中國(guó)南方大范圍持續(xù)性低溫、雨雪和冰凍組合性災(zāi)害事件：客觀識(shí)別方法及關(guān)鍵特征

宗海鋒 布和朝魯 彭京備 林大偉

1 中國(guó)科學(xué)大氣物理研究所國(guó)際氣候與環(huán)境科學(xué)中心, 北京 100029

2 中國(guó)氣象局云霧物理環(huán)境重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室, 北京, 100081

1 引言

低溫、雨雪和冰凍都是冬季常見(jiàn)的氣象災(zāi)害，當(dāng)它們同時(shí)出現(xiàn)或以不同組合形式一起發(fā)生，會(huì)明顯加重致災(zāi)程度。2008 年1 月，我國(guó)南方發(fā)生了歷史罕見(jiàn)的低溫雨雪冰凍災(zāi)害事件（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“0801”事件），造成全國(guó)20 ?。▍^(qū)、市）遭受低溫雨雪冰凍災(zāi)害，部分地區(qū)冰凍日數(shù)長(zhǎng)達(dá)10～20 天，全國(guó)1 億多人口受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)1500 多億元（王凌等, 2008）?！?801”事件的突出特征是低溫、雨雪、凍雨天氣并存并且強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)（丁一匯等, 2008）。如此大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的組合性災(zāi)害事件在歷史上少見(jiàn)，因此引起了氣象工作者的廣泛關(guān)注和研究 （布和朝魯?shù)?2008; 曾 明 劍 等, 2008; 陳 偉 等, 2008; 丁 一 匯 等,2008; 高輝等, 2008; 顧雷等, 2008; 紀(jì)立人等, 2008;李崇銀等, 2008; 施寧等, 2008; 陶詩(shī)言和衛(wèi)捷, 2008;孫建華和趙思雄, 2008; 馬曉剛, 2009; 彭京備和孫淑清, 2019）。

“0801”事件的成因是比較復(fù)雜的，它的發(fā)生是多種影響因子在同一時(shí)段、同一地區(qū)相互配合和迭加的結(jié)果。前期研究表明，歐亞大氣環(huán)流持續(xù)異常，包括烏拉爾山—貝加爾湖地區(qū)阻塞高壓的加強(qiáng)和維持，為持續(xù)冷空氣侵入我國(guó)南方地區(qū)提供了重要環(huán)流條件（李崇銀等, 2008）；南支槽和西太平洋副高的加強(qiáng)為我國(guó)南方地區(qū)雨雪天氣提供了十分必要的暖濕氣流條件（布和朝魯?shù)? 2008; 丁一匯等, 2008; 高輝等, 2008; 李崇銀等, 2008; 陶詩(shī)言和衛(wèi)捷, 2008）。La Ni?a 事件為災(zāi)害發(fā)生提供了有利氣候背景（丁一匯等, 2008; 高輝等, 2008）。由此可見(jiàn)，“0801”事件的發(fā)生是La Ni?a 氣候背景下中高緯環(huán)流與副熱帶環(huán)流相互影響和綜合作用的結(jié)果。

“0801”事件中低溫、雨雪、冰凍這三類(lèi)災(zāi)害天氣均很突出，但它們的配置是有區(qū)別的。該事件實(shí)際上包含了4 次主要天氣過(guò)程，每次過(guò)程的雨雪、凍雨天氣發(fā)生區(qū)域和強(qiáng)度都存在差異（陶詩(shī)言和衛(wèi)捷, 2008; 趙 思 雄 和 孫 建 華, 2008）。圖1 給 出 了“0801”事件期間，低溫、雨雪和冰凍影響面積，可以發(fā)現(xiàn)，4 次天氣過(guò)程中，低溫、雨雪、冰凍的影響面積以及它們相互匹配特征都有明顯的差異。由此可見(jiàn)，當(dāng)研究不同組合性災(zāi)害事件時(shí)應(yīng)該加以區(qū)別對(duì)待。多種組合性天氣災(zāi)害事件在歷史上曾多次出現(xiàn)（王凌等, 2008; 錢(qián)維宏和張宗婕, 2012; 宗志平等, 2013; Peng et al., 2021），它們的影響范圍以及造成的災(zāi)害各不相同且程度不一，因此我們有必要對(duì)這些組合性天氣災(zāi)害事件進(jìn)行對(duì)比研究，揭示它們的關(guān)鍵影響系統(tǒng)和成因。

圖1 2008 年1 月1 日至2 月28 日中國(guó)南方低溫（藍(lán)色柱）、雨雪（綠色柱）和冰凍（紅色柱）影響面積（網(wǎng)格數(shù)）。圖中藍(lán)（綠、紅）虛線分別為低溫（雨雪、冰凍）影響面積閾值（網(wǎng)格數(shù)）Fig. 1 ?mpact area (grid numbers) of low temperature (blue bars), rain/snow (green bars), and freezing (red bars) from January 1 to February 28, 2008 in southern China. The blue, green, and red dashed lines correspond to the respective thresholds (grid numbers)

本文是針對(duì)這種復(fù)雜系統(tǒng)的組合性天氣災(zāi)害所做的一次嘗試性研究。在開(kāi)展某一種災(zāi)害天氣事件研究之前，對(duì)它們進(jìn)行客觀而定量識(shí)別是十分必要的。本文首先根據(jù)低溫、雨雪和冰凍天氣組合出現(xiàn)的特點(diǎn)，提出對(duì)應(yīng)的客觀識(shí)別方法；然后，在此基礎(chǔ)上分析組合性災(zāi)害事件的時(shí)空分布特征；最后揭示它們對(duì)應(yīng)的中高緯和副熱帶環(huán)流系統(tǒng)的配置特征。

2 資料和方法

本文所用資料主要有：（1）中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心提供的逐日臺(tái)站觀測(cè)資料，包括日平均溫度、日降水量以及雨凇等觀測(cè)變量；（2）美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心和美國(guó)國(guó)家大氣研究中心（NCEP/NCAR）全球逐日再分析數(shù)據(jù)集（Kalnay et al., 1996），包括位勢(shì)高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、比濕場(chǎng)和海平面氣壓場(chǎng)，空間分辨率為2.5°×2.5°。受缺少實(shí)際冰凍觀測(cè)資料限制，我們參照王遵婭（2011）的做法，同時(shí)考慮到南方冰凍天氣主要以雨凇為主（趙珊珊等, 2010），文中采用雨凇資料判斷有無(wú)冰凍天氣的發(fā)生。本文研究時(shí)段取為1961/62～2012/2013 年冬季，其中冬季定義為前一年12 月1日至當(dāng)年2 月28 日。

文中研究區(qū)域?yàn)橹袊?guó)南方地區(qū)（20°N～35°N，102°E～123°E）。在這一區(qū)域，我們剔除了研究時(shí)段內(nèi)觀測(cè)資料有缺測(cè)的臺(tái)站，最終選定了206 個(gè)具有完整數(shù)據(jù)的臺(tái)站，其空間分布見(jiàn)圖2。

