近31 a貴州低溫陰雨天氣時(shí)空分布特征

石 艷,李 剛,譚 健

(貴州省氣象臺(tái),貴州 貴陽 550002)

1 引言

低溫陰雨是我國南方地區(qū)冬春季常出現(xiàn)的一種天氣現(xiàn)象。目前，廣東[1-3]、廣西[4-6]、福建[7]、海南[8-9]、湖南[10]對(duì)低溫陰雨研究較多，主要研究內(nèi)容涉及到時(shí)空分布特征、天氣環(huán)流及天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)建立、對(duì)農(nóng)作物的影響等。在貴州，王國忠[11]和姚正蘭[12]分別就低溫陰雨對(duì)玉米和水稻的影響進(jìn)行了分析。綜合來看，前人研究主要圍繞農(nóng)作物影響展開，但隨著社會(huì)發(fā)展，人們對(duì)天氣的關(guān)注度提升，本文更側(cè)重于研究對(duì)人民起居出行的影響，提高公眾服務(wù)的實(shí)操性。貴州在秋冬春季節(jié)多低溫陰雨天氣發(fā)生，據(jù)研究表明，當(dāng)氣象觀測(cè)站氣溫低于4 ℃時(shí)，貴州的高山以及地勢(shì)較高的隧道口、橋梁容易出現(xiàn)道路結(jié)冰，影響交通運(yùn)輸安全；此外，持續(xù)性的低溫陰雨天氣下，由于空氣濕度大、氣溫持續(xù)偏低、日照偏少，使人感覺陰冷，空氣擴(kuò)散條件差，容易誘發(fā)呼吸道疾病等，給人們的日常生活帶來影響。

本文通過對(duì)貴州低溫陰雨天氣在時(shí)間和空間上的統(tǒng)計(jì)分析，揭示其出現(xiàn)的客觀規(guī)律，為天氣預(yù)報(bào)和氣象服務(wù)提供可以參照的背景資料，使得對(duì)低溫陰雨天氣的預(yù)報(bào)和服務(wù)業(yè)務(wù)有據(jù)可依，進(jìn)而提煉出貴州低溫陰雨天氣的業(yè)務(wù)規(guī)范性指標(biāo)，提升氣象服務(wù)效益。

2 資料與方法

目前在國內(nèi)低溫陰雨的研究主要圍繞早稻育秧開展，2008年中國氣象局發(fā)布?xì)庀笮袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)《早稻播種育秧期低溫陰雨等級(jí)》QX/T98-2008，主要采用的氣象要素包括日平均氣溫、日平均氣溫持續(xù)天數(shù)、日照時(shí)數(shù)這3個(gè)指標(biāo)，目的是規(guī)范早稻育秧期低溫陰雨的影響，做好監(jiān)測(cè)和服務(wù)工作。同時(shí)，福建、廣東、廣西等地也根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r做了類似工作，均從日平均氣溫和日照要素來定義當(dāng)?shù)氐牡蜏仃幱?，分析?duì)早稻的安全育秧影響。但本文旨在研究低溫陰雨對(duì)人民生活起居方面的影響，故對(duì)低溫陰雨進(jìn)行了重新定義。考慮貴州省冬春季晴日白天夜間溫差較大，不適合使用日平均氣溫，此外南方低溫陰冷除了與氣溫有關(guān)外，和濕度也有很大關(guān)系，因而采用最高氣溫、最低氣溫和相對(duì)濕度等要素。

基于以上資料的借鑒和貴州省特殊性的考慮，我們選取貴州85個(gè)國家氣象觀測(cè)站1987—2017年11月1日—4月30日的逐日降水、日最低氣溫、日最高氣溫、總?cè)照諘r(shí)數(shù)、云量、相對(duì)濕度等資料，按照當(dāng)日最低氣溫≤4 ℃、日最高氣溫≤10 ℃，日照s=0，降水量≥0.1 mm(其中，當(dāng)s缺測(cè)時(shí)，云量=100；當(dāng)降水量缺測(cè)時(shí)，相對(duì)濕度≥85%)為一個(gè)低溫陰雨日，根據(jù)此指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析貴州低溫陰雨天氣的空間分布特點(diǎn)、年際變化趨勢(shì)以及月分布特征。

