霜的形成與相關氣象要素分析

孫婭蕾++趙秋菊++唐夢琴

摘要 利用德欽縣國家基本氣象站2011—2013年觀測記錄和人工結霜觀測資料，分析結霜與地面氣象要素關系。結果表明，霜主要出現(xiàn)在寒冷季節(jié)晴朗、微風、濕度大的夜晚；升平鎮(zhèn)平均初霜日出現(xiàn)在10月中旬，平均終霜日出現(xiàn)在4月下旬，最遲為5月中旬；草面最低溫及地面最低溫<0 ℃，有利于地面（草面）的冷卻輻射，同時相對濕度較大，有利于霜形成；相對濕度較小、氣溫較低、風速較小等氣象要素配合好時也會出現(xiàn)結霜；風速雖異常變大，但若極大值在3.6 m/s內，地面最低溫度較低、濕度較大的夜間也會結霜。

關鍵詞 結霜；地面最低溫；相對濕度；風速；霜期

中圖分類號 P423 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）20-0202-01

霜是地面氣象觀測的內容之一。露是在晴朗、少風、濕度大的夜間且地表溫度>0 ℃時發(fā)生；霜是在晴朗、少風、濕度大的夜間且地面溫度<0 ℃時發(fā)生[1]。選取德欽氣象站2011—2013年自動站觀測網(wǎng)記錄和人工結霜觀測資料，分析霜的形成與地面觀測要素的關系，探求結霜過程中具有指示性作用的氣象要素，為天氣現(xiàn)象自動化觀測系統(tǒng)質量控制提供依據(jù)，對預防霜凍具有指導意義。

1 霜的形成與消失

1.1 霜的形成

當較暖空氣和較冷物體表面接觸時空氣就會冷卻，達到水汽過飽和時多余水汽就會析出。如果溫度<0 ℃，則多余的水汽就在物體表面凝華為冰晶，便形成霜，寒冷季節(jié)霜大多出現(xiàn)在晴朗、微風、濕度大的夜晚[2]。

1.2 霜的消失

霜消失有2種情況：一是融化成水；二是升華成水汽[3]。隨著日出后溫度的升高，霜逐漸融化消失，霜融化的水對于德欽縣冬季干燥植被有一定滋潤作用。

2 霜期

2.1 初霜日與終霜日

德欽縣升平鎮(zhèn)平均初霜日出現(xiàn)在10月中旬，此時大部分冬小麥未播種，對農作物影響不大。平均終霜日出現(xiàn)在4月下旬，最遲出現(xiàn)在5月中旬。此時越冬作物處于拔節(jié)期，遇霜影響較大，使喜溫作物（玉米）、蔬菜幼苗受凍，造成損失[4]。

2.2 無霜期

德欽縣升平鎮(zhèn)平均無霜期為165～185 d，最長可達200～250 d。2013年初霜日為10月27日，終霜日為4月26日，霜期116 d，無霜期249 d。初霜來得晚，終霜結束得早，無霜期較長，較多年平均延長了1個多月。2013年平均氣溫為2.2 ℃，年平均最低氣溫為2.2 ℃，相對濕度為67%，綜合條件較往年不利于霜形成，故無霜期較長。

3 霜與氣象要素的關系

3.1 結霜與溫度的關系

分析2011—2013年德欽縣溫度氣象資料（最低溫度、地面最低溫度、草面最低溫度）可知，霜期內氣溫均<0 ℃，且地面最低溫度比最低溫度低0.5～1.0 ℃，草面最低溫度比地面最低溫度低1～2 ℃。因此，可以看出，草面溫度與霜期的相關性較高，德欽縣近3年結霜主要發(fā)生在草面最低溫度 >0.5 ℃時。

當氣溫>0 ℃時也有霜產生，如2012年10月16日、17日最低溫度分別為0.5、0.3 ℃，但草面最低溫及地面最低溫 <0 ℃，分別為-1.6、-0.4 ℃和-1.8、-0.6 ℃，有利于地面（草面）冷卻輻射。同時相對濕度較大，近地面（草面）水汽充足，風速不大，為輕風量級，空氣緩慢地流過草面，有利于霜形成。此外，16日、17日夜晚天空晴朗無云，為霜的形成提供了有利條件。

3.2 結霜與相對濕度的關系

2011—2013年結霜日相對濕度分別為59.96%、58.89%、53.71%，3年結霜日平均相對濕度為57.52%?？梢?，結霜日相對濕度較大。

2011—2013年結霜日平均相對濕度呈下降趨勢（圖1），2013年相對濕度較2011年、2012年下降明顯，表明結霜現(xiàn)象與相對濕度及其他影響因素有關。相對濕度<30%為異常結霜日，5個異常日均出現(xiàn)在德欽縣大監(jiān)站霜期（10月中旬至翌年5月），氣溫相對較低，夜間氣溫<-2 ℃，風速<1.5 m/s?？梢?，相對濕度較小、氣溫較低、風速較小等氣象要素配合也會發(fā)生結霜。

3.3 結霜與風速的關系

2011—2013年結霜日的平均風速分別為2.10、2.21、

2.16 m/s，結霜日內平均風速相對較小。3年結霜日風速維持在均值附近（圖2）。本文將風速>3 m/s的結霜日定義為異常日，2011—2013年德欽縣共有14個異常日，其中2013年2月13日最大風速為3.60 m/s。分析異常日其他氣象要素可知，較大風速結霜日地面最低溫度<-2 ℃，相對濕度基本 >50%。因此，風速雖異常變大，但若極大值在3.60 m/s內，且地面最低溫度較低，濕度較大的夜間也會發(fā)生結霜。

4 結論

（1）霜主要出現(xiàn)在寒冷季節(jié)晴朗、微風、濕度大的夜晚。

（2）草面最低溫及地面最低溫<0 ℃，有利于地面（草面）冷卻輻射。同時相對濕度較大，近地面（草面）水汽充足，風速不大，空氣緩慢地流過草面，不斷供應水汽，從而有利于霜形成。

（3）相對濕度較小、氣溫較低、風速較小等氣象要素配合也會出現(xiàn)結霜。

（4）風速雖異常變大，但若極大值在3.6 m/s內，地面最低溫度較低、濕度較大夜間也會結霜。

（5）升平鎮(zhèn)平均初霜日在10月中旬，平均終霜日在4月下旬，最遲5月中旬。

5 參考文獻

[1] 中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范[M].北京：氣象出版社，2003.

[2] 張錦勇，雷安林，張忠，等.成霜的氣象條件與觀測方法淺析[J].貴州氣象，2008，32（1）：42-43.

[3] 宋素蕊，黃先成，王文英，等.濕度小的晴夜成霜分析[J].氣象與環(huán)境科學，2007（增刊1）：186-187.

[4] 田茂.霜形成的有利條件和觀測記錄技巧初探[J].北京農業(yè)，2014（9）：198-199.endprint