2016年1月云南低溫雨雪災(zāi)害的原因分析*

史 悅,鄭建萌,張萬誠,馬 濤,高竟翔

(1.云南大學(xué)大氣科學(xué)系，云南 昆明 650091；2. 云南省氣象科學(xué)研究所,云南 昆明 650034；3. 云南省氣候中心，云南 昆明 650034；4. 云南省昭通市氣象臺(tái)，云南 昭通 657000)

2016年1月云南低溫雨雪災(zāi)害的原因分析*

史 悅1，2,鄭建萌3,張萬誠2,馬 濤4,高竟翔1

(1.云南大學(xué)大氣科學(xué)系，云南 昆明 650091；2. 云南省氣象科學(xué)研究所,云南 昆明 650034；3. 云南省氣候中心，云南 昆明 650034；4. 云南省昭通市氣象臺(tái)，云南 昭通 657000)

應(yīng)用高空探測資料、地面實(shí)況觀測資料、以及美國NCEP/NCAR 1°× 1°再分析資料，分析2016年1月22日至26日云南出現(xiàn)的大范圍低溫雨雪災(zāi)害性天氣產(chǎn)生的原因。 結(jié)果表明：這次過程造成滇中及以東以北大部地區(qū)最高氣溫降幅達(dá)10℃～18℃，全省出現(xiàn)大范圍持續(xù)雨雪天氣，滇中及以東以北地區(qū)和南部高海拔地區(qū)降雪明顯有9個(gè)縣最低氣溫突破歷史同期極值。這次災(zāi)害天氣過程是強(qiáng)冷空氣南壓影響云南形成降溫，并受南支槽東移影響，孟加拉灣的西南暖濕氣流與北方冷空氣交匯造成云南大部分地區(qū)出現(xiàn)雨雪天氣。另外，水汽條件、動(dòng)力條件的較好配合也是這次強(qiáng)寒潮天氣產(chǎn)生的原因。

低溫雨雪；災(zāi)害；南支槽；水汽輸送 ；云南

寒潮是高緯度強(qiáng)冷空氣南下形成劇烈的降溫降雨雪天氣過程，其產(chǎn)生與一些天氣系統(tǒng)的活動(dòng)和環(huán)流調(diào)整密切相關(guān)，由于云南特殊的地理位置和地形條件，使得北方的冷空氣不易影響云南，造成云南的寒潮天氣與全國其它大部份地區(qū)的特征并不一樣，一是降溫幅度較小，二是降溫幅度慢，這種緩慢降溫造成的低溫天氣使其影響更大；另外，云南大部分地區(qū)四季如春，極少出現(xiàn)降雪天氣，往往一次降雪天氣就給云南帶來重大災(zāi)害。因此，對云南來說，降雪就是寒潮天氣。這種寒潮天氣過程帶來的劇烈降溫、雨雪天氣給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、電力輸送、通訊等會(huì)造成嚴(yán)重影響，對它的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)顯得非常重要。

研究表明造成云南出現(xiàn)災(zāi)害性極端天氣氣候如強(qiáng)降溫或強(qiáng)降水的天氣系統(tǒng)主要有環(huán)流異常、水汽輸送異常以及外部強(qiáng)信號(hào)如海溫異常等[1-5]，過去有許多氣象工作者對寒潮和降雪過程進(jìn)行了診斷和分析，王遵婭等[6]分析近53年來中國寒潮的變化特征及其可能的原因，索渺清等[7]分析了2007年11月云南德欽高原暴雪產(chǎn)生的原因表明南支槽在孟加拉灣維持，有利于將孟加拉灣風(fēng)暴產(chǎn)生的水汽輸送上高原，為高原東南部地區(qū)的低溫雨雪天氣提供了充足的水汽來源。張騰飛等[8-9]對2000年以來云南出現(xiàn)的四次強(qiáng)降雪過程進(jìn)行分類對比分析和診斷分析，任菊章等[10]研究了冬季西伯利亞高壓的季節(jié)內(nèi)變化對溫度的影響，許美玲等[11]研究表明影響云南的冷空氣路徑一是東北路徑，冷空氣從河西走廊翻過秦嶺到達(dá)四川盆地或貴州后，從滇東北進(jìn)入，它是冷空氣影響云南次數(shù)最多的(占63%)；二是偏東路徑，冷空氣主力偏東進(jìn)入華南一帶，產(chǎn)生回流天氣，從滇東南進(jìn)入影響滇東地區(qū)(略占28%)；三是西北路徑，高空冷平流直接翻過青藏高原，冷空氣從高原東南部橫斷山進(jìn)入滇西北。