3 統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

3.1 空間分布特征

根據(jù)1987—2017年各站氣象資料，對(duì)貴州低溫陰雨進(jìn)行分析。從貴州省低溫陰雨年平均日數(shù)分布(圖1)可以看出，貴州低溫陰雨的地區(qū)分布特點(diǎn)是西部多、東部少，中部多、南北少。年平均低溫陰雨日數(shù)在40 d以上的均出現(xiàn)在25.5～27.5°N之間，海拔高度1 km以上或相對(duì)高度較高的地區(qū)，并有3個(gè)多低溫陰雨中心(年平均低溫陰雨日數(shù)均在50 d以上)，基本上沿27°N，呈東西帶狀分布，分別位于七星關(guān)、大方和開陽等地，以大方縣60.7 d為最多。但在南部邊緣地區(qū)以及赤水、沿河等仍有10 d以下的低溫陰雨出現(xiàn)。

由單站年極值統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，低溫陰雨日數(shù)年極大值與年平均日數(shù)(圖1)分布相似，同樣呈現(xiàn)出由省的中部向南、北兩端遞減，西部地區(qū)多于東部地區(qū)的特點(diǎn)，在25.5～27.5°N之間，海拔高度1 km以上或相對(duì)高度較高的地區(qū)極大值均達(dá)60 d以上，最大值出現(xiàn)在大方(1996年)88 d，其它單站依次為：開陽(2012年)87 d、七星關(guān)(2012年)83 d、修文(2012年)82 d。其中，2012年這些單站出現(xiàn)低溫陰雨日數(shù)較多的情況分析將在文章后面有所論述。

圖1 貴州省低溫陰雨年平均日數(shù)分布(單位：d)Fig.1 Distribution of the annual average number of days of low temperature and rain weather in Guizhou Province

圖2 貴州省低溫陰雨11月—次年4月年平均總?cè)諗?shù)分布Fig.2 Distribution of the number of annual average total days of low temperature and rain weather from November to April in Guizhou Province

由全省11月—次年4月逐月低溫陰雨年平均日數(shù)分布圖(圖2)分析表明，總體的分布趨勢(shì)與圖1一致，在省的中部及偏西一帶低溫陰雨日數(shù)較為集中，但是，各月的低溫陰雨日數(shù)出現(xiàn)的極值區(qū)域有所不同，11月和4月大值區(qū)集中在威寧,11月年平均日數(shù)為5.0 d、4月為1.7 d；12月、1月、2月、3月大值區(qū)集中在七星關(guān)、大方和開陽、息烽，極大值均出現(xiàn)在大方，低溫陰雨年平均日數(shù)分別為12月15.6 d、1月19.3 d、2月14.4 d、3月8.5 d。

根據(jù)月平均日數(shù)分布圖可以看出，貴州南部邊緣地區(qū)11月—次年4月均是低溫陰雨的低值區(qū)域，而東北部的銅仁市出現(xiàn)低溫陰雨的頻率也不高，但在1—2月有所增加，1月出現(xiàn)5～8 d的低溫陰雨天氣、2月出現(xiàn)3～7 d，這可能是與東北路徑冷空氣的影響有關(guān)；黔東南州南部和北部的差異較大，11月、12月、4月出現(xiàn)低溫陰雨頻率很小，1—3月北部出現(xiàn)低溫陰雨日數(shù)明顯多于南部地區(qū)。

3.2 年際變化趨勢(shì)

由1987—2017年30 a低溫陰雨日數(shù)變化曲線及其線性趨勢(shì)線(圖3)可見：低溫陰雨日數(shù)變化存在明顯的年際變化特征，呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，線性傾向值為-0.951，反映近30 a來貴州低溫陰雨日數(shù)以9 d/10 a的線性傾向減少，與全球氣候變暖的大背景相吻合。

圖3 貴州省年平均低溫陰雨日數(shù)歷年變化Fig.3 Calendar-year variation of the annual average number of low-temperature rainy days in Guizhou Province

以日數(shù)大于平均值與標(biāo)準(zhǔn)差之和選出貴州省低溫陰雨日數(shù)異常偏多年份，平均值為69.8 d，標(biāo)準(zhǔn)差為20.5 d。由此可見，異常偏多的年份有4 a，分別為1989年、1992年、2011年和2012年，其中，2012年出現(xiàn)較為突出的峰值，發(fā)生頻次與其他年份差異很大，全省年平均日數(shù)為130 d，比平均值偏多60 d；2017年低溫陰雨日數(shù)最少，年平均日數(shù)為36.6 d。

