冬季贵州低温雨雪冰冻天气的成因分析论文.pdf

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第38卷第3期2012年3月气象METEOROLOGICALMONTHLYV0138No3March2012吴古会，彭芳，崔庭，等2011年冬季贵州低温雨雪冰冻天气的成因分析I-J-1气象，2012，38（3）：

2912992011年冬季贵州低温雨雪冰冻天气的成因分析吴古会。

彭芳崔庭。

原野1贵州省气象台，贵阳5500022贵州省山地气候与资源重点实验室，贵阳5500023贵州黔西南州气象局，兴义5624004贵州省气象局，贵阳550002提要：

利用常规观测资料和NCEP1。

X1o及25。

X25。

格点再分析资料，对贵卅I2011年初的低温雨雪冰冻过程的天气成因进行了初步分析。

结果表明：

东亚地区500hPa高度距平场“北高南低”分布以及中高纬阻塞高压的稳定维持，有利于弓l导冷空气频繁南下影响贵卅I，是持续低温的主要原因。

滇黔准静止锋也是重要的影响系统，它的长期存在有利于阴雨天气维持；而大范围的冻雨（雪）天气则是伴随着东移的南支槽以及向上伸展的水汽辐合。

由于西太平洋副高较弱和中亚地区低值系统不活跃，没有稳定持续的水汽向贵州输送，所以过程表现出短暂的间歇性，尤其是距离滇黔准静止锋区相对较远的贵州东部地区，受灾程度远不如2008年严重。

因为有偏北路径的冷空气人侵，贵州中西部地区冰冻强度超过2008年；垂直结构的差异是影响范围最大强度最强的两次过程（第1和第4次）降水相态不同的重要原因；冰冻的形成与增长是多种气象因子综合影响的结果，在一定的降水条件下，日平均气温是影响冰冻强度的重要因子。

关键词：

低温雨雪冰冻天气，灾害，形势特征，锋生函数，冰冻强度AnalysisofGuizhouSRareFreezingCatastrophicWeatherinWinter2011WUGuhui，。

PENGFangCUITing。

YUANYe1GuizhouMeteorologicalObservatory，Guiyang5500022GuizhouKeyLabofMountouniousClimateandResources，Guiyang5500023XingyiMeteorologicalOffice，SouthwestPrefectureofGuizhouProvince，Xingyi5624004GuizhouMete0rol0gicalService，Guiyang550002Abstract：

Aftertheextremefreezingcatastropheinyear2008，GuizhouProvinceexperiencedanotherrarefreezingweatheratthebeginningof2011AnalysisbasedontheconventionalobservationaldataaswellastheNCEPreanalysisdataindicatesthattheUralblockinghighandtheheightdeparturedistributionof“negativeinthesouthandpositiveinthenorth”arethekeycausesforthemaintenanceoflowtemperatureMeanwhile，thequasistationaryfrontinGuizhouandYunnanplaysanimportantroleduringthefreezingdays；thedeeptroughoverIndianOceanandabundantwatervaporareveryfavorabletothevastareastrickenbysnowandfreezingrainTheextentofcalamityisweakerthanthatof2008，especiallyintheeasternGuizhou，asitlacksforthecontinuoustransportationofmoistureTherouteofcoldairmassisalsodifferentfrom2008Moreover，thetwostrongprocessesarediscussed，andtheyhavedifferentcon-figurationinT-logpdiagramInaddition，researchontherelationamongthemaximumfrozenraindiameter，thedailyaveragesurfacetemperature，lowesttemperature，dailytotalrainfall，thedailymeansurfacevelocity，andthedailyaveragetemperatureshowsabettercorrelationwithfreezingdevelopmentwhentherehascompatibleprecipitation*公益性行业（气象）科研专项（GYHY2010060107）资助2011年4月8日收稿；2011年11月16日收修定稿第一作者：

吴古会，主要从事短期天气预报Email：

wuguhuisinacom气象第38卷Keywords：

freezingrainandsnowweather，catastrophe，charactersofsynopticsituation，frontogenesisfunction，intensityoffreezing引言持续性的低温雨雪冻雨是一种严重的灾害性天气，会给农业生产、交通运输、电力传输、通讯设施、人民群众生活等带来极大影响和损害。

