甘肅省河西走廊西部霜凍天氣氣候特征分析及預報著眼點

雷淑琴++李誠++陶生才++金生仁++訾瑞淵++王海蓊++王惟晨

摘要 從天氣實況、影響系統以及天空狀況等方面對2014年4月25—27日發生在甘肅省河西走廊西部的強霜凍天氣過程進行分析，并找出此類天氣的預報著眼點。

關鍵詞 霜凍；氣候特征；影響系統；預報著眼點；甘肅省；河西走廊西部

中圖分類號 P458.1+22 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）22-0215-02

霜是指當氣溫下降使地表或接近地表的物體表面最低溫度下降到0 ℃或以下，空氣中水汽直接凝華在地表或物體上形成白色冰晶的一種天氣現象[1]。霜凍對農作物造成危害主要是因為伴隨霜凍的低溫，使得農作物細胞內水分結冰，進而刺破細胞壁引起植物組織受到傷害，嚴重的會導致死亡[2]。由于霜凍的發生與低溫相伴，因此溫度變化是引起霜凍的主要原因之一，它與溫度變化密切相關。酒泉地區位于甘肅河西走廊西部，所轄6個縣（市），霜凍天氣是造成該地區農業、林業生產的主要氣象災害之一，每年都會造成一定的經濟損失。2014年4月25—27日受西伯利亞強冷空氣東移南下影響，河西走廊西部出現了歷史罕見的強霜凍，這也是近10年來最強的一次霜凍天氣過程。其中：4月25日全市地面最低溫度為-11.0～-7.1 ℃，4月26日為-9.7～-4.3 ℃，27日除瓜州外其余縣市均達中等偏強霜凍，災害天氣共造成6個縣（市）29 854戶10.8萬人不同程度受災，農作物受災面積15 673.11 hm2，直接經濟損失達到28 264.065萬元。因此，加強霜凍天氣的分析研究，對提高預報服務水平就顯得十分必要。本文通過對2014年4月25—27日發生在河西走廊西部的霜凍天氣氣候特征和影響系統進行研究的基礎上，分析影響該地區霜凍的主要影響因素和發生特征，以期總結霜凍的發生規律，為該類天氣預報提供指導，進而減少霜凍對農作物等造成的損失。

1 天氣實況

1.1 降溫過程

表1列出了2014年4月25日酒泉地區各站最低氣溫、地面最低溫度及24 h最低氣溫下降幅度。可以看出：這次霜凍天氣過程降溫幅度較大，而且除了敦煌外，其余縣市均達強霜凍天氣標準。這也是近10年來酒泉地區所發生的最強的一次霜凍天氣過程。

1.2 前期天氣情況

這次霜凍天氣出現前的4月20—22日酒泉各地上空受西北氣流控制，天氣以晴為主。氣溫逐日上升，日平均氣溫在9.0～14.0 ℃之間。4月23—24日西伯利亞較強冷空氣快速東移南下，地面冷高壓實力較強，鋒面較為清楚，全市出現入春以來最強的一次冷空氣活動，其中2014年4月23日中午到夜間酒泉各地出現了一次區域性的大風、特強沙塵暴天氣，境內有9個站都出現了沙塵暴，其中7個站達強沙塵暴，敦煌和阿克塞2個站為特強沙塵暴，最小能見度為20 m，最大瞬時風速達24.5 m/s，此次沙塵暴天氣無論是強度、范圍均為酒泉各臺站建站以來歷史之最。

2 天氣形勢分析

2.1 高空形勢

霜凍天氣的發生，受多種因素的影響，進而會決定霜凍天氣的范圍和強度。在整個過程中，烏拉爾山附近為高壓脊區，西西伯利亞為大槽活動區。從500 hPa高空來看，4月下旬初，烏拉爾高壓脊發展，使得偏北氣流加強，從而促使其前部的巴湖冷槽加深，鋒區加強。4月22日20：00，500 hPa高空槽前的鋒區已經進入了北疆的西部；從700 hPa形勢可以看出冷槽加強并且東移南壓，河西中西部地區處在干暖氣團的控制之下。

23日8：00 500 hPa圖上高空冷槽鋒區抵達烏魯木齊，冷中心位于塔城至哈巴河等地，中心強度達到 -37 ℃，冷中心與敦煌的溫差達18 ℃，>20 m/s的西風氣流控制著河西中西部。在相應的23日8：00 700 hPa高空，低槽呈現為分裂東移，并且移動速度加快，冷空氣的主力位于北疆中西部，敦煌與烏魯木齊的溫差達20 ℃，這說明低層存在著很強的冷平流。這種環流形勢場配置非常有利于地面系統加強。

