引言

气温是表示大气冷热程度的物理量，理论上气温变化只有三种情形：上升、下降或保持不变。气温上升或下降是普遍现象，而保持不变是极个别情形。现代气候业务中多从年代际、年际、季节、月、旬、候等时间尺度来分析气温及其变化，而天气业务中更多从日、小时等时间尺度探讨气温变化规律。从气候角度分析气温变化的业务产品和相关研究成果异常丰富，各类气候监测、评估产品，以及气候变化研究中都少不了气温要素。从气候角度研究冷空气活动异常规律及其成因的成果十分丰富。近年来一些研究分析了近50年我国寒潮活动规律(康志明等，2010) 以及冷空气活动特征(周琳等，2015)，还分析了全球变暖背景下我国春季温度时空变化特征(董李丽等，2015)。更多的成果分析了区域季节尺度气温异常的成因。2004年以来欧亚北部区域冷冬年与北极涛动、北大西洋涛动位相关联密切，与500 hPa乌拉尔—贝加尔湖阻塞高压偏强、中亚地区多低值系统活动相对应(乔少博等，2014)，还有研究进一步揭示了亚洲东部冬季地面温度变化与平流层弱极涡联系的可能机制(易明建等，2013)，指出我国冬季冷空气活动与同期东亚副热带急流和温带急流协同变化有关系(叶丹等，2014)。青藏高原冬季风演变新特征对中国西南气温也有明显影响(王颖等，2015)，东亚冬季风影响我国东北地区冬季气温，而且这种影响关系存在年代际差异(刘实等，2014)。结合气温预测业务需要，有研究指出中国冬季温度与前期秋季北极海冰变化有关(谢永坤等，2014)，张宗婕等(2012) 综合分析了冬半年中国区域持续性低温事件的前期信号，李维京等(2013) 在分析我国冬季气温与影响因子关系的年代际变化特征基础上，提出了在不同年代际背景下分别建立预测模型的思路，以改进冬季气温预测效果。从天气角度来分析气温变化的相关研究更多地集中在寒潮过程上。早在20世纪50年代，陶诗言(1957)和李宪之(1955) 就针对寒潮天气预报业务需求，对东亚寒潮进行了分型，并且指出了影响中国大陆的冷空气源地和路径。随后几十年间，我国北方各省(区、市)几乎都开展了寒潮中短期预报研究，其中西北地区的研究成果十分突出，张家宝等(1986) 整理了20世纪60—70年代新疆56次寒潮个例，分析了新疆寒潮的冷空气活动路径和主要高空环流型，阐述了寒潮天气过程的天气学类型、条件和演变特点；徐羹慧(1985) 则系统归纳了新疆寒潮中期预报方案。近些年来，甘肃(陶健红等，2012;杨晓玲等，2016)、宁夏(冯建民等，2012) 以及内蒙古(顾润源等，2012) 也有诸多综合研究成果。近期，张俊兰等(2015) 对新疆寒潮天气过程预报再次进行了归纳总结。这些研究为我国区域寒潮过程天气预报业务奠定了扎实的基础。

关于降温过程的气候特征研究成果与天气研究情况类似，同样集中在寒潮的区域时空特征上。20世纪80年代末就开展了全国寒潮气候评价(刘传凤，1990)，进入21世纪以来，有研究分析了我国1951—2006年的寒潮活动特征(康志明等，2010)，探讨分析了我国1951—2004年的寒潮变化与冬季风的关联成因(王遵娅等，2006)。除了上述全国大范围寒潮活动规律研究外，我国东北(孟祥君等，2013)、长江中下游(姚永明等，2011) 以及广东(林爱兰等，1998)等区域寒潮活动特征研究各具特色。不过已有的大多数研究都是聚焦于寒潮频数气候特征及其变化分析。新疆是寒潮多发区，近年来持续有关于新疆区域寒潮特征的研究报道，有研究给出了新疆最北部阿勒泰地区寒潮频数活动变化特征(白松竹等，2015)，还有用4站表示的乌鲁木齐市区域寒潮频数变化特征(郑玉萍等，2015)等。但是，新疆天气过程的气候特征研究并不多见，陈洪武等(1997) 普查新疆气象台的天气过程业务值班业务记录，统计后初步分析了1964—1995年新疆中弱以上天气过程的频数统计特征及前后期气候变化特点，包括了降水和降温过程。降温过程定量评估也应是现代气候业务的重要内容，是对年、季、月、旬等固定时间尺度气温评价的补充。乌鲁木齐是新疆首府，位于天山北麓，该市地处中纬度地区，四季分明，研究日气温变化特征极具代表性。通过分析，可以提高对乌鲁木齐市降温过程基本规律的认识，为当地防御强降温过程的不利影响和危害提供技术支持。

