1952～2023年湖南省冰凍天氣發生規律分析

摘要：為全面提高湖南省防災減災能力，有效應對極端天氣事件，基于湖南省96個國家地面氣象觀測站建站至2023年逐日氣象觀測數據，分析了湖南省冰凍天氣時空分布特征及發生時的氣象條件，并從冰凍日數、冰凍初日、冰凍終日、冰凍過程數、最長冰凍持續時間等方面統計了冰凍天氣發生規律。結果表明：湖南省冰凍天氣主要發生在12月、1月、2月，這3個月累計冰凍日數占全年冰凍日數的98.3%，年平均冰凍日數1.73 d，最長冰凍持續時間28 d；冰凍初日在11月中旬至翌年2月中旬均可能出現，其中12月下旬出現頻次最多；冰凍終日在11月下旬至翌年4月上旬均可能出現，其中2月中旬出現頻次最多。湖南年冰凍日數整體呈現南多北少、東多西少的分布態勢，存在兩條高值帶。湖南冰凍天氣發生時降水量較小，濕度較大，風速較小，日最低氣溫小于1.0 ℃。湖南年冰凍日數呈顯著減少趨勢，冰凍終日呈提前趨勢，冰凍初日、冰凍過程數、最長冰凍持續時間無顯著變化趨勢。

關鍵詞：冰凍天氣； 冰凍日數； 冰凍初日； 冰凍終日； 氣象條件； 防災減災； 湖南省

中圖法分類號：P467 文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2025.04.002 文章編號：1006-0081（2025）04-0005-06

0 引 言

冰凍是冬季災害性天氣之一，可對電力、通信、林業等行業產生較大影響。早在20世紀90年代就已經有專家對冰凍的影響及特征進行研究［1-4］，貴州相關研究開展得比較早［5-7］。2008年初中國南方大范圍極端雨雪冰凍天氣發生后，冰凍天氣的研究開始成為熱點，主要研究方向集中在兩個方面：① 對重大冰凍過程的特點、影響及成因開展分析。如王遵婭等［8］對2008年初中國低溫雨雪冰凍災害的氣候特征進行了分析；曾明劍等［9］對2008年初持續性冰凍雨雪災害形成的溫度場進行了分析；周長艷等［10］分析了2008年初特大冰凍氣象災害中的水汽輸送特征；也有學者對2008年廣西［11-12］、河南［13］、云南［14］特大冰凍災害進行了分析研究。② 利用長序列資料對冰凍天氣的氣候特征開展分析。如王遵婭［15］研究了中國大范圍持續性冰凍天氣過程的變化特征，孔鋒［16］研究了1961～2016年中國災害性冰凍天氣日數氣候演變空間分異特征，各地類似的研究也較多［17-19］。

冰凍天氣也是湖南冬季主要的氣象災害，幾乎每年都會發生，只是影響程度不同，2008年1月中旬至2月上旬，湖南出現罕見的低溫雨雪冰凍天氣，給全省的交通，電力，通訊，林業等造成嚴重的災害，給城鄉居民的生活帶來嚴重的影響，直接經濟損失達680億元；2023年湖南也曾出現過3次輕度冰凍天氣過程。關于湖南冰凍天氣的研究也有較多，如李軍等［20］利用33 a冰凍資料統計了湖南冰凍分布及氣候特征；王曉蘭等［21］、周慧等［22-23］、禹偉等［24］開展了針對重大冰凍過程的影響或成因分析；廖玉芳等［25-28］利用長時段氣候資料，先后開展了湖南電線覆冰厚度估算模型研究、雨凇環境影響因子研究、雨凇的氣候特征、重大雨凇過程的大氣環流特征研究。上述針對湖南冰凍天氣氣候特征相關的研究資料時段均是在2010年以前。近年來，在氣候變暖的大背景下，監測數據顯示多地氣象要素規律發生了變化［29-30］，湖南冰凍天氣的發生規律也發生了很大變化。本文基于最新觀測數據，對湖南冰凍天氣的分布特征、演變趨勢、發生的氣象條件等開展研究，以期為湖南冰凍天氣的防災減災提供參考。

1 數據資料與研究方法

1.1 數據資料

本文使用湖南省96個國家地面氣象觀測站建站（最早建站時間為1951年）至2023年逐日天氣現象、日降水量、日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日平均相對濕度、日平均風速等氣象資料。