文中百分位分析方法用于確定災(zāi)害天氣事件強(qiáng)度閾值和影響面積閾值，合成分析方法用于分析組合性災(zāi)害事件中的溫度、水汽通量異常、大氣環(huán)流異常等的分布特征。為了檢驗(yàn)合成結(jié)果的顯著性，文中還使用了t檢驗(yàn)方法。

3 大范圍持續(xù)性低溫、雨雪和冰凍災(zāi)害事件的客觀識(shí)別

3.1 定義

本文重點(diǎn)關(guān)注的是強(qiáng)度強(qiáng)、影響范圍大且有一定持續(xù)性的低溫、雨雪和冰凍災(zāi)害事件。因此，首先需要確定它們的強(qiáng)度閾值。我們先將研究時(shí)段內(nèi)每個(gè)臺(tái)站全部的日平均溫度和降水量由小到大進(jìn)行排序。然后利用百分位分析方法分別選取低溫和雨雪的強(qiáng)度閾值。取臺(tái)站溫度升序序列第25 百分位（下四分位）值作為臺(tái)站的低溫閾值δT。當(dāng)臺(tái)站溫度≤δT時(shí)即把該臺(tái)站記為低溫臺(tái)站?？紤]到我們關(guān)注的災(zāi)害事件與雨雪有關(guān)，要求必須有一定的降水量，因此我們只對(duì)降水量升序序列中降水量＞0 mm 的序列片段進(jìn)行百分位分析，取其第50 百分位（中分位）值為臺(tái)站的多雨雪閾值δP，當(dāng)臺(tái)站降水量≥δP時(shí)即把該臺(tái)站記為多雨雪臺(tái)站（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為雨雪臺(tái)站）。低溫和雨雪的閾值的空間分布見(jiàn)圖2b 和c。鑒于雨凇數(shù)據(jù)只有“有和無(wú)”記錄而無(wú)強(qiáng)度記錄，故本文直接將有雨凇發(fā)生的臺(tái)站記為冰凍臺(tái)站。

圖2 中國(guó)南方（a）206 站（紅點(diǎn)）及其所占網(wǎng)格（綠網(wǎng)格），（b）低溫閾值（單位：°C）和（c）雨雪閾值（單位：mm d-1）空間分布Fig. 2 Spatial distributions of (a) 206 stations (red dots) and grids containing 206 stations (green grids); threshold for (b) low temperature (units: °C)and (c) rain/snow (units: mm d-1)

其次，確定每日低溫、雨雪、冰凍的影響面積。按照Peng and Bueh（2011）關(guān)于界定大范圍持續(xù)性低溫事件中的做法，將研究區(qū)域分割成1°×1°的網(wǎng)格。中國(guó)南方區(qū)域206 個(gè)站共分布在168 個(gè)網(wǎng)格內(nèi)（圖2a）。以每天低溫（雨雪、冰凍）臺(tái)站所占的網(wǎng)格數(shù)作為該日低溫（雨雪、冰凍）影響面積。

本文所關(guān)注的是大范圍的氣象災(zāi)害事件。為此，本文取低溫和雨雪網(wǎng)格數(shù)升序序列的第66.7 百分位（上三分位）的值作為低溫災(zāi)害影響面積閾值ST（網(wǎng)格數(shù)69）和雨雪災(zāi)害影響面積閾值SP（41網(wǎng)格）。實(shí)際中，冰凍災(zāi)害影響面積遠(yuǎn)小于低溫災(zāi)害和雨雪災(zāi)害影響面積，且冬季日冰凍面積為0 的日數(shù)非常多。我們關(guān)注的是有且范圍大的冰凍事件，我們也只對(duì)冰凍網(wǎng)格數(shù)升序序列中冰凍網(wǎng)格數(shù)＞0的序列片段進(jìn)行百分位分析，取其第90 百分位的值作為冰凍災(zāi)害影響面積閾值SF（網(wǎng)格數(shù)13）。若某日低溫網(wǎng)格數(shù)≥ST，則將該日記作大范圍低溫日。同理，當(dāng)某日雨雪網(wǎng)格數(shù)≥SP（冰凍網(wǎng)格數(shù)≥SF）時(shí)，將該日記作大范圍雨雪（冰凍）日。

最后，根據(jù)大范圍低溫、雨雪和冰凍的持續(xù)時(shí)間確定災(zāi)害性事件?？紤]到冬季大范圍持續(xù)性雨雪災(zāi)害事件的持續(xù)時(shí)間往往比低溫災(zāi)害事件要短（Peng and Bueh, 2011; Zong et al., 2014），參 照Z(yǔ)ong et al.（2014）關(guān)于冬季極端降水和Peng et al.（2021）關(guān)于低溫雨雪冰凍事件持續(xù)天數(shù)的設(shè)定，本文中將大范圍持續(xù)性低溫、雨雪、冰凍災(zāi)害事件的持續(xù)天數(shù)閾值統(tǒng)一取為3 天。當(dāng)大范圍低溫（雨雪、冰凍）日持續(xù)3 天或以上時(shí)就將其定義為一次大范圍持續(xù)性低溫（雨雪、冰凍）災(zāi)害事件。1961～2013 年，分別界定出了大范圍持續(xù)性低溫事件160 次、雨雪事件205 次和冰凍事件48 次（圖3）。下面我們將重點(diǎn)討論這三類(lèi)事件相互組合的災(zāi)害事件的客觀識(shí)別及關(guān)鍵特征。

3.2 不同組合型式

圖3 給出1961～2013 年中國(guó)南方冬季大范圍持續(xù)性低溫、雨雪、冰凍災(zāi)害事件的發(fā)生時(shí)段。可以發(fā)現(xiàn)，它們的發(fā)生時(shí)段有的交織在一起（部分或全部重疊），有的互不重疊。如果將這3 種災(zāi)害事件間不同的交織情況看作不同的組合型式，它們就可以組合成多種不同類(lèi)型的災(zāi)害事件。由圖3 清晰可見(jiàn)，大范圍持續(xù)性低溫、雨雪、冰凍災(zāi)害事件存在3 種組合方式：（1）非組合性（與另2 種災(zāi)害事件無(wú)交織），（2）兩兩組合性（2 種災(zāi)害事件相互交織），（3）三者組合性（3 種災(zāi)害事件同時(shí)交織在一起）。以“0801”事件為例，它實(shí)際上包含了大范圍持續(xù)性低溫、雨雪、冰凍災(zāi)害事件的多種組合（圖3）。首先出現(xiàn)的是非組合性雨雪災(zāi)害事件，接著出現(xiàn)低溫冰凍組合性災(zāi)害事件，之后出現(xiàn)2 次低溫、雨雪、冰凍組合性災(zāi)害事件，最后是非組合性低溫災(zāi)害事件。上述事件順序與陶詩(shī)言和衛(wèi)捷（2008）和趙思雄和孫建華（2008）所提到的4 次天氣過(guò)程也是高度吻合的，只是起止日期和組合類(lèi)型略有差別。這是由于本文中降水強(qiáng)度閾值和影響面積閾值取得比較高，其它定義也與他們略有差別所致。

