湖北省持續(xù)低溫雨雪過(guò)程評(píng)估與分析

摘要：氣候變化背景下，極端持續(xù)低溫雨雪過(guò)程時(shí)有發(fā)生，給社會(huì)生活帶來(lái)諸多不利影響，為了進(jìn)一步評(píng)估持續(xù)低溫 雨雪天氣，對(duì)湖北省單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行了修訂，同時(shí)建立區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程評(píng)估模型，并將修訂 后的評(píng)估指標(biāo)應(yīng)用于湖北省單站及區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的梳理及分析。結(jié)果表明：（1）湖北省最嚴(yán)重的5次區(qū)域性持續(xù)低 溫雨雪過(guò)程分別出現(xiàn)在1954、1969、1977、1984和2008年，最嚴(yán)重的是1954年12月24日一1955年1月18日的過(guò)程，其次是 2008年1月12日-2008年2月5日的過(guò)程。（2）湖北省區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的易發(fā)區(qū)主要集中在鄂西的高山或半高山地 區(qū)、江漢平原荊州一帶、漢江河谷一帶、鄂東南南部低山平原地區(qū)以及鄂東北山脈的缺口處。（3）氣候變暖的背景下，湖北省單 站和區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程均是在20世紀(jì)80年代前發(fā)生次數(shù)多，90年代后屬于減少的階段，但其強(qiáng)度更趨極端。 關(guān)鍵詞：湖北省；持續(xù)性低溫雨雪；過(guò)程評(píng)估；指標(biāo)修訂

中圖法分類(lèi)號(hào)：P468.0*2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI： 10.12406/byzh.2023–108

Evaluation and analysis of continuous low temperature rain and snow process in Hubei Province

WEN Quanpei1， ZHOU Yuehua1， LI Lan1， SHI Ruiqin1， XIA Zhihong1， DU Liangmin1，

QIN Pengcheng1， WEI Huabing2

（1. Wuhan Regional Climate Center， Wuhan 430074;2. Xianning Meteorological Bureau， Xianning 437100）

Abstract： Under the background of climate change， extreme and continuous low temperature rain and snow processes occur from time to time， bringing many adverse effects to social life. In order to further evaluate the continuous low temperature rain and snow weather，. In order to further restore the disaster scenario， the indicators of the evaluation of the continuous low temperature rain and snow process at a single station in Hubei province were revised， and the regional evaluation model of the continuous low temperature rain and snow process was further established. The revised evaluation index was applied to the evaluation of single station and regional continuous low temperature rain and snow process in Hubei Province. The results showed that：（1） The five most serious regional continuous low temperature rain and snow processes occurred in 1954， 1969， 1977， 1984 and 2008， respectively. The most serious process was from December 24， 1954 to January 18， 1955， followed by January 12， 2008 to February 5， 2008. （2） The regions prone to regional continuous low temperature rain and snow processes in Hubei Province were concentrated in the alpine or semi–alpine regions of western Hubei， Jingzhou area in Jianghan Plain， Hanjiang River valley， low mountain plain area in Southeastem Hubei and the gap of Mountains in northeast Hubei Province. （3） Under the back- ground of climate warming， both single–station and regional continuous low temperature rain and snow processes in Hubei Province occurred more frequently before the 1980s， and decreased after the 1990s， but the severity of the events became more extrem.

Key words： Hubei province; continuous low temperature rain and snow; process assessing; revision of indices

引言

自1990年聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)

（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第一份報(bào)告發(fā)布以來(lái)，越來(lái)越多的科學(xué)證據(jù)表明，地球正 在變暖，氣候變化和極端事件正日益影響著世界各地 自然系統(tǒng)和人類(lèi)生活，且影響范圍和程度比以前更 大。湖北省位于北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，地處長(zhǎng)江中游，受東亞季風(fēng)影響，冬季風(fēng)爆發(fā)時(shí)，自北向南出現(xiàn) 強(qiáng)烈降溫的同時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)大范圍雨雪并存天氣， 對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和人民生活帶來(lái)嚴(yán)重影響。如2008年中 國(guó)南方地區(qū)出現(xiàn)的大范圍低溫雨雪冰凍災(zāi)害，造成 了巨大經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響，其中湖北省因?yàn)?zāi)致使 農(nóng)業(yè)、交通、電力、通訊等行業(yè)嚴(yán)重受損，直接經(jīng)濟(jì)損 失高達(dá)110億元（陳正洪等，2008；李燦等，2009；汪麗 等，2016）。對(duì)于持續(xù)低溫雨雪災(zāi)害造成的影響，人們 多用直接經(jīng)濟(jì)損失來(lái)衡量，這是不夠的，因?yàn)槠潆y以 衡量災(zāi)害對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成的更為深遠(yuǎn)的影響。如 1977年1月初的低溫雨雪過(guò)程，低溫凍害導(dǎo)致宜昌地 區(qū)柑橘遭到毀滅性損失，減產(chǎn)八成以上。此后，當(dāng)?shù)?經(jīng)歷了5個(gè)減產(chǎn)年，到1982年才恢復(fù)到此前的產(chǎn)量水 平（姜海如，2007）。因此，持續(xù)低溫雨雪災(zāi)害既能直接 造成經(jīng)濟(jì)損失，也能間接導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)功能退化或喪 失，還可能因積雪壓垮樹(shù)枝造成枯木增多而引發(fā)諸如 林火等次生災(zāi)害，其帶來(lái)的生態(tài)影響可能綿延數(shù)年（薛 建輝和胡海波，2008；楊鋒偉等，2008；徐雅雯等，2010）。

