怀化市2015年首场低温阴雨冰冻天气分析

彭艳青　鞠亮亮　罗文英

摘要利用6 h一次的NCEP 1°× 1°再分析资料及常规观测资料，对2015年1月底及2月初发生在怀化市的低温阴雨冰冻天气过程的环流形势和物理量场进行了分析，同时对多种气象要素与不同相态降水之间的关系进行了探讨。结果表明，中高纬高压脊没有强烈发展、到达怀化地区的冷空气势力偏弱、同时低纬南支槽并不活跃是导致这次过程强度偏弱的主要原因；700 hPa西南急流的建立和加强为所研究区域带来源源不断的水汽供应，且该地区上空维持低层正涡度和高层负涡度的形势，利于低层辐合高层辐散及垂直运动的发展，从而导致了该地区阴雨天气的持续和发展；降水相态变化与温度的层结特征密切相关；在一定的降水条件下，日平均气温是影响冰冻生成发展与维持的重要因子。

关键词低温阴雨；冰凍；环流形势；物理量；气象要素

中图分类号S16文献标识码A文章编号0517-6611（2015）16-205-03

低温雨雪冰冻灾害是我国南方冬季的主要灾害之一。近年来，国内外相关专家对这方面已进行过许多研究[1-5]，特别是2008年初我国南方地区出现大范围持续低温雨雪冰冻天气之后，许多气象工作者从各个方面对冰雪灾害做了大量研究工作，并取得了很多重要的成果[5-8]。如叶成志等研究指出700 hPa风向风速、地面日平均温度、冷垫厚度及逆温强度对冰冻强度预报有很好的指示意义，且强冰冻的预报着眼点为700 hPa附近的剧烈增温、增湿及850 hPa以下的强降温[6]；杨贵名等分析指出长时间冻雨的主要原因之一为冷暖气团长期对峙并形成明显的逆温，逆温层稳定且融化层较厚[7]；丁一汇等认为2008年初我国南方的冰雪灾害是全球性气候异常的表现之一，欧亚大气环流持续异常是造成这次冰雪灾害的直接原因[8]。2015年1月底及2月初发生在怀化市的低温阴雨冰冻天气过程，虽然强度较弱，但存在多种降水相态转换与并存的特点，这给天气预报预警带来了一定的难度。笔者在此利用6 h一次的NCEP 1°×1°再分析资料和常规观测资料，对此次低温阴雨冰冻天气过程的环流形势和物理量进行了分析，并对多种气象因素与不同相态降水之间的关系进行了探讨，有助于提升当地低温雨雪冰冻天气的预报预警服务水平。

1 过程概况

2015年1月27日～2月2日受不断南下的冷空气影响，怀化市出现了较大范围的低温阴雨冰冻天气，全市11个台站中有7个站出现了雨夹雪、10个站出现了冻雨，最大电线结冰直径为30 mm，虽然此次过程冻雨范围较广，但冰冻持续时间短，最长单站持续日数为1 d。此次过程期间各种相态降水转换较为频繁，27日晚上～28日随着冷空气南下，出现了小雨天气；之后随着冷空气的进一步南下，在28日夜间开始出现冻雨天气，除了南部的通道外，其余台站均出现了冻雨天气，29日一直维持着10站的冻雨天气；30日起，冷空气势力有所减弱，又转为小雨天气；到2月1日夜间，部分台站出现了雨夹雪天气，但持续时间短，并没有出现纯雪；2日开始又转为降雨天气，之后随着冷空气的减弱消失及高空槽的过境，降水减弱并趋于结束。此次过程是怀化市2015年首场低温阴雨冰冻天气过程，给全市农业、交通及人民群众的生活造成了一定的影响，但总体来说影响不大。

2 大尺度环流背景

分析整个过程期间（1月27日～2月2日）500 hPa平均位势高度场（图1）可以看出，亚欧大陆中高纬为倒“Ω”流型，乌拉尔山地区为一高压脊，下游的高压脊位于太平洋中部，2个高压脊发展均不强，没有形成阻塞高压形势，因而2个脊无法长时间稳定维持，所以这次过程冷空气南下时势力较弱；此外这次过程中南支槽并不活跃，中低纬地区以平直波动气流为主，有利于将水汽源源不断地输送至怀化地区，但不利于大量水汽的输送，因此这次过程降水持续时间较长，但量级不大。

从地面图上看，自25日晚上起，冷空气就开始南下侵入我国，26日晚上开始影响怀化市，到28日晚上，怀化地区气温开始降至0 ℃左右，48 h气温降幅在8 ℃左右，过程期间，冷高压主体并未明显东移和南压，一直稳定在蒙古-西伯利亚地区，只是不断有冷空气从高压主体中分裂渗透南下，因而导致了怀化地区持续的低温天气。

图12015年1月27日～2月2日500 hPa平均位势高度

（单位：dagpm）

3物理量诊断分析

3.1 水汽条件

分析过程期间怀化区域（109°～111°E）平均700 hPa风速的时间经向剖面（图2a）可知，27日怀化区域的西南风急流已经建立并逐渐加强，于28日达26 m/s的西南急流中心，与28日晚上大范围的冻雨相对应。西南急流一直持续到2月2日20：00后，为该区域带来了源源不断的水汽供应，使得这次过程得以持续。同时从怀化北中部区域（109°～111°E、27°～29°N ）平均水汽通量的时间-高度演变（图2b）来看，整个过程期间该区域上空一直存在水汽通量大值中心，且水汽的输送中心主要位于700～850 hPa，在28～29日期间中心值达10 g/（cm· hPa·s）以上，与700 hPa西南急流大值中心相对应，说明水汽通量输送的加强与该时期中低层西南急流的加强有密切关系；进一步分析该区域平均水汽通量散度的时间-高度演变（图2c）可以发现，该区域在整个过程期间均有明显的水汽辐合，强辐合中心位于700～925 hPa，28～29日为强水汽辐合时段，中心值高达12×10-6 g/（cm2· hPa·s）以上，与28日晚上的冻雨时段相对应。