圖3 1961～2013 年冬季我國(guó)南方大范圍持續(xù)性低溫災(zāi)害事件（藍(lán)色柱），大范圍持續(xù)性雨雪災(zāi)害事件（綠色柱）和大范圍持續(xù)性冰凍災(zāi)害事件（紅色柱）發(fā)生時(shí)段。柱的下（上）緣對(duì)應(yīng)事件開(kāi)始（結(jié)束）日期，柱的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)事件持續(xù)天數(shù)（單位：d）Fig. 3 Time of occurrence of extensive and persistent low temperature events (blue bars), rain/snow disaster events (green bars), and freezing disaster events (red bars) in winter from 1961 to 2013 in southern China. The bottom (top) edge of the bar corresponds to the start (end) date, and the length of the bar corresponds to the event duration (units: d)

由此可見(jiàn)，“0801”事件期間，實(shí)際上存在多種不同的組合性災(zāi)害事件，雖然它們都有低溫背景，但其環(huán)流特征和成因理應(yīng)是有區(qū)別的。下面我們將根據(jù)大范圍持續(xù)性低溫、雨雪、冰凍災(zāi)害事件間的組合關(guān)系給出它們的識(shí)別方法，并對(duì)幾種常見(jiàn)的組合性災(zāi)害事件進(jìn)行對(duì)比分析，以進(jìn)一步了解它們的關(guān)鍵特征和差異。

3.3 組合性災(zāi)害事件

根據(jù)大范圍低溫日、雨雪日和冰凍日的同步性及持續(xù)維持天數(shù)，組合性災(zāi)害的定義如下：

低溫—雨雪災(zāi)害事件：如果大范圍低溫日和雨雪日同步出現(xiàn)并維持3 天或以上，期間無(wú)大范圍冰凍日出現(xiàn)，則稱(chēng)其為大范圍持續(xù)性低溫—雨雪組合性災(zāi)害事件，簡(jiǎn)稱(chēng)為低溫—雨雪災(zāi)害事件（CRS）；

低溫—冰凍災(zāi)害事件：如果大范圍低溫日和冰凍日同步出現(xiàn)并維持3 天或以上，期間無(wú)大范圍雨雪日出現(xiàn)，則稱(chēng)其為大范圍持續(xù)性低溫—冰凍組合性災(zāi)害事件，簡(jiǎn)稱(chēng)為低溫—冰凍災(zāi)害事件（C-F）；

雨雪—冰凍災(zāi)害事件：如果大范圍雨雪日和冰凍日同步出現(xiàn)并維持3 天或以上，期間無(wú)大范圍低溫日出現(xiàn)，則稱(chēng)其為大范圍持續(xù)性雨雪—冰凍組合性災(zāi)害事件，簡(jiǎn)稱(chēng)為雨雪—冰凍災(zāi)害事件（RS-F）；

低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件：如果大范圍低溫日、雨雪日和冰凍日同步出現(xiàn)并維持3 天或以上，則稱(chēng)其為大范圍持續(xù)性低溫—雨雪—冰凍組合性災(zāi)害事件，簡(jiǎn)稱(chēng)為低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件（C-RS-F）。

1961～2013 年期間，上述組合性災(zāi)害事件均有發(fā)生，只不過(guò)它們發(fā)生次數(shù)有很大差異。其中，低溫—雨雪災(zāi)害事件、低溫—冰凍災(zāi)害事件和低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件最為常見(jiàn)，累計(jì)發(fā)生次數(shù)分別為20 次、16 次和17 次，而雨雪—冰凍災(zāi)害事件最為少見(jiàn)僅發(fā)生1 次。本文將主要對(duì)3 類(lèi)較為常見(jiàn)的組合性災(zāi)害展開(kāi)探討，對(duì)雨雪—冰凍災(zāi)害事件不予討論。表1 給出了3 類(lèi)常見(jiàn)的組合性災(zāi)害事件的起止日期和持續(xù)天數(shù)。

表1 三類(lèi)組合性災(zāi)害事件起止日期及持續(xù)天數(shù)Table 1 Starting and ending dates, durations of three kinds of combined-disastrous events

為了區(qū)別于組合性災(zāi)害事件，我們將維持3 天以上的純粹的大范圍低溫災(zāi)害事件（雨雪災(zāi)害事件、冰凍災(zāi)害事件）稱(chēng)為非組合性低溫（雨雪、冰凍）災(zāi)害事件，簡(jiǎn)記作N-C（N-RS、N-F）。1961～2013 年期間，非組合性低溫災(zāi)害事件、非組合性雨雪災(zāi)害事件分別發(fā)生了91 次和123 次，約占3.1 節(jié)中低溫事件和雨雪事件總數(shù)的57%和60%。非組合性冰凍災(zāi)害事件沒(méi)有發(fā)生。由非組合性低溫災(zāi)害事件和非組合性雨雪災(zāi)害事件所占比例可知，它們的特征與一般性大范圍持續(xù)性低溫事件和雨雪事件特征大體是一致的，后者很多學(xué)者（Bueh etal., 2011a, 2011b; Peng and Bueh, 2011; Peng and Bueh, 2012; Zong et al., 2014）已經(jīng)做過(guò)深入研究，故本文對(duì)非組合性低溫災(zāi)害事件和非組合性雨雪災(zāi)害事件不再討論。下面我們將進(jìn)一步探討3 類(lèi)常見(jiàn)的組合性災(zāi)害的時(shí)空特征及其差異。

4 組合性災(zāi)害事件的時(shí)空特征

三類(lèi)組合性災(zāi)害事件的出現(xiàn)存在明顯的年際變化。圖4 給出這些組合性災(zāi)害事件的逐年累計(jì)頻數(shù)和天數(shù)。作為對(duì)比，我們也給出了非組合性低溫災(zāi)害事件的情況（圖4a）。非組合性低溫災(zāi)害事件（圖4a）幾乎每年都有發(fā)生，年發(fā)生次數(shù)多在2次及以上。對(duì)于組合性災(zāi)害事件（圖4b–d），它們發(fā)生年份少得多，年發(fā)生次數(shù)也多為1 次。低溫—雨雪災(zāi)害事件（圖4b）1985～1998 年活動(dòng)頻繁，1975～1984 年期間以及2006 以后沒(méi)有出現(xiàn)。低溫—冰凍災(zāi)害事件（圖4c），1970 年代和21 世紀(jì)初罕有發(fā)生，其他年代比較常見(jiàn)。低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件（圖4d），多見(jiàn)于1996 年之前，2008 年是1996 年以后唯一發(fā)生低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件的年份，這年的累計(jì)頻數(shù)雖不超過(guò)2 次，累計(jì)天數(shù)卻長(zhǎng)達(dá)13 天，造成了極為嚴(yán)重的災(zāi)害。不同組合性災(zāi)害事件和非組合性低溫災(zāi)害事件之間年際活動(dòng)差異表明，它們的發(fā)生除必須滿足持續(xù)性低溫條件外，還需要滿足其它特定的條件。