2016年1-2月冬季強(qiáng)寒潮造成了云南嚴(yán)重的雪災(zāi)和低溫凍害，共造成470.8萬人受災(zāi)，農(nóng)作物受災(zāi)面積489.4 khm2、絕收36.4 khm2，房屋倒塌64間、損壞1 668間，直接經(jīng)濟(jì)損失28.3億元，其中農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失25.5億元，災(zāi)害損失在近10年中屬偏重的年份[12]。2016年1月低溫冷害及雪災(zāi)偏重，其中最嚴(yán)重的是1月22-26日，云南受寒潮天氣過程影響，全省出現(xiàn)大范圍雨雪天氣，滇中及以東以北地區(qū)和南部高海拔地區(qū)降雪明顯，海拔1 400 m以上區(qū)域出現(xiàn)大范圍積雪和冰凍，并造成嚴(yán)重的損失[12]。因此，本文應(yīng)用高空探測資料、地面實(shí)況觀測資料、以及美國NCEP/NCAR 1°× 1°再分析資料分析造成這次低溫雨雪災(zāi)害天氣的原因。

表1 2016年1月最低氣溫突破歷史最低記錄情況表

1 強(qiáng)寒潮天氣概況及災(zāi)情

1.1 強(qiáng)寒潮天氣過程概況

從1月22日晚間開始至26日，云南大部地區(qū)自東向西受強(qiáng)冷空氣影響。24日滇中及以東以北地區(qū)的最低氣溫普遍在-10.2～0℃之間。滇中及以東以北大部地區(qū)最高氣溫降幅達(dá)10～18℃，其中文山州的丘北、西疇、馬關(guān)等站氣溫降幅最大達(dá)22℃以上。全省9個(gè)縣最低氣溫突破歷史同期極值(表1)，其中滇東北魯?shù)樽畹蜌鉁剡_(dá)-9.6℃，滇中澄江、雙柏最低氣溫分別達(dá)-4.4℃、-4.3℃，滇東南的屏邊、綠春最低氣溫降為-4.4℃和-4.3℃等。

從圖1可以看出，低溫影響區(qū)域覆蓋全省大部地區(qū)，103個(gè)站的最低氣溫在5℃以下，占全省的82%，其中有76個(gè)站的最低氣溫在0℃以下，是1980年以來1月份低溫范圍最大的。全省有28個(gè)站日最高氣溫小于0℃，71個(gè)站日最高氣溫小于5℃，為1961年以來1月同期最多的，在整個(gè)冬季位列歷史上的第2位。全省雨雪天氣過程最低氣溫0℃以下平均持續(xù)日數(shù)達(dá)2.2 d，最低氣溫5℃以下全省平均持續(xù)日數(shù)達(dá)4.6 d，低溫持續(xù)日數(shù)為近10年來最長。受大范圍雨雪天氣影響，1月下旬全省平均日照僅40.8 h，較常年同期偏少41.2%，為1961年以來同期最少年份。

圖1 2016年1月22-26日過程最低氣溫分布圖

伴隨強(qiáng)降溫，這次強(qiáng)冷空氣造成全省出現(xiàn)了大范圍的持續(xù)雨雪天氣，降雪區(qū)域主要集中出現(xiàn)在昭通、曲靖、昆明、文山北部、紅河北部、玉溪北部、楚雄東部、迪慶、大理東部等區(qū)域。全省出現(xiàn)大范圍持續(xù)雨雪天氣，共有74個(gè)縣站出現(xiàn)降雪(圖2)，滇中及以東以北地區(qū)和南部高海拔地區(qū)降雪明顯，海拔1 400 m以上區(qū)域出現(xiàn)大范圍積雪和冰凍。最大積雪深度位于昭通市的威信站達(dá)9 cm(1月24日11時(shí))。降雨主要出現(xiàn)在滇南及滇西南的大部地區(qū)，從1月22日08時(shí)-26日08時(shí)，全省累積雨量超過25 mm的有7站，最大雨量出現(xiàn)在紅河州的建水站達(dá)44.2 mm，29站出現(xiàn)小到中雨，大部站出現(xiàn)小雨。

