过一些,但也没有得出很确切的结论。因此趁着最近冷空气活动比较频繁,在这里彻底讨论一下衡量冷空气强弱的标准,大家对此都可以各抒己见。我追击冷空气已经有10余载,颇有一些心得,这里先和大家分享一下。

关于冷空气的强弱,大家首先想到的是降温幅度。的确,在一般情况下,降温的大小是决定冷空气强弱的首要因素。因此如果只根据这点来衡量,刚刚过去的冷空气的确在降温幅度上不如9月中秋那次冷空气。

不过只用这一个标准来衡量所有的冷空气是不是过于局限呢?我们还是从这2股强冷空气来着手分析。大家可以发现,9月中秋那次冷空气虽然降温幅度非常猛烈,但从中有一个很大的特点,就是降温之前全国大部分地区气温都非常高,远远超过那时的气候值。比如东北不少地区最高气温还在30度以上,而长江中下游地区日平均气温也在30度以上;而降温之后并没有出现剧烈的负距平气温,而只是稍微负距平了一点点。拿上海来说,降温之前是30度,正距平7度,降温之后是19-20度,负距平2-3度。过程降温达到了10度以上,但气温总体还是正距平的。

再来看这次强冷空气,冷空气来临之前全国气温虽然还是正距平,但正距平幅度不大,一般也只有1-3度;而降温之后,全国中东部地区都负距平4度以上,局部地区达到负距平6-8度。同样拿上海来说,降温之前日平均气温是20-21度之间,正距平3度,降温之后日平均气温为12-13度之间,负距平4度,虽然降温幅度为8度左右,小于前者,但气温呈现负距平是远远大于前者的。


从这个实例可以看出,衡量冷空气强弱的标准不能仅仅限于降温幅度,降温以后的气温距平也是一个非常重要的因素。试想一下,比如处于隆冬季节的1月份,冷空气到来之前气温已经比较低,比如拿上海来说,在-2-4度左右,冷空气来了以后最低气温降至-6度,日平均气温跌破冰点,从降温幅度来说的确不大,但从气温距平来说是持续的负距平,难道可以说这股冷空气是弱冷吗?

所以在冬季,气温距平这个因素尤其重要,有时重要性会超过降温幅度。
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 楼主| 发表于 2010-10-30 10:05 | 显示全部楼层
除了以上2个因素,另外比如气压梯度、对流层低层降温幅度、中高层位势变化等等也可以反映冷空气的强弱,但一般只是作为参考而已。这边再来展开说一下对流层低层降温幅度与地面降温幅度的联系。

对流层低层,一般我们是取850hPa层面为主,因为这一层面的温度变化会直接影响到近地面气温。还是从9月中秋和10月霜降这2股冷空气来分析。从天气图分析的图中我们可以看到,前者给850hPa层面带来的降温小于后者(前者为降温12度左右,后者为降温16-17度),但从地面降温数值来看,正好相反。这是什么原因呢?

先看降温之前的情况:9月中秋那次冷空气到来之前,副高控制我国中东部大部分地区,盛行下沉气流,加上以晴到多云天气为主,地面气温高于850hPa层面好多;而10月霜降这股冷空气到来之前,中东部地区大多以阴雨为主,地面气温相对比较接近850hPa层面气温。

再看降温之后的情况:降温之后这2股冷空气都有一个共同点,就是天气没能完全放晴,特别是南方地区,天空云量很多,这就妨碍了辐射降温,使得地面和850hPa层面的气温再次被拉开。比如上海上空850hPa层面气温都已经降至0度以下,地面气温仍有12-15度左右。

在这2点共同作用下,使得这2股冷空气带来的低空降温和地面降温幅度正好相反。


因此低空降温幅度也是衡量冷空气强度的一个因素,但通常只能作为参考。

同样,中高层比如500hPa层面位势变化也不能具体反映冷空气的强度,因为冷高压是低层和近地面的天气系统。关于冷空气的不同类型,可见:《2008-09年我国秋冬季(08年11月-09年2月)气候回顾和总结》第7楼的第8点。

从以上分析可以看出,衡量冷空气强弱的因素有很多,比如降温幅度,降温前后气温距平,气压变化(梯度),低层温度变化等等,但这些因素存在主要和次要,我们分析冷空气的强度时要综合各种因素,然后从主次依次着手,不能盲目过于依赖某一个因素。
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发表于 2010-10-30 10:27 | 显示全部楼层
其实嘛,我觉得体感也是一个重要的衡量因素(其实对公众而言,体感等于一切。我管你降温多少,我感到冷了就是了)。这股冷空气,一举让华南差点由夏入秋,如此剧烈的在门槛边上的天气变动,给人的感观是大于一般的冷空气的。这股冷空气,让南海之滨的汕尾的民众都知道秋天来了。
   
当然,具体到各个地方,同一股冷空气给人们的感受可能不完全一致,所以体感是非正规的衡量因素。

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发表于 2010-10-30 10:56 | 显示全部楼层
我来YY。

目前,认同率最高的冷空气判别标准如下。
(此法由tom.hp发明,爱我海坛整理,请勿盗版,保留所有权利)
判别原理:根据冷空气强弱导致『tom.hp』打喷嚏次数的多少,来判定冷空气的强度

    打喷嚏次数(每日)   对应降温幅度(24h)     对应冷空气强度
    200以上             12以上(摄氏度,下同)          非常强
    100-200                  8-12                               强
    50-100                    4-8                               中等
    0-50                        0-4                                弱
发表于 2010-10-30 13:41 | 显示全部楼层
扯一句~地形对冷空气的判别没有影响么?

