冷空氣(冷空氣)

冷空氣和暖空氣是從氣溫水平方向上的差別來定義的，位於低溫區的空氣稱為冷空氣。遙遠的北冰洋、嚴寒的西伯利亞是冷空氣的發源地。

冷氣團多數在極地與西伯利亞大陸上形成，其範圍縱橫長達數千公里，厚度達幾公里到幾十公里。冷空氣過境會帶來雨、雪等，使溫度陡然下降。每次冷空氣入侵的強度不一樣，有強有弱，降溫幅度有多有少。冷空氣像潮水一樣涌動，受其影響範圍廣，可達到2千公里以上。由於移動的路徑不同，受影響的區域也不同。時間和範圍也會有所不同。

基本介紹

• 中文名：冷空氣
• 外文名：Cold air
• 定義：位於低溫區空氣
• 地區：極地與西伯利亞大陸
• 影響：帶來雨、雪，使溫度陡然下降。

強度

根據強弱程度，中國將冷空氣分為五個等級：弱冷空氣、中等強度冷空氣、較強冷空氣、強冷空氣和寒潮。

弱

使某地的日最低氣溫48小時內降溫幅度小於6℃的冷空氣。

中等

使某地的日最低氣溫48小時內降溫幅度大於或等於6℃但小於8℃的冷空氣。

較強

使某地的日最低氣溫48小時內降溫幅度大於或等於8℃，但未能使該地日最低氣溫下降到8℃或以下的冷空氣。

強

使某地的日最低氣溫48小時內降溫幅度大於或等於8℃，而且使該地日最低氣溫下降到8℃或以下的冷空氣。

寒潮

使某地的日最低氣溫24小時內降溫幅度大於或等於8℃，或48小時內降溫幅度大於或等於10℃，或72小時內降溫幅度大於或等於12℃，而且使該地日最低氣溫下降到4℃或以下的冷空氣。

發源地

天氣預報中，常常提起“一股從西西伯利亞來的冷空氣前鋒上午達到新疆北部……”、“來自蒙古國的一股冷空氣進入中國內蒙古東部至河套西部一帶，冷空氣將東移南下……”這樣一類言語。入侵中國冷空氣的產地在西西伯利亞還是在蒙古國？它的“老家”在哪裡？

冷空氣雲圖

其實，遙遠的北冰洋、嚴寒的西伯利亞是冷空氣的發源地。冷空氣最初都來自北冰洋地區，然後經過西伯利亞地區得到加強。因為這些地區的緯度高，冬季黑夜漫長，白晝很短，日照時間非常少。在極地，甚至會出現極夜，太陽從不露臉蛋。因此，大地從太陽那裡得到的熱量十分微弱；而夜間，地面卻向太空輻射損失許多熱量，近地層大氣隨著地面不斷冷卻，氣溫越來越低，冷空氣堆積在一起將變得越來越多。這一團溫度極低的冷空氣堆在西北氣流的引導下，將自北向南推進，影響蒙古國、中國的北方、中國東部或中國大部地區。

寒流與寒潮

每年冬季都有很多次較強冷空氣南下，造成中國大範圍地區大幅度的降溫。中國很多媒體都習慣稱之為“寒流”，這種說法是不正確的。這種現象應該稱之為“寒潮”。那么什麼是“寒潮”，什麼是“寒流”呢？二者如何區別呢？下面作一下具體的解釋。

寒潮

寒潮是中國境內常見的一種災害性天氣，發生的次數較多，活動範圍廣大。寒潮，顧名思義是寒冷的空氣像潮水一樣奔流過來的意思。但並不是說所有的冷空氣侵襲過來都叫寒潮，一般是冷空氣侵襲到某地以後，若能使那些地方的溫度在一天（24小時）內降低10℃以上，同時那一天的最低溫度又在5℃以下時，才把這股冷空氣叫作寒潮。但因各地受地理環境和氣候條件影響，寒潮標準也不相同。