继2008年1月中旬至2月上旬我国南方地区历史上罕见的低温雨雪冰冻过程之后，2011年冬季（2010年12月31日至2011年2月1日），我国南方多个省市又遭受低温雨雪冰冻灾害，尤以贵州受灾最为严重。

贵州此次低温雨雪冰冻天气共持续33天，共有78县站发生灾情，占全省台站的929，超过2008年的76站，影响范围达历史之最。

过程开始第3天，低温雨雪冰冻就达70站，来势迅猛。

全省各地不同程度受灾，在各级政府部门的有效应对下，据贵州省民政厅统计，因灾直接经济损失还是高达463亿元，是自1961年以来，除2008年以外最为严重的一次。

但全省的平均气温和平均最低气温均突破历史记录，且过程前期、后期的影响范围和西部地区的灾害均超过2008年，按照贵州省凝冻灾害气象等级标准已达特重等级。

已有许多专家对2008年的冰冻极端事件进行了相关研究，丁一汇等口指出在拉尼娜事件影响下，南方冰灾发生的主要原因，并强调该极端冰灾事件是全球性气候异常的表现之一，但不能改变全球和中国气候变暖的趋势和格局；陶祖钰等2用经典天气学方法研究了华南静止锋的三维空间配置；李崇银等研究表明大气环流的组合性异常是造成持续雨雪冰冻天气的直接原因；杨贵名等_4通过分析锋区特征得出冷暖气团的长期对峙是低温雨雪冰冻天气持续的主要原因；高辉等_5从气候角度分析了灾害的可能成因；在极端事件的评估方面，万素琴等利用5个指标对发生在湖北的冰冻极端事件作了研究。

对于雨雪冰冻过程的天气成因方面气象工作者也作了较多分析。

由于此类极端天气仍是预报中的难点和重点，所以广泛开展这方面的研究工作对于提高低温冰冻的精细化预报水平和服务能力都有重要意义。

对于2011年冬季的低温雨雪过程，是否和2008年的持续冰冻有类似的成因以及这两次过程有哪些不同?

本文就这次过程的天气成因进行初步分析。

1资料本文所用的资料包括：

（1）贵州84县站地面实况观测资料，数据经贵州省气候中心质量审核，在分析贵州雨雪冰冻日数分布及逐日变化、各气象要素与冰冻关系中使用；

（2）探空垂直结构分析使用的是MICAPS探空观测资料；（3）形势和物理量分析使用的是NCEP1。

1。

再分析资料和全球25。

25。

资料，气候平均值用19712oOO年的要素平均。

2低温雨雪冰冻天气过程概况2011年冬季贵州的低温雨雪冰冻天气主要由5次天气过程造成，发生时间段分别为：

2010年12月31日至2011年1月2日、1月56日、91O日、1720日及2729日，影响冷空气较强。

杜小玲_1。

的研究指出，当冷高压中心强度超过1047hPa，1030hPa线进入贵州时，雨雪冰冻范围将扩大，这5次天气过程中1030hPa线都进入贵州范围，而且每次过程的冷高压中心强度都超过1050hPa。

2011年1月1日至2月1日，全省平均气温08，较常年偏低42。

C，突破有气象记录以来的历史最低值（1978年为13）；最低平均气温一10。

C，较常年偏低35。

C，突破有气象记录以来的历史最低值（1978年为一08）；极端最低气温为威宁一88，比2008年的高14。

C（威宁一102），极端最低气温低于一4。

C的区域也小于2008年。

贵州低温雨雪冰冻共持续33天，影响范围达历史之最，主要严重区域集中在中西部地区（图1a），共有78站出现低温雨雪冰冻，占全省台站的929，超过2008年的76站；来势也比2008年猛，2010年12月31日至2011年1月2日大范围的冻雨（雪）天气，致使贵州在此次低温雨雪天气开始第3天影响范围就波及7O县（市、区），而2008年过程开始第16天才超过7O站，就前6天的影响范围而言较2008年（239站日）多101站日，第2133天，低温雨雪冰冻较2008年同时段（320站日）也多156站日；从低温雨雪冰冻期间每天冻雨（雪）的站数变化而言，2O11年相较2008年起伏大，最多单日影响第3期吴古会等：

