霜的形成与相关气象要素分析

孙娅蕾++赵秋菊++唐梦琴

摘要 利用德钦县国家基本气象站2011—2013年观测记录和人工结霜观测资料，分析结霜与地面气象要素关系。结果表明，霜主要出现在寒冷季节晴朗、微风、湿度大的夜晚；升平镇平均初霜日出现在10月中旬，平均终霜日出现在4月下旬，最迟为5月中旬；草面最低温及地面最低温<0 ℃，有利于地面（草面）的冷却辐射，同时相对湿度较大，有利于霜形成；相对湿度较小、气温较低、风速较小等气象要素配合好时也会出现结霜；风速虽异常变大，但若极大值在3.6 m/s内，地面最低温度较低、湿度较大的夜间也会结霜。

关键词 结霜；地面最低温；相对湿度；风速；霜期

中图分类号 P423 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）20-0202-01

霜是地面气象观测的内容之一。露是在晴朗、少风、湿度大的夜间且地表温度>0 ℃时发生；霜是在晴朗、少风、湿度大的夜间且地面温度<0 ℃时发生[1]。选取德钦气象站2011—2013年自动站观测网记录和人工结霜观测资料，分析霜的形成与地面观测要素的关系，探求结霜过程中具有指示性作用的气象要素，为天气现象自动化观测系统质量控制提供依据，对预防霜冻具有指导意义。

1 霜的形成与消失

1.1 霜的形成

当较暖空气和较冷物体表面接触时空气就会冷却，达到水汽过饱和时多余水汽就会析出。如果温度<0 ℃，则多余的水汽就在物体表面凝华为冰晶，便形成霜，寒冷季节霜大多出现在晴朗、微风、湿度大的夜晚[2]。

1.2 霜的消失

霜消失有2种情况：一是融化成水；二是升华成水汽[3]。随着日出后温度的升高，霜逐渐融化消失，霜融化的水对于德钦县冬季干燥植被有一定滋润作用。

2 霜期

2.1 初霜日与终霜日

德钦县升平镇平均初霜日出现在10月中旬，此时大部分冬小麦未播种，对农作物影响不大。平均终霜日出现在4月下旬，最迟出现在5月中旬。此时越冬作物处于拔节期，遇霜影响较大，使喜温作物（玉米）、蔬菜幼苗受冻，造成损失[4]。

2.2 无霜期

德钦县升平镇平均无霜期为165～185 d，最长可达200～250 d。2013年初霜日为10月27日，终霜日为4月26日，霜期116 d，无霜期249 d。初霜来得晚，终霜结束得早，无霜期较长，较多年平均延长了1个多月。2013年平均气温为2.2 ℃，年平均最低气温为2.2 ℃，相对湿度为67%，综合条件较往年不利于霜形成，故无霜期较长。

3 霜与气象要素的关系

3.1 结霜与温度的关系

分析2011—2013年德钦县温度气象资料（最低温度、地面最低温度、草面最低温度）可知，霜期内气温均<0 ℃，且地面最低温度比最低温度低0.5～1.0 ℃，草面最低温度比地面最低温度低1～2 ℃。因此，可以看出，草面温度与霜期的相关性较高，德钦县近3年结霜主要发生在草面最低温度 >0.5 ℃时。

当气温>0 ℃时也有霜产生，如2012年10月16日、17日最低温度分别为0.5、0.3 ℃，但草面最低温及地面最低温 <0 ℃，分别为-1.6、-0.4 ℃和-1.8、-0.6 ℃，有利于地面（草面）冷却辐射。同时相对湿度较大，近地面（草面）水汽充足，风速不大，为轻风量级，空气缓慢地流过草面，有利于霜形成。此外，16日、17日夜晚天空晴朗无云，为霜的形成提供了有利条件。

3.2 结霜与相对湿度的关系

2011—2013年结霜日相对湿度分别为59.96%、58.89%、53.71%，3年結霜日平均相对湿度为57.52%。可见，结霜日相对湿度较大。

2011—2013年结霜日平均相对湿度呈下降趋势（图1），2013年相对湿度较2011年、2012年下降明显，表明结霜现象与相对湿度及其他影响因素有关。相对湿度<30%为异常结霜日，5个异常日均出现在德钦县大监站霜期（10月中旬至翌年5月），气温相对较低，夜间气温<-2 ℃，风速<1.5 m/s。可见，相对湿度较小、气温较低、风速较小等气象要素配合也会发生结霜。

3.3 结霜与风速的关系

2011—2013年结霜日的平均风速分别为2.10、2.21、

2.16 m/s，结霜日内平均风速相对较小。3年结霜日风速维持在均值附近（图2）。本文将风速>3 m/s的结霜日定义为异常日，2011—2013年德钦县共有14个异常日，其中2013年2月13日最大风速为3.60 m/s。分析异常日其他气象要素可知，较大风速结霜日地面最低温度<-2 ℃，相对湿度基本 >50%。因此，风速虽异常变大，但若极大值在3.60 m/s内，且地面最低温度较低，湿度较大的夜间也会发生结霜。

4 结论

（1）霜主要出现在寒冷季节晴朗、微风、湿度大的夜晚。

（2）草面最低温及地面最低温<0 ℃，有利于地面（草面）冷却辐射。同时相对湿度较大，近地面（草面）水汽充足，风速不大，空气缓慢地流过草面，不断供应水汽，从而有利于霜形成。

（3）相对湿度较小、气温较低、风速较小等气象要素配合也会出现结霜。

（4）风速虽异常变大，但若极大值在3.6 m/s内，地面最低温度较低、湿度较大夜间也会结霜。

（5）升平镇平均初霜日在10月中旬，平均终霜日在4月下旬，最迟5月中旬。

5 参考文献

[1] 中国气象局.地面气象观测规范[M].北京：气象出版社，2003.

[2] 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.

[3] 宋素蕊，黄先成，王文英，等.湿度小的晴夜成霜分析[J].气象与环境科学，2007（增刊1）：186-187.

[4] 田茂.霜形成的有利条件和观测记录技巧初探[J].北京农业，2014（9）：198-199.endprint