1 资料与分析方法 1.1 资料

选取乌鲁木齐市气象站日最低气温资料，资料长度从1951年1月1日至2015年12月31日。以1月1日至12月31日计1年，共计65个完整年度，3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月至翌年2月为冬季。

1.2 降温过程定义

《冷空气等级》(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，2006) 中给出了5级冷空气活动级别，分别是：Ⅰ级(弱)、Ⅱ级(中等强度)、Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)和Ⅴ级(寒潮)冷空气过程，具体定义见表 1。该标准根据48 h降温幅度和最低气温来判识冷空气活动等级，强调的是：48 h降温幅度(降温过程必须是连续的)与日最低气温标准，以及“达标”测站数占区域内总站数的百分率标准。该标准可以判识出“单站寒潮日”、“区域寒潮日”等，不过该标准中弱化了从温度随时间变化的角度考虑单站降温过程中的降温幅度标准问题，限制了更加深入地分析降温过程的细致特征。

在研究乌鲁木齐市的降温过程时，为了弥补《冷空气等级》(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，2006) 中定义的不完备性，本文以日最低气温及其变化量为指标，明确了描述降温过程的11个基本概念，包括单站降温日、单站降温过程(初日、终日及持续日数)、过程降温幅度、过程不同时段内的降温幅度、过程最低气温、过程最强日气温距平偏低幅度(表 2)。将表 1中的48 h降温幅度定义细化为降温过程中的最大48 h降温幅度，将国标中的“降温日”定义扩展到“降温过程”，为进一步识别降温过程等级奠定了基础。

1.3 降温过程等级划分标准

根据上述定义，整理出1951—2015年乌鲁木齐市的5834次降温过程。根据《冷空气等级》(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，2006) 中的标准(表 1)，在为乌鲁木齐市5834次降温过程划分等级时碰到了具体问题。首先，乌鲁木齐市65年来有2860次降温过程仅持续了1 d，如1993年5月8日乌鲁木齐市日最低气温16.6℃，9日降到了0.0℃，24 h降温幅度达到了-16.6℃。根据该指标是无法客观判识这些持续1 d的降温过程等级。其次，该标准中将降温过程按照强度被划分为5级，分级结果有交叉现象，未能满足降温过程分级结果唯一的要求。根据表 1，Ⅰ~Ⅳ级降温过程都是以48 h降温幅度作为判识级别的主要指标，再结合过程中日最低气温来判断具体等级，但Ⅴ级降温过程(寒潮)判别却使用了3个降温指标(24、48以及72 h降温幅度)，只要符合其中之一，再加上日最低气温符合条件，即判断为寒潮过程。显然，Ⅴ级(寒潮)与Ⅰ~Ⅳ级降温过程之间存在分级交叉的现象。表 3中列举出了乌鲁木齐市65年来的21次降温过程。例如，2005年12月31日至2006年1月6日以及2010年5月11—14日，这两次过程的最大48 h降温幅度分别为-7.8和-7.9℃，应当被判识为Ⅱ级(中等强度)降温过程；表 3中其余19次过程的最大48 h降温幅度超过了-8℃，最低气温都在8℃以下，被判识为Ⅳ级(强)降温过程。同样根据表 2中的寒潮标准，这21次降温过程中最大72 h降温幅度均超过了-12 ℃，加上日最低气温也在4℃以下，都是Ⅴ级(寒潮)降温过程。

综上所述，为了客观定量地分析乌鲁木齐市降温过程气候特征，本文对降温过程分级指标作补充规定：首先判识降温过程等级按照“就高的原则”，对满足多个等级标准的过程级别按能达到的最高级别判定，比如表 3的过程能达到Ⅴ级的就最终定为Ⅴ级(寒潮)，在未达到Ⅴ级(寒潮)的降温过程中，再依次进行Ⅳ~Ⅰ级判识；其次，对于降温时间仅1 d的过程，用过程最大24 h降温幅度等同于48 h降温指标来判断降温过程级别。这样既符合《降温过程等级》(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，2006) 的标准，又满足了每次降温过程分级结果的唯一性要求。

