大雪飞，风出壑，一夜江南白——大雪二候的“世纪寒潮”

开尔文

语曰：纷飞大雪转凄迷，鹖鸟不鸣马肯啼； 虎始交后风生壑，荔挺出时霜满溪。
        
这是明代七十二候歌《万病回春》 中，关于大雪节气的形容。在庚寅年的大雪节气第二候（2010-12-12到12-16），中国南方遭遇了一次世纪寒潮，相当贴切地表现了大雪的候应，那便是：大雪飞，风出壑，一夜江南白。
      
在这次世纪寒潮中，长江流域大雪纷飞，一夜之间，雪花盖满了大江南北，远及河西。华南沿海阴雨湿冷，风力疾盛，体感非常寒冷。此次寒潮，光看气温变化来衡量，也可看出实力相当了得：南方地区气温发生了急剧的下跌，不管是最大气温降幅还是平均温度降幅，一般都超过8℃，10℃以上的降温是比比皆是。连一贯能在其他地方的寒冬中独善其身的雷州和海南，也难逃大难：徐闻县和海口市，一日降温幅度都达到17℃，仿若夏冬倒置突然发生。天气变化非常剧烈，许多生物都难以忍受。今天我亲眼看到，连办公室里的苍蝇都被冻死——虫且如此，若毫无准备，人何以堪？
      
为什么突然间发生如此剧烈的寒潮呢？其实早在寒潮确切发生之前，已经有一定的征兆了，数值运算也有比较贴近实况的验算结果。大约在11日左右，也就是大雪初候之末，如此形势已经板上钉钉。
      
导致出现天气如此剧变的环流原因，可以很简略地归纳为：
      
极涡旋转南下+副高反弹加强+南支波动活跃
      
结果就是南方的这次“世纪寒潮”，具体表现为：中国中东部剧烈降温+中国中南部阴雨雪冰冻
      
在这次寒潮过程中，雨雪分界线压过了南岭和武夷山。零度线基本也和雪线一样，来到了岭南。川渝黔鄂湘赣皖苏沪浙十个南方省市，省会都出现了降雪。这也是这些地方今年的第一场雪，除了带给人们寒冷之余，也带来了惊喜和兴奋——尤其对喜欢雪的人而言。
      
