近31 a贵州低温阴雨天气时空分布特征

2019-07-19石艳,李刚,谭健

中低纬山地气象 2019年3期

石艳,李刚,谭健

(贵州省气象台,贵州贵阳 550002)

1 引言

低温阴雨是我国南方地区冬春季常出现的一种天气现象。目前，广东[1-3]、广西[4-6]、福建[7]、海南[8-9]、湖南[10]对低温阴雨研究较多，主要研究内容涉及到时空分布特征、天气环流及天气预报系统建立、对农作物的影响等。在贵州，王国忠[11]和姚正兰[12]分别就低温阴雨对玉米和水稻的影响进行了分析。综合来看，前人研究主要围绕农作物影响展开，但随着社会发展，人们对天气的关注度提升，本文更侧重于研究对人民起居出行的影响，提高公众服务的实操性。贵州在秋冬春季节多低温阴雨天气发生，据研究表明，当气象观测站气温低于4 ℃时，贵州的高山以及地势较高的隧道口、桥梁容易出现道路结冰，影响交通运输安全；此外，持续性的低温阴雨天气下，由于空气湿度大、气温持续偏低、日照偏少，使人感觉阴冷，空气扩散条件差，容易诱发呼吸道疾病等，给人们的日常生活带来影响。

本文通过对贵州低温阴雨天气在时间和空间上的统计分析，揭示其出现的客观规律，为天气预报和气象服务提供可以参照的背景资料，使得对低温阴雨天气的预报和服务业务有据可依，进而提炼出贵州低温阴雨天气的业务规范性指标，提升气象服务效益。

2 资料与方法

目前在国内低温阴雨的研究主要围绕早稻育秧开展，2008年中国气象局发布气象行业标准《早稻播种育秧期低温阴雨等级》QX/T98-2008，主要采用的气象要素包括日平均气温、日平均气温持续天数、日照时数这3个指标，目的是规范早稻育秧期低温阴雨的影响，做好监测和服务工作。同时，福建、广东、广西等地也根据当地情况做了类似工作，均从日平均气温和日照要素来定义当地的低温阴雨，分析对早稻的安全育秧影响。但本文旨在研究低温阴雨对人民生活起居方面的影响，故对低温阴雨进行了重新定义。考虑贵州省冬春季晴日白天夜间温差较大，不适合使用日平均气温，此外南方低温阴冷除了与气温有关外，和湿度也有很大关系，因而采用最高气温、最低气温和相对湿度等要素。

基于以上资料的借鉴和贵州省特殊性的考虑，我们选取贵州85个国家气象观测站1987—2017年11月1日—4月30日的逐日降水、日最低气温、日最高气温、总日照时数、云量、相对湿度等资料，按照当日最低气温≤4 ℃、日最高气温≤10 ℃，日照s=0，降水量≥0.1 mm(其中，当s缺测时，云量=100；当降水量缺测时，相对湿度≥85%)为一个低温阴雨日，根据此指标统计分析贵州低温阴雨天气的空间分布特点、年际变化趋势以及月分布特征。

3 统计分析结果

3.1 空间分布特征

根据1987—2017年各站气象资料，对贵州低温阴雨进行分析。从贵州省低温阴雨年平均日数分布(图1)可以看出，贵州低温阴雨的地区分布特点是西部多、东部少，中部多、南北少。年平均低温阴雨日数在40 d以上的均出现在25.5～27.5°N之间，海拔高度1 km以上或相对高度较高的地区，并有3个多低温阴雨中心(年平均低温阴雨日数均在50 d以上)，基本上沿27°N，呈东西带状分布，分别位于七星关、大方和开阳等地，以大方县60.7 d为最多。但在南部边缘地区以及赤水、沿河等仍有10 d以下的低温阴雨出现。

由单站年极值统计结果表明，低温阴雨日数年极大值与年平均日数(图1)分布相似，同样呈现出由省的中部向南、北两端递减，西部地区多于东部地区的特点，在25.5～27.5°N之间，海拔高度1 km以上或相对高度较高的地区极大值均达60 d以上，最大值出现在大方(1996年)88 d，其它单站依次为：开阳(2012年)87 d、七星关(2012年)83 d、修文(2012年)82 d。其中，2012年这些单站出现低温阴雨日数较多的情况分析将在文章后面有所论述。

图1 贵州省低温阴雨年平均日数分布(单位：d)Fig.1 Distribution of the annual average number of days of low temperature and rain weather in Guizhou Province