2008年我國(guó)南方大范圍低溫雨雪冰凍過(guò)程造 成嚴(yán)重災(zāi)害，就此諸多氣象工作者展開(kāi)了相關(guān)研究 （萬(wàn)素琴等，2008；李登文等，2011；劉紅武等，2020）。 有的研究著眼于對(duì)歷史上低溫雨雪事件的分析，建立 區(qū)域性事件的識(shí)別方法及評(píng)估指標(biāo)，分析評(píng)估區(qū)域性 低溫雨雪事件的特征及災(zāi)害影響。如Qian等（2014）利用Zhang等（2011）定義冷濕指數(shù)（PT）作為評(píng)定低溫雨 雪冰凍事件強(qiáng)弱的指標(biāo)，并定義單站和區(qū)域持續(xù)性低 溫雨雪事件的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)1951—2011年全國(guó)持續(xù)性雨雪 冰凍過(guò)程進(jìn)行普查分析，指出中國(guó)南方區(qū)域是低溫雨 雪冰凍事件發(fā)生頻次較多的區(qū)域。也有學(xué)者對(duì)低溫 雨雪冰凍的危險(xiǎn)或風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃展開(kāi)了研究。如毛淑君 和李棟梁（2015）使用模糊信息分配方法劃分中國(guó)南方 出現(xiàn)低溫雨雪冰凍天氣時(shí)各氣象要素的等級(jí)，計(jì)算各 等級(jí)出現(xiàn)的概率，選取合理的氣象要素條件建立了低 溫雨雪冰凍綜合評(píng)估指數(shù)，并給出了中國(guó)南方發(fā)生低 溫雨雪冰凍的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。王穎等（2019）從災(zāi)害成因角 度選取評(píng)估指標(biāo)，建立災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估的氣象指標(biāo)體 系，基于不同強(qiáng)度頻率的評(píng)估思路構(gòu)建綜合危險(xiǎn)指數(shù)， 對(duì)中國(guó)低溫雨雪冰凍災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行了評(píng)估和區(qū)劃。

以上研究主要針對(duì)的是全國(guó)大范圍或南方某些省 個(gè)別比較嚴(yán)重的低溫雨雪過(guò)程或事件，且多為個(gè)例分 析、歷史比較或評(píng)估區(qū)劃，而對(duì)湖北省區(qū)域性持續(xù)低溫 雨雪過(guò)程的研究較少。湖北省在開(kāi)展第一次全國(guó)自然 災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查工作時(shí)，需要針對(duì)湖北過(guò)去近70a的 區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程進(jìn)行梳理，特別是在氣候變 暖背景下湖北省持續(xù)低溫雨雪過(guò)程有何變化特征方面還尚待深入研究。為此，本文首先基于萬(wàn)素琴等（2008） 對(duì)單站持續(xù)低溫雨雪冰凍過(guò)程指數(shù)的構(gòu)建思路，提出 增加積雪作為災(zāi)害要素，并采用積雪深度和降雪日數(shù) 來(lái)替代雨雪量、雨雪日數(shù)表征雨雪的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間， 用平均氣溫和低溫日數(shù)表征低溫的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間， 重新建立了湖北省單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程評(píng)估指數(shù)模 型；然后，定義區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程，并將其應(yīng)用 在區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程評(píng)估指數(shù)模型的構(gòu)建中； 最后，對(duì)湖北省單站及區(qū)域性低溫雨雪過(guò)程的發(fā)生時(shí) 間、頻次、強(qiáng)度等時(shí)空分布和變化特征等進(jìn)行初步分 析，以期為今后湖北冬季持續(xù)低溫雨雪過(guò)程監(jiān)測(cè)評(píng)估 以及雪災(zāi)普查工作提供參考依據(jù)。

