2016年1月22—26日云南寒潮天气过程分析

杨倩媛，杨素雨，张秀年,潘娅婷

(1.云南省气象台,云南 昆明 650034；2.云南省昆明市气象台，云南 昆明 650500)

1 引言

冬半年，中高纬度冷高压的强烈活动使强冷空气南下。造成短时间内大幅度的降温，常伴有大风、降雨和降雪天气。与中国其他大部分地区不同，冷空气在受到青藏高原和重重高山的阻挡后到达云南时强度减弱，造成的降温幅度偏小，且降温速度慢，因此云南寒潮天气少，大雪天气则更为少见。受寒潮影响会出现低温连阴雨，使人们感到寒冷潮湿，路面湿滑易引发事故[1-2]。并且云南地处低纬地区，平时气温不低，御寒能力较差，一旦出现降温降雪等强寒潮天气，给工农业生产造成的灾害较重[3]。此外，对于寒潮降雪天气的影响系统、动力机制、水汽条件[4-5]以及降水相态变化[6]等已有众多学者已经做了详尽的分析[8-10]，入侵低纬高原的强冷空气与南支槽前的西南暖湿气流相遇，这是云南强降雪的主要形势[1]。也有论文对几次过程进行对比，总结出寒潮过程的主要类型[3、7]。

本文基于历史资料和常规观测等资料，采用天气学分析方法对2016年1月22—26日发生在云南省的一次低温雨雪天气过程的形成机制进行研究，并与1983年12月强寒潮过程进行对比分析，以进一步认识云南寒潮天气的机制和影响。

2 过程概况

2016年1月22—26日，强冷空气自东向西影响云南,全省出现大范围持续低温雨雪天气。此次过程强度强，范围广，低温持续时间长，给农林牧业、交通、电力、水管和绿化植物等城市设施等带来了严重影响，农业损失严重。

2.1 雨雪情况

过程期间全省出现大范围持续雨雪天气。降雨(图1a)主要出现在滇南大部，大监站84 h累积雨量超过25 mm的有6站，最大雨量出现在红河州建水县39.2 mm，区域站最大雨量为红河州河口县坝洒站的51.1 mm。

图1 (a)2016年01月22日20时—26日08时区域站累积降水分布图(单位：mm， 实线所围区域无降水)；(b)过程12 h间隔的雨雪分界线图Fig.1 (a)Distribution of accumulated precipitation from 20:00 on January 22, 2016 to 8:00 on January 26, 2016. Unit: mm; the area within the solid line is the non-precipitation region; (b) Demarcation between rain and snow with an interval of 12 hours

从12 h间隔的雨雪分界线图(图1b)上可以看出，降雪区域随着冷空气逐渐向西扩展，主要集中在昭通、曲靖、昆明、文山北部、红河北部、玉溪北部、楚雄东部、迪庆以及大理东部。全省有74个县出现降雪,海拔1 400 m以上大部分区域出现积雪，过程最大积雪深度为9 cm，出现在昭通市威信县，从过程积雪深度上看，降雪量较大的区域主要位于在滇中及其以东地区。

2.2 降温情况

此次过程的冷空气强度强、降温幅度大，低温持续时间长，滇中及其以东地区日平均温度约下降4～10 ℃，滇东南局地的降幅超过12 ℃，大监站的最大降温幅度为文山州的马关县、文山市的12.9 ℃。

全省大部地区日最高气温降温幅度为9～16 ℃，滇南及滇东部分地区的降幅超过18 ℃，降幅最大出现在文山州丘北县，下降了18.2 ℃；有44个站日最高气温降到0 ℃以下，81个站日最高气温小于5 ℃。滇中及以东大部地区日最低气温普遍下降4～9 ℃，局地超过10 ℃，最大降温幅度为12.1 ℃，出现在红河州个旧市；滇中及以东大部地区最低气温普遍降至-12～0 ℃之间。

将此次过程中大监站的极端低温与过去30 a的1月极端最低气温进行对比:有36个站低于1月历史极值，主要分布在昭通、曲靖、文山、昆明、玉溪、红河(图2)；其中有4个站更是低于过去30 a的历史极端低温(表1)，所以，此次过程是上世纪80年代以来1月份影响较大的一次强低温寒潮过程。

图2 过程的极端低温低于过去30 a的1月极端最低 气温站点分布图，●表示站点的位置Fig.2 Distribution of stations with extreme low temperatures below the historical minimum in January over the past 30 years; ● is the location of the stations

