三明市冰冻天气气候特征分析

阮兆兰，沈永生，邓殷鸿，王庆锋，张东福

(1. 福建省建宁县气象局，福建 建宁 354500;2. 福建省三明市气象局，福建 三明 365000;3. 福建省清流县气象局，福建 清流 365300)

1 引言

三明市地处闽西北，其西北部地区冬季经常会受到雨雪冰冻天气侵袭，对建筑、电力、农业、林业和交通等行业会产生不同程度影响。在冰冻天气影响下，少量的降水或适宜的湿度会产生雨凇、雾凇，附着在电线上会造成电线的断裂，给电力和通信带来危险。雨雪天气易造成道路结冰，路面湿滑易危及交通安全。2008年1月25日—2月5日受冷暖空气共同影响，三明市出现低温阴雨(雪)天气，西北部出现严重的冰冻天气，受灾人口39.42 万人，直接经济损失21.35 亿元，其中灾情最重的建宁县直接经济损失达10.43 亿元。

近年来对冰冻天气的研究较多，主要集中在冰冻灾害对林业、通讯、电力、交通、农业等的影响分析［1－5］，冰冻灾害的天气形势分析和成因研究［6－7］，冰冻天气的数值研究和对冰冻天气中的雨凇、雾凇的研究等。由于冰冻天气具有很强的区域性，不同区域的时空分布及气候特征有明显的差异，针对三明区域冰冻天气的分析仍处空白，因此该文利用三明市1960—2010年51 a 的冰冻天气记录和历史气象资料，着重分析三明市冰冻天气时空分布及气候特征，对产生冰冻天气的天气型进行分析，为三明市今后冰冻天气的预测预报提供理论依据。

2 资料来源及方法

2.1 资料来源

该文以三明市11个测站所观察的雨凇天气现象作为研究对象，统计时间从1960—2010年统计51 a。

2.2 指标计算

为了研究三明地区冰冻的时空分布规律，分别选用多年平均冰冻日数作为冰冻频率指标，平均持续冰冻日数作为冰冻强度指标［2］。多年平均冰冻日数是指各站点平均每年冰冻出现的日数，冰冻出现的日数越多，造成灾害的可能性越大，平均持续冰冻日数是指各站点平均每次冰冻持续的日数，冰冻持续时间越长，它造成灾害的可能性越大，计算公式为

式(1)中:p 为冰冻频率(即多年平均冰冻日数)，单位:d/a;xi为冰冻日数，单位:d;a 为统计年数。式(2)中:q 为冰冻强度(即平均持续冰冻日数)单位:d/次;n 为统计年份内的冰冻发生次数，将连续的有冰冻出现的日数归为一次冰冻过程，单位:次。

3 冰冻天气气候特征

3.1 冰冻天气的时间分布特征

三明市冰冻天气出现的年份有32 a，占统计年份的62%，约1.5 a 发生一次。发生时间全部集中在11月—次年2月，其中2月最多占51.9%，其次是1月26.5%，12月为20.8%，11月最少，仅为0.8%。从冰冻频率和强度上看，1月和2月均高于11月和12月，1月下旬至2月这一时段同时也是影响三明市的暖湿空气逐渐开始增强的阶段(表1)。

表1 三明市1960—2010年(11—2月)冰冻天气逐月出现日数、频率及强度

3.2 冰冻天气的空间分布特征

三明市冰冻天气集中在西北部，东南部除高海拔山区外，无冰冻天气，中心位于建宁县，出现频率为40.4%，其次是宁化、清流、泰宁，分别为23.5%、20.0%和14.2%，再次是明溪和将乐，分别为1.2%和0.8%。从冰冻频率和强度上看，建宁是三明市冰冻的重灾区，其冰冻频率及强度都明显多于其它县市，这与其位于三明市西北端的独特地理位置密切相关(表2)。

3.3 冰冻天气年际变化及线性变化趋势

从整体趋势来看，1960—2010年三明市的冰冻日数平均值为0.85 d、5 站次，年平均冰冻日数及站次表现为显著地减少趋势，通过线性回归得出趋势方程y=－0.101 8 x + 207.09，通过趋势方程可以发现三明区域冰冻天气的气候倾向减少率约为1.0 d/10 a。近30 a 来(1981—2010年)，有21 a 在平均值以下(图1)。

