2011年黑龙江省区域性初霜冻天气过程分析

张治，赵广娜，马国忠，周一，张金峰

（1.黑龙江省气象服务中心，黑龙江哈尔滨 150036；2.黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨 150030）

2011年黑龙江省区域性初霜冻天气过程分析

张治1，赵广娜2，马国忠2，周一2，张金峰1

（1.黑龙江省气象服务中心，黑龙江哈尔滨 150036；2.黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨 150030）

本文利用常规气象资料和地面自动观测资料，应用天气分析和统计比较的方法，分析了2011年9月16-18日黑龙江省中西部发生的一次初霜冻天气过程，并进行了天气学成因探讨，在原有的霜冻预报经验指标基础上得到霜冻预报新的着眼点。结果表明强冷空气是造成霜冻灾害性天气的直接原因，当地面处在高低压过渡带中，T850hPa、RH500hPa梯度大值区和地面气压的变化对霜冻出现区域有很重要的影响。

霜冻；天气特征；分析

1 引言

在初秋和晚春，当地面最低温度达到或低于0℃（TD≤0℃），夜间土壤表面和植物表层的温度下降到足以引起植物遭受伤害或死亡的短时间低温冻害现象，称之为霜冻。霜冻是影响范围较大的灾害性天气，发生地区几乎遍及全国各地，并危害多种农林作物，引起了各学科的广泛关注，气象学家竺可桢早就指出，霜冻与农业有重大的关系。张养才、何维勋、李世奎［1］研究了霜冻对农业生产的危害和预防措施。冯玉香、何维勋［2］对霜冻的形成机理进行了系统的研究。杨克明、陈秀凤、王东生等［3］分析了东北地区霜冻的天气气候特征。

霜冻天气来势猛，影响范围大，危害重，是天气预报工作的重点和难点。本文选取典型个例进行分析，希望能得到霜冻天气发生的一般规律和特征以及造成冻害严重的原因。

2 天气实况

2011年9月1日开始，黑龙江省自北向南部分地区出现初霜冻。其中，1日大兴安岭北部，9-10日大兴安岭南部、嘉荫，15日黑河，17-18日黑河大部、松嫩平原部分县（市）及依兰、林口出现初霜冻（表1、2）。2011年已经出现初霜冻的县（市）多数比历年同期早1-5 d，偏晚的县（市）分布在黑河市及齐齐哈尔市北部。

表1 2011年9月17日晨霜冻实况

表2 2011年9月18日晨霜冻实况

3 霜冻的类型

霜冻按天气学角度划分可以分为平流霜、辐射霜和平流辐射霜3类，根据研究，黑龙江出现的霜大都属于平流辐射霜［4］。

4 高空形势演变分析

2011年9月16日20 时，亚欧中高纬度为两槽一脊型，巴尔喀什湖与贝加尔湖之间有强盛暖高压脊，脊前有冷空气不断进入黑龙江省，在黑龙江省上空以阶梯槽形式存在，槽后有-28℃的冷中心（图1a）。温度槽西伸，0℃线穿越黑龙江省中西部地区（图1b），到17日08时0℃线继续向东南方向移动，穿过鸡西-牡丹江-哈尔滨东南部，16日20时-17日08时等压线与等温线几乎垂直，黑龙江中西部地区不断有强冷平流输送，致使地面强烈降温，从而造成霜冻天气出现。

图1 2011年9月16日20时高空图

5 地面形势及各要素的预报指示意义分析

16日20 时-17日08时，黑龙江省处在地面高低压过渡带中（图2），地面等压线稀疏，地面气压梯度风较小。

图2 海平面气压场

根据黑龙江省霜冻预报经验指标：当地面处在高低压之间，辐射条件较差，850 hPa温度值在0～2℃或者有-4℃闭合等值线，并且冷平流较强有霜冻出现。17日晨齐齐哈尔、绥化、黑河南部、哈尔滨北部大部分地区满足这个指标，出现霜冻。但是17日晨鹤岗、佳木斯两个站点也满足这个指标，却未出现霜冻。18日晨，泰来、哈尔滨两个站点地面处在高低压过渡带中，850 hPa温度值在0～2℃，有弱暖平流，不满足经验指标，但出现了霜冻天气。

16日20 时之前鹤岗、佳木斯有弱降水，降水结束后，天空云层较厚，不利于地面辐射降温，因此未出现霜冻天气。比较分析各层相对湿度与红外云图的关系，发现500 hPa相对湿度场上的梯度大值区与红外云图上云系对应关系比较好，相对湿度场梯度较大的地方，通常有云层覆盖，即不利于地面长波辐射降温，不利于霜冻出现。可见针对这次霜冻天气，500 hPa相对湿度场上的梯度大值区是预报有云的一个比较好的指标（图3）。因此，在这次过程中，当地面处在高低压过渡带中，有弱降水或弱降水结束时，500 hPa相对湿度场上的梯度大值区所对应的区域不利于霜冻出现。