站名历史极值/℃过程极端低温/℃金平-0.3-0.4屏边-1.7-1.9绿春-1.2-1.8镇沅2.62.2

3 主要影响系统

500 hPa(图3a)上副热带高压的位置偏南(588线位于海南以南)；西西伯利亚地区有一东北—西南向的阻塞高压，高压前部强的偏北气流引导北冰洋的冷空气南下；东北地区有一冷涡较强，中心温度<-40 ℃，其向西南伸出一个东北—西南向横槽，温度槽落后于高度槽，槽后有明显的冷平流，槽后的冷空气南下在新疆东部堆积。在冷中心南部形成东西向的高空锋区，其附近有一等温线、等压线密集区，标志着冷空气已堆积；后期随着低涡逐渐向东移动，低槽东移，槽后冷空气随着偏北风南下影响云南省。与此同时，青藏高原南侧90°E附近有南支槽形成并逐渐东移，槽前的西南急流输送的暖湿气流与南下的冷空气相遇，冷暖交汇形成降水。

在低空700 hPa(图3b)形势图上，高压自青海向四川南压，高压前的偏北大风携带冷空气随之南下。同时，与高层的南支槽对应，西藏南部有一低涡向东移动，低涡切变前部的西南急流与偏北气流相交汇形成切变线，北高南低的形势有利于冷空气的南下；在切变线附近产生降水。另外从温度场上可以看出有较强的冷槽，且温度水平分布梯度大，形成高空锋区，加之风速很大，风向与等温线夹角接近90°，冷平流很强。

从地面图(图3c)上看：贝巴之间有强冷高，逐渐向南扩，1 060 hPa等压线南压到35°N附近；气压梯度继续加大，等压线也由西北—东南向逐步转为南北向。冷空气推着强冷锋南下西进，1 040 hPa线到达滇中，冷锋向西推进到滇西地区，在锋后出现明显的降温降水。

图3 2016年01月23日20时实况资料，(a)500 hPa形势; (b)700 hPa形势图(实线为高度场，单位：10gpm， 虚线为温度场，单位： ℃)；(c)海平面气压图 (>1 020 hPa),单位：hPaFig.3 Actual observations at 20∶00 on January 23,2016; (a)the 500 hPa situation field;(b)the 700 hPa situation field (the solid line is geopotential height,unit:10 gpm;The dotted line is temperature field,unit:℃);(c)the sea-level pressure(>1 020 hPa),unit:hPa

是700 hPa 23日20时和24日08时水汽通量散度图。从图中可以看出，随时间的变化，有一条水汽辐合带配合着700 hPa的切变线自东北向西南移动；云南东北部地区大约在22日20时出现水汽辐合，之后随着辐合带逐渐向西南，越往云南中部辐合越强，到24日08时昆明附近的最大水汽通量散度大约为-10 g·hPa-1·cm-2·s-1，为此次持续的降雨、降雪过程提供水汽。

图4 2016年01月23日08时(a)、24日08时(b)700 hPa水汽通量散度(单位：g·hPa-1·cm-2·s-1)Fig.4 Divergence of moisture flux (unit:g·hPa-1·cm-2·s-1 ) (a) 8∶00 on January 23, 2016; (b) 8∶00 on January 24,2016

4 与历史极端天气个例的对比分析

在对此次过程进行预报过程中，存在昆明站降雪的时间和位置、是否能超过历史极值等多个预报难点。所以，在对过去30 a的极端低温及降雪情况进行分析后，选取昆明站的历史极端低温出现的1983年12月25—28日的寒潮天气过程与此次低温雨雪天气进行对比分析。

4.1 降雨降雪区域分布

首先对比图1b和图5(两次过程的雨雪分界线)，可以看到两次降雪的范围。2016年和1983年两次过程的降雪的区域主要均位于滇中以东以及滇西北，都是位于锋区附近及锋后的偏东气流控制一侧，降雪的范围最南可以到达位于滇南的红河、文山。但1983年的降雪时间较长，尤其滇东北的降雪从冷空气开始影响时一直持续到结束，且南部的降雪的强度明显比2016年的要强，范围也相对较广。

对于降雨情况，与2016年的降水多集中于南部不同，1983年(图略)的过程降水多集中于滇中及滇西，量级在60～100 mm之间，最强降水出现在滇中的玉溪新平县，达111.3 mm。

图5 1983年12月过程12 h间隔的雨雪分界线图Fig.5 Demarcation line between rain and snow with an interval of 12 hours in December, 1983

