Page 197 - 《高原气象》2021年第5期

高 原 气 象 40 卷
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分析两次大风中华山站风向和风速的变化（图 共有 14 个时次，其次为 12~14 m·s 的大风。该方
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6）可以看出，在秋季大风中，风向以南南西风为 向也出现了本次过程的极大风速 18~20 m·s 。正
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主，该风向大风次数最高，且以 14~16 m·s 为主， 南和西南方向的风速次之。
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图6 两次大风天气中华山站大风风向和风速的出现次数分布
Fig. 6 Distribution of occurrence times of wind direction and wind speed at Huashan station in the two gales
在春季大风过程中，风向以偏南风的次数最 北向等位势高度线密集带决定了大风的发生。
多，其次为南南西风。南风在 8~10 m·s 的次数最 从动力学原理上分析华山大风的形成机制。
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多，共出现了 12 次，在南南西方向 12~14 m·s 风 在中纬度地区梯度风平衡可以达到极大的近似，低
速的次数最多，共有 11 次。由此可知景区大风以 层“东高西低”环流场上西北低涡和华北高压对峙，
偏南风为主，且南南西方向出现次数最高，且极端 大气涡旋运动明显，用梯度风平衡解释大风的形
大风也出现在南南西方向上，与图 2 中华山站大风 成。梯度风平衡在自然坐标系中如公式（1）所示。
的风向一致。 - v 2 - fv - 1 ∂p = 0 （1）
4. 2 大气环流形势分析 R T ρ ∂n
分析两次大风出现时我国北方的环流形势，从 R T R T 4 ∂p
v = - f ± f - （2）
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大尺度上讨论华山大风的形成机理。对比两次大 2 2 R T ρ ∂n
风前 08:00的 500 hPa位势高度场（图略），发现两者 v 2 1 ∂p
环流形势相似，表现为青藏高原以北有低涡和低槽 式中：左边 - R T ， -fv 和 - ρ ∂n 依次为惯性离心力、
发展，我国中东部为高脊维持，陕西处于槽前脊后 地转偏向力和气压梯度力；其中 v 是顺着流线方向
偏南气流中。同时 700 hPa环流形势［图 7（a），（c）］ 的风速值； R T 是大气运动半径。华山位于位势等高
呈显著的“东高西低”型，在甘肃中部有西北低涡及 线密集区，气压梯度力垂直于等高线，与地转偏向
低槽向南延伸，华北高压位于河套以东并向北发 力和惯性离心力相反，指向低压区。对公式（1）按
展，形成强烈的高脊，陕西处于等高线密集带上， 风速 v 进行求解，得到风速公式（2）。顺着流线为 s
气流以显著的经向运动为主，强烈的偏南风发展。 方向，垂直 s 指向左为 n 方向，在等高线的密集带
大风发生的 20:00［图 7（b），（d）］西北低涡东移， ∂p 4 ∂p
中， < 0，- > 0，风速仅决定于气压梯度
“东高西低”形势进一步发展，偏南气流增强。 ∂n R T ρ ∂n
两次大风的 850 hPa 位势高度场（图略）比 700 力的大小。等高线加密时，气压梯度力达到最大，
hPa“东高西低”的环流形势更清晰，在 20:00等位势 对应风速最大，导致华山景区大风出现。
高度线有明显汇合，表明大尺度波动移动缓慢，且 4. 3 近地面变压场的分析
槽脊开始减弱。因此中低层“东高西低”环流形势 近地面变压场是反映天气系统发展、移动，以
的稳定缓慢发展，是华山偏南大风的环流特征，南 及水平运动的重要特征，也是预警强对流天气（张