霜的综合观测

茅圣仁，许文进，张琳琳，黄鹏樑，王万宣

(福建省仙游县气象局，福建 仙游 351200)

1 资料

霜的综合观测即在认清天气形势、理解霜的“生消期”、判定气象要素的基础上对草、近地物体的观测。

本文气象要素资料是2006—2012年福建省仙游县气象局(仙游县地处福建省中部戴云山脉的东麓、东南沿海中部。仙游站位居仙游县中心:118°42'E、25°22'N，海拔 77 m)的霜，霜前日、霜日的 2 min风向风速、云量，霜日地面温度、相对湿度。

2 天气形势

2.1 冷空气路径

鹿世瑾等［1］分析了福建省寒潮的主要路径有以下几条，中路:冷空气经蒙古进入我国河套地区而后南下，经湘赣影响福建;西路:冷空气经新疆于青藏高原东侧南下，影响长江以南广大地区，福建有较强降温。

夏丽花等［2］在此基础上统计出:福建省寒潮中路出现的机率为19.1%，西路出现的机率为57.1%。这即是影响仙游县的主要冷空气路径。

2.2 霜的500 hPa分型

如王金萍等［3］的统计方法，对1990—2012年仙游县霜个例的大气环流形势普查表明:500 hPa大气环流与霜天气的关系最为密切，主要的天气类型分为:

①经向槽或横槽型:在110 ～119°E，25 ～45°N区域内，500 hPa有经向槽或横槽。经向槽或横槽其槽的长度标准为大于1 000 km。出现霜的概率为13.6%。

②槽后西北气流型:500 hPa高空槽已过119°E，25°N。在 110 ～119°E，22 ～35°N 区域内为一致的槽后西北气流控制。出现霜的概率为20.1%。

③长波槽型:在25°N线上，85～120°E为500 hPa槽后西北偏西气流。出现霜的概率为37.8%，会出现连续性霜天气。

2.3 霜的主要类型

据蔡文华等［4］统计:福建沿海站平流辐射降温占89%;福建内陆站平流辐射降温占96%。仙游县气象站站址在丘陵地区，所以，下面探讨平流辐射霜的“生消期”、气象要素特征。

3 霜的“生消期”

3.1 地面最低温度出现时间特征

地面最低温度出现在06时之前的有13.2%，出现在06—07时之间的有86.7%。地面最低温度主要出现在06—07时［5－9］，霜最大可能在这个时间生成，因霜不记开始时间［10］，“可认定”06—07时为霜的“生成时”。

3.2 霜的风向特征

表1为霜前日及霜日各时次(选择)风向特征。从表1得，傍晚到20时的风向稳定在偏东，21时风向变为偏东和偏西各半。22时的风向西或西北，尔后风向稳定在偏西，是入夜以后，近地层乱流显著减弱，地面风速迅速减小，主导偏北气流的地面风向逆时针转左偏西［11，13］。09时的风向转偏东，是日出后，近地层乱流显著加强，地面风速迅速增大，主导偏北气流的地面风向顺时针转右偏东［11，13］。09时，地温升高，风速渐大且吹偏东的“暖风”，因霜不记终止时间［9］，我们把此时定为霜的“消亡”。

表1 霜前日及霜日各时次(选择)风向频率 (单位:%)

霜的“生消期”:霜从风向转偏西的22时开始孕育、地面温度出现最低的06—07时生成、日出后风向转偏东的09时迅速消融。霜的“生消期”可作为平流辐射霜观测的一个指导性概念。

4 霜的气象要素特征

霜“易在晴朗风小的夜间生成”，要求“地面温度在0℃以下”，是“水汽在地面和近地面物体上凝华而成的白色松脆的冰晶”［10］。

4.1 地面温度特征

由表2地面温度特征可知:地面温度主要分布在2～4℃，地面最低温度主要分布在－1～2℃。据此，地面温度可作为霜观测的一个指示因子。

霜的“地面温度在0℃以下”［11］应理解为“成霜的物体表面温度在 0℃以下”［11，13］，即地面温度在0℃以上也可成霜［9，14－18］。

表2 地面温度特征及成霜频率

4.2 风速、云量、湿度特征

表3是风速、云量、湿度特征。

由表3看出霜生成期风速主要分布在0.6～2.0 m/s，平均风速1.4 m/s。霜的“风小”也可使贴地层空气得到更换，将新鲜空气送来与地面和地面物体表面接触并将已经产生水汽凝华后的“干空气”带走，保证有足够多的水汽供应凝华，促进霜的生成。风可作为霜观测的一个重要指标。

云量是天气晴朗的主要指标，它的多寡对辐射过程起一定作用。夜间有云，增加向地面的反辐射，大大减少了地面的有效辐射，起到“温室效应”［9］。反之，大大增加地面的有效辐射，促进降温。

