柯桥丹家冬季气象景观气象成因分析

2021-07-16周弘媛杨欣洁周晓燕包君俏

安徽农业科学 2021年11期

周弘媛杨欣洁周晓燕包君俏

摘要利用2015—2019年冬季柯桥区域站气象监测数据和丹家雪凇（雾凇）景观观测等资料，从气象条件、地形特点分析冬季气象景观形成特征及其成因。结果表明，丹家每年冬季均有气象景观出现，但年际变化、月际变化特征较明显，主要表现为1月出现的概率高于2月和12月，这与温、湿、风、雨等气象要素密切相关。冬季气象景观的形成对气温的要求严苛，日平均气温需低于1.0 ℃、日最低气温需低于-0.5 ℃，日最高气温需低于5.0 ℃;高湿度是冬季气象景观形成和维持的必备条件，形成阶段日平均相对湿度需超过99%，且形成当日或前1 d均有降水过程;维持阶段保持95%以上的高湿度即可;形成阶段需满足静风微风条件（平均风力≤3级，最大风力≤4级），并得出北风转为偏南风、平均风及最大风风力≥4级、极大风力≥5级等是冬季气象景观消融的关键性指标。

关键词雪凇（雾凇）;气象条件;特征;成因;冬季;柯桥丹家

中图分类号 P-426文献标识码 A文章编号 0517-6611（2021）11-0198-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.11.053

開放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Analysis of the Meteorological Causes of the Winter Meteorological Landscape of Danjia in Keqiao

ZHOU Hong-yuan， YANG Xin-jie， ZHOU Xiao-yan et al

（Meteorological Bureau of Keqiao District， Shaoxing City， Zhejiang Province， Shaoxing， Zhejiang 312000）

Abstract Using the meteorological monitoring data of Keqiao Regional Station and the snow rime （rime） landscape observation data of Danjia in winter during 2015-2019，the formation characteristics and causes of the winter meteorological landscape were analyzed from the meteorological conditions and topographic characteristics.The results show that Danjia had a meteorological landscape every winter， but the characteristics of inter-annual and inter-month changes were more obvious.The main manifestation was that the probability of occurrence in January was higher than that in February and December， which was closely related to meteorological elements such as temperature， humidity， wind and rain.The formation of the meteorological landscape in winter had strict requirements on temperature. The daily average temperature must be below 1 ℃， the daily minimum temperature must be below -0.5 ℃， and the daily maximum temperature must be below 5 ℃;high humidity was a prerequisite for the formation and maintenance of the winter meteorological landscape. The daily average relative humidity during the formation phase must exceed 99%， and there will be precipitation on the day of formation or the first 1 day;high humidity above 95% is sufficient for the maintenance phase.The formation stage needs to meet the conditions of static breeze （average wind ≤ 3， maximum wind ≤ 4），and it was concluded that the northerly wind turns to the southerly wind， the average wind and the maximum wind force ≥ 4， and the maximum wind ≥ 5 were the key indicators for the ablation of the winter meteorological landscape.

Key words Snow rime （rime）;Meteorological conditions;Characteristics;Causes;Winter;Danjia in Keqiao

随着旅游业的快速发展，冬季气象景观作为一种旅游资源，已受到广泛关注，并创造了显著效益。2014年吉林市开始开发雾凇旅游资源，切实地将白雪变成了白银，打造了吉林市冰雪旅游经济新增长点[1-3]。有不少学者在雨雪冰冻灾害研究中，对形成雾凇的气象条件进行了研究，如王遵娅等[4]分析了有利于冰冻（雨凇和雾凇）发生的气象条件，得出低气温、高相对湿度和弱风速是冰冻产生的重要条件，并利用日平均气温和天气现象构建了冰冻日判别模型;吴兑[5]在对2008年南方低温雨雪冰冻天气分析中指出，当近地层出现过冷雾时，如果此时下垫面物体温度小于0 ℃，就可以在物体上形成雾凇;顾光芹等[6]分析河北省雾凇和雨凇气象条件，得出适宜雾凇出现的气象条件是雾日且气温在-7.2～-3.1 ℃、相对湿度≥92%、风速≤1.2 m/s;丁国香等[7]研究发现适宜雾凇出现的气象条件是雾日且日平均气温在-8～2 ℃、平均相对湿度≥80%、平均风速2～9 m/s。许剑勇等[8]研究发现黄山雾凇出现气温为-18.7～1.0 ℃、风速为0～20.6 m/s，任何风向均能出现雾凇。

2019年初柯桥丹家较长时间出现独具丰韵、仪态万方的雪凇奇观，新晋成为网红打卡胜地，且频上头条，引起了当地政府、部门的關注[9-10]，如何深挖丹家独特气象景观旅游资源，结合当地各类资源条件，打造成为集气象景观、文化体验、乡村休闲为一体的综合性旅游地，提升贫困村落丹家的第三产业经济收入，已成为急需解决的问题。笔者通过研究柯桥区冬季气象景观成因，为开展丹家冬季气象景观较准确的预报与服务提供技术支撑。

