贺州市一次低温雨雪冰冻天气成因及预报效果分析

欧阳家萌，韦小雪，廖志朗，黄远盼

（贺州市气象局，广西 贺州 542899）

随着社会经济发展，低温雨雪冰冻灾害对社会各行业发展影响增加，大范围的低温雨雪冰冻天气会给电力、交通等行业带来较为严重的损失［1-3］。自2008 年南方低温雨雪冰冻灾害发生后，各行业各部门对冬季低温雨雪冰冻天气较为关注，国内气象学者对此进行多方面的研究与分析。孙晓娟等［4］研究发现我国南方年冰冻指数近年来存在减弱趋势，但仍存在强的持续性冰冻雨雪事件发生；陆虹等［5］研究得出华南地区低温雨雪事件主要发生在23°N 以北地区，事件高频区主要集中在广东西北部和广西东北部，而单站和区域持续性低温雨雪事件主要发生在1 月和2 月；唐熠等［6］研究结果表明广西低温雨雪冰冻的影响主要在24.5°N 以北区域，最严重的是桂东北区域，危险区等级由东北向西南呈递减趋势；王艳兰等［7］研究发现广西低温过程中的两槽一脊型环流形势导致的低温过程持续时间小于等于6 d，低温扰动路径为东路，造成短过程。

2022 年1 月28 日至2 月25 日，广西出现大范围低温雨雪冰冻天气过程，对全区交通、电力、农林渔牧业造成严重影响［8］。2022 年2 月，有3 次强冷空气影响贺州市，气温偏低，降雨偏多，平均气温和降雨量接近历史同期极值，其中2 月19—23 日大范围低温雨雪冰冻过程为2009 年以来影响贺州市最强的过程，大部分地区出现大风和强降雨，过程最低气温低，雨雪冰冻范围广。通过分析此次过程的气候背景、环流形势特点和数值模式预报效果，以期为做好低温雨雪冰冻天气预报预警服务提供参考思路。

1 资料与方法

采用2022 年2 月19—23 日贺州市地面自动气象观测站资料、高空及地面常规气象观测资料、EC细网格和CMA-GFS 数值模式预报产品。运用天气学原理和方法对贺州市此次低温雨雪冰冻天气成因及预报误差原因进行分析。

2 结果与分析

2.1 低温雨雪冰冻天气过程特点分析

2022 年2 月19—23 日，受南支槽、低空切变线和强冷空气共同影响，贺州市日平均气温比2 月17日大部下降6～8 ℃，全市大部出现大到暴雨，局部大暴雨，大暴雨以上落区主要位于贺州市八步区、平桂区中南部，最大降雨出现在八步区莲塘镇，为138.9 mm。冷空气过境时，富川县、钟山县、八步区、平桂区局部出现7～9 级偏北大风，其中平桂区望高镇在19日06 时出现21.1 m·s-1偏北阵风。此次过程贺州市平均气温为4.2 ℃，与历年同期相比偏低8 ℃，居1991 年以来同期第二低，仅次于1996 年；平均降雨量81.2 mm，较常年同期偏多5 倍，居1991 年以来同期第一位。

受此次强冷空气过程影响，贺州市过程最低气温普遍偏低，大部地区最低气温为1～4 ℃，高寒山区最低气温为-3～1 ℃。贺州市雨雪冰冻范围较广，三县两区高寒山区均出现雨凇、冰冻和道路结冰；其中平桂区姑婆山、富川县朝东、麦岭及钟山县红花等多地出现雨夹雪，雨雪冰冻天气较常年同期偏多。

2.2 2 月气候背景分析

根据国家气候中心海温监测显示，2021／2022年一次弱的“拉尼娜”事件已正式形成。受“拉尼娜”事件影响，西太平洋海温升高，高低纬度之间的气压场梯度增强，经向环流增强，导致冷空气南下影响频繁，强度偏强。对2022 年2 月天气形势进行分析，500 hPa 中高纬地区多为两槽一脊形势，乌拉尔山附近低槽较深，有利于冷空气堆积；极涡位置偏南，不断分裂低涡南下影响；500 hPa 高空出现多个-44 ℃冷中心，冷空气强盛。强冷空气多在乌拉尔山附近堆积，地面冷高压中心强度最强时超过1 060 hPa。当乌拉尔山横槽转竖，受槽后西北气流引导，地面冷空气南下影响广西。