1.4 季、月过程频数及强度统计标准

春、夏、秋、冬四季降温过程出现频数统计标准为：过程的开始日期与结束日期在同一季节，则记为该季节1次过程，如果降温过程的开始日期和结束日期跨两个相邻季节，则两个季节各记录0.5次降温过程。各月的降温过程频数统计方法类似。

各季的降温过程强度要素统计标准为：过程的开始日期与结束日期在同一季节内，则该过程要素参与该季节统计；如果降温过程的开始日期和结束日期跨两个相邻季节，则计算两个季节的降温过程强度要素指标时均考虑该过程贡献。各月的降温过程强度统计方法类似。

2 降温过程频数 2.1 季节分布特征

根据上述定义，1951—2015年，乌鲁木齐市共出现降温过程5834次，平均每年89.8次，1981年降温过程最多，达到102次，2010年最少，仅76次。65年来，乌鲁木齐市Ⅰ级(弱)降温过程4559次，占降温过程总次数的比率达到78.1%，平均每年70.1次；Ⅱ级(中等强度)、Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(寒潮)降温过程分别出现了633、151、226和265次，占降温过程总频数的10.9%、2.6%、3.9%和4.5%，平均每年分别出现9.7、2.3、3.5和4.1次。乌鲁木齐市的降温过程以降温幅度在6℃以内的弱降温过程为主。

由表 4可见，1951—2015年，乌鲁木齐市春、夏、秋、冬各季降温过程频数分别占年度总数的24.0%、25.8%、24.0%和26.2%，分布较均匀。各级降温过程频数的季节分布呈不同特征。Ⅰ级(弱)降温过程：冬、夏季频数百分率略高于春、秋季；Ⅱ级(中等强度)降温过程：夏季频数百分率略高于其他三季；Ⅲ级(较强)降温过程：夏季频数百分率高达75.5%，远高于其他三季；Ⅳ级(强)和Ⅴ级(寒潮)降温过程：春、秋季频数百分率较大，Ⅳ级(强)降温过程夏季极少出现，Ⅴ级(寒潮)夏季未出现过。

2.2 月分布特征

由图 1可见，1951—2015年，乌鲁木齐市各月降温过程频数占年总频数百分率在7.6%~9.6%，分布较均匀。Ⅰ级(弱)降温过程：各月频数百分率在7.1 %~10.1 %，相差不太大；Ⅱ级(中等强度)降温过程：各月频数百分率在6.5%~11.8%，8月最高, 11月最小，8月是11月的1.83倍；Ⅲ级(较强)降温过程：11月至次年3月未出现，其余各月的频数百分率在0.7%~30.8%，8月最高, 4与10月并列最低；Ⅳ级(强)降温过程：7月未出现，其余各月的频数百分率在1.8%~14.2%，5月最高, 8月最低；Ⅴ级(寒潮)降温过程：6—8月未出现，其余各月的频数百分率在4.7%~18.3%，4月最高, 9月最低。

1951—2015年，乌鲁木齐市5834次降温过程的频数月分布较均匀，但不同级别降温过程的频数月分布则分为三种类型。第一类：各月频数分布相对均匀，以Ⅰ级(弱)、Ⅱ级(中等强度)降温过程较为典型；第二类：6—8月出现频数异常多，以Ⅲ级(较强)降温过程较典型；第三类：在10—11月和4—5月有两个频数高发时段，月分布呈双峰型分布，以Ⅳ级(强)和Ⅴ级(寒潮)降温过程最为典型。

在降温过程异常偏多与偏少年份，乌鲁木齐市过程频数月分布是否有差异呢？挑选出年降温过程频数≥95次的年份作为异常偏多年，共有7年，分别为：1957、1981、1989、1990、1994、2006和2012年；年降温过程频数≤85次的年份为异常偏少年，共有8年，分别为：1953、1959、1966、1993、1996、1999、2000和2010年。分别合成比较降温过程频数异常偏多、少年的频数月分布特征(图 2)。