1 资料与方法

1.1 资料来源

柯桥区域自动气象站2015—2019年冬季（上一年12月至当年2月）逐日温、湿、风等要素资料;丹家近5年雪凇（雾凇）现象观测资料。

1.2 研究方法

该研究定义了以下6个指标：低温日数指日最低气温低于0 ℃的日数，高湿日数指日平均湿度高于95%的日数，微风日数指日平均速度小于5.4 m/s的日数，偏北风日数指风向小于90°或大于270°的日数，雨（雪）日指日降水量大于0 mm的日数，小雨（雪）日数指日降水量在0～10 mm的日数。对雪凇（雾凇）现象与气象观测资料进行相关性分析。

2 冬季气象景观特征分析

2.1 年际变化特征

统计近5年丹家冬季气象景观（表1）发现，每年冬季均有该气象景观出现，但冬季气象景观日数有较大的年际变化特征，年冬季气象景观日数最多（2019年冬季19 d）的为最少日数（2017年冬季2 d）的近10倍，其他几年冬季气象景观天数相对持平，在10 d左右。2019年冬季浙江全省出现罕见的阴雨寡照天气，柯桥雨日为历史同期最多，累计雨量为历史同期第3多，日照时数为历史同期最少;次多为2018和2016年冬季，2个时段的1月下旬至2月初均有罕见、连续的雨雪冰冻天气;最少为2017年冬季，该时段柯桥区平均气温8.5 ℃，较常年偏高2.7 ℃，为有记录以来的最暖冬季。

2.2 月际变化特征

统计发现（表2），近5年丹家冬季气象景观存在较大的月际变化，12、1和2月出现冬季气象景观的占比分别为16%、47%和37%。12月出现冬季气象景观的概率总体较小，月冬季气象景观日数普遍在0～1 d，但2019年有6 d出现冬季气象景观;2018年12月上旬末、下旬末有2次雨雪天气，极端最低气温超过-7.4 ℃，为同期最低值，且低温日数偏多，所以冬季气象景观日数为2015年12月的近2倍，表明冬季气象景观日数与小雨（雪）日数存在高度相关。1月出现冬季气象景观的概率较大，除最暖冬季2017年外，其余年份冬季气象景观日数均超过4 d，1月份冬季气象景观日数与温、湿、风、雨均存在一定的相关性;2月出现冬季气象景观的概率仅次于1月，年际变化特征明显（2019年出现日数为2017年的9倍），很大程度因为其与小雨（雪）日数高度相关。可见不同月份冬季气象景观日数与各气象要素的相关性不同。

3 气象条件分析

对比丹家年冬季气象景观日数最多和最少的两年发现，2019年的平均气温比2017年低32%左右，低温日数也比2017年少3 d，相比而言，2019年的低温条件相对较好;造成这两年冬季气象景观天数相差较大的另外一个原因是湿度条件，2017年高湿天数仅有19 d，而2019年出现了56 d，为2017年的近3倍;对比雨日天数，2019年的雨日（59 d）也达到了2017年（30 d）的2倍，在微风日数相对持平的条件下，可见冬季气象景观日数与低温条件和高湿度条件呈正相关。对比2015和2019年冬季的气象条件发现，平均气温、低温日数、微风日数、偏北风日数相近的情况下，由于2015年的高湿日数（23 d）仅2019年（56 d）的41%，2015年的雨（雪）日数（31 d）仅2019年（59 d）的53%，2015年的冬季气象景观日数（6 d）仅2019年（19 d）的32%，可见冬季气象景观日数与高湿日数、雨（雪）日数呈正相关。这几个气象条件都是需要同时符合的，单一存在都不能形成冬季气象景观。由上述分析发现冬季气象景观日数与平均气温呈负相关，与高湿日数、雨（雪）日数呈正相关，与低温日数、微风日数也存在一定的相关关系。

该研究将从温、湿、风三方面具体分析丹家冬季气象景观的形成、维持、消融的气象条件。对近5年丹家冬季气象景观观测资料进行统计发现，81%的景观现象为雪凇，因此以下着重分析雪凇形成的气象条件。

3.1 气温条件

冬季气象景观均于冷空气过后气温低迷阶段形成，气温回暖初期消融。冬季气象景观形成时段的平均气温普遍在1.0 ℃以下（除2016年12月14日3.5 ℃），日最低气温普遍在-0.5 ℃以下，日最高气温普遍在5.0 ℃以下（除2016年12月14日8.1 ℃），进一步分析发现，前1 d（13日）中午前后起受较强冷空气影响，气温呈持续下降趋势（14日的最高气温实际出现在13日20：00），14日白天平均气温、最高气温分别为1.7和3.7 ℃，因此上述温度指标在冬季气象景观形成时段仍成立，可见气温较低是一个重要因素，但是2017年冬季，最低气温满足条件的情况下，依旧没有冬季气象景观出现，可见，除气温外，还有其他气象要素对冬季气象景观的形成有很大影响。