圖4 1961～2013 年不同災(zāi)害事件逐年累計(jì)頻數(shù)（藍(lán)色柱）和天數(shù)（紅色柱，單位：d）：（a）非組合性低溫災(zāi)害事件（N-C）；（b）低溫—雨雪災(zāi)害事件（C-RS）；（c）低溫—冰凍災(zāi)害事件（C-F）；（d）低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件（C-RS-F）。圖中左、右縱坐標(biāo)刻度分別對(duì)應(yīng)累計(jì)頻數(shù)值和累計(jì)天數(shù)值Fig. 4 Cumulative occurrences frequency (blue bars) and days (red bars, units: d) of different disaster events in winter from 1961 to 2013: (a) Noncombined cold disaster event (N-C); (b) cold-rain/snow disaster event (C-RS); (c) cold-freezing disaster event (C-F); (d) cold-rain/snow-freezing disaster event (C-RS-F). The scales of the left and right Y-axis correspond to the cumulative occurrences and days, respectively

組合性災(zāi)害事件的發(fā)生還存在明顯的季內(nèi)變化。圖5 為冬季各旬出現(xiàn)的組合性災(zāi)害事件的多年累計(jì)頻數(shù)。同樣，作為對(duì)比，我們也給出了非組合性低溫災(zāi)害事件的情況（圖5a）?？梢钥闯觯墙M合性低溫災(zāi)害事件（圖5a），幾乎冬季所有旬（2 月下旬除外）均有發(fā)生，累計(jì)頻數(shù)也明顯多于組合性災(zāi)害事件。特別是12 月下旬至1 月下旬累計(jì)頻數(shù)最多，為非組合性低溫災(zāi)害事件發(fā)生集中期。低溫—雨雪災(zāi)害事件（圖5b）集中期為1 月中旬至2 月上旬。低溫—冰凍災(zāi)害事件（圖5c）集中期為1月上旬和1 月下旬，這與李杰等（2015）結(jié)果也是一致的。低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件（圖5d）集中期為1 月中旬至2 月中旬。

圖5 1961～2013 年冬季各旬出現(xiàn)災(zāi)害性事件累計(jì)頻數(shù)：（a）非組合性低溫災(zāi)害事件（N-C）；（b）低溫—雨雪災(zāi)害事件（C-RS）；（c）低溫—冰凍災(zāi)害事件（C-F）；（d）低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件（C-RS-F）Fig. 5 Cumulative occurrences frequency for different disaster events in every dekad in winter from 1961 to 2013: (a) Non-combined cold disaster event (N-C); (b) cold-rain/snow disaster event (C-RS); (c) cold-freezing disaster event (C-F); (d) cold-rain/snow-freezing disaster event (C-RS-F)

另外，不同組合性災(zāi)害事件的集中影響區(qū)域也不同。針對(duì)不同災(zāi)害事件，分別統(tǒng)計(jì)了我國(guó)南方地區(qū)每個(gè)臺(tái)站達(dá)到災(zāi)害性事件標(biāo)準(zhǔn)的次數(shù)與該事件總數(shù)的比率（圖6）。比率大表示受災(zāi)害事件影響次數(shù)多，反之，受災(zāi)害事件影響次數(shù)少。因此比率大的區(qū)域也是災(zāi)害事件的集中影響區(qū)域。非組合性低溫災(zāi)害事件（圖6a）整個(gè)南方地區(qū)比率均超過(guò)了0.9。表明整個(gè)南方都是飽受非組合性低溫災(zāi)害事件影響的區(qū)域。低溫—雨雪災(zāi)害事件（圖6b）集中影響區(qū)域位于長(zhǎng)江以南。低溫—冰凍災(zāi)害事件（圖6c）集中影響區(qū)域位于貴州—湖南一帶。低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件（圖6d）集中影響區(qū)位于貴州、湖南和江西一帶（其中湖南更為突出）。值得注意的是，低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件雖與低溫—冰凍災(zāi)害事件發(fā)生次數(shù)相近，但影響集中區(qū)域更廣，更應(yīng)加以重視。

圖6 我國(guó)南方地區(qū)臺(tái)站達(dá)到災(zāi)害性天氣標(biāo)準(zhǔn)的次數(shù)與災(zāi)害性事件總數(shù)的比率：（a）非組合性低溫災(zāi)害事件（N-C）；（b）低溫—雨雪災(zāi)害事件（C-RS）；（c）低溫—冰凍災(zāi)害事件（C-F）；（d）低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件（C-RS-F）。圖中等值線間隔0.1，斜線陰影區(qū)為比率≥0.5 的區(qū)域。Fig. 6 Ratio of the number of times each station meets the disastrous weather standard in southern China to the total number of disastrous events: (a)Non-combined cold disaster event (N-C); (b) cold-rain/snow disaster event (C-RS); (c) cold-freezing disaster event (C-F); (d) cold-rain/snow-freezing disaster event (C-RS-F). Diagonal shadings in Fig. 6 indicate regions with a ratio of ≥0.5。

綜上所述，雖然持續(xù)性低溫是組合性災(zāi)害事件發(fā)生的首要前提條件，若僅有持續(xù)性低溫但沒(méi)有有利的雨雪或冰凍發(fā)生條件，上述組合性災(zāi)害事件也是難以發(fā)生的。下面我們將從中高緯大氣環(huán)流與冷空氣活動(dòng)、副熱帶環(huán)流系統(tǒng)與水汽條件以及溫度層結(jié)等角度探討不同組合性災(zāi)害事件的關(guān)鍵特征及差異。

5 組合性災(zāi)害事件的關(guān)鍵特征及差異

5.1 中高緯大氣環(huán)流與冷空氣活動(dòng)

首先考察不同組合性災(zāi)害事件中高緯大氣環(huán)流和冷空氣活動(dòng)特征。鑒于不同組合性災(zāi)害事件以持續(xù)3 天的個(gè)例為多（表1），為此，本文統(tǒng)一取不同組合性災(zāi)害事件發(fā)生期間的前3 天平均場(chǎng)來(lái)表征災(zāi)害事件情況。

圖7 為3 類(lèi)組合性災(zāi)害事件的500 hPa 位勢(shì)高度及其距平（左列）、海平面氣壓距平（中列）和地面氣溫距平（右列）合成分布?？梢钥闯?，在低溫—雨雪災(zāi)害事件期間，如圖7a 所示，50°N 以北亞洲中高緯地區(qū)盛行大型高壓脊并對(duì)應(yīng)顯著的正異常中心，高壓脊向極區(qū)伸展。該高壓脊東側(cè)偏北氣流不斷引導(dǎo)冷空氣南下并在東亞北部堆積，造成東亞中高緯度地區(qū)海平面氣壓顯著加強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的正距平中心主要位于西伯利亞地區(qū)，強(qiáng)度約4 hPa。相應(yīng)的西伯利亞高壓主體面積比其冬季平均情況明顯偏大，北擴(kuò)明顯，南緣南擴(kuò)約3 個(gè)緯度左右（圖7b）。我國(guó)南方降溫明顯，最大降溫區(qū)位于廣西、貴州和湖南一帶，最大降溫幅度約-3°C，0°C 等溫線比冬季平均位置略偏南，位于33°N 附近（圖7c）。上述事實(shí)表明，低溫—雨雪災(zāi)害事件發(fā)生時(shí)北方冷空氣活動(dòng)適中，并不強(qiáng)烈。

