1981年至2010年冬季冷空气对增城的影响分析

陆杰英 蔡蕊 顾伯辉

作者简介：陆杰英（1982—），女，本科，工程师，主要从事气象服务工作。

摘 要：该文利用增城国家基准气候站1981—2010 年观测资料、地面天气图，对增城的低温天气和影响增城的强冷空气进行了特征分析，并将冷空气分成干冷、湿冷、湿冷转干冷和干冷转湿冷这4种类型，研究不同路径入侵的冷空气对4种类型冷空气过程的影响，发现导致增城区出现低温天气的冷空气活动路径绝大多数是中路，且以干冷为主。该文利用多元线性回归法进一步进行研究，以供参考。

关键词： 强冷空气  寒潮  冷空气路径  低温天气  气象因子

Abstract： Based on the observation data and ground weather map of Zengcheng national benchmark climate station from 1981 to 2010， this paper analyzes the characteristics of low-temperature weather and strong cold air affecting Zengcheng， divides the cold air into four types： dry cold， wet cold， wet cold to dry cold and dry cold to wet cold， and studies the influence of cold air invaded by different paths on the four types of cold air processes， It is found that most of the cold air activity paths leading to low-temperature weather in Zengcheng district are middle roads， mainly dry and cold. In this paper， multiple linear regression method is used for further research for reference.

Key Words： Strong cold air; Cold wave;Cold air path;Low temperature weather;Meteorological factors

增城區是广州农作物生产和水产养殖的重要区域，并且冬季农产品种类丰富，种、养殖面积和产量较大。然而，该区冬季农产品的产量和质量都受天气的影响很大。根据增城气象台1959年以来的气象监测数据，每年12月至次年2月（冬季），增城区低温天气频发，对农业生产十分不利。比如：1996年2月17日冷空气袭击增城，从13时至18时的这5 h内气温下降7.2 ℃。17日的日平均气温18.1 ℃，18日的日平均气温降至7.0 ℃，24 h降温幅度达11.1 ℃。随后又不断地有冷空气补充，使寒冷的阴雨天气维持11天之久，日最低气温≤5 ℃连续维持5天。寒潮使全市冻死塘鱼2 150 t、鱼苗1 500万尾、耕牛13头、三鸟45 000只;冻死香蕉1 279亩、菠萝300亩、番薯635亩、蔬菜（包括冻坏）12 500亩，部分荔枝因花穗被冻干，直接经济损失2 856万元。1999年12月20～25日，受北方强冷空气影响，境内出现历史上罕见的低温天气，最低温度0.0 ℃，北部山区最低﹣2.0 ℃，并有严重霜冻出现。农作物受灾面积：蔬菜4.9万多亩，果蔗0.4万多亩，木瓜300多亩，其他0.6万多亩;荔枝11万多亩，香蕉1.3万多亩，龙眼2万多亩，芒果0.2万多亩;塘鱼冻死360 t，直接经济损失约5 850多万元。所以，对近30年冬季不同类型和路径的冷空气对增城的影响分析研究十分必要。

前人对影响广东的强冷空气的频数、路径、活动季节和周期变化特征已经有一定的研究成果[1-5]，但国内对广东经济生产工作影响最严重的低温天气的研究还很少。强度为强及其以上的冷空气主要是由较大的环流系统造成的，目前数值模式对大尺度环流已具有较高的预报技巧，人们可以提前一段时间对短时间的大幅度降温进行防御。由于增城区地处亚热带，影响人们生产生活较大的往往是大幅降温后的持续性低温。因此，加强对我区低温天气变化规律的认识，并进一步做出较为准确的短期气候预测对减少该区经济的损失有着重要意义。

已有研究表明，冷空气南下的过程经常会伴随降水，冷空气到达前、冷空气影响中、冷空气过后都有可能会出现降水。不同的冷空气活动过程的降水时间和降水量级也不同，部分冷空气活动前后无任何降水，部分冷空气活动会伴有暴雨的降水过程[6-8]。在实际的预报业务中发现，晴空辐射对气温变化有着重要的影响，每个冷空气过程最低气温往往出现在有晴空辐射的清晨，而降水是表征晴空辐射的一个重要气象因子。此外，在日常预报工作中发现风速、云量、相对湿度这些常规的气象因子对低温的发生也有一定的影响。

2 近30年冷空气活动特征分析

2.1近30年低温天气和强冷空气特征分析

已有的研究表明，低温天气、强冷空气和寒潮对该区都有较大的影响，但不同时间尺度的冷空气的影响程度存在差异。由于寒潮出现的次数较少，低温日数和强冷空气出现的次数较多，为了研究各类冷空气的特征，首先利用Morlet小波分析对增城区1981—2010年低温日数和强冷空气过程发生次数进行周期分析。从图1可以看出年低温日数存在着明显的9～10年的大周期，同时还存在着4～5年的小周期。因此，该研究以10年作为冷空气的年代际变化周期对冷空气的年代际特征进行分析。