李艷春[14]等提出，2012年初我國南方地區(qū)連陰雨呈現(xiàn)出現(xiàn)時(shí)間早、氣溫低、降水量大、雨日多的特點(diǎn)。連陰雨天氣過程與大氣環(huán)流形勢(shì)、水汽條件、拉尼娜事件、印度洋暖池等因素有關(guān),其中,大氣環(huán)流形勢(shì)是影響連陰雨天氣的主要因素，在一定程度上闡述了2012年出現(xiàn)極值的原因；廣東[15]、湖南[16]、浙江[17]等省詳細(xì)分析2012年出現(xiàn)長時(shí)間持續(xù)低溫陰雨天氣的特點(diǎn)及原因。2012年低溫連陰雨天氣過程是在“北極濤動(dòng)”負(fù)位相活動(dòng)和顯著“拉尼娜”事件背景下發(fā)生，與歐亞地區(qū)持續(xù)大氣環(huán)流異常密切相關(guān)。低溫陰雨天氣過程期間，500 hPa上歐亞環(huán)流中高緯呈現(xiàn)典型的阻塞形勢(shì)，烏拉爾山阻塞高壓穩(wěn)定維持，強(qiáng)度偏強(qiáng)，新疆—蒙古—日本為寬槽區(qū)，在穩(wěn)定的“兩脊一槽”環(huán)流形勢(shì)下，有利于短波槽從烏拉爾山阻塞高壓東南側(cè)東南移影響江南—西南地區(qū)，我國北方地區(qū)長期由槽后脊前的西北氣流控制，為連陰雨天氣提供了持續(xù)的冷空氣；位于里海的低渦不斷分裂小槽，并分成南北兩支：北支加強(qiáng)了中緯度冷空氣的輸送，南支到達(dá)孟加拉灣后使得西南氣流加強(qiáng)，有利于低層水汽輸送。西太平洋副熱帶高壓異常偏北以及青藏高原南緣的南支低槽系統(tǒng)活躍，使得西南暖濕氣流北上與冷空氣在我省交匯產(chǎn)生降水。過程期間，冷空氣頻繁補(bǔ)充南下，我省西部靜止鋒鋒區(qū)明顯，穩(wěn)定維持，因此此過程氣溫低、降水持續(xù)時(shí)間長。

3.3 月際分布特征

從月際分布來看(圖4)，低溫陰雨天氣在時(shí)間上跨度較長，從11月下旬開始，4月中旬結(jié)束。出現(xiàn)頻次隨月份呈拋物線形式，11月—次年1月為逐漸遞增期，在1月達(dá)到峰值(占比40.5%)，隨著冷空氣勢(shì)力減弱和氣溫的升高，2月起呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)。其中，12月—次年2月出現(xiàn)低溫陰雨的比例達(dá)86.4%，11月、3月、4月出現(xiàn)低溫陰雨的頻率較小。各月出現(xiàn)的全省年平均日數(shù)分別為11月0.7 d、12月4.6 d、1月10 d、2月6.8 d、3月2.6 d、4月0.1 d。表明貴州低溫陰雨仍以冬季為主，秋末及初春出現(xiàn)較少。

圖4 貴州省低溫陰雨出現(xiàn)月份變化情況Fig.4 monthly variation of low temperature and rain weather in Guizhou Province

圖4表明1月是貴州低溫陰雨出現(xiàn)頻率最多的月份，由圖2(1月)中可見，1月出現(xiàn)低溫陰雨日數(shù)全省平均值為10 d，13 d以上區(qū)域主要分布在畢節(jié)市大部、貴陽市中北部，有兩個(gè)大值中心分別在七星關(guān)—大方、開陽—息烽一帶，大方達(dá)到了19.3 d。

4 結(jié)論與討論

通過對(duì)貴州1987—2017年低溫陰雨天氣時(shí)間和空間分布的統(tǒng)計(jì)分析，得到如下結(jié)論：

①貴州低溫陰雨天氣年平均日數(shù)在空間分布上表現(xiàn)為自中部向南北兩端遞減、西部多于東部，兩個(gè)極值中心分別位于七星關(guān)—大方、開陽—息烽一帶。

②貴州低溫陰雨年平均日數(shù)年際變化呈下降趨勢(shì)，線性遞減趨勢(shì)達(dá)9 d/10 a以上，2012年出現(xiàn)峰值、2017年出現(xiàn)極小值。

③貴州出現(xiàn)低溫陰雨天氣跨度時(shí)間較長，為11月—次年4月，1月最多、4月最少。

④本文僅對(duì)貴州低溫陰雨天氣的時(shí)空特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，針對(duì)連續(xù)性低溫陰雨天氣的分布特征以及等級(jí)劃分、天氣形勢(shì)配置特征等還需作進(jìn)一步的分析研究。