由图 2可见，65年来，乌鲁木齐市以1月的降温过程最多，平均每年8.7次，5—8月是另一个降温过程较多的时段，平均每年的月降温过程7.7~7.8次，2—4月和9月相对较少，平均每年的月过程频数6.9~7.0次。在7个降温过程异常偏多年，月过程频数的双峰型分布特征更加显著，7月最多(9.1次)，次峰值出现在1月(9.0次)。在8个降温过程异常偏少年，月过程频数分布也呈双峰型，1月(7.8次)和8月(7.4次)最多。降温过程频数异常偏多年与偏少年比较，偏多年的各月频数都高于偏少年；偏多年的6—7月降温过程频数明显多于偏少年，两者之间的差异最大；4与9月的降温过程频数差异最小，无论是偏多年或是偏少年，降温过程频数相对其他月份均比较少。

2.3 年代际分布特征

统计从1951年起乌鲁木齐市每个年代际(10年)的年平均降温过程频数，结果见表 5。从20世纪50年代以来到近5年，对比7个年代际的年平均频数，乌鲁木齐市年平均降温过程频数的年代际差异不大，20世纪90年代最少(86.5次·a^-1)，近5年最多(91.8次·a^-1)。Ⅰ级(弱)降温过程的年平均频数以近5年最多(73.8次·a^-1)，明显高于之前的6个年代际；Ⅱ级(中等强度)与Ⅳ级(强)降温过程年平均频数均以20世纪70年代最多，但近5年仍高于65年平均值；Ⅲ级(较强)降温过程年平均频数以21世纪10年代最多，20世纪50年代最少，近5年仅多于20世纪50年代，明显少于65年平均值；Ⅴ级(寒潮)降温过程年平均频数以20世纪50年代最多(5.8次·a^-1)，近5年最少(2.4次·a^-1)，逐年代际递减。乌鲁木齐市弱降温过程频数随年代际增长而增加，但寒潮降温过程频数却在减少。

3 过程持续日数 3.1 降温过程持续日数特征

1951—2015年，乌鲁木齐市5834次降温过程的持续日数1~11 d不等，平均1.89 d。随着降温过程持续日数增加，对应的过程频数百分率迅速下降(表 6)。Ⅰ级(弱)、Ⅱ级(中等强度)、Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(寒潮)过程分别出现了4559、633、151、226和265次，平均持续日数分别为1.67、2.61、2.34、2.91和2.87 d。乌鲁木齐市5834次降温过程中持续1 d的最多，达到2860次，占总频数的49.0 %；持续日数在6 d及以上的降温过程次数极少，均不足1%。Ⅰ级(弱)降温过程持续日数以1 d为主，占该级过程总频数的59.1%；Ⅱ级(中等强度)、Ⅲ级(较强)和Ⅳ级(强)降温过程持续日数均以2 d为主，分别占同级过程总频数的39.8%、50.3%和41.6%；Ⅴ级(寒潮)降温过程持续日数以3 d最多，占该级过程总频数的34.0%。乌鲁木齐市的Ⅱ级(中等强度)及以上级别的降温过程持续日数绝大多数在2~4 d。随着降温过程级别从Ⅰ到Ⅴ级提升，乌鲁木齐市各级降温过程出现频次最多的持续日数由1 d过渡到3 d。

3.2 降温过程持续日数的季、月分布特征

由表 7可看出，1951—2015年，乌鲁木齐市春、夏、秋、冬季降温过程的平均持续日数分别为1.76、1.77、2.13和1.96 d，春季最短，秋季最长。各级降温过程持续日数的四季分布特征大致分为三种类型。第一类，秋季最长，夏季最短，Ⅰ级(弱)和Ⅱ级(中等强度)降温过程较典型。第二类，秋季最长，春季最短，Ⅲ级(较强)降温过程较典型。第三类，冬季最长，春季最短，Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(寒潮)降温过程最为典型。

由表 7可见，1951—2015年，乌鲁木齐市降温过程持续日数的月平均值在1.90 d(7月)~2.71 d(12月)。各级降温过程的持续日数月分布有三种类型。第一类，各月之间的过程持续日数差异不大，以11月略长一些，Ⅰ级(弱)、Ⅱ级(中等强度)降温过程属于该类；第二类，过程持续日数峰值在8月，Ⅲ级(较强)降温过程较为典型；第三类，过程持续日数峰值在12或1月，Ⅳ级(强)和Ⅴ级(寒潮)降温过程最为典型。