表2 三明各县(市)1960—2010年冰冻天气出现日数、频率及强度

图1 三明各县(市)1960—2010年冰冻天气日数年际变化

3.4 冰冻天气与气温的关系

冰冻天气受气温影响较大。通过对51 a 来260站次冰冻日数的日平均气温、日最低气温和日最高气温统计，发现有利于冰冻发生的日平均气温集中在－1～2℃，0℃左右最适宜冰冻生成冰冻持续，冰冻持续时间长短与日最高气温关系密切，日最高气温接近日平均气温，即昼夜温差大，冰冻时间越长。

4 冰冻天气分型

冰冻天气时，阻塞高压稳定维持，强度强、位置偏北，同时西太平洋副高处于偏强阶段，20～25°N的南支槽活跃，为冷暖空气的交汇提供了充分条件。

该文依据500 hPa 乌拉尔山槽脊和南支槽的活跃程度可将三明市冰冻天气分为3 种类型:北脊南槽型、乌拉尔山脊型、横槽南支型。

表3 冰冻持续日数与冰冻期间气温的关系

4.1 北脊南槽型

在所有过程中有19个，约占总过程数的54%。此类型的特点:欧亚地区在500 hPa 高度场上为两槽一脊型，乌拉尔山为脊区，其以东有一宽广低槽。我国长江以北处脊前偏西北气流影响，南方受南支槽前西南气流控制。500 hPa 风场上，福建处于自孟加拉湾和南海、东海及越赤道的暖湿气流输送带上。地面气压场上，蒙古至我国华北、中东部地区为正距平。高纬度的寒冷空气在西北气流的引导下沿东北路径侵入，形成大范围的低温雨雪天气，暖湿西南气流与低层不断南下的冷空气在南方相互作用，影响三明市西北部，“上暖下冷”的配置有利于三明市西北部维持多雨雪和冰冻天气。图2a为具有该型典型特征的2008年1月27日08 时500 hPa 形势图。

图2 冰冻天气过程3 种天气型典型个例图

4.2 乌拉尔山脊型

在所有过程中有10个，约占总过程数的27%。有一南北向的高压脊位于西西伯利亚到贝加尔湖之间，里海以东的槽不断加深东移，南支槽逐渐东移，并与高压脊东侧的槽叠加，在东北加强发展成低涡，形成东亚大槽，使得西西伯利亚到贝加尔湖的高压脊经向度加大，脊前西北气流明显。贝加尔湖至鄂霍次克海有一明显的低槽，东北地区有冷平流。冷高压从西北、北路入侵我国，并带来大风、降温。图2b 为具有该型典型特征的2008年12月24日08 时500 hPa 形势图。

4.3 横槽南支型

在所有过程中有7个，约占总过程数的19%。比例略少，但维持时间长。在500 hPa 上，位于欧亚中高纬地区的脊线呈东北—西南走向，横槽位于50°N 附近，槽内冷空气堆积，横槽南部我国西北方地区上空盛行偏西气流。有一支很深的南支槽位于青藏高原南侧。地面西伯利亚高压异常强大，为大规模冷空气南下提供了有利条件。横槽转竖将引导中亚地区上空大范围的冷空气南下，带来雨雪冰冻天气。图1c 为具有该型典型特征的2010年2月12日20 时500 hPa 形势图。

5 结论

三明市冰冻天气发生时间全部集中在11月—次年2月，其中2月最多占51.9%，其次是1月26.5%，12月为20.8%，11月最少仅为0.8%。从冰冻频率和强度上看，1月和2月均高于11月和12月。三明市冰冻天气分布全部集中在西北部，东南部无冰冻天气(除高海拔山区)，中心位于建宁，出现频率为40.4%。从冰冻频率和强度上看，建宁是三明市冰冻的重灾区，其冰冻频率及强度都明显多于其它县市。51 s 来三明市平均冰冻日数及站次表现为显著地减少趋势，其气候倾向减少率为1.0 d/(10 a)。依据500 hPa 乌拉尔山槽脊和南支槽的活跃程度可将三明市冰冻天气分为3 种类型，分别为:北脊南槽型、乌拉尔山脊型、横槽南支型，所占比重依次为:54%、27%、19%。

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