图2 贵州省低温阴雨11月—次年4月年平均总日数分布Fig.2 Distribution of the number of annual average total days of low temperature and rain weather from November to April in Guizhou Province

由全省11月—次年4月逐月低温阴雨年平均日数分布图(图2)分析表明，总体的分布趋势与图1一致，在省的中部及偏西一带低温阴雨日数较为集中，但是，各月的低温阴雨日数出现的极值区域有所不同，11月和4月大值区集中在威宁,11月年平均日数为5.0 d、4月为1.7 d；12月、1月、2月、3月大值区集中在七星关、大方和开阳、息烽，极大值均出现在大方，低温阴雨年平均日数分别为12月15.6 d、1月19.3 d、2月14.4 d、3月8.5 d。

根据月平均日数分布图可以看出，贵州南部边缘地区11月—次年4月均是低温阴雨的低值区域，而东北部的铜仁市出现低温阴雨的频率也不高，但在1—2月有所增加，1月出现5～8 d的低温阴雨天气、2月出现3～7 d，这可能是与东北路径冷空气的影响有关；黔东南州南部和北部的差异较大，11月、12月、4月出现低温阴雨频率很小，1—3月北部出现低温阴雨日数明显多于南部地区。

3.2 年际变化趋势

由1987—2017年30 a低温阴雨日数变化曲线及其线性趋势线(图3)可见：低温阴雨日数变化存在明显的年际变化特征，呈现减少趋势，线性倾向值为-0.951，反映近30 a来贵州低温阴雨日数以9 d/10 a的线性倾向减少，与全球气候变暖的大背景相吻合。

图3 贵州省年平均低温阴雨日数历年变化Fig.3 Calendar-year variation of the annual average number of low-temperature rainy days in Guizhou Province

以日数大于平均值与标准差之和选出贵州省低温阴雨日数异常偏多年份，平均值为69.8 d，标准差为20.5 d。由此可见，异常偏多的年份有4 a，分别为1989年、1992年、2011年和2012年，其中，2012年出现较为突出的峰值，发生频次与其他年份差异很大，全省年平均日数为130 d，比平均值偏多60 d；2017年低温阴雨日数最少，年平均日数为36.6 d。

李艳春[14]等提出，2012年初我国南方地区连阴雨呈现出现时间早、气温低、降水量大、雨日多的特点。连阴雨天气过程与大气环流形势、水汽条件、拉尼娜事件、印度洋暖池等因素有关,其中,大气环流形势是影响连阴雨天气的主要因素，在一定程度上阐述了2012年出现极值的原因；广东[15]、湖南[16]、浙江[17]等省详细分析2012年出现长时间持续低温阴雨天气的特点及原因。2012年低温连阴雨天气过程是在“北极涛动”负位相活动和显著“拉尼娜”事件背景下发生，与欧亚地区持续大气环流异常密切相关。低温阴雨天气过程期间，500 hPa上欧亚环流中高纬呈现典型的阻塞形势，乌拉尔山阻塞高压稳定维持，强度偏强，新疆—蒙古—日本为宽槽区，在稳定的“两脊一槽”环流形势下，有利于短波槽从乌拉尔山阻塞高压东南侧东南移影响江南—西南地区，我国北方地区长期由槽后脊前的西北气流控制，为连阴雨天气提供了持续的冷空气；位于里海的低涡不断分裂小槽，并分成南北两支：北支加强了中纬度冷空气的输送，南支到达孟加拉湾后使得西南气流加强，有利于低层水汽输送。西太平洋副热带高压异常偏北以及青藏高原南缘的南支低槽系统活跃，使得西南暖湿气流北上与冷空气在我省交汇产生降水。过程期间，冷空气频繁补充南下，我省西部静止锋锋区明显，稳定维持，因此此过程气温低、降水持续时间长。

3.3 月际分布特征

从月际分布来看(图4)，低温阴雨天气在时间上跨度较长，从11月下旬开始，4月中旬结束。出现频次随月份呈抛物线形式，11月—次年1月为逐渐递增期，在1月达到峰值(占比40.5%)，随着冷空气势力减弱和气温的升高，2月起呈现递减趋势。其中，12月—次年2月出现低温阴雨的比例达86.4%，11月、3月、4月出现低温阴雨的频率较小。各月出现的全省年平均日数分别为11月0.7 d、12月4.6 d、1月10 d、2月6.8 d、3月2.6 d、4月0.1 d。表明贵州低温阴雨仍以冬季为主，秋末及初春出现较少。