（1）發生原因

侵入中國的寒潮，主要是在北極地帶、俄羅斯的西伯利亞以及蒙古人民共和國等地暴發南下的冷高壓。這些地區，大多是分布在北極地帶，冬季長期見不到陽光，到處被冰,天然的大冰窖裡面一樣，越來越冷、越來越乾，當這股冷氣團積累一定的程度，氣壓增大到遠遠較南方高時，就像貯存在高山上的洪水，一有機會，就向氣壓較低的南方泛濫、傾瀉，這就形成了寒潮。

（2）結果

受到寒潮侵襲的地方，常常是風向迅速轉變，風速增大，氣壓突然上升，溫度急劇下降，同時還可能下雨、下雪，出現霜和冰凍現象。寒潮南下，在中國西北和內蒙古及北方地區常有大風沙天氣。在淮河以北地區一般表現為少雨，偶爾有降雪。過淮河後，降水機會增多。在中國冬季，寒潮一般是每隔3～8天出現一次，但比較強大的寒潮，平均每年有4次左右。大致在10月底至翌年1月下旬，個別年份在2月下旬也有寒潮發生。當寒潮向南方大規模流動時，暖空氣也隨之“節節敗退”，因此所經過的地區，首先要受到暖空氣的影響，溫度顯著升高。如果所經過的地區原來就已經在暖氣團控制下，那么在寒潮前面暖空氣不斷輸送之下，也會出現溫度猛烈升高的天氣。因而經常在寒潮之前要暖和一兩天。

（3）路徑

侵入中國的寒潮並不是每次都一樣，這要看西伯利亞和北極地帶的冷空氣哪一部分氣壓最高，中國哪一部分氣壓最低。另外還受中國的高山峻岭阻擋的影響。

根據資料統計，95%左右的冷空氣都要經過西伯利亞中部(70°~90°E, 43°~65°N)地區並在那裡積累加強。這個地區就稱為寒潮關鍵區。從關鍵區入侵我國主要有四條路徑：

(一)西北路(中路)冷空氣從關鍵區經蒙古到達我國河套附近南下，直達長江中下游及江南地區。循這條路徑下來的冷空氣，在長江以北地區所產生的寒潮天氣以偏北大風和降溫為主，到江南以後，則因南支鋒區波動活躍可能發展伴有雨雪天氣。

(二)東路冷空氣從關鍵區經蒙古到我國華北北部，在冷空氣主力繼續東移的同時，低空的冷空氣折向西南，經渤海侵入華北，再從黃河下游向南可達兩湖盆地。循這條路徑下來的冷空氣，常使渤海、黃海、黃河下游及長江下游出現東北大風，華北、華東出現回流，氣溫較低，並有連陰雨雪天氣。

(三)西路冷空氣從關鍵區經新疆、青海、西藏高原東北側南下，對我國西北、西南及江南各地區影響較大，但降溫幅度不大，不過當南支鋒區波動與北支鋒區波動同位相而疊加時，亦可以造成明顯的降溫。

(四)東路加西路 東路冷空氣從河套下游南下，西路冷空氣從青海東南下，兩股冷空氣常在黃土高原東側，黃河、長江之間匯合，匯合時造成大範圍的雨雪天氣，接著兩股冷空氣合併南下，出現大風和明顯降溫。

寒流

亦稱涼流、冷流，就是本身水溫比周圍水溫低。寒流是世界海洋中海流家庭的重要成員。它作為寒冷海洋的使者，從高緯度或極地海洋流向中低緯地區，給所流經海域帶來一片清涼的氣息。親潮就是西太平洋最大的寒流。

寒流與其所經過流域的當地海水相比，具有溫度低、含鹽量少、透明度低、流動速度慢、幅度寬廣、深度較小等特點。在向中低緯度流動的過程中，寒流不斷與周圍海水混合交換，溫度和鹽度逐漸升高，上層密度變小，寒流水與當地水之間形成密度變化急劇的水層——密度躍層，這對水下艦艇活動影響較大。