对低温天气而言，从1981—2010年，增城区一共出现过低温天气的总日数为162天，年平均5.4天，出现过低温天气的月份分别为1月、2月、3 月、11月、12月。其中1月最多，有79天，占总数的48.8 %，12月次之，有57天，占总数的35.2 %，再次是2月，有19天，占总数的11.7 %，3月、11月最少，分别为5天和2天。可见，增城的低温天气主要集中出现在1月、2月、12月，占了低温天气总天数的95.7%。另外，年代际变化明显，1981—1990年一共有67天，年平均6.7天，1991—2000年一共有48天，年平均4.8天，2001—2010年一共有47天，年平均4.7天。可见，20世纪80年代的低温日数最多，而20世纪90年代和21世纪初几乎持平，并且跟80年代相比是明显减少的。由图4可以看出，低温日数年际变化明显，在1981—1986年显著偏多，1987—1992年相对偏少，1993年出现了异常偏多，达18天，出现在1993年的1月16日至2月2日。1997—1998年连续两年无低温天气，1999—2010年相对平稳，没有出现显著偏多的年份。

从年代际上看，近30年达到寒潮标准的冷空气过程仅有8次，分别出现在1月、2月、12月。寒潮在年代上的分布相对均匀，分别为3次、3次、2次。强冷空气一共出现过76次，其中1981—1990年23次，改为1991—2000年21次，2001—2010年32次。从年际角度上看，强冷空气次数年际变化曲线较为平缓，说明强冷空气次数的年际分布较为均匀，无显著突变年份。强冷空气过程次数在最近的10年明显增多，然而低温日数在最近10年并没有显著偏多，因此，强冷空气过程的出现次数与低温天气的日数并不对应。从月际尺度来看，强冷空气出现次数最多的月份为3月，达20次，其次是12月，16次，1月和2月一样多，都是15次，10月最少，只有1次。可见，强冷空气主要出现在1月、2月、3月、12月。

强冷空气、寒潮和低温日数在月、年和年代际这3个时间尺度上的相关关系并不显著。在月际尺度上，强冷空气出现次数在1～2月持平，在3月则明显有所上升，而低温日数在1～3月都有明显的下降。强冷空气出现次数在2月略有下降，在3月有明显上升，而低温日数在2月有明显下降，3月几乎没有变化;在年际尺度上，近30年的低温日数和强冷空气出现次数的相关系数为-0.22，没有通过显著水平为0.1显著性水平检验;在年代际尺度上，寒潮过程出现次数基本持平，20世纪80年代出现低温日数最多，90年代及00年代基本持平，2000年代强冷空气次数最多，80年代与90年代基本持平。因此，低温日数与强冷空气在这3个时间尺度上的相关性并不明显。

2.2低温天气的干、湿冷特征分析

由于晴空辐射对日极端低温出现的时间以及程度有较大的影响，因此在研究气象因子影响我区最低气温时，很有必要将冷空气过程有无降水作为研究的前提条件。在冷空气影响我区的过程中，降水一般出现在过程的前部分、后部分或者是整个过程。为了研究气象因子对日极端低温的影响，本文根据过程中降水出现的时间，将1981—2010年导致该区出现低温天气的冷空气过程划分为四类：干冷过程、湿冷过程、干转湿过程和湿转干过程。

由图1可以看到，在所有低温天气日数中，干冷有136天，占84.0%，湿冷有26天，占 16.0% ，干、湿冷的比例接近5∶1。干冷低温天气出现在一年中的1月、2月、3月、11月、12月，出现最多的是1月，然后依次是12月、2月、3月和11月。湿冷低温天气出现在一年中的1月、2月、3月和12月，1月最多，然后依次是2月、12月和3月。持续出现低温天气3天或以上的过程一共有22次，其中干冷为15次，占68.2%，湿冷2次，湿冷转干冷5次。由此可见，增城区的低温天气以干冷为主，持续性的低温天气过程也是以干冷为主。

3 结语

（1）增城的低温天气主要集中在1月、2月和12月，出现最多的是1月;（2）强冷空气主要出现在1月、2月、3月、12月，出现最多的是3月;（3）增城的低温天气日数与强冷空气次数相关性不显著;（4）导致增城区出现低温天气的冷空气活动路径绝大多数是中路，以干冷为主，其次是湿冷和湿冷转干冷;湿冷转干冷过程由中路冷空气引起次数占总数的66.7%;（5）干冷过程中，相对湿度和气压对气温变化的贡献显著。

参考文献

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[7]朱万林. 北半球冬季平流层爆发性增温和我国寒潮的特征以及两者可能的联系[D].南京：南京信息工程大学，2021.

[8] 张金玉. 典型极端低温事件形成原因对比研究[D].兰州：兰州大学，2020.

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