大家都知道近地面冷平流延伸的时候会受到地形的严重影响,那判别冷空气强度是否需要加入地形的因素呢?
比如南方A地北侧有山脉,而其南侧的B地则位于平原上,根据资料看B地的过程最低和降温常常超过A地,那么如果某日有一波冷空气南下,并出现了A地降幅超过B地,我们说他的强还是弱呢?

我觉得需要另外参考一个标准,那就是“降温幅度”相对于“历史同期冷空气的平均降温幅度”,这个同期最多在前后1候,具体地点时间具体考虑。

另外很赞同开尔文的说法,对民众来说冷空气的强度判别直接由体感温度决定。以这次冷空气上海的情况说,开始降温的第一第二天有偏北大风,体感很冷,而出现辐射最低的那天则没有前几天冷。就民众来说肯定说刮风那天冷,而气象是为人服务的,研究中可以用气象标准,但对外的预报中则应该采用体感来判别,而非单项温度。

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 楼主| 发表于 2010-10-30 17:47 | 显示全部楼层
扯一句~地形对冷空气的判别没有影响么?

这只是局地性,而冷空气的强弱基本是以整块地区的降温情况而言,所以地形暂时不考虑加入影响冷空气强弱的因素。

举个例子,同一股冷空气,济南降温幅度一般都会大于石家庄,而同一次升温,济南升温幅度也会大于石家庄,这就是地形因素。

对于“降温幅度”相对于“历史同期冷空气的平均降温幅度”,这个比较难具体衡量,因为现在气温的气候值取值都存在异议,更不用说冷空气降温幅度的气候值了。

比如对于9月下旬和10月下旬这2股强冷空气,其实在历史上并不少见,所以还算属于正常的天气变化范围。
发表于 2010-11-1 00:38 | 显示全部楼层
这次冷空气,CMA说是近5年以来最强的一股,冷空气强度和同期冷空气强度还要做对比吗?
专家的话:
经综合分析,21日开始的这次强冷空气过程将可能是近5年同期最强的一次冷空气过程。但其强度和影响均不及2002年10月下旬出现的强冷空气过程。
  以北京为例,2002年的强冷空气造成北京10月27日出现了零下3.4℃的最低气温,而目前影响北京的强冷空气过程,预计26日至27日北京最低气温将在1℃左右,其最低气温将高于2002年10月27日。
发表于 2010-11-1 03:55 | 显示全部楼层
“冷空气强度”是个很学术化的说法......
公说公有理婆说婆有理的东西......降温幅度气压神马的,随他去......
   
吾等小民只关心冷的程度
   
PS. 偶然发现兲朝和泥轰在寒冷天气预警上的标准很不一样.....(天气预警是公共气象服务的范围)
  
模板:
***小时内,最低气温将要下降**℃以上,最低气温小于等于**℃,陆地平均风力可达**级以上;
  OR         最低气温已经下降**℃以上,最低气温小于等于**℃,平均风力达**级以上,并可能持续。

  
——不同的***对应不同的颜色
------------------------------------------------------------------------------------------------------
北海道·宗谷地方     5月~10月:平均气温将出现5℃以上的负距平且至少持续2天
           11月~4月:最低气温将出现8℃以上的负距平
秋田县、宫城县     冬期:最低气温将低于-7℃ OR 最低气温将低于-5℃并持续数天
                         夏期:(略)
关东地方              冬期:最低气温将低于-6~-9℃(各地不同温度);
                         夏期:(略)
鹿儿岛县·奄美地方  最低气温将低于5℃(不论冬夏)
   
——只有一种“低温注意报”,木有神马“蓝色”“黄色”....很黄很暴力...

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发表于 2010-11-2 16:31 | 显示全部楼层
同一股冷空氣影響不同地區,可能因冷平流流動的主體方向及路徑不同,造成不同地區的降温幅度和温度距平變化各有不同.所以同一股冷空氣的影響可能對於某些地方比較強,而相對於某些地方來說比較弱.

比如,09至10年的冬季數字上是全國偏暖,但可以認為冬季冷空氣對中國影響及破壞是偏弱嗎?現實情況顯然是相反,尤其在北方地區更是杯具.

另外冬季由於冷空氣叠加效應會刷出低温,所以也必須注意同時間段內不同冷空氣的作用過程.比如C號冷空氣補充使某地出現-20度的最低氣温,但並不代表C號冷空氣是最強.低温的出現可能由於A號冷空氣使某地氣温由2度降至-12度,接着由B號冷空氣繼續補充使某地的積温進一步下降至-18度,最後C號冷空氣到來再令某地氣温降至-20.

假如-20度比某地旬內距平負4度,那麽上旬內那波冷空氣才是導致氣温負距的主因?那一股又是最強?

現實大氣中不論大橫槽或大經向的形勢,冷平流的補充是存在持續補充的可能性(當然也有可能不持續補充),有時候很難從表面的最高温度或最低温度來判斷冷空氣的誰強誰弱,温度距平也可能不太靠譜.而書本理論上的直觀論述也都強調了平均降温幅度,所以寒潮的爆發很多時集中在秋春節候,冬候很少.如何精確論述"強冷空氣"真的比較學術化.

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发表于 2010-11-2 16:38 | 显示全部楼层
除了平均气温,冬季极端最低气温也应该算一项重要的比较因素。
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