4 降温过程强度 4.1 降温幅度 4.1.1 过程降温幅度

由表 8可见，1951—2015年，乌鲁木齐市5834次过程降温幅度平均为-4.4℃，春、夏、秋、冬四季平均分别为-4.4、-4.1、-4.8和-4.4℃，秋季降温幅度最强、夏季最弱。Ⅲ级(较强)降温过程在春季的过程降温幅度最强，平均-10.9℃；Ⅳ级(强)降温过程在夏季的过程降温幅度最强，平均-12.7℃；Ⅴ级(寒潮)降温过程在冬季的过程降温幅度最剧烈，平均达-14.3℃。由图 3a可见，Ⅰ级(弱)与Ⅱ级(中等强度)过程的各月过程降温幅度变化较平缓，Ⅲ级(较强)降温过程在5月最强，达-11.1℃，Ⅳ级(强)降温过程在6月最强，达-14.5℃，Ⅴ级(寒潮)降温过程在12月最剧烈，达-17.0℃。

4.1.2 最大24 h降温幅度

由表 9可见，1951—2015年，乌鲁木齐市降温过程的最大24 h降温幅度平均为-3.1℃，春、夏、秋、冬四季平均分别为-3.3、-3.1、-3.2和-3.0℃，春季降温幅度最强, 冬季最弱。由图 3b可见，Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(寒潮)降温过程的24 h降温幅度最剧烈的月份分别为5、6和5月，月平均分别为-8.6、-11.9和-9.8℃。24 h降温幅度以春、夏之交5和6月最剧烈。

4.1.3 最大48 h降温幅度

由表 10可见，1951—2015年，乌鲁木齐市有2974次降温过程的持续日数在2 d或以上，其中Ⅰ级(弱)、Ⅱ级(中等强度)、Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(寒潮)降温过程分别出现了1865、526、130、219和234次。65年来，乌鲁木齐市2974次降温过程的最大48 h降温幅度平均为-5.5℃，春、夏、秋、冬四季平均分别为-5.8、-5.2、-5.7和-5.3℃，春季降温幅度最强, 夏季最弱。由图 3c可见，Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(寒潮)降温过程的48 h降温幅度最剧烈的月份分别为5、6和5月，月平均分别为-10.5、-14.4和-13.1℃。48 h降温幅度同样以春、夏之交5和6月最剧烈。

4.1.4 最大72 h降温幅度

由表 11可见，1951—2015年，乌鲁木齐市有1351次降温过程的持续日数在3 d或以上，Ⅰ级(弱)、Ⅱ级(中等强度)、Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(寒潮)降温过程分别出现了742、274、54、125和156次。65年来，乌鲁木齐市1351次降温过程的最大72 h降温幅度平均为-7.4℃，春、夏、秋、冬四季平均分别为-7.4、-6.8、-7.6和-7.7℃，冬季降温幅度最强、夏季最弱。由图 3d可见，Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(寒潮)降温过程的72 h降温幅度最剧烈的月份分别为6、5和11月，月平均分别为-11.2、-13.5和-15.1℃。Ⅲ级(较强)和Ⅳ级(强)降温过程的72 h降温幅度均以春末夏初的5和6月最强，Ⅴ级(寒潮)降温过程以秋末11月最强。

4.2 过程最低气温及气温距平偏低幅度 4.2.1 过程最低气温

由表 12可见，1951—2015年，乌鲁木齐市降温过程的最低气温平均为0.3 ℃，春、夏、秋、冬四季平均分别为2.4、15.7、1.2和-17.4℃，冬季最低、夏季最高。由图 4a可见，各级降温过程的最低气温的季节分布以及月分布都带有显著的季节背景特征，均以冬季各月最低、夏季各月最高。

4.2.2 过程最强日气温距平偏低幅度

由表 13可见，1951—2015年，乌鲁木齐市降温过程的最强日气温距平偏低幅度的平均值为-1.9℃，春、夏、秋、冬四季平均分别为-2.0、-1.9、-1.7和-1.8℃，春季偏低幅度最强。Ⅰ~Ⅴ级降温过程的最大日气温距平偏低幅度的平均值分别为-0.9、-4.0、-4.4、-5.7和-8.5℃，随降温过程等级提高日气温距平偏低幅度依次增强。由图 4b可见，Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)和Ⅴ级(寒潮)降温过程的日气温距平偏低幅度最大的月份分别是8、6和12月，月平均分别为-6.2、-8.7和-12.7℃。乌鲁木齐市Ⅲ级(较强)降温过程的日气温距平偏低幅度以夏季8月最强，Ⅳ级(强)降温过程以6月最强，Ⅴ级(寒潮)降温过程以冬季12月最强。