1.2 研究方法

（1） 冰凍日的判別方法：根據日天氣現象資料識別，若某日天氣現象記錄有冰凍，則記為一個冰凍日；全省冰凍過程以有一個觀測站出現冰凍的當日為過程初日（冰凍過程開始時間），全省無觀測站出現冰凍的前一日為冰凍過程終日（冰凍過程結束時間）。

（2） 年、冬季冰凍日統計方法：年冰凍日通常以上一年10月至當年4月為統計時段，如1952年冰凍日數是指1951年10月至1952年4月的累計冰凍日數；冬季冰凍日指上一年12月至當年2月累計冰凍日數，如1952年冬季冰凍日數是指1951年12月至1952年2月的累計冰凍日數。

（3） 區間統計法：將冰凍發生時的氣象要素條件劃分為不同的區間范圍，分別統計不同氣象要素條件下冰凍天氣的發生頻率。

（4） 趨勢分析方法：采用趨勢系數進行氣候變化趨勢分析。計算氣象要素的時間序列與自然數數列之間的相關系數，對趨勢系數的統計檢驗使用t檢驗方法。

根據世界氣象組織（WMO）的規定，取某氣象要素最近3個年代的平均值作為該要素的氣候平均值，因此本文選擇1991～2020冰凍日數的平均值作為氣候平均值。

2 冰凍天氣多年統計特征

2.1 年內變化特征

圖1為湖南省逐月及年平均冰凍日數（1991～2020年96個地面氣象觀測站30 a平均值）。由圖1可以看出，冰凍天氣主要集中在12月、1月、2月（累計冰凍日數占全年冰凍日數的98.3%）；11月、3月也會出現冰凍天氣，但出現概率較小；4～10月在統計時段內未出現過冰凍天氣；平均冰凍日數最多的是1月（1.08 d），其次是2月（0.35 d）和12月（0.27 d），其他月份之和僅為0.03 d；年平均冰凍日數為1.73 d。

圖2（a）為1952～2023年逐旬冰凍初日出現頻次，可以看出：冰凍初日在11月中旬至翌年的2月中旬均有可能出現，其中12月下旬出現頻次最多（14次），其次是12月上旬（11次），再次是12月中旬、1月上旬、1月中旬（各出現10次），11月下旬、1月下旬（各出現5次），11月中旬、2月上旬和2月中旬最少（各出現2次）。圖2（b）為1952～2023年逐旬冰凍終日出現頻次，可以看出：11月下旬至翌年4月上旬均有可能出現，其中2月中旬出現頻次最多（15次），其次是2月下旬14次，再次是3月上旬12次；2月上旬8次，1月中旬6次，1月下旬和3月中旬各出現4次，1月上旬3次，3月下旬2次，11月下旬、12月下旬、4月上旬各出現1次。

2.2 空間分布特征

從湖南年冰凍日數（1991～2020年30 a平均值）空間分布（圖3）來看：全省年冰凍日數整體呈現南多北少、東多西少的分布態勢，存在兩條高值帶，一條是沿城步、武岡、邵陽縣呈東北-西南走向，一條是桂陽、資興至桂東呈東西走向；桂陽、桂東、城步等9縣（市）年冰凍日數在3 d以上（含3 d），其中桂陽最多，達5.0 d；張家界、龍山、桑植等14縣（市）不足1 d，其中張家界、龍山最少，僅0.3 d。