图22015年1月27日～2月2日700 hPa怀化区域平均风速时间经向剖面（a，m/s）以及怀化北中部区域平均水汽通量[b，g/（cm· hPa·s）]和平均水汽通量散度[c，10-6 g/（cm2· hPa·s）]的时间-高度剖面

3.2 动力条件

分析怀化北中部区域（109°～111°E、27°～29°N）平均涡度的时间-高度剖面图（图3a）可以发现，在29日晚上之前，该区域上空中低层850～500 hPa维持正涡度，中高层500 hPa以上为负涡度，形成中下层正涡度、高层负涡度的空间配置形势，有利于降水的形成和发展，对应着该时段持续的阴雨天气；29日晚～30日925 hPa层及以下有弱的负涡度区，对应着该时段短暂的降水间歇；1月31日～2月1日正涡度区有所减弱，1日之后，正涡度区同时向上和向下发展，最高伸展至300 hPa以上，而高层的负涡度有所减弱。分析该区域垂直速度的时间-高度剖面图（图3b）可以发现，该区域整个过程期间500 hPa以下均有明显的上升运动区，强上升运动中心区位于925～700 hPa，由此可见，低层正涡度和高层负涡度的形势有利于低层辐合高层辐散和垂直运动的发展，利于降水的持续和发展。

图32015年1月27日～2月2日怀化北中部区域（109°～111°E、27°～29°N）平均涡度（a，10-5 m/s）和平均垂直速度（b，Pa/s）的时间-高度剖面

图42015年1月27日～2月2日怀化北中部区域（109°～111°E、27°～29°N）平均温度的时间-高度剖面

（单位：℃）

3.3 层结条件

从怀化北中部区域（109°～111°E、27°～29°N）平均温度的时间-高度剖面（图4）可以看出，28日之前和2月2日之后，600 hPa以下均高于0 ℃，为明显暖层，不利于固态降水的发生；1月28日～2月2日期间，700 hPa附近为大于0 ℃的暖层，而1 000～850 hPa为低于0 ℃的冷层，具备了产生冻雨的条件，但1 000 hPa附近的近地面温度仅28日晚上～29日期间低于0 ℃，与该时段的冻雨天气相对应，其他时次虽然也在0 ℃附近，但均高于0 ℃，从而导致了各种相态降水转换以及冰冻无法长时间维持。

4 多种气象要素与不同相态降水的关系

这次过程以降雨为主，伴有冻雨及雨夹雪等天气，为做出更准确的预报，有必要对各种相态降水的特征进行分析，以出现各种天气现象较全的怀化站为例。根据地面观测资料发现，此次过程中，气温<0 ℃时并没有出现纯雪，而气温>0 ℃时也出现了冻雨和雨夹雪。从1月28日～2月2日的探空圖可知，怀化站一直均存在逆温层，但融化层较弱，云顶伸展较低，且近地面气温在0 ℃左右，冷垫结构不明显，所以并未出现纯雪，且冻雨维持时间不长。

针对冰冻，有许多专家指出其形成和增长与降水、气温有重要关系，为了验证此次过程是否也有类似情况，故选取了怀化站的日雨量、日平均气温、日最低气温等要素。在此次过程中，怀化站是28日夜间出现冰冻并发展，到29日电线积冰达3 mm，29日晚上减弱消失；分析降水量变化可知，其与冰冻的生成并无明显线性关系，但出现冰冻的前提一定要有降水量。从图5不难看出，日最低气温与日平均气温的变化趋势较为一致，但29日的日平均气温为0 ℃，结果出现了冻雨，而当日平均气温高于0 ℃时，即使有日最低气温低于0 ℃的时候也并未出现冰冻，可见，日平均气温与冰冻的

图52015年1月27日～2月2日怀化站日雨量、日平均气温和日最低气温

发展之间的反相关关系比日最低气温更明显，在一定的降水条件下，日平均气温是影响冰冻生成发展与维持的重要因子，只有日平均气温≤0 ℃时，才有利于冰冻的生成发展和维持。

5 小结

（1）怀化这次低温阴雨冰冻过程总的来说强度不大，其强度偏弱的主要原因为中高纬高压脊没有强烈发展，到达怀化地区的冷空气势力偏弱，同时低纬南支槽并不活跃，以平直气流为主。

（2）但这次过程持续时间并不短，因为700 hPa西南急流的建立和加强为怀化地区带来源源不断的水汽供应，同时该地区上空维持低层正涡度和高层负涡度的形势，利于低层辐合高层辐散及垂直运动的发展，从而有利于阴雨天气的持续和发展。

（3）虽然此次过程出现了利于冻雨产生的逆温层，但1 000 hPa温度除了28日夜间到29日低于0 ℃外，其他时次均略高于0 ℃，因而导致了各种相态降水转换较为频繁以及冰冻无法长时间维持，可见降水相态变化与温度的层结特征密切相关。

（4）在一定的降水条件下，日平均气温是影响冰冻生成发展与维持的重要因子，只有日平均气温≤0 ℃时，才有利于冰冻的生成发展和维持。

参考文献

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