1資料與方法

1.1資料說(shuō)明

本文使用的資料為：（1）湖北省76個(gè)國(guó)家級(jí)地面 氣象站自建站開(kāi)始至2020年的逐日平均氣溫、積雪深 度和降雪觀測(cè)數(shù)據(jù)，來(lái)源于湖北省氣象信息保障中 心；（2）1950年代至2020年湖北省氣象災(zāi)情資料，來(lái)源 于《中國(guó)氣象災(zāi)害大典·湖北卷》以及武漢區(qū)域氣候中 心編制的1971—2020年歷年的《湖北省氣候影響評(píng) 價(jià)》等。需要說(shuō)明的是，本文的研究時(shí)段是指當(dāng)年11 月至次年3月，即除了包括冬季（當(dāng)年12月至次年2 月），還考慮到了11月、3月分別是秋冬、冬春的轉(zhuǎn)換時(shí)段，11月常出現(xiàn)強(qiáng)寒潮，3月易發(fā)生倒春寒天氣，天氣 氣候突變的初期是氣象災(zāi)害影響最為關(guān)鍵的時(shí)期之 一（李蘭等，2011）。此外，由于全省各站建站時(shí)間不 一，直至1975年全省才建起76站，所以計(jì)算湖北省單 站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程，以及基于單站分析區(qū)域性持續(xù) 低溫雨雪過(guò)程發(fā)生區(qū)域的空間分布用到的是1975— 2020年的數(shù)據(jù)。而1950年代至1970年代災(zāi)情資料中 均記載有典型的區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程，為了評(píng)估 湖北省建站以來(lái)的區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的歷史 排位，參照1.2.1中區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的定義， 對(duì)1951-2020年區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程進(jìn)行分析。

1.2研究方法

1.2.1持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的定義

低溫雨雪是湖北省冬季多發(fā)的一種綜合性重大 災(zāi)害性天氣，其過(guò)程具有影響時(shí)間長(zhǎng)、范圍廣、災(zāi)情 重、直接災(zāi)害和衍生災(zāi)害并存的特點(diǎn)，單站持續(xù)性低 溫雨雪過(guò)程，包含雨雪和低溫兩個(gè)含義。雨雪后若氣 溫持續(xù)保持在0℃或以下，積雪難以融化，災(zāi)害影響會(huì) 繼續(xù)存在，并且持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間的降雪、深厚積雪、低溫 會(huì)對(duì)社會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重危害（陳正洪，2010），所以雨雪過(guò)程 是指出現(xiàn)了連續(xù)5d以上降雪或積雪的過(guò)程。而低溫過(guò)程的判別，關(guān)鍵在于判斷標(biāo)準(zhǔn)中采用的是日平均氣 溫還是日最低氣溫及其閾值的確定（王凌等，2008；葉 成志等，2009；彭貴芬等，2010；王海軍等，2010）。

定義連續(xù)5d以上降雪或積雪過(guò)程的同期或前后 期也伴隨出現(xiàn)連續(xù)低溫且連續(xù)雨雪或積雪過(guò)程和連 續(xù)低溫過(guò)程有至少1d的重疊，為一次持續(xù)低溫雨雪過(guò) 程。將連續(xù)雨雪和連續(xù)低溫兩個(gè)開(kāi)始日最早的日期， 至兩個(gè)結(jié)束日最晚的日期間的時(shí)間段，定義為某一測(cè) 站的一次持續(xù)低溫雨雪過(guò)程。其中，持續(xù)雨雪天氣定義為：連續(xù)5d及以上的降雪或積雪天氣（允許期間有 1d間歇），連續(xù)7d及以上的降雪或積雪天氣（允許期間 有2d間歇，但間歇日不連續(xù)），連續(xù)10d及以上的降雪 或積雪天氣（允許期間有3d間歇，但間歇日不連續(xù)）。低溫過(guò)程的定義為連續(xù)多日日平均氣溫≤0℃的過(guò)程。

對(duì)單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的定義參考了萬(wàn)素琴等（2008）的定義并進(jìn)行了兩處修訂：（1）增加持續(xù)低溫雨 雪過(guò)程的災(zāi)害情景（即由降雪修訂為同時(shí)考慮降雪或 積雪）。（2）采用物理意義清晰的0℃作為低溫的閾值， 定義低溫過(guò)程為連續(xù)多日日平均氣溫≤0℃的過(guò)程。物理學(xué)上水的凝固點(diǎn)是0℃，這對(duì)降雪或積雪有很好 的指示意義。

對(duì)區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程定義為湖北省單日 內(nèi)至少有1/4的國(guó)家氣象觀測(cè)站出現(xiàn)單站持續(xù)低溫雨 雪天氣則為區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪日。出現(xiàn)5個(gè)或5個(gè)以 上連續(xù)區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪日，則為一次區(qū)域性持續(xù)低 溫雨雪過(guò)程；區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程起止日的判定

為：區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的開(kāi)始日為滿(mǎn)足區(qū)域性持 續(xù)低溫雨雪過(guò)程條件的首個(gè)區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪日，區(qū) 域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的結(jié)束日為滿(mǎn)足區(qū)域性持續(xù)低 溫雨雪過(guò)程條件的最后一個(gè)區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪日。 1.2.2持續(xù)低溫雨雪過(guò)程綜合指數(shù)模型的構(gòu)建