关于此次寒潮的天气实况，可以参见各版的实况帖：
      
大雪二候南国世纪寒潮追击帖
      
今日天气版
      
抛开具体的实况资讯，让我们从环流角度，来简单地总结一下这一次的寒潮过程。

开尔文

1.北半球环流演变情况
      
尽管KMA最近经常罢工，北半球500hpa高度场环流天气图多有缺失，但是仍然不妨用它的相关产品来直观地演示本轮环流演变情况。
      
下面的动图中，KMA所缺失的图，相关帧用最接近的时次的图，延长播放时间来作为替代：
      

      
我们看看基本的环流特点，并注意几个重要分区。
      
一、极涡形态及主要环流因子
      
1.极涡为多极型形态，并不断碎裂出新的小单体，用形象的话来形容，就是“肉丸”还在不停地制造中
      
2.四大长波脊大致位于北美中西部、大西洋、中亚、阿留申地区，基本间隔大致为90个经度，非常稳定
      
3.极涡及相关衍生的低涡各自漂移旋转，对各个区域均有影响，导致北半球关键的发达区域均陷入严寒
      
4.出现强大的洋中槽，并一度演化成洋中切断，与大洋阻塞系统形成偶极子相对，利于阻塞高压的坚挺
      
      
特别到16日，基本形势仍然不变，由于阻塞和大型温带气旋的存在，数值预报几乎陷入死机状态
      
我们可以看到，大西洋北部的阻高系统，在暖脊被围攻的状态下聚合，甚至达到了583da的强度，已经相当于一个副高（只是温度不如）
      
阿留申的阻高稍微弱小，但也足以挡住远东极涡的入海。
      
如此形势，怎一个BT了得。

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二、欧美
        
从100°W到80°E这个半球区域内，不计在极地自旋碎裂的极涡中心，大致自西向东有6个稳定的长波系统：
      
a.北美中部长波脊、中亚脊（圈定区域）；
      
b.欧洲大切断冷涡/拖曳大槽、北美东部切断冷涡/拖曳大槽，各自旋转，导致北美东部和欧洲严寒冰冷，延续小雪以来的寒冷状态
      
c.大西洋中，北部是被切断合围的大西洋阻塞高压，大致在冰岛-格陵兰之间，越被围困，越是坚挺，顽强奋战，暖脊影响英国和巴芬湾
      
南部是从极涡分裂漂出来的切断大冷涡，对应一个温带低气压，并以洋中槽形态维持，与阻高互成偶极子
      
在大西洋阻高我自岿然不动的情况下，本应是西半球冬季半永久性地面低压系统的冰岛低压被迫位移，美东和欧洲两个大气旋被迫自旋，美加东部和欧洲大部都陷入了极度深寒，无以自拔
      
美加东部的冷堆向大西洋泄流，加持洋中切断系统；欧洲的大冷涡甩出深槽横扫地中海沿岸，导致从北非到中东的一次天气剧变，阿拉伯地区普遍在干旱中迎来罕见的冬季雹雪（雹与雪同时出现，意味着强对流和强冷流），伴有沙暴。这股泄流被中亚脊挡住，在图兰一带被迫埋地雷。
      
相关阅读，可参见气象新闻版的帖子：
      
小雪中期以来欧美的冰冷寒潮
      
干旱、沙暴、雹雪　极端天气轮番折磨中东

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三、东亚
      
东亚在本候发生了寒潮，至少暂时终结了前期的偏暖状态。
     
显著的环流特征，如前所述就是极涡南下+副高北抬+南支活跃，略微展开一下：
     
甲、作为多极型极涡的重要一极，远东极涡严重南漂，中心活跃区域基本在50°-55°N之间，漂移程度可以用1954年和1969年的极涡与之类比。在阿留申严重阻塞的情况下，极涡无法东传，漂到鄂海后被迫逆转自旋，与从极地极涡碎裂而出的新地岛漂来的一个极涡副中心汇合，获得补充而维持强度。本候内，极涡位置偏东，拖曳的尾槽逆时针下转，横槽转竖，积蓄甚久的冷源泄流爆发倾斜而下
     
乙、副高刚刚好处在加强周期，一度重现588da闭合线，在关键时刻来到关键的位置，也就是南海东部到菲律宾东北的位置，配合得非常良好，加强南海输送的水汽
     
丙、从欧洲槽甩出一股深邃的南支波动下传，北段在中亚被暖脊阻挡，南段顺利通过印度东传，在15-16日赶到中国南部，促成冷暖的尖锐碰撞
     
     
在以上基础上，冷源因季节热力因素较强，水汽在长江流域最终基本转为固态降水，同时没有发生强对流天气（东亚大槽深），同时在气温方面，造成了剧烈的降温，导致在阴雨雪冰冻中，南国陷入世纪寒潮。
     
500hpa东亚更详细的情况后文仍有表述。

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2.东亚高层情况（100hpa层面）

东亚方面的100hpa候环流动图：
      

      
首先应该指出，北半球的极涡主中心并不偏向东亚，而是偏向北美。中层以上的各个层面均是如此（100-300hpa），可以参见：
      
UWYO短期内天气图查询
      
一直到16日00UTC，才显示偏向北美的主中心开始衰微，冷源开始向远东汇集。
      
本候的这次寒潮，东亚在高层只有100hpa极涡的一个切离中心（而且没有闭合）来对应500hpa极涡。不过这已经足以导致高空急流贯穿东亚大部。值得注意的是，在阿留申阻塞的情况下，后期急流走向转为北上，与阻塞的情况和极涡的旋转相对应。
      