2011年冬季贵州低温雨雪冰冻天气的成因分析12月31日、1月16日及l82O日也有较强的锋生，与第一次及第四次大范围冻雨（雪）相对应。

分别分析5次过程在104。

109。

E范围平均的锋生函数及剖面得出，第一次过程的近地层锋区位于23。

27。

N之间（分别以。

的310和290K线为锋区的上下界面，下同），在锋区内，锋生函数21OK（ms）的区域位于700hPa以下，中心强度达610K（ms），位于850hPa，27。

N附近（图5a）；第二次过程近地面锋区较偏南（图5b），位于20。

26。

N之间，锋生函数正值主要集中在700hPa以下，强度较弱，贵州范围内（23。

29。

N）锋生函数值21OK（ms）_。

；第三次过程的锋区较第二次更偏南，位于19。

25。

N之间，锋生函数分布特征与第二次过程相似（图略）；第四次过程近地面锋区位于2O。

27。

N附近（图5c），锋生函数21OK（ms）的区域位于800hPa以下，位于27。

N附近，相较第一次过程弱，说明随着降雪过程的发展，冷暖空气交绥诱发的锋区侧向环流对锋生的发展有所抑制；第五次过程近地面锋区位于19。

26。

N（图5d），600hPa以下都是锋生函数正值区，210K（ms）的区域位于700hPa以下，中心值达410K（ms）_。

，800hPa，25。

27。

N之间；相较2008年的低温雨雪过程，锋区的平均位置偏南，这也是贵州西部冰冻灾害超过2008年的原因之一。

34探空垂直结构特征341不同相态降水的特征2011年低温雨雪冰冻期间的降水相态相比2008年呈现出多样性，降水以冻雨为主，伴有雨、雨夹雪、雪等天气，为作出更精细的预报服务，有必要对各种相态降水的特征进行分析。

以国家基准观测站贵阳为例，根据逐小时天气现象及气温资料分析发现：

（1）该次过程中，气温明显d0。

C时，液态降水并不少见，而在气温O的条件下，也有冻雨出现，如1月4日152O时，整点气温01T4o4，9日1316时，整点气温034T10。

C，但一直有冻雨发生，这与文献10中冻雨发生的条件（T0）不一致；另外几次发生冻雨当天的最高整点气温相对较高，冻雨都结束在气温1的时刻，但由于气温1oC时也没有其他相态的降水发生，因此，冻雨的产生对气温的要求，还需依靠大量的观测事实验证。

（2）降雪时气温都4o，几乎都伴有冻雨，从当天的探空特征可知，都有逆温层存在，融化层较弱，云顶温度平均约为一1O，只有1月172O日云顶伸展较高，其余都较低，云中冰晶比例不大，所以降雪不明显；而无降雪时（雨、雨夹雪、冻雨）云顶较低，单一相态的降水较少出现。

342两次明显过程的探空特征对比2OlO年12月31日至2011年1月2日及1月1721日是这次低温雨雪冰冻天气的两次显著过程，前一次以冻雨为主，后一次降雪更为明显，两次过程的影响范围都广，几乎覆盖贵州全省，根据上述分析，它们在背景形势、水汽等方面都有着相似的条件，但两者的降水相态却明显不同，下面就这两次过程的探空垂直特征进行分析，以期发现它们的差异之处。

根据MICAPS08和2O时实况探空资料，从怀化（57749）、贵阳（57816）及威宁（56691）这3个探空站12月31日20时至1月2日08时（图6a6c）及1月17日08时至21日08时的平均探空图上可以看到（图6d6f），前一次过程中怀化站云顶在600hPa附近，温度高于一10，逆温层位于850750hPa之间，没有融化层，云层中以过冷却水滴为主，此时段内该站及贵州东部地区为冻雨天气冻雨一层模式1，同时注意到，平均而言，该站近地面气温略大于0。

贵阳站平均云顶位于680hPa附近，平均气温略低于0，即云中包含过冷却水滴，逆温层位于830730hPa之间，有融化层，近地层为低于0的冷垫结构冻雨二层模式l_1o。