與低溫—雨雪災(zāi)害事件相比，低溫—冰凍災(zāi)害事件期間中高緯環(huán)流特征發(fā)生了很大變化，烏拉爾山以東地區(qū)西南/東北走向的大型斜脊取代了亞洲北部高壓脊，同時(shí)東亞中緯度地區(qū)西南/東北走向的大型斜槽異常明顯，呈現(xiàn)出明顯的大型斜脊—斜槽結(jié)構(gòu)特征（圖7d）。與此同時(shí)，西伯利亞高壓顯著加強(qiáng)，范圍擴(kuò)大，同時(shí)南伸也異常明顯（圖7e）。對(duì)應(yīng)的我國(guó)南方最大降溫區(qū)雖與低溫—雨雪災(zāi)害事件大體接近，但降溫幅度比后者要大得多，溫度距平已達(dá)-5°C，0°C 等溫線越過(guò)長(zhǎng)江，到達(dá)貴州、湖南中部、江西以及浙江北部一帶，比冬季平均位置偏南約8 個(gè)緯度（圖7f）。這表明北方的冷空氣活動(dòng)比低溫—雨雪災(zāi)害事件期間要強(qiáng)烈得多。上述結(jié)果與歐亞大型斜脊斜槽有利于西伯利亞高壓高壓加強(qiáng)、冷空氣南侵和我國(guó)南方大范圍持續(xù)低溫事件發(fā) 生 的 結(jié) 論（Bueh et al., 2011a, 2011b; Peng and Bueh, 2012; 符仙月和布和朝魯, 2013; 布和朝魯?shù)?2018; Peng et al., 2021）是相一致的。

圖7 三類(lèi)組合性災(zāi)害性事件500 hPa 位勢(shì)高度及其距平（左列，等值線間隔：20 gpm）、海平面氣壓（SLP）距平（中間列，等值線間隔：200 hPa）和地面氣溫距平（右列，等值線間隔：1°C）合成分布：C-RS 災(zāi)害事件（第一行）；C-F 災(zāi)害事件（第二行）；C-RS-F 災(zāi)害事件（第三行）。圖中細(xì)紅（藍(lán)）等值線分別對(duì)應(yīng)正（負(fù)）距平，距平零線略。（a，d，g）中粗黑等值線為位勢(shì)高度，等值線間隔為80 gpm。（b，e，h）中粗實(shí)（虛）線為SLP1030 hPa 等值線（冬季平均）。（c，f，i）中粗實(shí)（虛）等值線為0°C 等溫線（冬季平均）。圖中淺灰色陰影區(qū)為距平超過(guò)95%置信水平的區(qū)域，深灰色區(qū)域?yàn)楹０胃叨取?500 m 的區(qū)域Fig. 7 Composite distributions of 500 hPa geopotential height and its anomalies (left column, contour intervals: 20 gpm), SLP (Sea Level Pressure)and its anomalies (middle column, contour intervals: 200 hPa), and temperature anomalies (right column, contour intervals: 1°C) of C-RS (top line), CF (second line), and C-RS-F (bottom line) disastrous weather events. Thin red (blue) contours represent positive (negative) anomalies; the zero isoline is eliminated. Thick contours in (a, d, g), corresponding to geopotential height, are drawn for every 80 gpm; the thick solid (dash) lines in (b, e, h) and(c, f, i) represent 1030 hPa isobar and 0°C isotherm (for climatological winter mean), respectively. Light gray shadings indicate height (SLP,temperature) anomalies beyond the 95% significance level; dark gray shadings indicate regions with an altitude of ≥1500 m

低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件期間，亞洲北部環(huán)流也呈明顯大型斜脊特征，強(qiáng)度較弱。與低溫—冰凍災(zāi)害事件相比，大型斜脊位置更為偏東，斜脊南側(cè)沒(méi)有形成明顯的斜槽或橫槽特征（圖7g）。西伯利亞高壓顯著加強(qiáng)，范圍擴(kuò)大，與低溫—雨雪災(zāi)害事件和低溫-冰凍災(zāi)害事件的情況相比，西伯利亞高壓主體東擴(kuò)特征非常明顯，其東翼的1030 hPa等壓線在45°N 以南接近海陸交界處（圖7h），所對(duì)應(yīng)的氣壓梯度力和冷平流都較強(qiáng)（圖略）。我國(guó)南方最大降溫區(qū)與低溫—冰凍災(zāi)害事件大體相近，降溫幅度比低溫—冰凍災(zāi)害事件還要大，達(dá)-6°C，0°C 等溫線位置更偏南，向南包圍范圍更廣（圖7i）。這說(shuō)明低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件期間北方冷空氣活動(dòng)更強(qiáng)烈，如前所述，這是由于西伯利亞高壓主體偏東，北方冷空氣主要沿東亞沿岸南下，氣壓梯度力和冷平流強(qiáng)所致。這一點(diǎn)可通過(guò)下面的925 hPa風(fēng)場(chǎng)距平（圖9c）得以證實(shí)。

由此可見(jiàn)，大型斜脊系統(tǒng)不僅是影響我國(guó)南方低溫的關(guān)鍵環(huán)流特征（Bueh et al., 2011a, 2011b; 布和朝魯?shù)? 2013, 2018），也是導(dǎo)致低溫—冰凍災(zāi)害事件和低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)流特征。不同的是，低溫—冰凍災(zāi)害事件期間大型斜脊位置偏西位于烏拉爾山以東地區(qū)，低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件期間大型斜脊位置更為偏東位于貝加爾湖附近。低溫—雨雪災(zāi)害事件期間無(wú)明顯大型斜脊斜槽特征。

此外，由圖6 和圖7 可以發(fā)現(xiàn)，在低溫—冰凍災(zāi)害事件和低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件影響集中的區(qū)域（圖6c 和d），不僅降溫幅度大，而且地面溫度都低于或者近乎0°C（圖7f 和i）。這與趙思雄和孫建華（2008）的結(jié)論是相一致的，他們認(rèn)為凍雨發(fā)生的適宜地面溫度為0°C～-3°C。陶詩(shī)言和衛(wèi)捷（2008）將近地面低于0°C 的空氣層稱(chēng)之為“冷墊”，認(rèn)為“冷墊”和其上空的“暖蓋”（逆溫層）是凍雨發(fā)生的必要條件。顯然，冷墊既是低溫—冰凍災(zāi)害事件和低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件的關(guān)鍵特征也是它們發(fā)生的必要條件，而低溫—雨雪災(zāi)害事件發(fā)生則無(wú)需冷墊。