圖2 2016年1月22-26日云南降雪落區(qū)分布圖

1.2 災(zāi)情

(1)農(nóng)牧業(yè)：云南省大部地區(qū)1月熱量條件較好、土壤墑情適宜、光照充足，氣象條件對云南農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)作物如夏糧作物生長、花卉栽培等較為有利。因此，1月是云南農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵季節(jié)。而2016年1月下旬云南出現(xiàn)的低溫是1980年以來影響范圍最大、持續(xù)時(shí)間最長的一次強(qiáng)寒潮天氣，這次強(qiáng)寒潮天氣使全省農(nóng)作物不同程度受災(zāi)：對哀牢山以東以北地區(qū)蠶豆、油菜等，滇東北冬小麥造成了一定程度的凍害；滇中以南的花卉等遭受嚴(yán)重寒害。夏糧作物處于低溫敏感性較高階段，影響較大，受害程度超過2013年12月，僅次于2008年；西雙版納州、文山州、普洱大部最低氣溫低于5℃，對茶葉、甘蔗、咖啡、橡膠、三七等經(jīng)濟(jì)作物的影響嚴(yán)重，其中茶葉受災(zāi)面積約77 khm2。強(qiáng)寒潮共造成226.6 khm2農(nóng)作物受災(zāi)，絕收10.2 khm2，其中位于滇中的昆明市和玉溪市災(zāi)情最重，受災(zāi)面積分別達(dá)65.1 khm2和43.5 khm2，合計(jì)占全省受災(zāi)總面積的47.9% 。另外，強(qiáng)寒潮造成迪慶州、怒江州、麗江市、昭通市等地畜牧業(yè)損失嚴(yán)重，共有約4.35萬頭(只)草食牲畜因?yàn)?zāi)死亡[12]。

(2)供電供水：這次強(qiáng)寒潮天氣對部份州(市)的供電、供水造成嚴(yán)重影響，曲靖市、昆明市、大理州、楚雄州、紅河州的80多個(gè)風(fēng)電場出現(xiàn)結(jié)冰，影響或中止發(fā)電。多條輸電線路覆冰，其中曲靖供電局覆冰線路總計(jì)298條[12]。另外，部分地區(qū)供水設(shè)施凍裂，城市生活供水受到較大影響，其中昆明市共有284個(gè)小區(qū)(主城區(qū)247個(gè))，約5萬多用戶出現(xiàn)供水設(shè)施(水管、水表)結(jié)冰、凍裂。

(3)交通：受這次強(qiáng)寒潮天氣影響，多條道路出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，嚴(yán)重影響交通。昆明-安寧、昆明-曲靖、昆明-磨憨、楚雄-大理、嵩明-待補(bǔ)、曲靖-勝境關(guān)、曲靖-陸良等高速公路，昭通-彝良二級(jí)公路以及多條省級(jí)公路受到積雪結(jié)冰影響。另外，昆明的二環(huán)快速、西北繞城、東繞城、東三環(huán)部分路段臨時(shí)封閉或交通管制，多路長途班車停運(yùn)(昆明東部、北部、西北部三大客運(yùn)站全線停班)，多路公交減運(yùn)停運(yùn)。

滇中昆明長水機(jī)場、滇東北昭通機(jī)場、滇東南文山機(jī)場因跑道結(jié)冰，導(dǎo)致部分航班取消，其中昆明長水機(jī)場截至24日21時(shí)，航班計(jì)劃進(jìn)出港919架次[12]。

2 災(zāi)害天氣過程出現(xiàn)原因分析

2.1 環(huán)流形勢演變情況

1月22日在500 hPa環(huán)流場上(圖3a)，在巴爾喀什湖附近有一高壓脊，蒙古至新疆有一東北-西南向的橫槽，槽后有冷平流南壓。低緯在孟加拉灣北部有弱的南支槽，云南為西南氣流控制。23日，蒙古至新疆的橫槽東移，槽后冷平流南壓影響西南地區(qū)(圖略)；24日，原低槽東移并與東亞大槽合并加深，中國東部受東亞大槽控制，云南北部受西北氣流影響，滇東北受鋒區(qū)控制(圖3b)，南支槽加強(qiáng)東移。從22日的700 hPa形勢場上可以看出，孟加拉灣、中南半島云南西南氣流控制，云南南部受12 m/s的西南氣流影響。在24日地面圖上(圖略)，由于冷空氣南下并在四川南部到云南東部形成冷鋒，自東向西影響云南，造成云南大范圍降溫。到26日的500 hPa上(圖略)，云南受偏西氣流控制，天氣轉(zhuǎn)好，雨雪天氣基本結(jié)束。