2.3 冰凍天氣發生時氣象條件統計

統計湖南1952～2023年冰凍天氣發生時日降水量、日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫、日平均相對濕度、日平均風速6個氣象要素的分布規律，剔除缺測值，總共參與統計的樣本數為16 383個。圖4（a）為不同降水區間冰凍天氣的發生頻率，可以看出，冰凍天氣發生時，日降水量主要集中在［0，5）mm，占比63.8%；其次是［5，10）mm，占比16.3%；［0，10）mm總占比80.1%；20 mm以下總占比96.8%。圖4（b）為不同日平均氣溫區間冰凍天氣發生頻率，可以看出冰凍天氣發生時，日平均氣溫主要集中在［0，0.5）℃，占比17.6%；其次是［-0.5，0）℃，占比14.2%；［-1.0，-0.5）℃，［0.5，1.0）℃占比分別為12.6%，12.4%；［-4.0，2.5）℃總占比95.9%。圖4（c）為不同日最高氣溫區間冰凍天氣發生頻率，可以看出冰凍天氣發生時，日最高氣溫主要集中在［0.5，1.0）℃，占比12.4%；其次是［1.0，1.5）℃，占比11.6%；［0，0.5）℃、［1.5，2.0）℃占比分別為11.1%、10.1%；［-2.5，6.0）℃總占比94.4%。圖4（d）為不同日最低氣溫區間冰凍天氣發生頻率，可以看出冰凍天氣發生時，日最低氣溫主要集中在［-0.5，0.0）℃，占比17.0%；其次是［-1.0，-0.5）℃，占比16.2%；［-1.5，-1.0）℃，［-2.0，-1.5）℃占比分別為14.0%，11.6%；［-6.0，1.0）℃總占比97.7%。圖4（e）為不同日平均相對濕度區間冰凍天氣發生頻率，可以看出冰凍天氣發生時，日平均相對濕度主要集中在［90，95）%，占比30.3%；其次是［85，90）%，占比23.5%；［80，85）%，［95，100）%占比分別為16.4%，12.9%；［60，100）%總占比98.6%。圖4（f）為不同日平均風速區間冰凍天氣發生頻率，可以看出冰凍天氣發生時，日平均風速主要集中在［1.0，1.5）m/s，占比13.7%；其次是［2.0，2.5）m/s，占比13.1%；［1.5，2.0）m/s占比為11.9%；［0，6.5）m/s總占比96.9%。

3 主要指標的氣候變化特征

3.1 冰凍日數

由湖南省1952～2023年冰凍日變化（圖5）可以看出，全省年冰凍日數（站點平均值）呈顯著減少趨勢（每10 a減少0.5 d）。年冰凍日數在10 d以上的年份有3 a（1955，2008，1969年），其中1955年冰凍日數最多，達15.4 d；年冰凍日數在5～10 d的年份有10 a，不足0.1 d的年份有7 a（1962，1973，19900002，2007，2020年）。

表1為湖南省年冰凍日（1991～2020年平均值）前10位的站點信息，可以看出桂陽、城步、汝城的年冰凍日均呈顯著減少趨勢。

3.2 冰凍過程

由1952～2023年湖南省年冰凍過程變化（圖6）可以看出，年冰凍過程次數無顯著變化趨勢，有19 a冰凍過程次數在5次以上（含5次），其中1967，1985，2006，2011年冰凍過程次數最多，達7次；有10 a冰凍過程次數在1次以下（含1次），2002年沒出現冰凍過程，年平均冰凍過程次數為（1991～2020年平均）3次。

表2是湖南省冰凍持續時間排位前10的冰凍過程，可以看出：20世紀50年代冰凍過程出現過2次，60年代出現過3次，70年代出現過3次，80年代出現1次，90年代出現0次；21世紀以來出現過1次。

3.3 冰凍初日和終日

本文均從上一年10月至當年4月統計每年冰凍的初日和終日。10月1日對應日序為1，依次類推。由圖7可以看出，1952～2023年湖南省年冰凍初日無顯著變化趨勢；年冰凍初日最早出現在11月16日（1976年11月16日），最晚出現在2月16日（1952年），平均出現在12月30日（1991～2020年平均）。

由圖8可以看出，1952～2023年湖南省年冰凍終日呈提前趨勢（每10 a提前2.1 d）；年冰凍終日最早出現在11月23日（2016年），最晚出現在4月2日（1974年），平均出現在2月11日（1991～2020年平均）。

3.4 最長持續時間

由圖9可以看出，1952～2023年湖南省年冰凍最長持續時間無顯著變化趨勢；有13 a最長冰凍持續時間在10 d以上（含10 d），其中有4 a在20 d以上（含20 d），持續時間最長出現在2008年（1月12日至2月8日）達28 d，有17 a在3 d以下（含3 d）；年平均最長持續時間6.1 d（1991～2020年平均）。

4 結 論

4.1 冰凍天氣多年統計特征

（1） 年內變化。湖南省冰凍天氣主要集中在12月、1月、2月（累計冰凍日數占全年冰凍日數的98.3%），其他月份冰凍天氣出現的較少或者不出現；平均冰凍日數最多的是1月（1.08 d），其次是2月（0.35 d）和12月（0.27 d）；年平均冰凍日數1.73 d。冰凍初日在11月中旬至翌年2月中旬均可能出現，12月下旬出現頻次最高（14次）；冰凍終日在11月下旬至4月上旬均有可能出現，2月中旬出現頻次最高（15次）。