2.3 环流形势特点分析

2 月18 日20 时500 hPa 亚洲中高纬地区为两槽一脊环流形势，巴尔喀什湖以北上空有一阻塞高压，中心达556 dagpm，我国东北地区上空有一高空槽，在亚洲中高纬地区形成L 型环流，有利于冷空气向中纬度地区输送，且500 hPa 冷中心强度为-44 ℃。2月19 日起高空槽缓慢东移，强度偏强，位置偏南，加上阻塞高压维持，有利于槽后脊前的西北气流引导冷空气南下影响广西；孟加拉湾上空南支槽较深，槽前西南气流把低纬暖湿空气向广西上空输送，有利于降雨的持续。2 月20 日08 时南支槽缓慢东移，进一步加强广西的辐合上升运动，从而导致雨量的进一步增大。贺州市受槽前西南气流影响，正涡度平流明显，上升运动增强，为此次过程提供动力条件。

在850 hPa，2 月18 日20 时切变线位于广西北部，随后切变线逐渐南压进入贺州市北部，低层辐合抬升条件良好，上升运动较强，切变线南侧有偏南气流维持，持续向广西低层输送充足的水汽和不稳定能量，水汽在切变线附近辐合上升，导致贺州市出现大范围明显降雨天气。从850 hPa 温度场可以看到，在江南至华南一带上空锋区强度较强，沿110°E，在20°～30°N 的10 个纬距内，南北温度差达20 ℃，达到广西寒潮爆发时平均锋区强度20 ℃的临界值，长江中游上空的温度下降到-4～-8 ℃，冷空气强盛，为此次过程提供较好的热力和动力条件。850 hPa 上0℃线一般预示着广西雪线的位置，2 月18 日20 时850 hPa 上0 ℃线位于广西北部，随后逐渐南压，19日08 时850 hPa 上0 ℃线进入贺州市北部，20 日08 时850 hPa 上0 ℃线压至贺州市南部，导致贺州市上空温度较低；通过分析温度场，发现500 hpa 和925 hpa 上贺州市温度小于0 ℃，而700 hpa 上贺州市温度大于0 ℃，表明700 hpa 附近存在明显的暖层，高寒山区出现冻雨或雨夹雪。

从地面形势图（图1a）可以看到，2 月18 日20时冷高压中心位于蒙古西部，冷高压中心强度达1 057.5 hPa，地面冷锋位于我国黄淮地区，此时贺州市已受冷空气渗透影响，出现小幅降温，随后冷高压分裂南下影响，冷空气从东路影响广西；19 日20 时（图1b）地面冷锋进入广西北部，贺州市气压梯度增大，受强冷空气影响明显，全市进一步降温；23 日，贺州市处于地面冷高压前部，受地面冷高压前部强冷平流影响，贺州市气温持续偏低。

图1 地面形势图

2.4 探空图分析

从2 月19 日08 时桂林（图2a）和梧州（图2b）探空图上可以看到，500 hPa 附近温度较冷，均在-10 ℃左右，形成冰晶层，而700 hPa 附近为大于0 ℃的暖层。当低空温度低于0 ℃，形成上暖下冷的条件，使落入暖层的冰晶或雪花融化为雨滴，从暖层下降的雨滴保持或冷却为0 ℃以下的过冷却雨滴，碰到地面的物体冻结，形成雨凇天气。逆温层的存在，利于冰晶的融化。对比发现，2 月19 日08 时桂林探空图在850 hPa 至地面为-3～4 ℃，结合地面温度可看出，存在明显的逆温层、中层暖层及较低的低层温度，利于降雪或冻雨的发生，故此时以降雨为主，山区可能出现冻雨或雨夹雪；而此时梧州探空图逆温不明显，在600 hPa 以下基本都大于0 ℃，因而不利于降水相态由雨向雪的转变，故出现降雨天气。贺州市位于两者之间，地面温度在2～4 ℃之间，所以贺州市以降雨为主，一定高度以上的山区可能出现冻雨或雨夹雪。

充足的水汽条件是雨雪冰冻天气产生的必要条件。通过对比分析发现，2 月18 日20 时桂林站和梧州站从地面到700 hPa 相对湿度基本在90%以上，表明低层水汽比较饱和，低层湿度条件较好，有利于雨雪冰冻天气的发生。到2 月19 日20 时，强冷空气南下影响时，桂林站以及梧州站探空图显示湿层延伸至400 hPa 附近，湿层厚度明显增厚，表明中低层水汽呈饱和状态，有利于雨雪冰冻天气的发生与维持。