副高的加强从100hpa也可以看出来。
      
在15日，槽前高空辐散为南方降水提供支持。当然，降水的保障还是低层的水汽。
      
PS：先去吃饭，回来继续。

开尔文

3.东亚中层情况（500hpa）
      
东亚方面的500hpa动图，比半球环流的略微精细一些，但基本特点是一致的。
      

      
补充说说除了极涡、副高和南支之外的一些额外细节（关于三个主要因素，可以参见上文描述）
      
1.等高线非常密集。东亚小图上分析出来的极涡中心位势在504da以下，位置并一度在50°N以南。582da线基本在北回归线以北，这样就形成了东亚区域非常密集的等高线。
      
2.等温线同样非常密集，这是低层密集等温线在较高层面的体现。极涡冷心在-40℃以下。与低层相仿，后期南方的等温线密集程度更大，说明这里气温变化更为剧烈。
      
3.中亚脊一度形成阻高闭合中心。在其阻挡下，一股小波动被迫绕着阻高顺时针北上，才得以汇入极涡，而不能正常下传。
      
4.南支和北支波动都很频繁，小槽不断。由于没有完全同相，所以降水的时间还算稍微长一点，确保了有足够时间转雪。

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4.东亚低层情况（850hpa）
        
东亚的850hpa候环流动图如图所示：
     

     
1.本候中850hpa层面最突出的特点就是超密集的等温线。从外兴安岭低层冷心的-36℃以下到南海海面的+18℃以上，南北温差超过54℃，这是非常变态的情况。而外兴安岭（极涡活跃区域）约55°N，南海北部约18°N，纬度差大约37°。这样一来，热力严重失衡+冷暖源距离不远，寒潮爆发是肯定的事情。
     
2.候初，850hpa的0℃等温线大约在38°N的华北中部一带。此时密集等温线主要还在40°N以北，主要影响北方地区；候末，0℃等温线压过南岭。这时的密集等温线，集中在华南和西南。这非常直观地显现了这次世纪寒潮的影响。由于冷平流非常强烈，导致最终南方的降水形态为雨雪，并伴有冰冻。
     
3.冷高的路径，明显为中西路。冷高中心，从关键区经蒙古国西部到中国西北，再从青海东移。最强时冷高位势米为1705，冷心-25℃。这次冷高的南下，与极涡尾槽的拖曳旋转直接相关。冷高的这个路径，也导致最终南方遭受冷空气的影响，达到寒潮程度。降温幅度最为剧烈的，是冷高的冷舌所指向的云南、广西、粤西一带，过程降温一般在16℃以上。
     
4.与南支槽活跃相对应，在高原的东南侧，为一个虚拟的低气压环流。在其逆时针流场的引导下，西南暖湿气流相当充沛地向中国南部输送。此外，在副高的西侧，南海也存在低空急流，向中国南方输送水汽通量。这使得南方维持大片的湿区，并得以在冷流南下的情况下，通过暖湿气团与冷气团的碰撞而出现雨雪。
     
5.另外，伴随极涡旋转，东北亚的温带气旋也非常活跃。候初，一个温带气旋位于鞑靼海峡附近，在阿留申阻塞的情况下逆时针徘徊于鄂海，并最终登陆填塞。注意它的冷暖平流配置情况，东部和北部都是暖平流。13日起，伴随冷堆入海，从江淮移入东海的切变线经过日本列岛后进一步加深，最终也是画了一个逆时针的轨迹，转入鄂海，并强烈锢囚发展。对应的地面气旋发展到很强的强度。在气旋西侧，西北气流带来日本海的水汽，导致日本北部出现暴雪和变态的积雪深度（最大为80cm+/24h）。最终，在候末，这个强温带气旋也最终登陆鄂海北岸并填塞，相关涡度并入极涡。
     