4.2 极端低温及平均降温幅度的分布

据统计，2016年的极端低温(图6a)低于5 ℃的大监站有103个，占所有站点数的82%，而0 ℃以下的则有76个站，主要位于滇西北、滇中及其以东地区，两个低温中心分别位于滇西北的迪庆州的香格里拉(-12.0 ℃)，滇东北的曲靖和昭通(-10 ℃左右)。统计1983年的极端低温，低于5 ℃的大监站有112个，占所有站点数的89.6%，而0 ℃以下的则有80个站，也是主要位于滇西北、滇中及其以东地区，但通过图6b和图6a的对比，可以看出1983年的0 ℃以下低温范围明显大于2016年的，0 ℃线也明显偏西，西伸到了位于滇西的保山市；其同样有两个低温中心，分别位于滇西北的迪庆州的香格里拉(-16.0 ℃)以及滇东北的曲靖和昆明(-13 ℃左右)，两个低温中心的温度明显低于2016年的，滇东北的低温中心明显偏南且低于-10 ℃的范围更大。

同样从两次过程的平均温度降温幅度(图7)的对比来看：2016年的主要降温区位于滇中及其以东以南地区，尤其是滇东南和滇南的部分区域降温幅度较大；而1983年降温幅度最大的地方在滇中和滇西北，滇西北局地降温超过10 ℃，相对而言，东部降温幅度明显比2016年的小很多，但是其最低温度却明显低于2016年的。

图6 过程极端低温的分布(单位：℃)，实线为0 ℃线 (a)2016年；(b)1983年Fig.6 Distribution of extreme low temperature, unit:℃; the solid line is 0 ℃ line (a)in 2016; (b)in 1983

图7 过程平均温度的降温幅度(单位：℃)，(a)2016年；(b)1983年Fig.7 Range of temperature drop, unit:℃ (a)in 2016; (b)in 1983

4.3 大气环流的异同

对比两次寒潮过程，首先500 hPa上，两次过程在东北地区均有较强的冷涡生成，其中心温度均低于-44 ℃，但2016年1月的过程冷涡中心温度低于-44 ℃的范围较1983年12月的大，而且东亚大槽皆位于30°N以北的地区，与东北冷涡相连，底部在30°N以南存在较强的锋区。2016年的过程中冷涡向西伸出横槽，且槽后有明显的阻塞高压，22日20时中心强度超过568 dagpm，脊前槽后有明显的冷空气堆积，随着横槽转竖，偏北大风引导冷空气南下，冷平流势力增强，造成云南较强的寒潮天气；而1983年的过程中没有横槽生成，只是在冷涡中心南侧形成了低槽，槽后有高压脊，没有形成阻塞高压，强度相对于2016年的过程要弱一些，最大中心强度约为559 dagpm，但是1983年的过程开始之前有一次冷涡生成东移(12月21—23日)已经有冷空气南下，在滇中及滇东北东地区造成雨雪天气，过程中间只有一天间隔，所以1983年过程前期的温度相对较低，即使温度降幅较小，其最低温度依然低于2016年。

除此之外，2016年以及1983年的这两次过程，在低纬度地区90°E附近存在较强的南支槽，冷暖平流交汇造成的雨雪天气，云南均为槽前的西南气流控制，并且都有-20 ℃温度冷槽配合，从而使得后期南支槽将进一步加强；但是2016年的过程不断有新的南支槽东移影响，在整个冷空气影响的时段里均对云南有影响；1983年过程的南支槽较深，后期逐渐东移变浅，对云南造成影响的时间相较于冷空气的影响时段偏后接近一天，过程开始时，由于前期就有一次降温雨雪天气，虽然没有明显南支槽配合，依然产生了降雪，之后冷暖平流在滇中及其以西以北交汇更为明显，且交汇时移动到滇中以西的冷空气的强度已经有所减弱，滇西的降水天气以降雨为主。另外，2016年在低纬度地区，副热带高压(588 dagpm线)前期一直稳定在海南以南，随着冷空气南下，很有利于南支槽东移；而对于1983年的过程，副高很弱，但后期滇缅之间转为高压脊，云南省也很快转为西北气流控制之下，天气转晴，晴空辐射温度进一步降低，也是造成1983年的最低温度明显低于2016年的原因之一。

图8 1983年12月 (a) 26日20时500 hPa形势图；(b) 28日08时700 hPa形势图：箭头为流场，虚线为温度场Fig.8 Actual observations in 1983; the arrow is the wind field, the dotted line is temperature field (a) the 500 hPa situation field at 20∶00 on December 26; (b) the 700 hPa situation field at 8∶00 on December 28