5.2 水汽條件

三類(lèi)組合性災(zāi)害事件期間不僅有低溫還伴有降水，因此它們的發(fā)生還需具備一定的水汽條件。圖8 為三類(lèi)組合性災(zāi)害事件的850 hPa 和700 hPa水汽通量及其散度距平的合成分布?？梢钥闯觯蜏亍暄?zāi)害事件期間，850 hPa 層（圖8a）孟加拉灣至我國(guó)南方為強(qiáng)的西南向水汽通量距平，表明由孟加拉灣向我國(guó)南方的水汽輸送加強(qiáng)。同時(shí)，華南至江南南部為大范圍強(qiáng)的水汽通量散度負(fù)異常且超過(guò)了95%置信水平，表明該區(qū)域?qū)?yīng)有顯著的強(qiáng)烈水汽輻合。700 hPa 層（圖8d），孟加拉灣經(jīng)中南半島向我國(guó)南方水汽輸送也是加強(qiáng)的，只不過(guò)大范圍強(qiáng)水汽輻合帶移到了江南一帶。顯而易見(jiàn)，充沛的水汽供應(yīng)和大范圍強(qiáng)烈的水汽輻合是低溫—雨雪災(zāi)害事件的典型特征，同時(shí)也是低溫—雨雪災(zāi)害事件發(fā)生的重要條件，孟加拉灣是低溫—雨雪災(zāi)害事件的重要水汽源地。

圖8 三類(lèi)組合性災(zāi)害性事件850 hPa（第一行）、700 hPa（第二行）水汽通量距平（矢量，單位：g s-1 cm-1 hPa-1）及水汽通量散度距平（等值線，單位：g s-1 cm-2 hPa-1）合成分布：（a、d）低溫-雨雪災(zāi)害事件（C-RS）；（b、e）低溫—冰凍災(zāi)害事件（C-F）；（c、f）低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件（C-RS-F）。淺灰色陰影區(qū)為水汽通量散度距平超過(guò)95%置信水平的區(qū)域，深灰色陰影區(qū)為海拔高度≥1500 m 的區(qū)域Fig. 8 Composite distributions of mean water vapor flux anomalies (vectors, units: g s-1 cm-1 hPa-1) and water flux divergence anomalies (contours,units: g s-1 cm-2 hPa-1) at the 850 hPa (top line) and 700 hPa (bottom line) level during (a, d) cold-rain/snow (C-RS), (b, e) cold-freezing (C-F) and (c,f) cold-rain/snow-freezing (C-RS-F) disastrous weather events. Light gray shadings indicate water vapor flux divergence anomalies beyond the 95%significance level; dark gray shadings indicate regions with an altitude of ≥1500 m

低溫—冰凍災(zāi)害事件期間，850 hPa 層（圖8b）我國(guó)南方的水汽輸送主要來(lái)自于南海北部并在我國(guó)西南以及廣西、廣東地區(qū)輻合。到了700 hPa 層（圖8e），來(lái)自南海的水汽輸送大大減弱，輻合區(qū)也變得不顯著。與低溫—雨雪災(zāi)害事件相比，無(wú)論是水汽通量距平強(qiáng)度和還是水汽通量散度負(fù)異常的強(qiáng)度都弱得多。由此可見(jiàn)，低溫—冰凍災(zāi)害事件對(duì)水汽條件要求比低溫—雨雪災(zāi)害事件弱得多，只需要不太強(qiáng)的水汽供應(yīng)和水汽輻合即可發(fā)生。低溫—冰凍災(zāi)害事件期間850 hPa 層的水汽主要來(lái)自于我國(guó)南海北部。

低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件期間，850 hPa 層（圖8c）來(lái)自孟加拉灣、南海以及西北太平洋地區(qū)的氣流為我國(guó)南方地區(qū)提供了充沛的水汽。此外，華南至江南南部地區(qū)對(duì)應(yīng)有大范圍顯著的強(qiáng)水汽通量散度負(fù)異常，其強(qiáng)度甚至比低溫—雨雪災(zāi)害事件期間還要強(qiáng)，表明該地區(qū)有強(qiáng)烈的水汽輻合。到了700 hPa 層（圖8f），由孟加拉灣、南海以及西北太平洋地區(qū)至我國(guó)南方的水汽輸送加強(qiáng)，同時(shí)強(qiáng)水汽輻合帶北抬至江南一帶。由此可見(jiàn)，低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件同低溫—雨雪災(zāi)害事件一樣，其發(fā)生條件也是需要充沛的水汽供應(yīng)和大范圍強(qiáng)烈的水汽輻合，與低溫—雨雪災(zāi)害事件不同的是，低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件的水汽不只來(lái)自于孟加拉灣，還來(lái)自于南海以及西北太平洋。

綜上所述，三類(lèi)組合性災(zāi)害事件中，低溫—冰凍災(zāi)害事件除外，其它兩類(lèi)組合性災(zāi)害事件（低溫—雨雪災(zāi)害事件和低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件）發(fā)生不僅需要充沛的水汽供應(yīng)還需要有大范圍強(qiáng)烈的水汽輻合。三類(lèi)組合性災(zāi)害事件期間我國(guó)南方對(duì)流層低層暖濕水汽來(lái)自不同源地，低溫—雨雪災(zāi)害事件期間水汽主要來(lái)自孟加拉灣，低溫—冰凍災(zāi)害事件主要來(lái)自南海北部，而低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件主要來(lái)自孟加拉灣、南海和西北太平洋。在5.4 節(jié)中我們將進(jìn)一步討論與這些水汽輸送有關(guān)的副熱帶環(huán)流異常。

5.3 對(duì)流層下層層結(jié)和風(fēng)場(chǎng)特征

雨雪和冰凍的發(fā)生還需要特定的大氣層結(jié)（何玉龍等, 2007; 陶玥等, 2012），后者的形成又與高低空風(fēng)場(chǎng)的配置緊密相關(guān)（何玉龍等, 2007; Peng et al., 2021）。為此，我們考察了三類(lèi)組合性災(zāi)害事件期間的對(duì)流層下層（925 hPa、850 hPa 和700 hPa）0°C 等溫線和風(fēng)場(chǎng)距平配置特征（圖9）。圖9 中紅色虛線為27°N 位置，大致對(duì)應(yīng)三類(lèi)組合性災(zāi)害集中影響區(qū)域中心的緯度位置（圖6），綠（紫）色陰影則分別對(duì)應(yīng)850 hPa、700 hPa 層溫度與925 hPa 層溫度的差值≥0°C（1°C）的區(qū)域?？梢园l(fā)現(xiàn)，在三類(lèi)組合性災(zāi)害事件影響集中區(qū)域（圖9 左列），其925 hPa 層0°C 等溫線南凸尤為明顯，并對(duì)應(yīng)著強(qiáng)烈的異常偏北風(fēng)距平，這說(shuō)明該區(qū)域925 hPa 層對(duì)應(yīng)有來(lái)自北方的強(qiáng)冷空氣鍥入，冷性特征突出。

到了850 hPa 層（圖9 中列），在3 類(lèi)組合性災(zāi)害事件影響集中區(qū)域，其0°C 等溫線均位于27°N 附近，但與925 hPa 層0°C 等溫線位置相比，低溫—雨雪災(zāi)害事件略偏南（圖9a），而低溫—冰凍災(zāi)害事件和低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件則略偏北表明有逆溫（圖9b 和c）。由850 hPa 與925 hPa溫度差值分布可以更清楚地看出，在低溫—冰凍災(zāi)害事件和低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件影響集中區(qū)域，其850 hPa 層溫度比925 hPa 層溫度明顯偏高，逆溫特征十分明顯（圖9b 和c），其中低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件逆溫更強(qiáng)，兩個(gè)等壓面的最大溫度差甚至超過(guò)了1°C（圖9c）。低溫—雨雪災(zāi)害事件則無(wú)逆溫特征（圖9a）。三類(lèi)組合性災(zāi)害事件期間（圖9 中列），我國(guó)南方27°N 以南地區(qū)異常風(fēng)場(chǎng)均轉(zhuǎn)為異常偏南風(fēng)，意味著來(lái)自南方的暖濕空氣爬升和北上明顯，暖層特征突出，這為我國(guó)南方逆溫層的形成提供了有利條件。