要清楚什麼是寒流，就要先來了解什麼是洋流。海洋表層的水，以巨大的規模、相對穩定的速度，緩慢地沿著一定的方向有規律地不斷的流動，稱為洋流，也叫海流。洋流按其性質可分暖流和寒流兩種。凡流動的洋流，海水溫度比經過的海區水溫高的稱為暖流，一般從低緯度流向高緯度的洋流皆屬暖流；凡流動的洋流，海水溫度比經過海區海水溫度低的稱寒流，一般從高緯度流向低緯度的海流皆屬寒流。東西方向流動的洋流，一般屬暖流性質，唯有南半球的西風漂流，由於受南極大陸及海上浮冰的影響，海水溫度較低，屬寒流性質。

洋流產生的影響：洋流的主要影響是對大陸沿岸氣候有很大影響，寒流會使流經海區和沿海地帶的氣溫降低、降水減少。暖流流經的海區和沿海地帶，一般較同緯度其它海區氣溫高、空氣濕潤、雨量充沛，有利於農業生產。

洋流主要成因：是海面受長期而穩定的風向吹送形成的；此外，還與各地海水的密度、海面的高低、地球自轉偏向力和陸地輪廓、島嶼的分布等有關。各大洋洋流的分布和流動的方向雖然很複雜，但還是有規律可循的。

（1）在赤道至南北緯40°或60°之間，形成一低緯度環流，其流向在北半球呈順時針方向，南半球成逆時針方向。每個環流的西部都是暖流，東部都是屬於寒流。

（2）在北緯40°或60°以北形成一高緯環流。其環流方向為逆時針方向，環流西部為寒流，東部為暖流。

（3）赤道以北的北印度洋，因位於北回歸線以南屬季風洋流。冬季吹東北季風，表層海水向西流，洋流呈反時針方向流動；夏季吹西南季風，表層海水向東流，洋流呈順時針方向流動。

（4）東西方向流動的洋流，除南半球的西風漂流外，都具暖流性質。

由以上分析可以看出，寒潮是屬於空氣（冷空氣）流動的一種形式，而寒流則是屬於洋流（海水）流動的範疇。因此，寒潮和寒流是兩種完全不同的概念，二者是不能混為一談的。

鋒面

在氣象學上，它們交會時會產生帶狀的界面，稱為「鋒面」。鋒面帶，短的數百公里，長的有幾千公里，由下而上逐漸隨高度變寬，並呈現傾斜狀態，冷空氣位在下方，暖空氣位於上方，結構正如圖所繪的樣子。

鋒面

鋒面會隨冷暖空氣的移動而前進，而於移動情形的不同而分為冷鋒、暖鋒、滯留鋒、囚錮鋒四種，並造成四種不同類型的天氣型態；在台灣最常見的是冷鋒和滯留鋒。

當冷空氣推鋒面向暖空氣方向移動時，稱為「冷鋒」，這種鋒面過境，地面氣溫會降低變冷。冷鋒移動有快慢之分，跑得慢的冷鋒，暖空氣上升較慢平穩，而出現層狀雲，降雨緩和；跑得快的冷鋒，暖空氣受冷空氣猛烈衝擊快速上升，造成濃厚的積雨雲，這時地面就會下起雷電交加的大風雨。

若暖空氣的勢力強過冷空氣，而鋒面向冷空氣方向運動，就形成「暖鋒」，會使經過地區的氣溫增高。暖鋒的鋒面前方是一大片範圍廣闊的雲雨區，連綿數百公里，造成持續不斷的降雨，降雨型態是和冷鋒不同的。

冷鋒或暖鋒是在冷、暖空氣某一方勢力較強時發生的鋒面。但假使冷、暖空氣兩方勢均力敵，鋒面便無法迅速移動，而徘徊、停留於原地，造成冷鋒與暖鋒同時出現的雲雨天氣。

影響

冷空氣入侵的主要影響是帶來降溫和大風，有時也會出現大範圍的雨雪天氣，這是冷、暖空氣交匯作用的結果。當暖濕空氣的條件不好、環流條件不利時，冷空氣入侵也不一定會帶來降水天氣，因此，並不是冷空氣愈強，所產生的雨雪天氣也愈強。