由表3看出20时、02时“碧空和少云”分别占100%、和 97%［13－16］，是霜的“晴朗”为辐射冷却创造有利条件［14－18］。据此，云量可作为霜观测的一个先行指示因子。

由表3看出霜生成时湿度以50%～80%为适宜。湿度过小则水汽不足以凝华出冰晶。非常潮湿或有降水时贴地空气层中含水量特别高时，水汽凝华过程伴随着潜热的释放，从而部分补偿了由于辐射而损失的热量，不利霜的生成［12－13］。据此，可根据湿度的大小有选择地观测:湿度大选择枯草观测，湿度大易先形成露，而形成露时伴随着凝结潜热的释放，使生长草面附近的温度比枯草面附近高，不利于生长草面霜的形成［12－13］;湿度偏小选择生长着的草面观测，植物都有蒸腾作用，生长着的草面附近的水汽比干枯的草面附近充足。

表3 风速、云量、湿度特征及霜生成频率

5 观测

早晨，首先看自动气象站各气象要素是否在霜特征范围内，再巡视观测场的草、近地物体，当观测——①用手电筒晃动照射草坪、地面温度表时出现色彩斑澜的现象;②夹住草叶并往上抹可感觉有松脆的“东西”，手像划过粗糙的砂纸表面且感觉较冰冷;③脚在地温踏板上滑动有“滑感”并有白色的物体被“移动堆积”，脚印和踏板“黑”、“白”分明;④抹地面温度表有“滑感”且看不清示值，要用指甲刮去地面温度表上白色松脆的覆盖物才能观测到示值，即是霜。

日出之前，巡视观测场周边的草、近地物体，特别是地面阴背“小凹地”中“枯草叶”的观测，因“小凹地”易冷空气堆积及水汽聚集。观测到视区矮平房的瓦片有大面积“湿斑”，“湿斑”上可见白色的附着物是霜。

6 小结

冬季的仙游地区，当500 hPa出现槽后西北气流型、经向槽或横槽型、长波槽型形势，冷空气过境后，要密切关注云、能、天的演变，时刻关注各气象要素的变化。夜晨天气晴好、风向偏西、风速0.6～2.0 m/s、相对湿度在50% ～80%、地面温度逐渐降温并趋于4℃或更低，天亮后至日出之前，要及时地全面巡视观测场及周边的草、近地物体，做到有准备地观测霜。

［1］鹿世瑾，王岩.福建气候［M］.北京:气象出版社，2012:174－177.

［2］夏丽花，张立多，林河富，等.福建省冬季果树冻(寒)害低温预报预警［J］.中国农业气象，2007，28(2):221－225.

［3］王金萍，徐顺琼，李宏波，等.云南楚雄州霜冻天气分析［J］. 贵州气象，2011，35(2):18 －21.

［4］蔡文华，王加义，岳辉英.近50年福建省年度极端最低气温统计特征［J］.气象科技，2006，3(3):227－230.

［5］李丽，简茂球.粤西北霜冻天气的气候统计特征［J］.广东气象，2010，32(6):1 －4.

［6］李年，潘家文，卢伟东，等.天气现象霜形成的有利条件和观测技巧［J］.广东气象，2009，31(5):51－53.

［7］张锦勇，雷安林，张忠，等.成霜的气象条件与观测方法浅析［J］.贵州气象，2008，32(1):42－43.

［8］张玫，粱建国.一次霜降的地面气象要素分析［J］.广东气象，2009，31(6):63 －64.

［9］茅圣仁，许文进，张琳琳，等.气象台站霜的观测记录［A］.第29届中国气象学会年会［C］.沈阳，2012.

［10］中国气象局.地面气象观测规范［M］.北京:气象出版社，2003:21－24.

［11］李爱贞，刘厚凤.气象学与气候学基础［M］.北京:气象出版社，2010:116－128.

［12］朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法［M］.北京:气象出版社，2010:116－128.

［13］成都气象学院.气象学［M］.北京:农业出版社，1979:176 －178，114 －114.

［14］梁玉霞.为何地面最低温度略高于0℃会形成霜［J］.四川气象，1999，9(3):61 －62.

［15］王文博，张逐菊，李卫红.地面温度在0℃以上时能形成霜吗［J］.气象与环境科学，2004，(1):46－46.

［16］吕素珍.地面温度记录高于0.5℃时霜的记录［J］.气象与环境科学，2003，(1):46 －46.

［17］江秀珍，张涛.浅析地面温度在零度以上时出现霜的现象［J］. 贵州气象，2007，31(1):43－43.

［18］张晨辉，罗碧瑜，林涛，等.近年梅县地面最低温度偏高出霜情况分析［J］.气象水文海洋仪器，2008，(2):35－38.