為了進(jìn)一步還原災(zāi)害情景以及降低雨雪量中降 雨對(duì)持續(xù)低溫雨雪過(guò)程評(píng)估帶來(lái)的干擾，本文在梳理 湖北過(guò)去近70a的區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程時(shí)，先從 單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程著手，構(gòu)建單站持續(xù)低溫雨雪 過(guò)程綜合指數(shù)模型。

（1）單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程綜合指數(shù)的構(gòu)建。湖 北省雨雪天氣往往交替出現(xiàn)，降水量的氣象站觀測(cè)資 料，難以做到降雨和降雪的區(qū)分，而同樣降水量的條件 下，降雪和降雨產(chǎn)生的危害是不一樣的，不對(duì)二者進(jìn)行 區(qū)分，會(huì)導(dǎo)致夸大降雨弱化降雪引起的災(zāi)害嚴(yán)重性；其 次，由于冬季降水存在多相態(tài)（雨、雪等），故本文選取表達(dá)積雪累積量特征的積雪深度和降雪天氣（包括雨夾 雪）的日數(shù)來(lái)表征雨雪過(guò)程強(qiáng)度，以降低雨雪量中雨量 對(duì)構(gòu)建持續(xù)低溫雨雪指數(shù)帶來(lái)的不確定影響。

對(duì)過(guò)程的平均氣溫、平均氣溫≤0℃的日數(shù)、最低 氣溫等低溫過(guò)程的指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析可知，過(guò)程平 均氣溫與過(guò)程最低氣溫有高度的相關(guān)性，在a=0.05顯 著性水平上相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.91，考慮到選取指標(biāo)需要 滿(mǎn)足獨(dú)立性的要求，低溫部分的評(píng)估指標(biāo)，采用的是過(guò) 程中低溫期間的平均溫度以及過(guò)程中的低溫日數(shù)。

本文采用持續(xù)低溫雨雪過(guò)程降雪日數(shù)dx（記為d） 及期間最大積雪深度px（記為p）作為評(píng)估雨雪部分的 兩項(xiàng)指標(biāo)，選取日平均氣溫≤0℃的低溫日數(shù)dt（記為 d）及低溫期間的平均氣溫tm（記為tm）兩個(gè)要素作為評(píng) 估低溫部分的兩項(xiàng)指標(biāo)，共4個(gè)因子作為某一測(cè)站持 續(xù)低溫雨雪過(guò)程綜合評(píng)估指標(biāo)因子。采用等權(quán)重方案 求和計(jì)算綜合指數(shù)。單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程綜合指數(shù) 用Z：表示，計(jì)算公式如下

式（1）-（5）中，Z（i）為單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程綜合指數(shù)， d.（i）為最長(zhǎng)連續(xù)降雪日數(shù)，p、（i）為期間最大積雪深度， d（i）為最長(zhǎng)連續(xù)低溫日數(shù)，tm（i）為低溫期間的平均氣 溫，d.（0）為最長(zhǎng)連續(xù)降雪日數(shù)的平均值；p.（0）為最大積 雪深度的平均值；d（0）為最長(zhǎng)連續(xù)低溫日數(shù)的平均值； tm（0）為低溫期間的平均氣溫的平均值，i為年份。平均 值是指1991—2020年間求平均，n為30。

（2）區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程綜合指數(shù)模型構(gòu) 建。由于單站的持續(xù)低溫雨雪綜合指數(shù)已經(jīng)評(píng)估了 單站雨雪、低溫的綜合強(qiáng)度，所以區(qū)域性持續(xù)低溫雨 雪過(guò)程綜合指數(shù)模型依據(jù)過(guò)程影響范圍、過(guò)程持續(xù)時(shí) 間和過(guò)程平均強(qiáng)度三因素建模。區(qū)域性持續(xù)低溫雨 雪過(guò)程持續(xù)時(shí)間即區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程從開(kāi)始 日至結(jié)束日的總?cè)諗?shù)D。區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程影 響范圍為區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程中持續(xù)低溫雨雪 站數(shù)比A1，即過(guò)程中出現(xiàn)的持續(xù)低溫雨雪站數(shù)與湖北 省國(guó)家氣象觀測(cè)站總站數(shù)之比。區(qū)域性持續(xù)低溫雨 雪過(guò)程平均低溫雨雪強(qiáng)度為I。區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪

過(guò)程綜合指數(shù)為Z。其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下

其中，N為設(shè)定區(qū)域當(dāng)年國(guó)家氣象觀測(cè)站總站數(shù)，M為區(qū)域內(nèi)過(guò)程中出現(xiàn)的持續(xù)低溫雨雪站數(shù)。Z（i）為區(qū) 域內(nèi)過(guò)程中第i個(gè)站的持續(xù)低溫雨雪過(guò)程綜合指數(shù)。