5 降温过程频数异常月典型环流特征

在上述研究中我们重点给出了乌鲁木齐市降温过程频数、强度的气候特征，但是若从气候业务需求角度分析，这些分析仅是基础，还需要清楚这种频数、强度分布异常的物理机制及其成因，才能够为气候预测业务奠定基础。进一步分析了乌鲁木齐市降温过程频数最多年(1981年)与最少年(2010年)之间的月频数分布差异，挑选出差异最大的月份来讨论频数异常的典型月份500 hPa位势高度及其距平场对比特征。对比最多年(1981年)与最少年(2010年)两个典型年份(图 5)，发现在4、12月频数差异最大，都相差4次，其中2010年是典型的4月降温过程频数偏少年，1981年4月作为对比月份，频数偏多；1981年是典型的12月降温过程频数偏多年，2010年12月作为对比月份，频数偏少。

2010年是典型的4月降温过程频数偏少年，由图 6a可见，在该月500 hPa高度场上，欧亚范围内为“一脊一槽”型，欧洲到中亚为宽广的高压脊控制，而东亚为低槽活动区，新疆北部在脊和槽之间的西北气流控制之下。在500 hPa位势高度距平场上，中纬度地区欧亚范围内呈西高东低型，东亚槽位置偏西、强度偏强，同时中低纬度青藏高原及其以西的中亚区域同样是受正距平区域控制。

对应的1981年4月降温过程频数多于常年，由图 6b可见，该月平均500 hPa高度场上欧亚范围内为“一槽一脊”型，欧洲为低槽控制，而东亚为高压脊控制，新疆北部在偏西气流下的浅脊控制中。在500 hPa位势高度距平场上，中纬度地区欧亚范围内呈西低东高分布，欧洲到中亚为负距平区控制，负距平中心位于东欧到乌拉尔山区域，东亚为正距平区域，东亚槽东移到西太平洋上空，位置明显偏东、强度偏弱；正距平中心在蒙古高原上空，同时中低纬度从阿拉伯半岛南部到东南亚主要为正距平区域控制。

1981年是典型的12月降温过程频数偏多年，由图 7a可见，在该月500 hPa高度场上，欧亚范围内中高纬度地区为“两槽一脊”型，欧洲与东亚分别为低槽活动区，西西伯利亚被高压脊所控制，而欧亚中纬度地区以纬向西风气流控制为主，中高纬乌拉尔山地区脊与咸海南部西风带上低槽呈南北反位相，新疆在中纬度西风带上的浅脊控制下。在500 hPa位势高度距平场上，中高纬度地区欧亚范围内呈“-+-”分布，欧洲以及东西伯利亚区域分别为两个负距平中心，东欧到西西伯利亚为强正距平中心，东亚槽位置偏东、偏弱；中低纬地区从西亚到西太平洋沿岸呈“+－+”分布，但是距平幅度较小，阿拉伯半岛到伊朗高原为正距平区，青藏高原及其以南、以西区域为负距平，长江以南到东南亚为正距平区；新疆上空的距平幅度都不大，北疆北部为弱正距平区，全疆大部为弱负距平区。

对应的2010年12月降温过程频数明显偏少，由图 7b可见，在该月500 hPa高度场上，欧亚范围内为“两槽一脊”型，欧洲与东亚分别为低槽活动区，乌拉尔山脊与里咸海及南部脊南北同位相叠加。从东欧到东亚主要受西北气流控制，新疆大部也在此西北气候气流控制之下。在500 hPa位势高度距平场上，欧亚范围内中纬度地区呈“－+－”分布，欧洲大部地区和80°E以东的亚洲区域分别为两个负距平区域，东欧到中亚为正距平区域，正距平中心位于乌拉尔山到里咸海区域，东亚槽位置接近常年，强度偏强；中低纬度从阿拉伯半岛南部到东南亚均被负距平区域控制。

乌鲁木齐市降温过程频数异常偏多的月份，无论是冬季12月还是春季4月，在500 hPa高空，其共同特征是：新疆上空以纬向平直西风气流控制为主，西风气流上槽脊系统时空尺度较小，短波槽脊系统东移新疆造成气温升降变化频繁，降温过程频数就多。在降温过程频数偏少月份，在500 hPa高空，无论大尺度环流系统的位置和强度分布有多大差异，但是其共同特征是：新疆都在明显的西北气流控制下，处于冷空气从高纬地区自北向南的活动通道上，降温过程频数少，但是更利于较强冷空气侵袭新疆。