人體方面

首先，強冷空氣能使空氣中濕度顯著降低，鼻咽黏膜因此而變得乾燥，以致發生細小的皺裂，感冒病毒便可乘虛而入。與此同時，由於氣溫的下降，鼻咽部的局部溫度可降至32℃左右，這樣的溫度正適合黏膜裂口內的病毒生長繁殖。再加上呼吸道受強冷空氣刺激，可引起局部血管收縮，使黏膜分泌的免疫球蛋白相應減少，這就更為感冒病毒的入侵和繁殖提供了有利條件。

其二是強冷空氣襲擊前後的2-3天內，平均氣溫和最低氣溫驟然下降，人體的體溫調節功能對這種突如其來的寒冷刺激難以適應，如果不及時添衣服保暖，就特別容易受涼，引起機體抵抗力下降，給各種不同類型的感冒病毒入侵造成可乘之機。

另外，由於氣溫下降，支氣管黏膜上皮的纖毛活動減少，氣管排泄異物的功能減退，呼吸道上的細菌容易向下蔓延，使慢性氣管炎病多發或加重；肺炎雖是由病菌引起的傳染病，但它的發生、惡化也與冷空氣活動有關。

強冷空氣通過當地時，發病率和死亡率將會增加。嬰幼兒由於肺功能不強或不健全，當天氣突變時，務必防禦感染肺炎的危險；結核病患者也易在冷空氣通過之前15-20小時，到冷空氣過後7小時之間病情加重。

農業方面

冷空氣來襲，要加強農業生產管理，減輕大風寒潮對農業的影響。各地需做好溫室大棚的防風加固工作；華北、黃淮、江淮等地要防範低溫霜凍、寒潮天氣對農業的危害；新疆等地要抓緊時間搶收棉花，內蒙古等牧區要做好牲畜的防風防寒工作。

大棚設施、牧區放牧或轉場、交通運輸等要做好防風或防雨(雪)工作，已成熟還未收穫的農作物、水果等應搶晴或嚴霜前及時收穫(採摘)，防範露地和大棚蔬菜、瓜果等遭受低溫、霜雪危害。東北等地區應充分利用農田封凍前的有利時機，抓緊深松整地，為2013年農業豐收奠定基礎；冬麥區已播種、出苗(局部已分櫱)的冬小麥應根據雨情、墒情、苗情等，加強田間管理，適時防治病蟲草害，以培育壯苗。西北地區東南部、華北地區中南部、黃淮等地的局部地區還未播種冬小麥的地塊應抓緊騰茬、整地，施足底肥，搶墒或造墒及時播種，以確保冬前壯苗。

一次冷空氣強風的成因分析

2004年12月30日傍晚到31日受北方冷空氣和東海低壓發展的共同影響，浙江北部海域出現了10～12級的猛烈西北強風，其中舟山海域有16個自動測風站出現了11級大風(包括有兩個站風力達12級，最大陣風為36.5m/s)，另有10個測站出現了10級大風。這次猛烈的強風造成位於長江口和浙江北部海域的4艘船隻沉沒，部分人員死亡或失蹤，造成了重大的人員和財產損失。受冷空氣影響，浙江全省出現了大範圍的雨雪和冰凍天氣，氣溫明顯下降，最低氣溫達到2004年入冬以來的最低點。研究主要對此次冷空氣的強風成因作一分析，以便掌握這類強風的預報著眼點，為以後的冬季大風預報提供參考。

冷空氣的形成和堆積

2004年12月26日08時高空500hPa圖上烏拉爾山東側阻塞高壓開始逐漸形成，阻塞高壓南部的蒙古地區有一東西向的橫槽，並有-40℃以上的冷中心配合，27日20時該橫槽上開始發展出一切斷低壓。阻塞高壓和蒙古橫槽自形成後，連續幾天維持靜止少動，29日起蒙古橫槽和冷中心開始逐漸南壓，29日20時已經南壓至我國河套地區。700hPa和850hPa的總體形勢與500hPa相似，同樣在蒙古地區有一東西向的橫槽，橫槽附近有密集的鋒區堆積和冷中心配合，在橫槽南壓過程中700hPa和850hPa的冷中心強度進一步加強，29日08時冷中心均超過-29℃。此時，850hPa和地面蒙古冷高壓中心強度分別達1639pm和1073hPa，地面冷空氣前鋒位於我國河套地區。可見，強冷空氣已經形成和堆積，並且正在南下。