3 数值模式预报效果分析

选取目前预报业务常用的EC 细网格模式和CMA-GFS 模式2 月18 日08 时起报的预报资料进行分析，对比两家数值模式预报效果，分析偏差原因。

EC 细网格模式2 月18 日08 时起报 “19 日08时贺州市北部地区气温0～3 ℃，中南部地区气温4～7 ℃”，与实况相比偏高1 ℃；2 月18 日08 时起报的12～24 h 降雨要素预报较好地预报 “贺州市南部为中到大雨”，与实况相符。CMA-GFS 模式2 月18 日08 时起报“19 日08 时贺州市北部地区气温3～4 ℃，中南部地区气温5～7 ℃”，与实况相比偏高1～2 ℃；2月18 日08 时起报的12～24 h 降雨要素预报为 “贺州市大部地区为中雨，东北部和西北部为大雨”，而实况为贺州市中北部中雨，南部大雨，强降雨落区位置预报偏北。

从环流形势场上看，EC 细网格模式2 月18 日08 时起报场产品对19 日08 时500 hPa 风场形势和850 hPa 低空切变线位置预报与实况较为符合，对850 hPa 风速预报也与实际情况差距不大，但对850 hPa 上0 ℃线位置以及南北温度梯度预报偏差较大。EC 细网格模式预报19 日08 时850 hPa 0 ℃线位于河池、柳州北部到桂林中部一带，而实况为850 hPa 上0 ℃线位置已压至贺州市北部，且预报的等温线与实况相比，较为稀疏。

CMA-GFS 模式2 月18 日08 时起报场产品对19 日08 时500 hPa 风场形势预报较好，但对850 hPa 低空切变线位置、风速、0 ℃线位置以及温度梯度预报偏差较大。CMA-GFS 模式预报19 日08 时850 hPa 切变线位置偏北，风速也偏弱，对低层水汽输送条件以及辐合强度预报偏小，导致对降雨落区预报位置偏北，强度偏弱。预报19 日08 时850 hPa上0 ℃线位置与EC 细网格模式预报的位置基本一致，但预报后期850 hPa 上0 ℃线位置明显南压至贺州中部，而EC 细网格模式预报后期850 hPa 上0℃线位于贺州北部附近，与实况相比，两家模式均对850 hPa 上0 ℃线位置预报偏北且预报的锋区强度（南北温度梯度）都较弱。

从海平面气压场分析，EC 细网格和CMA-GFS两家模式2 月18 日08 时起报场产品对19 日20 时1 027.5 hPa 线位置预报偏北，预报位于河池、柳州中部到桂林南部一带，而实际上1 027.5 hPa 线已南压至贺州北部，对地面冷高压中心强度也预报偏小2.5～5 hPa，对汉口与海口气压差也预报偏小5～6 hPa。

从EC 细网格和CMA-GFS 两家模式对各层气象要素预报效果看，对500 hPa、850 hPa 整体形势预报把握较好，但两家模式均对850 hPa 上0 ℃线位置预报偏北，对海平面气压场1 027.5 hPa 线进入贺州市的预报时间偏晚，冷高压中心强度偏弱，汉口与海口气压差也偏小，从而导致两家模式预报的温度均比实况偏高；而EC 细网格预报850 hPa 低空切变线位置和风速与实况较为接近，CMA-GFS 预报850 hPa 低空切变线位置和风速偏差大，可见两家预报的降雨落区与强度的不同，EC 细网格预报的降雨落区、强度与实况较为接近，CMA-GFS 预报的降雨落区偏差大，强度与实况相比偏弱。

4 结论

（1）贺州市2 月19—23 日低温雨雪冰冻天气过程主要受综合因素影响造成:500 hPa 高空槽东移，槽后西北气流引导地面冷空气南下，从东路影响广西。地面冷高压中心强度达到1 057.5 hPa，地面1 027.5 hPa 线进入贺州市中部，850 hPa 上0 ℃线南压到贺州市南部，造成大范围降温天气。500 hPa 南支槽较深，贺州市受槽前西南气流影响，正涡度平流明显，850 hPa 切变线的存在造成贺州市出现大范围强降雨天气。

（2）EC 细网格和CMA-GFS 两家模式对各层气象要素预报均有一定偏差，导致对此次过程的温度预报偏高；CMA-GFS 模式预报850 hPa 低空切变线位置偏北和风速偏弱，导致其对强降雨落区位置预报出现偏差、降雨强度预报也偏弱。总体而言，EC 细网格模式对此次过程的温度和降雨的预报效果较好，有较高的参考价值。