區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程綜合強(qiáng)度等級(jí)依據(jù)區(qū) 域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程綜合指數(shù)Z確定。計(jì)算設(shè)定區(qū) 域氣候標(biāo)準(zhǔn)期（1991—2020年）內(nèi)區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪 過(guò)程綜合指數(shù)值，采用百分位數(shù)法，以50%、80%和 95%百分位對(duì)應(yīng)的百分位數(shù)為等級(jí)閾值，將區(qū)域性持 續(xù)低溫雨雪過(guò)程綜合強(qiáng)度劃分為一般、較強(qiáng)、強(qiáng)和特 強(qiáng)四個(gè)等級(jí)（萬(wàn)素琴等，2008）。

2湖北省持續(xù)低溫雨雪過(guò)程評(píng)估結(jié)果與分析

2.1單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的評(píng)估與分析

根據(jù)單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的定義，由于單站建 站時(shí)間不統(tǒng)一，直至1975年全省才建成76站，故對(duì) 1975—2020年湖北省單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程進(jìn)行了 梳理，在這段時(shí)間內(nèi)，湖北共出現(xiàn)2353次單站低溫雨 雪過(guò)程，下面對(duì)這些過(guò)程及其發(fā)生時(shí)間、區(qū)域等方面 進(jìn)行分析，并初步探討了造成持續(xù)低溫雨雪過(guò)程分布 差異的海拔高度和地形的影響。

2.1.1發(fā)生時(shí)間及變化特征

湖北省單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程主要發(fā)生在12月、 1月和2月，其中又以1月發(fā)生次數(shù)最多，占53.2%，其 次是2月，占比26.5%，12月，占比19.7%。另外，在11 月出現(xiàn)了14站次（表1），發(fā)生地點(diǎn)主要集中在神農(nóng)架、 利川、?？?、五峰等鄂西山區(qū)。從單站低溫雨雪過(guò)程逐年頻次變化圖來(lái)看（表1），1975年以來(lái)，低溫雨雪過(guò)程發(fā) 生最多的是1980年133站次。逐年頻次的年際變化呈 階段性變化特征，1975—1990年是一個(gè)較長(zhǎng)的偏多的 階段，1991—2005年、2006-2020年轉(zhuǎn)為偏少，并且偏少程度在增加，2006—2020年整體均值較1975—1990年的減少20站次。1975—2020年單站持續(xù)低溫雨雪 過(guò)程發(fā)生頻次呈現(xiàn)一定程度的下降趨勢(shì)，變化趨勢(shì) 為-8.7次·（10a）1，相關(guān)系數(shù)通過(guò)0.001的顯著性水平。 從年代變化來(lái)看，1980-1989年是年均單站過(guò)程發(fā)生 最多的年代，達(dá)74次，其次是1970-1979年60次，2010-2019年減少到只有40次，較頻次最多的1980—1989年減少近一半。分析逐年低溫雨雪過(guò)程 發(fā)生頻次與冬季平均氣溫距平關(guān)系可知，兩者變化呈 現(xiàn)很好的反相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.69，通過(guò)了0.001 的顯著性水平。1970-1989年，湖北省冬季屬于偏冷 狀態(tài)，相應(yīng)發(fā)生低溫雨雪過(guò)程次數(shù)較多，而進(jìn)入90年 代，冬季溫度有所快速回升，1991-2020年出現(xiàn)了15 年暖冬，在暖冬出現(xiàn)的年份，發(fā)生低溫雨雪過(guò)程的次 數(shù)明顯偏少，其中2016年未發(fā)生持續(xù)低溫雨雪過(guò)程。

由上可知，氣候變暖與冬季持續(xù)低溫雨雪過(guò)程發(fā)生的 頻次減少密切相關(guān)。

2.1.2與海拔高度的關(guān)系

發(fā)生單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程最多的站是神農(nóng)架、 利川、五峰、咸豐等4個(gè)站，發(fā)生頻次都是50次以上， 最多的是神農(nóng)架站，共發(fā)生了105次。

為了分析持續(xù)低溫雨雪過(guò)程與海拔的關(guān)系，統(tǒng)計(jì) 了不同海拔高度下單站持續(xù)性低溫雨雪過(guò)程發(fā)生次 數(shù)以及對(duì)應(yīng)站點(diǎn)的分布情況（表2），由此可知，隨著海拔升高，單站平均發(fā)生低溫雨雪過(guò)程次數(shù)也在增加。湖 北省76個(gè)站點(diǎn)中有7個(gè)站點(diǎn)在500m以上，主要分布在 鄂西地區(qū)，1975-2020年共發(fā)生了369次持續(xù)低溫雨 雪過(guò)程，占湖北省單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的15.7%，其 中500～1000m的單站平均發(fā)生次數(shù)為45，1000m以 上的站為利川，其單站平均發(fā)生次數(shù)為99。海拔在 100m以下的，主要分布在江漢平原和鄂東地區(qū)，平均 單站發(fā)生次數(shù)為26左右，100～500m之間的站點(diǎn)，主 要分布在鄂西地區(qū)，單站平均發(fā)生次數(shù)為32。