圖9 低溫—雨雪災(zāi)害事件（C-RS，第一行）、低溫—冰凍災(zāi)害事件（C-F，第二行）和低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件（C-RS-F）三類(lèi)組合性災(zāi)害性事件925 hPa（左列）、850 hPa（中間列）和700 hPa（右列）風(fēng)場(chǎng)距平（矢量）合成分布。深灰色陰影區(qū)為海拔高度≥1500 m 的區(qū)域，藍(lán)實(shí)線為0°C 等溫線，紅虛線為27°N 位置，綠（紫）色陰影區(qū)對(duì)應(yīng)850 hPa、700 hPa 層溫度與925 hPa 層溫度差值≥0°C（1°C）的區(qū)域，黑矢量箭頭對(duì)應(yīng)風(fēng)場(chǎng)距平矢量分量超過(guò)95%置信水平Fig. 9 Composite distributions of wind anomalies (vectors, units: m s-1) at 925 hPa (left panel), 850 hPa (middle panel), and 700 hPa (right panel)levels for cold-rain/snow (C-RS, top line), cold-freezing (C-F, second line), and cold-rain/snow-freezing (C-RS-F, bottom line) combined disastrous weather events. Dark gray shadings indicate regions with an altitude of ≥1500 m, blue solid lines represent 0°C isotherm, red dashed lines represent the location of 27°N, green (purple) shadow areas represent the areas where the temperature difference between the 850 hPa, 700 hPa, and 925 hPa layers are greater than or equal to 0°C (1°C); black vector arrow indicates that the vector component of the corresponding wind anomalies exceeds the 95% significance level

到了700 hPa 層（圖9 右列），在低溫—雨雪災(zāi)害事件影響集中的區(qū)域其0°C 等溫線比其低層（925 hPa 和850 hPa）的0°C 等 溫 線 明 顯 偏 南（圖9a），而在低溫—冰凍災(zāi)害事件和低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件影響集中的區(qū)域，其對(duì)應(yīng)的0°C等溫線與低層（925 hPa 和850 hPa）的0°C 等溫線位置仍然較為接近（圖9b 和9c）。通過(guò)700 hPa層與925 hPa 層溫度差可以發(fā)現(xiàn)，在低溫—冰凍災(zāi)害事件和低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件影響集中區(qū)域，逆溫仍然十分明顯，只不過(guò)逆溫區(qū)范圍比850 hPa層要小得多（圖9b 和9c）。而低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件比低溫—冰凍災(zāi)害事件的逆溫區(qū)范圍更大，逆溫更強(qiáng)（圖9c），這進(jìn)一步表明低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件期間逆溫更強(qiáng)烈，逆溫層更深厚。長(zhǎng)江及其以南地區(qū)上空異常風(fēng)場(chǎng)全部轉(zhuǎn)為異常偏南風(fēng)，表明該層南方的暖濕空氣爬升和北上更強(qiáng)烈，暖層特征明顯，為我國(guó)南方逆溫層的形成提供了有利條件。

由此可見(jiàn)，有冰凍伴隨的組合性災(zāi)害事件（低溫—冰凍災(zāi)害事件和低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件）對(duì)流層下層均對(duì)應(yīng)有明顯的逆溫層結(jié)構(gòu)特征，其中低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件期間逆溫更強(qiáng)，逆溫層更深厚，而低溫—雨雪災(zāi)害事件則不具備明顯的逆溫層結(jié)構(gòu)特征。

5.4 副熱帶大氣環(huán)流

由圖9 可進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，三類(lèi)組合性災(zāi)害事件期間偏南氣流的出現(xiàn)是與不同的副熱帶異常環(huán)流系統(tǒng)有關(guān)。低溫—雨雪災(zāi)害事件期間（圖9a）我國(guó)南方上空異常偏南氣流實(shí)際是孟加拉灣上空異常氣旋性環(huán)流的一部分，這在700 hPa 層上尤為清楚。孟加拉灣異常氣旋性環(huán)流的出現(xiàn)意味著孟加拉灣上空南支槽系統(tǒng)的加深。在500 hPa 位勢(shì)高度及其距平場(chǎng)上（圖7a），孟加拉灣東側(cè)低壓槽及其對(duì)應(yīng)的顯著負(fù)高度距平中心也表明，孟加拉灣南支槽偏強(qiáng)。孟加拉灣南支槽是低溫—雨雪災(zāi)害事件期間向我國(guó)南方地區(qū)輸送暖濕水汽的關(guān)鍵環(huán)流系統(tǒng)。

低溫—冰凍災(zāi)害事件期間（圖9b），我國(guó)南方異常偏南氣流實(shí)際就是南海上空異常反氣旋西北側(cè)的轉(zhuǎn)向氣流。另外，在500 hPa 高度距平場(chǎng)上（圖7d），南海上空顯著的正高度異常也表明，南海上空異常反氣旋性環(huán)流加強(qiáng)。南海上空異常反氣旋環(huán)流是低溫—冰凍災(zāi)害事件期間向我國(guó)南方地區(qū)輸送暖濕水汽的關(guān)鍵環(huán)流系統(tǒng)，同時(shí)為該地區(qū)逆溫層形成提供了有利環(huán)流條件。南海上空異常反氣旋性環(huán)流引起的偏南風(fēng)分量在我國(guó)南方地區(qū)較弱，其水汽輸送能力明顯不如南支槽強(qiáng)。

低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件期間（圖9c），我國(guó)南方異常偏南氣流實(shí)際是孟加拉灣上空異常氣旋性環(huán)流東側(cè)氣流與西北太平洋異常反氣旋環(huán)流西北側(cè)氣流的重疊部分，該特征在700 hPa 層上表現(xiàn)得更為清楚。在500 hPa 位勢(shì)高度及其距平場(chǎng)上（圖7g），孟加拉灣上空為低壓槽并對(duì)應(yīng)顯著的負(fù)高度異常表明，南支槽加深，同時(shí)日本南部顯著的正高度異常中心則表明，西北太平洋異常反氣旋性環(huán)流的加強(qiáng)。可見(jiàn)，孟加拉灣南支槽和西北太平洋異常反氣旋是低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件期間向我國(guó)南方地區(qū)輸送暖濕水汽的關(guān)鍵環(huán)流系統(tǒng)，同時(shí)為該地區(qū)逆溫層形成提供了有利環(huán)流條件。

上述結(jié)果清楚地表明，三類(lèi)組合性災(zāi)害事件期間，我國(guó)南方地區(qū)的暖濕水汽供應(yīng)實(shí)際是由不同的副熱帶關(guān)鍵異常環(huán)流系統(tǒng)調(diào)控，后者還為我國(guó)南方地區(qū)逆溫層的形成提供了有利環(huán)流條件。