6 结论

普查1951—2015年乌鲁木齐市降温过程，分析了不同等级降温过程的出现频数、过程持续日数、过程降温幅度、最低气温以及最低气温距平诸要素气候特征，得到以下结论：

(1)1951—2015年，乌鲁木齐市共出现5834次降温过程，平均每年出现89.8次，Ⅰ级(弱)降温过程占78.1 %。四季的降温过程频数差异不明显，但春季寒潮出现最多。各级降温过程的频数百分率月分布大致分为三类：各月频数分布相对均匀，以Ⅰ级(弱)、Ⅱ级(中等强度)降温过程较为典型；6—8月出现频数异常多，以Ⅲ级(较强)降温过程较典型；在10—11月和4—5月有两个高发时段，月分布呈双峰型分布，以Ⅳ级(强)和Ⅴ级(寒潮)降温过程最为典型。在降温过程异常偏多(少)年，6—8月的过程频数差异最大，4和9月过程频数差异较小。年平均降温过程频数在7个年代际中差异不大；随年代际增长，Ⅰ级(弱)降温过程频数而增加、Ⅴ级(寒潮)降温过程频数却在减少。

(2)65年来，乌鲁木齐市降温过程的持续日数1~11 d不等，平均1.89 d，其中持续1 d的过程占49.0 %。随降温过程由Ⅰ级(弱)到Ⅴ级(寒潮)提升，出现频率最高的过程持续日数也从1 d过渡到3 d。秋末到冬季各月的降温过程持续日数最长，春季各月最短。各级降温过程的持续日数月分布有三种类型：各月之间的过程持续日数差异不大，以11月略长一些，Ⅰ级(弱)、Ⅱ级(中等强度)降温过程属于该类；过程持续日数峰值在8月，Ⅲ级(较强)降温过程较为典型；过程持续日数峰值在12或1月，Ⅳ级(强)和Ⅴ级(寒潮)降温过程最为典型。

(3)1951—2015年，乌鲁木齐市5834次过程降温幅度平均为-4.4 ℃，秋季最强，夏季最弱。Ⅲ级(较强)降温过程的过程降温幅度在5月最强，达-11.1℃，Ⅳ级(强)降温过程在6月最强，达-14.5℃，Ⅴ级(寒潮)降温过程在12月最剧烈，达-17.0℃。

(4)1951—2015年，乌鲁木齐市过程最大24、48和72 h降温幅度平均值分别为-3.1、-5.5和-7.4℃，最大24 h降温幅度是春季最强，冬季最弱，48 h降温幅度是春季最强，夏季最弱，72 h降温幅度是冬季最强，夏季最弱。乌鲁木齐市Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(寒潮)降温过程的24 h以及48 h降温幅度均以春、夏之交5和6月最强；Ⅲ级(较强)和Ⅳ级(强)降温过程的72 h降温幅度以春末夏初的5和6月最强，Ⅴ级(寒潮)降温过程以秋末11月最强。

(5)1951—2015年，乌鲁木齐市降温过程最低气温的平均值为0.3 ℃，春、夏、秋、冬四季的降温过程最低气温平均值分别为2.4、15.7、1.2和-17.4℃，冬季最低，夏季最高，带有显著的季节背景特征。过程最大日气温距平偏低幅度的平均值为-1.9℃。随降温过程等级由Ⅰ级到Ⅴ级提高，距平偏低幅度依次增强，Ⅴ级(寒潮)降温过程达到-8.5℃。乌鲁木齐市Ⅲ级(较强)降温过程的日气温距平偏低幅度以夏季8月(-6.2℃)最强，Ⅳ级(强)降温过程以6月(-8.7℃)最强，Ⅴ级(寒潮)降温过程以冬季12月(-12.7℃)最强。

(6) 乌鲁木齐市降温过程频数异常偏多月份，无论是冬季12月还是春季4月，其共同特点就是新疆上空以纬向平直西风气流控制为主，西风气流上多短波槽脊系统东移新疆，气温升降变化频繁，降温过程频数多；在降温过程频数偏少月份，无论大尺度环流系统的位置和强度分布有多大差异，但是新疆都是在明显的西北气流控制下，处于冷空气自北向南的活动通道上，降温过程频数少，但是更利于较强冷空气侵袭新疆。