6.在温带气旋的广泛相对低压系统中，来自渤海的水汽给山东半岛也带来了明显的降雪。

我是气象迷

好文章{:soso_e179:}

开尔文

5.东亚地面气压场演变
        
从地面气压场形势，可以清楚地看到本候的冷空气过程和温带气旋发展过程。
      

      
1.在极涡旋转的引导下，本次冷空气从西伯利亚杀入，采取中西路径南下。具体路径：中西伯利亚-蒙古西部-中国西北，然后分裂出小冷高经陕甘入四川。冷高过程最高气压，在大图中显示为1059hpa（在未经人工订正，纯由电脑分析出的KMA东亚小图中，过程最高气压达1070hpa，图略）。16日，分裂后影响南方的小冷高气压为1038hpa。
      
在冷高外围的密集等压线的气压梯度作用之下，大陆内部盛行西北风，到沿海转为东北风；冷气团与暖湿气流交汇，形成南方的大范围阴雨雪天气。在海区，由于海陆热力性质的差异，风力尤大，本次寒潮过程，东部和南部海区的风速一般都达到烈风，甚至有持续暴风的区域（渤海、台湾海峡、南海北部）。其中，15日夜，广东的川山群岛一带，持续风速达到9级，可与刮台风的日子相比。
      
2.第一个温带低压，穿库页岛进入鄂霍次克海，初始气压994hpa为最低值，最终在外兴安岭以北登陆填塞。第二个温带气旋，初始波动为江南的切变线，进入东海后形成气旋波，从1010hpa开始发展，到北海道东部已经达到997hpa，开始大幅度加深。14日00-12UTC，系统从997hpa加深到979hpa；15日00UTC，系统再加深到959hpa，巅峰出现在登陆之前，为957hpa。16日，随着气旋登陆填塞，气压迅速降低到990hpa。
      
在15日00UTC，也正是南方寒潮正精彩上演的时候，蒙古冷高和鄂海气旋的气压差值（1057-959）达到了98hpa！
      
3.注意阿留申区域的高气压。这是上层阻高在下层的反映。由于阻塞系统的存在，才迫使温带气旋采取非常规的绕行（逆时针）路径。
      
4.中南半岛到孟加拉湾都是低气压区。在南海，一度还形成了热带低压19W，但因大环境恶劣而未能发展成为热带风暴。但相关低气压，对于冷空气有一定的抽吸作用，有利于冷空气南下幅度的加深，加剧寒潮。
      
5.南方地区在本候内基本处在阴雨状态。但特别要注意的是，在北方，山东威海这个孤立的同样也是阴雪绵绵的站点。南方的阴雨后来演变成第一场雪，过程不再细表；随着冷高的南下，阴雨渐止，各地逐渐有阴转晴，本次寒潮影响开始趋于结束。

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接力补充……
   
6.未来短期展望
      
16日00UTC，远东极涡已经处在旋转北缩周期，并开始吸纳新地岛附近汇入的一个极涡副中心（新的冷源）。而后，在经过一段时间之后，这个漂移的极涡将沿着逆时针的反向旋转，卷土重来，再次君临东亚。
     
中国大部已经基本处在东亚大槽后，除华南东南云南沿海之外，基本已经停止降水。转晴之后，辐射冷却更加明显，但白天气温也将明显回升。这样，气温日较差会是扩大趋势；同时，夜间与清晨气温低露点也低，湿度较大，容易出现雾霾。
     
对于华南沿海而言，本次寒潮的过程最低温，将在16日夜到17日晨出现。随着阴天转晴，今夜的辐射降温，将创造今秋以南岭南的最低气温。而后，17日白天，岭南也将开始气温回升。冷锋压到海上，只有海南和台湾仍会有下雨和气温波动。
     
展望未来3天，极涡北收，副高加强，南支未到，东亚大部的阴雨雪基本消失。因此，本次寒潮还是过程性的，不会因连续阴雨雪冰冻而导致2008年那样的雪灾。
   
PS：To be continued，暂勿插楼，谢谢合作。