從圖2可知，單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程高發(fā)區(qū)位于鄂 西高山、半高山地區(qū)，其中神農(nóng)架（105次），利川（99次）； 而江漢平原的荊門(mén)、鐘祥等地及鄂東地區(qū)的隨州、大 悟等地分布在鄂西山地與桐柏、大洪山相夾的冷空氣 南下通道內(nèi)，容易形成持續(xù)低溫雨雪天氣過(guò)程。

2.2區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程評(píng)估與分析

2.2.1區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程評(píng)估

根據(jù)區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的定義，統(tǒng)計(jì) 1951—2020年湖北省氣象站的溫度和降水資料可知， 共出現(xiàn)了70次區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程。并參考湖 北省地標(biāo)《區(qū)域性暴雨過(guò)程綜合強(qiáng)度評(píng)估》中區(qū)域性暴雨的過(guò)程綜合強(qiáng)度的計(jì)算方法，進(jìn)一步從過(guò)程影 響范圍、過(guò)程持續(xù)時(shí)間和過(guò)程平均強(qiáng)度三方面構(gòu)建 了區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程綜合指數(shù)（Z）。為了評(píng)估 湖北省建站以來(lái)的區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的歷史排 位，并減少全省站點(diǎn)建站時(shí)間不統(tǒng)一對(duì)結(jié)果的影響，本文 在分析區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的時(shí)間分布時(shí)，研究時(shí) 段是1951-2020年，分析區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的 發(fā)生區(qū)域的空間分布時(shí)，研究時(shí)段為1975—2020年。

根據(jù)湖北區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的統(tǒng)計(jì)信息 可知，Z值達(dá)到21.2以上的（強(qiáng)等級(jí)及以上）的過(guò)程共 28次，其中特強(qiáng)11次，除了10年代，其他年代均有出 現(xiàn)，以50年、60年代最多（3次），其次是70年代（2次）， 達(dá)到強(qiáng)等級(jí)的過(guò)程共9次，以50年代發(fā)生次數(shù)最多， 達(dá)3次；進(jìn)一步分析可知，50年代區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪 過(guò)程的發(fā)生最為頻繁而且強(qiáng)度也大，60年代和70年代 雖然區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的頻次為10，不及80年 代那么頻繁（13次），但是強(qiáng)等級(jí)及以上過(guò)程發(fā)生次數(shù) 較80年代略多，進(jìn)入90年代后，區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪 過(guò)程次數(shù)發(fā)生進(jìn)一步減少，但過(guò)程的極端性增加，近 70年來(lái)Z值的次高值出現(xiàn)在2008年，這表明在氣候變 暖的背景下，會(huì)出現(xiàn)極端冷事件。

按照綜合強(qiáng)度值由大到小的順序，對(duì)其中的最強(qiáng) 10個(gè)區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程進(jìn)行正排序，給出各過(guò) 程實(shí)況以及綜合強(qiáng)度評(píng)估值（等級(jí)）（表3）。由表可知，特強(qiáng)等級(jí)排名前5的過(guò)程（1954、2008、1969、1977和1984年）中，有3次過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)半個(gè)月以上，影響區(qū)域覆蓋全省大部，平均單站持續(xù)低 溫雨雪過(guò)程綜合強(qiáng)度達(dá)15以上的有4次，查閱《中國(guó) 氣象災(zāi)害大典·湖北卷》以及歷年湖北氣候影響評(píng)價(jià) 中的典型過(guò)程的可知，其中最嚴(yán)重的是1954年的過(guò) 程，《中國(guó)氣象災(zāi)害大典·湖北卷》（姜海如，2007）中提 到，該過(guò)程是由于蒙古國(guó)的冷高壓不斷分裂小股冷空 氣經(jīng)華北平原南下，冷鋒南移到華南呈準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)， 鋒后有大片雨雪區(qū)，此次過(guò)程降溫雖緩慢，但過(guò)程降 溫幅度大。持續(xù)的嚴(yán)寒造成全省農(nóng)作物凍害嚴(yán)重，油 菜凍死近半。全省凍死耕牛11萬(wàn)余頭，約占災(zāi)前耕牛 總數(shù)的1/4。陽(yáng)新、廣濟(jì)、鄖縣、松滋等地柑橘大部分 凍死。漢水出現(xiàn)了二十世紀(jì)少見(jiàn)的結(jié)冰，天門(mén)縣境內(nèi) 漢江可行板車(chē)，漢川、安陸境內(nèi)府河封凍，洪湖縣近 2萬(wàn)農(nóng)戶(hù)被冰雪圍困。直到1955年元月21日，漢水 冰凍才全部解除，漢江航運(yùn)恢復(fù)。其次是2008年，據(jù) 陳正洪等（2008），2008年過(guò)程造成湖北省受災(zāi)人口 2279.8萬(wàn)人，因?yàn)?zāi)直接死亡13人，傷病22869人，轉(zhuǎn)移 住危房群眾和倒房災(zāi)民21.65萬(wàn)人，飲水困難320.2萬(wàn) 人，鐵路、公路累計(jì)滯留旅客2.625×10人次；農(nóng)作物受 災(zāi)1.6285×106hm2，其中絕收2.157×10hm2，直接經(jīng)濟(jì)