可見，這次災(zāi)害天氣過程是強(qiáng)冷空氣南壓影響云南形成降溫，并受東移的南支槽影響，使孟加拉灣的西南暖濕氣流與北方冷空氣交匯造成云南大部分地區(qū)出現(xiàn)雨雪天氣，并在滇中、及其以東以北地區(qū)出現(xiàn)降雪。

2.2 物理量場

2.2.1 水汽通量及散度

降雨降雪的產(chǎn)生與水汽輸送有關(guān)，并且要有水汽輻合的生產(chǎn)。從1月22日的散度分布圖上可看出(圖4a)，四川南部至云南東北部為水汽輻合即通量散度的大值區(qū)，最大中心位于四川南部至云南北部為-3×10-8g.cm-2.hPa-1.s-1，其余地區(qū)為輻散。在23日水汽通量散度上(圖4b)，水汽通量輻合區(qū)南移到云南中部、東部及南部，最大輻合區(qū)位于曲靖為-4×10-8g.cm-2.hPa-1.s-1，并且強(qiáng)輻合帶與強(qiáng)雨雪落區(qū)有很好的對應(yīng)。強(qiáng)雨雪天氣的產(chǎn)生需要充足的水汽輸送，從1月23日700 hPa水汽通量圖上可以看出(圖4c)，從孟加拉灣至云南大部有西南水汽輸送帶，云南大部上空的水汽通量在8～12 g/cm.hPa.s之間，說明云南大部份地區(qū)具有充足水汽條件。

2.2.2 動(dòng)力條件

垂直速度對天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展影響極大。圖5是沿25°N垂直速度剖面，從圖5a可以看出，1月23日08低溫雨雪過程開始后，上升運(yùn)動(dòng)位于104°E以西，激烈的上升運(yùn)動(dòng)在103°E附近，上升高度達(dá)到200 hPa附近，最大值在700 hPa附近達(dá)到-9×10-3hPa·s-1，表明這次過程具有較強(qiáng)的動(dòng)力抬升運(yùn)動(dòng)。24日上升運(yùn)動(dòng)范圍擴(kuò)大(圖5b)，從96°E～105°E均為上升運(yùn)動(dòng)，但強(qiáng)度明顯減弱，最大值為-5×10-3hPa·s-1。25日上升運(yùn)動(dòng)位于99 °E以西(圖略)，云南除西部邊緣的大氣為上升運(yùn)動(dòng)外，大部分地區(qū)均為下沉氣流，低溫雨雪天氣過程減弱結(jié)束。分析過程前后垂直速度的變化表明，過程開始前期垂直速度的增加、大氣上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)會(huì)促使水汽凝結(jié), 產(chǎn)生雨雪天氣；過程發(fā)生時(shí),上升運(yùn)動(dòng)的范圍擴(kuò)大, 隨著上升氣流轉(zhuǎn)為下沉氣流, 低溫雨雪天氣結(jié)束。因此強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)為雨雪天氣提供了較好的動(dòng)力條件。

3 衛(wèi)星云圖的演變

衛(wèi)星的觀測具有連續(xù)性，因此從衛(wèi)星云圖上可以更清楚的看出南支槽的演變。圖6是此次過程前后的衛(wèi)星云圖演變圖。過程開始前1月22日18:30(圖6a)，從孟加拉灣中部到云南南部有一條清晰的東北-西南向南支槽云系活動(dòng)，云南北部有一條南北向的冷鋒云系。1月23日08:30(圖6b)南支槽云系東移，與鋒面云系在滇東北一帶匯合，造成昭通、紅河、曲靖一帶降雪天氣。1月23日18:30(圖略)從孟加拉灣北部沿中南半島東移而來的南支槽云帶在云南東南部擴(kuò)大加寬，進(jìn)一步與冷鋒云系結(jié)合。24日18:30(圖6c)云系在云南東北部發(fā)展最強(qiáng)，云南省東北部和西北部部分地區(qū)云頂溫度達(dá)到-50℃以上，24日也是此次過程中影響的最強(qiáng)時(shí)段，冷空氣自東向西影響云南省大部分地區(qū)。26日18:30(圖6d)，南支槽云系東移出云南，鋒面云系減弱消失，造成云南的雨雪災(zāi)害性天氣過程結(jié)束。