图3 500hPa相对湿度场与红外云图叠加

18日08时，泰来、哈尔滨两个站点地面虽然仍处在高低压过渡带中，但是地面气压场较前24 h有所升高，地面气压的升高表明有冷空气下沉，温度场与气压场之间存在着结构上的关系，即冷空气有下沉趋势，暖空气有上升趋势（图4）。根据这个温压场关系，在冷空气下沉导致地面降温和地面辐射降温共同作用下，泰来和哈尔滨18日早晨出现霜冻。在这次过程中，如果注意到黑龙江省西部地区的地面图上等压线的变化，则能发现有冷空气下沉，从而能够预报出泰来和哈尔滨等地的霜冻天气。可见，在高低压过渡带中，当冷空气完全控制，850 hPa温度值处在0～2℃时，地面气压升高，易导致霜冻天气出现。

6 T639数值预报性能检验

针对2011年9月17日晨初霜冻天气过程，对T639数值预报产品进行了天气学检验。总体来看，除相对湿度场预报较差外，其他要素在48 h预报时效内误差均较小（表3），对这次霜冻预报来说是可用的。海平面风场72 h预报时效内误差较小，在实际预报中参考性较高，但是相对湿度场预报较差，850 hPa和500 hPa的相对湿度场可参考性不大。但500 hPa的相对湿度场48 h的相对湿度梯度大值区预报误差较小，在实际预报中可以参考。

图4 温度场与气压场结构关系

表3 T639数值预报产品检验

7 小结

通过分析2011年9月16-18日黑龙江省中西部的初霜冻天气过程，总结了这次霜冻形成的主要原因，并针对这次霜冻天气订正了原有的霜冻天气预报经验指标，尝试寻找到新的预报着眼点，同时结合该过程对T639数值预报进行了检验：

（1）贝加尔湖脊前偏北强冷空气入侵是黑龙江省中西部地区出现区域性霜冻的主要原因。

（2）当地面处在高低压之间，辐射条件较差，850 hPa温度值在0～2℃或者有-4℃闭合等值线有霜冻出现。

（3）500 hPa相对湿度场上的梯度大值区是预报有云的一个比较好的指标。因此，在这次过程中，当地面处在高低压过渡带中，有弱降水或弱降水结束时，500 hPa相对湿度场上的梯度大值区所对应的区域不利于霜冻出现。

（4）在地面高低压过渡带中，当冷平流影响结束，850 hPa温度值处在0～2℃时，地面气压升高，易导致霜冻天气出现。

（5）T639海平面风场72 h预报时效内误差较小，在实际预报中可参考性较高，各层相对湿度场预报误差较大。但500 hPa的相对湿度场，48 h的相对湿度梯度大值区预报误差较小，可用来预报天空状况。

[1]张养才,何维勋,李世奎.中国农业气象灾害概论[M].北京:气象出版社,1991:129-199.

[2]冯玉香,何维勋.霜冻的研究[M].北京:气象出版社, 1995:40-42.

[3]杨克明,陈秀凤,王东生,等.东北地区初霜冻的天气气候特征[J].气象,1999,25（6）:13-18.

[4]黑龙江省天气预报经验和方法[M].黑龙江省气象局，1988:95-99.

A weather process study on the regional initial frost in Heilongjiang province in 2011

ZHANG Zhi1,ZHAO Guang-na2,MA Guo-zhong2,ZHOU Yi2,ZHANG Jin-feng1
（1.Heilongjiang Meteorological Service Center,Heilongjiang Haerbin 150036; 2.Meteorological Observatory of Heilongjiang Province,Heilongjiang Haerbin 150030）

Applying weather analysis and statistical comparison method,analyzed weather process feature and the synoptic cause of initial frost happened during September 16-18,2011 in the middle and west areas of Heilongjiang province with the meteorological routine data and ground automatic observation data.On the basis of former frost forecast experience index,new point of view of frost forecast was obtained.The results showed that the strong cold air was the direct cause of the frost disaster weather,when the region located in the transition zone of high and low pressure,the change of surface pressure and high gradient value zone of T850hPaand RH500hPacan influence the frost areas significantly.

frost;weather characteristics;analysis

P458.1+2

A

1002－252X（2012）01－0013－04

2011－12－6

张治（1979-），男，吉林省农安县人，兰州大学，本科生，工程师.