6 總結(jié)和討論

本文利用1961～2013 年臺(tái)站觀測(cè)資料和NCEP/NCAR 再分析資料，首先探討了冬季我國(guó)南方大范圍持續(xù)性低溫、雨雪、冰凍事件的客觀識(shí)別方法，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討了大范圍持續(xù)性低溫、雨雪、冰凍的組合性災(zāi)害事件類(lèi)型及其識(shí)別方法，并對(duì)三類(lèi)常見(jiàn)的組合性災(zāi)害事件關(guān)鍵特征進(jìn)行了對(duì)比分析。主要結(jié)果如下：

（1）利用百分位方法，分別確定出低溫、雨雪、冰凍天氣的強(qiáng)度及影響面積閾值并得到大范圍低溫、雨雪、冰凍的發(fā)生日期，根據(jù)其持續(xù)天數(shù)給出了大范圍持續(xù)性低溫、雨雪、冰凍事件各自的客觀判識(shí)方法。

在此基礎(chǔ)上，根據(jù)低溫、雨雪和冰凍日的同步性及持續(xù)天數(shù)，給出了它們的組合性災(zāi)害事件的客觀識(shí)別方法以及研究時(shí)段內(nèi)發(fā)生的組合性災(zāi)害事件。低溫—雨雪災(zāi)害事件，低溫—冰凍災(zāi)害事件和低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件是我國(guó)南方冬季最重要的組合性災(zāi)害事件，它們主要出現(xiàn)于1 月上旬和2 月中旬。

（2）三類(lèi)組合性災(zāi)害事件雖然均伴有低溫和降水，但其發(fā)生條件（或特征）卻有顯著區(qū)別：低溫—雨雪災(zāi)害事件發(fā)生需要充沛水汽供應(yīng)、大范圍強(qiáng)烈的水汽輻合，但無(wú)需很強(qiáng)的低溫、冷墊和逆溫層；低溫—冰凍災(zāi)害事件發(fā)生需要更強(qiáng)的低溫、冷墊以及逆溫層，但只需弱的水汽供應(yīng)和水汽輻合；低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件發(fā)生不僅需要充沛的水汽供應(yīng)、大范圍強(qiáng)烈的水汽輻合，還需要更強(qiáng)的低溫、冷墊和逆溫層。

（3）亞洲中高緯大型斜脊是低溫—冰凍災(zāi)害事件和低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件的關(guān)鍵環(huán)流系統(tǒng)，它們的持續(xù)維持為北方冷空氣南侵和我國(guó)南方冷墊的形成提供了有利環(huán)流條件，不同的是，低溫—冰凍災(zāi)害事件大型斜脊位于烏拉爾山東部，而低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件大型斜脊位置更偏東位于貝加爾湖附近。低溫—雨雪災(zāi)害事件期間亞洲中高緯主要盛行與適度冷空氣相對(duì)應(yīng)的波狀環(huán)流。

（4）三類(lèi)組合性災(zāi)害事件期間，我國(guó)南方水汽供應(yīng)分別由不同的副熱帶關(guān)鍵環(huán)流系統(tǒng)調(diào)控。孟加拉灣南支槽和南海異常反氣旋分別是低溫—雨雪災(zāi)害事件和低溫—冰凍災(zāi)害事件期間向我國(guó)南方輸送暖濕水汽的關(guān)鍵環(huán)流系統(tǒng)，孟加拉灣南支槽和西北太平洋異常反氣旋則是低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件期間向我國(guó)南方地區(qū)輸送暖濕水汽的關(guān)鍵環(huán)流系統(tǒng)。另外，上述副熱帶關(guān)鍵環(huán)流系統(tǒng)也為我國(guó)南方地區(qū)逆溫層的形成提供了有利環(huán)流條件。

本文結(jié)果清楚地顯示了，冬季我國(guó)南方大范圍持續(xù)性低溫、雨雪、冰凍事件存在多種組合形式，并形成不同類(lèi)型的組合性災(zāi)害事件。不同組合性災(zāi)害事件影響集中區(qū)域、低溫強(qiáng)度、水汽條件以及關(guān)鍵環(huán)流系統(tǒng)等是有顯著差異的。這些結(jié)果表明，在對(duì)冬季災(zāi)害性天氣事件的預(yù)測(cè)研究中，對(duì)不同的組合性災(zāi)害事件加以區(qū)分并建立相應(yīng)的預(yù)報(bào)方法是非常必要的。

本工作與Peng et al.（2021）的工作有相似之處。但我們的研究更關(guān)注歷史上發(fā)生的近乎極端的事件，因而事件的強(qiáng)度閾值（圖2）取得比Peng et al.（2021）圖2 中的強(qiáng)度閾值強(qiáng)。這可能是導(dǎo)致了我們識(shí)別出的組合性災(zāi)害事件數(shù)比Peng et al.（2021）界定出的事件數(shù)少得多的原因。我們的主要結(jié)果與Peng et al. （2021）也有所不同。主要差別有：（1）本文與冰凍有關(guān)的組合性災(zāi)害事件影響集中區(qū)域主要位于江南中西部（圖6c 和d），而Peng et al.（2021）圖6c 的則更多出現(xiàn)在江淮區(qū)域，這可能是冷空氣活動(dòng)強(qiáng)度不同所致；（2）低溫—雨雪—冰凍災(zāi)害事件期間亞洲北部的斜脊位于貝加爾湖附近（圖7g），而Peng et al.（2021）圖7a的大范圍低溫雨雪冰凍事件（ECPFEs）期間亞洲北部的斜脊位于烏拉爾山和貝加爾湖之間，這可能與冷空氣主體位置有所不同有關(guān)；（3）本文研究表明，低溫—冰凍災(zāi)害事件發(fā)生次數(shù)實(shí)際并不少，而且它的關(guān)鍵特征與其它組合性災(zāi)害事件的區(qū)別也是非常顯著的。而Peng et al.（2021）并沒(méi)有此類(lèi)組合性災(zāi)害事件展開(kāi)研究。造成上述差別（1）和（2）的主要原因，很可能是由于強(qiáng)度閾值不同導(dǎo)致事件個(gè)例數(shù)目以及起止日期不同所致。

本文只是探討了組合性災(zāi)害事件的關(guān)鍵特征，意在揭示不同組合性災(zāi)害事件發(fā)生的有利條件（如冷空氣強(qiáng)度、水汽供應(yīng)及輻合、層結(jié)結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵環(huán)流配置），但對(duì)于關(guān)鍵環(huán)流配置發(fā)展演變的季節(jié)內(nèi)尺度特征、不同組合性災(zāi)害事件季節(jié)內(nèi)活動(dòng)差異以及不同組合性災(zāi)害事件年際活動(dòng)變化等問(wèn)題，限于篇幅本文并未探究。我們下一步工作將揭示不同組合性災(zāi)害事件的環(huán)流演變特征及其動(dòng)力學(xué)機(jī)理，給出它們關(guān)鍵前兆信號(hào)及其異同點(diǎn)，并對(duì)其季內(nèi)及年際活動(dòng)特征作進(jìn)一步探討。