綜上所述，此次災(zāi)害天氣過程是強(qiáng)冷空氣南壓影響云南形成降溫，受南支槽東移影響，孟加拉灣的西南暖濕氣流與北方冷空氣交匯造成云南大部分地區(qū)出現(xiàn)雨雪天氣，并在滇中、及其以東以北地區(qū)出現(xiàn)降雪。過程開始前，垂直速度逐漸增加、大氣上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，伴隨著過程影響的發(fā)生，上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)且范圍擴(kuò)大，水汽輻合加強(qiáng)，產(chǎn)生雨雪天氣；隨著上升氣流減弱，水汽輻合減弱，低溫雨雪天氣結(jié)束。

圖5 沿25°N垂直速度的垂直剖面(單位：10-3hPa·s-1)

圖6 TBB衛(wèi)星云圖演變(單位：℃)

4 結(jié)論與討論

這次強(qiáng)冷空氣使全省出現(xiàn)大范圍持續(xù)雨雪天氣，海拔1 400 m以上區(qū)域出現(xiàn)大范圍積雪和冰凍。是1980年以來1月份低溫影響范圍最大、持續(xù)時(shí)間最長的一次強(qiáng)寒潮天氣，給農(nóng)林牧業(yè)和交通、電力等行業(yè)造成嚴(yán)重?fù)p失。這次造成云南大范圍的降雨雪災(zāi)害天氣的主要原因是，來自高緯的強(qiáng)冷空氣南下造成云南大范圍強(qiáng)降溫，并與南支槽帶來的西南氣流水汽交匯，造成能在云南產(chǎn)生強(qiáng)低溫雨雪天氣。水汽條件、動(dòng)力條件的較好配合也是這次強(qiáng)寒潮天氣產(chǎn)生的原因。

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Abstract:This process was analyzed based on atmospheric sounding data, ground observation data and NCEP/NCAR1°×1°interval reanalysis data. This paper analyzed the causes of the large-scale low-temperature rain and snow disaster in Yunnan from January 22 to 26, 2016.Results showed that this process resulted in a decrease in temperatures of 10 ° C to 18 ° C in most parts of the north and east and the central of Yunnan province. The province has a large range of sustained rain and snow weather, the snowfall in central and north and the east regions and southern high altitude areas was obviously, 9 counties have a minimum temperature breakthrough over the same period the extreme value. The course of this disaster weather process was that the strong cold air moving southward caused Yunnan cooling, and because of the south trough moving eastward, the southwest warm and humid air flow of the Bay of Bengal intersected with the north cold air. In addition, the good cooperation of water vapor condition and dynamic condition was also the reason of this cold wave weather process.

Key words:low temperature and snow disaster; south trough; water vapor transport; Yunnan

Analysis on the Causes of low Temperature and SnowDisaster in Yunnan in January 2016

SHI Yue1, 2, ZHENG Jianmeng3, ZHANG Wancheng2, MA Tao4and GAO Jingxiang1

(1.DepartmentofAtmospherescience,YunnanUniversity,Kunming650091,China; 2.MeteorologicalInstituteofYunnanProvince,Kunming650034,China; 3.ClimateCenterofYunnanProvince,Kunming650034,China;4.ZhaotongMeteorologicalObservatory,Zhaotong657000,China)

史悅，鄭建萌，張萬誠，等. 2016年1月云南低溫雨雪災(zāi)害的原因分析[J]. 災(zāi)害學(xué)，2017，32(4)：208-213. [SHI Yue，ZHENG Jianmeng，ZHANG Wancheng，et al. Analysis on the Causes of low Temperature and Snow Disaster in Yunnan in January 2016[J]. Journal of Catastrophology，2017，32(4)：208-213.

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.04.035.]

P467；X43

A

1000-811X(2017)04-0208-06

2017-04-28

2017-06-19

國家自然科學(xué)基金(41665005，41440034，41765003)；云南省科技惠民專項(xiàng) “云南強(qiáng)對流災(zāi)害性天氣短時(shí)臨近預(yù)警系統(tǒng)研究”(2016RA09603)

史悅(1993-)，女，云南楚雄人，碩士研究生，主要從事天氣氣候診斷分析研究.E-mail:xdltboom@163.com

鄭建萌(1966-)，女，云南個(gè)舊人，高級(jí)工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)診斷及氣候預(yù)測分析．E-mail:hhzth@sina.com

10.3969/j.issn.1000-811X.2017.04.035