23日20：00 500 hPa高空，冷槽主力位于北疆東部，與8：00相比東移了8個經距，冷槽前的鋒區已經進入酒泉市境內；700 hPa高空，低槽位于哈密與馬鬃山之間，酒泉與額濟納旗之間存在強的風切變，酒泉與烏魯木齊之間溫差達22 ℃，意味著冷平流勢力很強。據氣象觀測資料顯示，24日酒泉各地氣溫顯著下降，達強降溫天氣標準。很低的基礎氣溫為之后產生霜凍天氣奠定了基礎。

2.2 地面形勢

從4月23日8：00地面圖（圖1）可以看出，冷鋒已過了烏魯木齊站，鋒后氣壓梯度很大，而且還伴有大風、沙塵、降雪等天氣，并且在冷鋒前部有熱低壓強烈發展，熱低壓中心為1 000.0 hPa，這對形成對流性不穩定形勢非常有利。從圖1可以看到，位于巴湖的冷高壓中心為1 040.0 hPa，玉門鎮站為1 005.0 hPa，壓差為35 hPa，在春季的4月下旬出現這樣強的冷高壓，說明冷空氣的勢力非常強。因此，當冷空氣影響酒泉地區時，寒潮、強降溫天氣應當首要考慮。寒潮是東亞大型天氣過程之一。當它發生時，表現為強烈的冷空氣從高緯向南直瀉我國，常造成劇烈的降溫，并伴有凍害、大風等天氣現象。由此往往會引起大范圍的凍災和風災，對國民經濟建設造成重大損失[3]。因此，在可能出現霜凍的季節，當預報有寒潮天氣時，必須要同時考慮霜凍天氣。

3 天空狀況及風速特征分析

從天空狀況來看，2016年4月24—26日夜間，酒泉各地晴或少云；風力0～2級，為靜風或輕風。由于有冷空氣侵入，造成平流降溫，加之天氣晴朗無風，在夜間地面輻射降溫強烈，而造成酒泉各地25—27日出現了平流輻射霜凍。其中4月25日全市地面最低溫度為-11.0～-7.1 ℃，達強霜凍；4月26日為-9.7～-4.3 ℃，為中到強霜凍；27日除瓜州外其余縣市均達中等偏強霜凍。

4 霜凍天氣預報著眼點

（1）從霜凍的成因可知，預報霜凍及影響程度，關鍵是預報冷空氣活動和最低溫度[4-6]。因此，在可能出現霜凍的季節里，當預報有強冷空氣影響，且最低氣溫在5 ℃以內時，首先就要考慮可能伴隨出現霜凍天氣。

（2）通過對2014月4月25—27日發生在河西走廊西部的強霜凍天氣過程進行分析，可以看出：預報霜凍天氣要特別注意500 hPa環流形勢的演變。尤其要注意烏拉爾山是否有高壓脊的建立，另外還要注意在烏拉爾山附近是否有低槽發展且東移。

（3）判斷冷空氣的強度。要密切關注地面冷高壓的強度，它的強度就是冷空氣的強度。

（4）要密切監測當地前期天氣情況。時刻關注前期控制本地的熱低壓的強度以及本站的升溫、降壓程度。在霜凍發生的前一天，要特別注意14：00的氣溫，當氣溫較低，且預計當夜風力為靜風或微風時，就要考慮可能有霜凍發生。

（5）要分析霜凍前夜天空狀況，即天空的云量情況，以此判斷霜凍發生的概率。一般來說，如果夜晚天空云量較少，其上半夜由于地面和大氣輻射的原因，溫度一般會保持在0 ℃以上，但到下半夜，由于上半夜地表熱量大量散失，同時受冷平流的影響，氣溫可能會迅速下降，容易發生平流輻射霜凍。

5 參考文獻

[1] 吳曉鵬，王萃萃，王麗梅.氣象標準一本通[M].北京：氣象出版社，2016：86-93.

[2] 溫克剛，李黃，毛耀順，等.中國氣象災害大典[M].北京：氣象出版社，2005：274-308.

[3] 白肇燁，徐國昌.中國西北天氣[M].北京：氣象出版社，1988：373-441.

[4] 毛玉琴，曹玲.河西走廊中部寒潮、霜凍天氣過程對比分析及預報著眼點[J].干旱氣象，2006（4）：51-56.

[5] 樊曉春，董彥雄，王若升.5月初的寒潮（強降溫）、強霜凍天氣分析與預報模型[J].青海氣象，2007（1）：20-22.

[6] 楊曉玲，郭麗梅，丁文魁.武威市霜凍氣候特征及預報[J].中國農業氣象，2010（4）：612-616.