在700 hPa上(图8b)，两次过程均有明显的切变从滇东北向西向南移动，2016年的过程切变最强辐合在滇中一带；而1983年的过程最强辐合更偏北，尤其是滇西北在28日08时才有十分明显的辐合。与此同时，1983年位于云南西侧的切变相较于2016年的偏北。

图9 1983年12月27日20时海平面气压图，单位： hPaFig.9 sea-level pressure at 20∶00 on December 27, 1983, unit:hPa

4.4 地面冷高压的强度

多数情况下，影响云南的强冷空气首先侵入的是东部地区，先在滇东北形成了准南北向的静止锋后，冷空气推着锋面，自东北向西南移动影响云南，这两次过程均是同样的情况，都有明显的冷空气入侵：位于西伯利亚的冷高压在向南移动的过程中，沿河西走廊先移到四川盆地和贵州后，再从滇东北进入云南，自东北向西向南在云南境内移动，在海平面气压场上表现为等压线密集区自东北向西南的移动。

冷高压的强度是表征冷空气强度的一个很好的指标。两次过程北方冷高压的中心强度均超过1 060 hPa，相较于1983年的过程2016年的过程1 060 hPa等压线控制的范围较大，1 060 hPa等压线最南到达35°N附近，而1983年的1 060 hPa等压线基本就位于40°N附近；1 020 hPa等压线在两次过程中均进入了云南境内，表明在云南境内有明显的冷高压活动，其中2016年进入云南的压强最大值为1 047.5 hPa，1 040 hPa等压线到达位于滇中的昆明，冷高压强度较强，冷高压前沿的偏北风相对1983年的风速大一些，影响较大；1983年进入云南的等压线的最大值为1 047.5 hPa，过昆明的最大值则是1 025 hPa，冷高压强度相对弱一些；但是1983年北侧的冷高压主体后期向东移动，不断有冷空气随高压底部的东南气流影响云南。

4.5 700 hPa 0 ℃线的演变

将两次过程的间隔24 h 700 hPa 0 ℃线的演变图(图10a、10b)与雨雪分界线演变图(图1b和图5),可以看出在滇中以东以北700 hPa 0 ℃线的位置与同时次的雨雪分界线对应得很好，所以700 hPa 0 ℃线可以作为滇中以东以北判断雨转雪的区域和时间的一个指标。对于滇西和滇西南：冷空气受到哀牢山、无量山、高黎贡山等山脉的阻挡，造成停滞，大多数情况冷空气无法翻越或者即使翻越也会明显减弱，加之这片区域温度相对较高，相对难以产生降雪，多为只在海拔较高的山上产生降雪，所以700 hPa 0 ℃线的位置可作为滇西、滇西南的雨转雪的指标。

图10 间隔24 h的700 hPa 0℃线的演变图，(a)2016年；(b)1983年Fig.10 700 hPa 0 ℃ line with an interval of 24 hours (a)in 2016; (b)in 1983

对比图10a、10b，两次过程的700 hPa 0 ℃线随着冷空气先进入滇东北，后逐渐向西向南移动。2016年的700 hPa 0 ℃线移动到保山—普洱—文山一线，后期逐渐后退；1983年由于过程开始前已经有一次冷空气侵入，所以过程开始时700 hPa 0 ℃线就一直维持在滇中以东地区，且这一区域的雨雪天气从过程开始一直持续到过程结束，后期700 hPa 0 ℃线移动得的更偏西偏南，且一直稳定维持，这与后期有冷空气补充有关，而且这也是1983年强降雪范围广，且后期滇南降雪较强的重要原因。

5 结论

①2016年1月22—26日的这次低温雨雪天气的最主要的特点是冷空气强度强、影响范围广、降温明显且低温持续时间长。

②500 hPa的高空横槽和南支槽、700 hPa的低层切变、地面冷高压及冷锋是2016年1月这次低温雨雪天气的主要影响系统。地面冷高压向南移动沿河西走廊先移到四川盆地和贵州后，再从滇东北进入云南，产生此次自东北向西向南寒潮过程。

③水汽主要来自500 hPa南支槽前的西南暖湿气流，源地在孟加拉湾，水汽在产生降水的区域有明显的辐合。南支槽与冷空气的配合决定了降雪和降水的分布情况。

④700 hPa 0 ℃等温线的位置以及移动，决定了降水形态转换的区域和时间。

⑤相较于1983年12月的强寒潮过程，2016年的过程冷高压强度强、降温明显，但降雪的范围及强度偏弱，且昆明站极端低温没有超过历史极值，这些与1983年过程前期的温度偏低、高空环流形势的改变以及地面冷空气不断有补充的情况有关。