損失超過(guò)110億元，湖北省出現(xiàn)了自1954/1955年冬季 以來(lái)最嚴(yán)重的低溫雨雪冰凍災(zāi)害。排在第3、4位的是 1969年和1977年元月下旬的兩次的過(guò)程，從《中國(guó)氣象災(zāi)害大典·湖北卷》（姜海如，2007）可知，其特點(diǎn)是來(lái) 勢(shì)兇猛，降溫劇烈，最低溫異常低。1969年元月下旬， 除地處鄂西南河谷的恩施地區(qū)沒(méi)有出現(xiàn)低于-9℃（柑 橘毀滅性?xún)龊Φ呐R界溫度）的低溫外，其它大部分地區(qū) 在1月26日-2月2日連續(xù)6天日平均氣溫在-3～-8℃。 1月31日全省極端最低氣溫為-10～-17.3℃。1977年 1月下旬，湖北省大部地區(qū)下了10～20mm的大雪。由 于氣溫低，積雪不融化，不少地方積雪深達(dá)1尺左 右。最低氣溫降到-10～-18℃，鄂西南河谷也出現(xiàn)了低于-9℃的低溫。這次低溫嚴(yán)重，使蔬菜、柑橘和油 菜等越冬作物受到非常嚴(yán)重的凍害，造成重大的經(jīng)濟(jì) 損失，僅武漢市就凍壞了幾萬(wàn)噸蔬菜，造成市場(chǎng)供應(yīng) 緊張。宜昌地區(qū)的柑橘，又一次遭到毀滅性?xún)龊?，?橘產(chǎn)量大減，由大凍前的31.1萬(wàn)擔(dān)，陡降到1978年的 5.5萬(wàn)擔(dān)，減產(chǎn)八成以上。此后，經(jīng)歷了5個(gè)減產(chǎn)年，到1982年才恢復(fù)到大凍前的產(chǎn)量水平。另外，排在第5 位的過(guò)程在《中國(guó)氣象災(zāi)害大典·湖北卷》（姜海如， 2007）中也可查到相關(guān)災(zāi)情損失數(shù)據(jù)，由于缺乏定量化 綜合災(zāi)情評(píng)估指標(biāo)，尚無(wú)法進(jìn)行災(zāi)損排位，但評(píng)估的 前5強(qiáng)過(guò)程強(qiáng)度等級(jí)基本反映了其實(shí)際綜合災(zāi)情，評(píng) 估結(jié)果與實(shí)際災(zāi)情基本一致。第6一10位過(guò)程在歷年 的《湖北省氣候影響評(píng)價(jià)》、萬(wàn)素琴等（2008）以及《湖北 天氣預(yù)報(bào)手冊(cè)》的相關(guān)描述或結(jié)論中也有所體現(xiàn)。實(shí) 際災(zāi)情數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析表明，本文基于氣象要素的區(qū)域 性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程綜合指數(shù)能反映承災(zāi)體實(shí)際的 致災(zāi)損失，可用于災(zāi)后損失的預(yù)估。

2.2.2發(fā)生時(shí)間與變化特征

在研究時(shí)段內(nèi)（11月一次年3月），區(qū)域性持續(xù)低 溫雨雪過(guò)程最早發(fā)生的是時(shí)段是12月上旬初（1954 年），最晚時(shí)段是2月下旬末（1988年），有34次過(guò)程發(fā) 生在1月，接近總次數(shù)的一半，發(fā)生始于12月、2月的 分別有17次、19次。綜上可知，湖北區(qū)域性持續(xù)低溫 雨雪過(guò)程主要發(fā)生時(shí)間是1月、2月和12月。

統(tǒng)計(jì)對(duì)比各年代發(fā)生區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程 的頻次（表4）發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)50年代發(fā)生頻次最多，共發(fā) 生了15次，占總次數(shù)的21.8%，其次是80年代13次， 而90年代、00年代是發(fā)生次數(shù)最少的年代，10年代次 之；從年代際變化特征來(lái)看，經(jīng)歷了一個(gè)由多到少，80 年代達(dá)到次峰值后，進(jìn)入90年代突然變少的變化趨 勢(shì)。這與單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程變化趨勢(shì)大體一致，同 樣與湖北冬季平均氣溫的氣候變化特征相符，區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程發(fā)生最多的年代都是冬季偏冷的年代， 而冬季偏暖的年代發(fā)生區(qū)域持續(xù)低溫雨雪過(guò)程減少。