3.2 湿度（降水）条件

高湿度是冬季气象景观形成和维持的必备条件，但是冬季气象景观的形成、维持、消融对湿度（降水）条件具有不同的要求。形成阶段日平均相对湿度普遍超过99%（2018年2月3日83%，12月30日87%），形成当日或前1 d均有降水（2018年2月3日，12月30日无雨量，但前1 d均有零星降水）;维持阶段保持95%以上的高湿度即可;2016年1月25日，气温（日平均气温-8.1 ℃、日最低气温-12.3 ℃、日最高气温-1.4 ℃）均符合冬季气象景观形成和维持的气温条件，但冬季气象景观消融，分析发现当日平均相对湿度仅57%，最小相对湿度33%，且最大风向和极大风向均为偏南风，可见，湿度的降低是导致冬季气象景观消融的原因之一，但其对雾凇和雪凇消融的影响程度不一致，当相对湿度低于80%时，雾凇多会消融不见，而相对湿度低于50%时仍有雪凇现象的存在（与雪凇的结构、尺寸密切相关）。

3.3 风力条件

近5年丹家冬季气象景观出现期间，93%的冬季气象景观形成时静风微风条件（平均风和最大风风力≤3级，极大风力≤4级）;2018年12月11日温度、湿度条件（平均气温仍维持在2.9 ℃、最低气温2.0 ℃、最高气温4.0 ℃、平均相对湿度100%）仍满足的情况下，平均风速增加至5.5 m/s，最大风速增加至8.4 m/s，极大风速增加至12.6 m/s时，雪凇消融不见;2019年2月18日温度、湿度条件（平均气温仍维持在2.2 ℃、最低气温-0.4 ℃、平均相对湿度100%）仍满足的情况下，最大风速增加至11.1 m/s，极大风速增加至13.6 m/s，风向转为偏南风时，雪凇消融不见;可见，偏北风转为偏南风、平均风和最大风力≥4级、极大风力≥5级均是冬季气象景观消融的关键性指标。

4 地形（环境）条件分析

据了解，柯桥境内仅王坛丹家有冬季气象景观现象，大家普遍认为是丹家独特的地理条件造就了独有的冬季气象景观。该研究结合其地理、气候等条件探寻发现，柯桥位于浙江中北部，背靠会稽，北濒海，呈西南高、东北低的阶梯形地势，而丹家在柯桥东南角，四面环山，海拔665 m，是柯桥区海拔最高的行政村。图1a显示，南部山区的雨日多于北部地区，很大程度是因为南部山区多中小型水库，其中丹家北侧9 km处为绍兴汤浦水库、西北侧18 km处为平水江水库，以及山区茂密的植被，提供了充沛的水汽条件，这也是丹家等高山地区冬季多云雾天气和降水的成因。图1b显示，柯桥区年最低气温普遍在0 ℃以下（极端最低-14.7～-7.2 ℃），但0 ℃以下低温时长差异较大，最多丹家站84.7 h，比次多站（陈村站）多31.0 h，是最少站（平水镇站）的2.8倍，可见山区的气温条件均能够满足冬季气象景观的形成，但是丹家海拔高，有利于冬季冷暖空气在此处交汇，四面环山地形更利于冷空气下沉堆积，较长时间的低温状态更有利于冬季气象景观现象的出现和维持。由此可见，独特的地理环境和水文条件为丹家冬季气象景观的形成孕育了基础条件。

5 结论与讨论

该研究从气象条件、地形特点对柯桥丹家冬季气象景观时空特征及其成因进行了分析，丹家海拔较高、四周环山、水资源丰富等独特的地理特点，造就柯桥独有的冬季气象景观（霧凇、雪凇），其形成、维持和消融与气温、湿度、降水、风力等气象要素密切相关，具体结论如下：

（1）冬季气象景观日数具有较大的年际变化特征;月际变化特征主要为1月出现的概率高于2月和12月，这与气温、湿度、降水、风力等气象要素密切相关。

（2）冬季气象景观的形成对气温有着严苛要求，平均气温需低于1.0 ℃、最低气温需低于-0.5 ℃，日最高气温需低于5.0 ℃。

（3）高湿度是冬季气象景观形成和维持的必备条件，但是冬季气象景观的形成和维持对湿度（降水）条件具有不同的要求。冬季气象景观形成阶段日平均相对湿度需超过99%，且形成当日或前1 d均有降水过程;而维持阶段保持95%以上的高湿度即可。

（4）冬季气象景观形成阶段需满足静风微风条件（平均风和最大风风力≤3级，极大风力≤4级）。

（5）气温、湿度、降水、风力对冬季气象景观消融的影响程度不一致，其中偏北风转为偏南风、平均风和最大风风力≥4级、极大风力≥5级均是冬季气象景观消融的关键性指标。

参考文献

[1] 李婷，丁美佳.吉林：“白雪换白银” 雾凇岛的嬗变之路——写在2017—2018年雪季雾凇岛游人突破一百万之际[N].吉林日报，2018-04-12（007）.

[2] 周立新.雾凇岛上看雾凇[J].旅游纵览，2018（3）：98-101.

[3] 刘岳.雾凇岛风光[J].旅游世界，2021（Z1）：159.

[4] 王遵娅，赵珊珊，张强.我国冰冻日出现的气象条件分析及其判别模型[J].高原气象，2011，30（1）：158-163.