空氣的爆發-高空橫槽的轉豎

29日夜裡起500hPa位於河套地區的橫槽開始快速轉豎，烏拉爾山東側的阻塞高壓漸趨崩潰。在橫槽開始轉豎的同時，30日08時，在該橫槽上發展出一高空冷渦(500hPa該冷渦中心位於北京-太原之間)，之後，冷渦東移南壓，帶動北方強冷空氣南下，促使30日夜裡500hPa橫槽完全轉豎，橫槽的轉豎使得冷空氣從低層到高層開始向南爆發，低層850hPa和700hPa的槽線相繼於30日下午和夜裡經過舟山海域，舟山風力開始增大，最大風力出現於31日早晨，即700hPa槽線過境的時間至500hPa槽線和槽線動態(槽線上的數字是日期和小時)過境的時間之間。

平流的作用

冷平流的作用可使地面氣壓梯度很快加大，造成大風，冷平流愈強，出現的風力也就越大。冷空氣影響前，30日08時低層850hPa和700hPa由於偏南氣流的作用，在浙北沿海30°N附近有南支鋒區(共有3條等溫線，間隔4℃/條)存在，30日下午到夜裡冷空氣自低層到中層快速南下影響浙江海域，冷空氣南下的北支鋒區與原先的南支鋒區疊加，加大了鋒區的溫度梯度，使得30°N以北5個緯距有4條等溫線，在低空西北急流的作用下，在浙北海域產生了強的冷平流，從而加劇了地面的氣壓梯度。同時，鋒區的增強又促進了力管環流的加強，使得低層和地面風速明顯加大。隨著30日下午和夜裡低層850hPa和700hPa冷鋒鋒區相繼經過浙北海域，導致浙北海域於30日下午開始出現8級西北大風，並於30日夜裡(700hPa冷鋒鋒區經過的時候)繼續增強達到最大。

東海低壓的發展

30日20時整個浙江到江蘇沿海處於高空500hPa槽前的正渦度平流和暖平流區，其大值中心軸向和槽前西南氣流對應均呈東北一西南向，正渦度平流和暖平流中心位於30°N、123～124°E附近，中心值分別大於48×10^-9/S²和29×10^-4℃/S²，受高空槽前強的正渦度平流和暖平流的作用，30日夜裡起位於浙江南部海域的地面倒槽開始發展加強成東海低壓，並且在高空西南氣流的引導下向東北(即強的正渦度平流和暖平流中心附近)方向移動，使得其強度繼續加強，31日凌晨2時它的中心強度為1012hPa，低壓中心正好位於300N、1300E附近。東海低壓的發展加劇了浙北沿海的地面氣壓梯度，使得5個經距(120～125°E)浙北沿海總共有6條等壓線(2.5hPa/條)，導致舟山海域風力在31日早晨(與東海低壓同緯度)達到最大，隨著東海低壓繼續向東北方向移動，地面氣壓梯度逐漸減小，風力逐漸下降。

研究結論

(1)本次強冷空氣的源地位於蒙古地區，高空橫槽的轉豎使得強冷空氣從低層到高層開始向南爆發。

(2)冷空氣南下與東海低壓發展共同造成的強氣壓梯度、高低空強的冷平流以及後傾槽系統散度場差異引起的動力強迫下沉作用，從而造成的動量下傳是本次10～12級猛烈強風的主要原因，最大強風發生區域和發生時間與低層(700hPa以下)和中層700hPa分別轉為輻散和輻合中心對應。

(3)強風發生在中低層大氣質量的快速調整時，通過大氣質量的這種調整使低層暖空氣迅速被冷空氣代替，並造成動量下沉，使低層風速加大，舟山海域最大強風發生時，中低層700hPa及以下各層正好處於從弱的垂直運動向下沉運動中心附近轉變的時候。