2.2.3發(fā)生區(qū)域

將1975-2020年每次區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程 中涉及的站點(diǎn)進(jìn)行疊加統(tǒng)計(jì)，從而得到全省區(qū)域性持 續(xù)低溫雨雪過(guò)程的易發(fā)區(qū)（圖3）。由圖3可知，近45a 湖北省區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的易發(fā)區(qū)集中在鄂 西高山或半高山地區(qū)、漢江河谷一帶、江漢平原荊州 一帶、鄂東南南部低山平原地區(qū)以及鄂東北山脈的缺 口處。對(duì)比單站過(guò)程的高發(fā)區(qū)，可以發(fā)現(xiàn)，神農(nóng)架、利 川仍然是區(qū)域過(guò)程中涉及最多的站點(diǎn)。不同的是，區(qū) 域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的易發(fā)區(qū)較單站過(guò)程往南影 響到了荊州地區(qū)一帶。這是因?yàn)槔淇諝庥蓾h江中游 河谷進(jìn)入江漢平原和洞庭湖平原后，行速減慢，在江 漢平原和洞庭湖平原停留時(shí)間較長(zhǎng)，易于與暖濕氣流 交綏形成大范圍的持續(xù)低溫雨雪過(guò)程。

3結(jié)論與討論

本文在萬(wàn)素琴等（2008）對(duì)湖北持續(xù)性低溫雨雪冰 凍過(guò)程定義的基礎(chǔ)上，考慮到雨雪過(guò)后氣溫持續(xù)低于 0℃，積雪難以融化，災(zāi)害的影響仍持續(xù)，因此在單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的定義中做了兩處修訂，即提出增 加積雪作為災(zāi)害情景，并將0℃作為低溫的閾值，修改 了單站持續(xù)低溫雨雪過(guò)程的定義。其次，為了降低采 用雨雪量中雨量對(duì)構(gòu)建持續(xù)低溫雨雪指數(shù)帶來(lái)的量 級(jí)跳躍的影響，以及考慮到選取指標(biāo)需要滿(mǎn)足獨(dú)立性 的要求，做了第三步修訂，即采用過(guò)程最大積雪深度、 過(guò)程降雪日數(shù)、過(guò)程低溫日數(shù)、過(guò)程平均氣溫重新搭 建了持續(xù)低溫雨雪指數(shù)。最后，將修訂后的單站持續(xù) 低溫雨雪過(guò)程指數(shù)應(yīng)用于湖北省單站和區(qū)域性持續(xù) 低溫雨雪過(guò)程評(píng)估。得到以下主要結(jié)論：

（1）計(jì)算得到湖北省最嚴(yán)重的5次區(qū)域性持續(xù)低 溫雨雪過(guò)程分別出現(xiàn)在1954、1969、1977、1984和2008年，最嚴(yán)重的是1954年12月24日-1955年1月18日的過(guò)程，其次是2008年1月12日-2008年2月5日的 過(guò)程。

（2）高程為20～50m的單站平均發(fā)生低溫雨雪過(guò) 程次數(shù)為26，隨著海拔升高，單站平均發(fā)生低溫雨雪 過(guò)程次數(shù)也在增加。500～1000m的單站平均發(fā)生次 數(shù)為45，1000m以上的站為利川，其單站平均發(fā)生次 數(shù)達(dá)到99，分別較高程為20～50m的分別增加了 73%、近3倍。

（3）湖北省單站和區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程均在 20世紀(jì)80年代前發(fā)生次數(shù)較多，從90年代后屬于減 少的階段，但其強(qiáng)度更趨極端。

（4）近45a湖北省區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪過(guò)程易發(fā) 區(qū)位于鄂西高山或半高山區(qū)、漢江河谷一帶、江漢平 原荊州一帶、鄂東南南部低山平原地區(qū)以及鄂東北大 洪山脈缺口處，對(duì)比近45a來(lái)單站過(guò)程的高發(fā)區(qū)，神 農(nóng)架和利川仍是出現(xiàn)最多（36次）的站，且除區(qū)域性持 續(xù)低溫雨雪過(guò)程的易發(fā)區(qū)南延至荊州地區(qū)外，其他地 區(qū)分布大致相同。

本文對(duì)湖北過(guò)去近70a的區(qū)域性持續(xù)低溫雨雪 過(guò)程進(jìn)行了客觀識(shí)別，并初步分析了湖北省單站及區(qū) 域性低溫雨雪過(guò)程的發(fā)生時(shí)間、頻次、強(qiáng)度等的時(shí)空 變化特征，以期為冬季湖北的持續(xù)低溫雨雪過(guò)程監(jiān)測(cè) 評(píng)估以及湖北省雪災(zāi)普查工作提供參考依據(jù)。但對(duì) 于不同行業(yè)，持續(xù)低溫雨雪災(zāi)害的致災(zāi)機(jī)理并不一 樣，所以致災(zāi)因子的選取是不同的。下一步工作將結(jié) 合農(nóng)業(yè)或交通行業(yè)持續(xù)低溫雨雪災(zāi)害的災(zāi)情數(shù)據(jù)，開(kāi) 展持續(xù)低溫雨雪災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，進(jìn)一步揭示針 對(duì)行業(yè)的持續(xù)低溫雨雪災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)特征變化。

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（責(zé)任編輯閔愛(ài)榮）