（2） 空間分布。湖南年冰凍日數整體呈現南多北少、東多西少的分布態勢，存在兩條高值帶。桂陽、桂東、城步等9縣（市）年冰凍日數在3 d以上，桂陽最多，達5.0 d；張家界、龍山、吉首等14縣（市）不足 1 d，張家界、龍山最少，僅0.3 d。

（3） 氣象要素條件。冰凍天氣發生時降水量絕大部分集中在20 mm以下，出現頻率最高的降水量為［0，5）mm；日平均氣溫絕大部分集中在［-4.0，2.5）℃，出現頻率最高的氣溫為［0，0.5）℃；日最高氣溫絕大部分集中在［-2.5，6.0）℃，出現頻率最高的氣溫為［0.5，1.0）℃；日最低氣溫絕大部分集中在［-6.0，1.0）℃，出現頻率最高的氣溫為［-0.5，0）℃；日平均相對濕度絕大部分集中在［60，100）%，出現頻率最高濕度為［90，95）%；日平均風速絕大部分集中在［0.0，6.5）m/s，出現頻率最高的風速為［1.0，1.5）m/s。

4.2 冰凍指標氣候變化特征

（1） 冰凍日數。湖南省年冰凍日數以每10 a減少0.5 d的趨勢發展，冰凍日數最多的年份出現在1955年（15.4 d）。

（2） 冰凍過程次數。湖南省年冰凍過程無顯著變化趨勢，有19 a冰凍過程在5次以上，年最大冰凍過程數7次，有10 a冰凍過程數在1次以下，年平均過程數3次。

（3） 冰凍初日無顯著變化，但冰凍終日提前。年冰凍初日最早出現在11月16日（1976年），最晚出現在2月16日（1952年），平均出現在12月30日。年冰凍終日呈提前趨勢，每10 a提前2.1 d；年冰凍終日最早出現在11月23日（2016年），最晚出現在4月2日（1974年），平均出現在2月11日。

（4） 最長冰凍持續時間無顯著變化趨勢。最長冰凍持續時間無顯著變化趨勢；有13 a最長冰凍持續時間為10 d，其中有4 a在20 d以上，冰凍持續時間最長的年份出現在2008年（1月12日至2月8日，為28 d）。

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（編輯：江 文）

Analysis of regularity of glaze weather from 1952 to 2023 in Hunan Province

DUAN Lijie LIU Zhenjing MAO Ziyi TANG Yihao JIANG Yuanhua WU Hao

（1.Key Laboratory of Meteorological Disaster Prevention and Mitigation in Hunan Province，Changsha 410118，China； 2.Climate Center of Hunan Province，Changsha 410118，China）

Abstract： In order to comprehensively improve the disaster prevention and reduction ability of Hunan Province and effectively cope with extreme weather events，the meteorological conditions，the number of glaze days，the first glaze day，the last glaze day，the number of glaze processes and the longest glaze duration were analyzed based on the daily meteorological observation data of 96 national ground meteorological observation stations in Hunan Province from the establishment of the station to 2023.The results showed that glaze days mainly occurred in December，January and February，accounting for 98.3% of the whole year in Hunan Province.The average annual glaze days was 1.73 days，and the longest glaze duration was 28 days.First glaze day may occur from mid-November to mid-February，with the most frequent occurrence in late December.Last glaze day may occur from late November to early April，with the most frequent occurrence in mid-February.The annual average glaze days were more in the north than in the south，more in the east than in the west，with two high value bands.When glaze occured，the precipitation was small，the humidity was large，the wind speed was small，and the daily minimum temperature was less than 1.0 ℃.The number of glaze days showed a significant decreasing trend，and the last glaze day advanced.The first glaze day，the number of glaze processes and the longest glaze duration had no significant change trend.

Key words： glaze weather； glaze days； first glaze day； last glaze day； meteorological condition； disaster prevention and reduction； Hunan Province

收稿日期：2024-04-24

基金項目：湖南省第一次全國氣象災害綜合風險普查項目

作者簡介：段麗潔，女，正高級工程師，碩士，主要從事氣象災害監測評估研究工作。E-mail：34873801@qq.com

引用格式：段麗潔，劉臻婧，毛紫怡，等.1952～2023年湖南省冰凍天氣發生規律分析［J］.水利水電快報，2025，46（4）：5-10.