威宁站云顶较低，位于700hPa附近，平均低于逆温层顶，也就是说大于O的逆温层并非融化层，云中的雨滴降落过程中由于近地面的冷垫作用形成冻雨冻雨一层模式。

后一次过程中3个站的云顶高度都比前一次过程的高，怀化、贵阳及威宁站的云顶分别达到575、560和600hPa，气温分别为一16、一12和一17，从高空到低层都是低于0的冷层，即云中包括过冷却水滴、冰晶及雪花，但就逆温梯度而言，威宁和贵阳在这两次过程中相近，怀化站的逆温梯度较前一过程变小，究其原因，分析发现怀化的逆温厚度随着深厚的暖湿气流而明显增加，有利于降雪（贵州东部）的出现，而贵阳和威宁（贵州中西部）则为冻雨和雪共同发生，后一次过程这三个站的冻雨模型都是一层模式。

气象第38卷、一2O1I-40-200（b）-101t、l_）（i：

）c广1O|、一）1、（f）、-20一10e图62010年12月31El至2011年1月2日怀化（a）、贵阳（b）、威宁（c）及1月1721日怀化（d）、贵阳（e）、威宁（f）的平均探空图Fig6AverageT-logpdiagramsatHuaihua（a，d），Guiyang（b，e）andWeining（c，f）during31December20102January2011（a，b，c）and1721Januray2011（d，e，f）4多种气象要素与冰冻强度的关系黄Jti,等_7在2008年初的雨雪冰冻过程研究中指出，湖南冰冻的形成与增长是多种气象因子综合影响的结果，地面日平均气温、700hPa风向风速等对冰冻强度预报有很好的指示意义，那么对于2011年贵州的冰冻过程，各气象要素与冰冻强度又有着怎样的关系呢?

李登文等口通过讨论贵州2008年电线积冰的气象条件，指出降水、气温对电线积冰的增长及融化有重要作用，2011年冬季的这次过程是否存在类似的情况呢?

选取此次过程中最大冰冻直径10mm的10个县站作为分析样本（集中在26。

275oN纬度带内），将日平均气温、日最低气温、日降水量、地面平均风速及日最大冰冻直径分别取算术平均，据此分析各气象要素与冰冻强度变化的关系。

首先来看本次过程中这10个站冰冻强度演变情况（图7），1月1日开始出现冰冻，并迅速发展，到4日08时，冰冻强度达本次过程最强，7日以后明显减弱，并且维持较弱的冰冻状态。

分析降水量变化可知，它与冰冻强度有一定的正相关，但不具有线性关系，例如1821日的降水量达最大，但冰冻强度并没有随之跃增，当降水量过大，由于冲刷作用，使得雨滴来不及凝固，同时与降水相态也有一定关系；统计结果表明，当日平均气温低于0，出现一定强度的大范围降水时，有利于冰冻的发生，但当日平均气温回升到0以上时，即使有较明显降水出现，冰冻强度却非常微弱，如1415日，即降水量与冰冻强度的关系受气温影响大。

地面日平均风速约为13ms_。

，变化不大，可能由于贵州地形复杂，地面风速难以反映冰冻强度的变化。

而从分析日最低气温和日平均气温的变化可知，它们的变化趋势较一致，1月1日开始，气温明显下降至0以下，1011日，平均气温升至0。

C附近，1317日，升至0。

C以上，最低气温除15日外基本维持在0以下，日平均气温较日最低气温与冰冻强度具有更明显的反相关关系，即当有降水发生时，日平均气温低于0C，则冰冻发生，持续下降则冰冻发展，高于0则冰冻迅速减弱或消失。

从以上分析可知，在有一定的降水条件下，日平均气温是影响冰冻强度的重要因子。

枷姗鲫瑚渤第3期吴古会等：

2011年冬季贵州低温雨雪冰冻天气的成因分析29913579111315171921232527293I1月日期86z02一一6图72011年1月1日至2月1日日平均气温（单位：

）、日最低气温（单位：

）、日雨量（单位：

ram）、地面平均风速（单位：

ms）及日最大冰冻直径（单位：

mm）随时间的变