云南楚雄州霜冻天气分析

王金萍，徐顺琼，李宏波，杨若华

(1.云南大学大气科学系，云南 昆明 650091;2.云南省楚雄州气象局，云南 楚雄 675000;3.云南省楚雄师范学院，云南 楚雄 675000)

云南楚雄州霜冻天气分析

王金萍1，2，徐顺琼3，李宏波2，杨若华2

(1.云南大学大气科学系，云南 昆明 650091;2.云南省楚雄州气象局，云南 楚雄 675000;3.云南省楚雄师范学院，云南 楚雄 675000)

通过分析楚雄州1980—2008年楚雄州出现的91次霜冻灾害天气，得到楚雄州霜冻天气出现的时间、空间以及地理分布规律，统计该91次天气过程的影响系统及影响频率，得到霜冻天气的影响系统分类。同时通过分析2009年3月14日的霜冻灾害天气，发现西风槽东移后整个高原突转为西北气流控制引导冷空气南下，冷平流的输送从高层延伸到中低层是产生“3·14”严重霜冻的主要原因。另外，低层冷高压控制，水汽辐合稀少，天气晴朗辐射降温也是霜冻产生的重要原因。

霜冻;强降温;冷平流

1 引言

霜冻是指春秋季节，地面或者植物表面温度下降至足以使植物遭受伤害甚至死亡的一种气象灾害，造成的灾害范围广、损失大，通常把地面最低温度＜0℃当作霜冻标准。对云南危害较大的是发生在2—4月春季的晚霜冻，段旭(1998年)等通过对低温、叶温和气温之间的关系统计估算和分析研究，给出了春季晚霜冻客观定量的指标，结合我州实际，霜冻业务标准定义为：

2月，TMIN≤0℃，全州5站次及以上达到标准为全州性霜冻天气;

3月，TMIN≤1℃，全州5站次及以上达到标准为全州性霜冻天气;

4月，TMIN≤2℃，全州5站次及以上达到标准为全州性霜冻天气;

其它月份，TMIN＜0℃，全州7站次及以上达到标准为全州性霜冻天气;

其中TMIN表示日最低气温。由于楚雄州霜冻天气危害主要在2—4月更为突出，霜冻的预报也主要在2—4月开展。统计1980—2008年2—4月霜冻天气，29a中我州共出现了93次全州性霜冻天气过程。

2 雄州霜冻发生的时空分布规律及特征

2.1 楚雄州霜冻年际分布特征

分析全州性霜冻天气次数，20世纪80年代、90年代发生均较为频繁，80年代年平均出现次数为4.3次，90年代年平均出现次数为3.6次，出现次数最多的1983年共出现10次全州性霜冻，进入21世纪后霜冻发生次数明显减少，2000—2008年年平均次数减少到1.6次，特别是2000年、2001年，没有发生霜冻灾害。分析表明，楚雄州霜冻灾害天气呈明显减少趋势(图1)。

2.2 楚雄州霜冻月际分布特征

按照楚雄州全州性霜冻的业务标准进行统计，全州性霜冻2月共出现75次，占总次数的81%，3月共出现18次，占总次数的19%，4月没有出现全州性霜冻灾害。

图2 楚雄州霜冻次数地理分布图

2.3 楚雄州霜冻次数地理分布特征

楚雄州霜冻灾害的地理分布极为不均，热坝元谋为霜冻最少的县，29 a中仅1986年3月2日出现过，其次是双柏县，29 a共出现了10次，霜冻灾害最为频繁的是南华县、武定县。统计结果表明，北部元谋、永仁，南部双柏、楚雄霜冻灾害的发生频率相对偏低，霜冻影响频次相对偏高的为南华、武定、姚安、禄丰、大姚、牟定等中部县(市)(图2)。

3 楚雄州霜冻灾害的主要影响天气系统

霜冻灾害的预报一直是天气预报员的一个重要预报内容，随着经济的发展，农作物种植呈现多样化的态势，对霜冻天气的预报也提出了新的要求。1980—2008年，楚雄州全州性霜冻灾害共出现93次，其中2月出现75次，3月出现18次。分析这93次灾害天气(其中1985年2月14，1993年2月1日缺资料，分析个例为91个)，导致楚雄州出现霜冻的500hPa天气系统主要为偏北气流、横槽、南支槽、高原东南部位于四川西部的低槽(高原槽)4类系统，700hPa天气系统主要为偏北气流、滇中辐合区、南支槽、川滇(低涡)切变、缅甸至滇西北小高压5类系统。

通过分析91次个例的天气背景，楚雄州霜冻灾害主要有以下几类环流形势：第一类，冷平流从高层经偏北气流引导南下下沉，导致气温夜间骤降引起霜冻;这种情况天气晴朗无雨。第二类，南支槽过境后，楚雄州为槽后偏西或西北气流控制，此时如果北方冷平流输送较强，天气转晴辐射加强伴随冷空气造成霜冻。切变线南压后，我州为偏北或东北气流，冷空气及强辐射引起霜冻。这种情况天气为雨后快速转晴。第三类，700hPa川滇切变快速南压，强冷空气到达我州引起霜冻，有时会有天气现象如雨雪等伴随，发生概率较少。

表1 楚雄州霜冻灾害的主要影响系统及频次

4 霜冻天气典型个例分析

2009年3月14日凌晨，由于受高空强冷平流和地面辐射降温的共同影响，滇中包括楚雄州境内出现了一次明显的霜冻天气。楚雄州全州10县(市)测站有南华、大姚、武定、禄丰和姚安5个县最低气温＜0℃，全州农作物受灾严重，特别是姚安县全县共有6 821 hm2小春粮食和经济作物受灾，其中蚕桑受灾1 261 hm2，大蒜 190 hm2，洋芋 63 hm2，油菜 1 341 hm2，蚕豆 1 736 hm2，小麦1 244hm2，大麦626 hm2，葡萄30 hm2，经济林果304 hm2，造成全县范围内经济损失达2 748.24万元。

4.1 环流背景分析

4.1.1 500hPa环流背景分析 2009年3月12日08时，乌拉尔山到巴尔喀什湖间为高压脊区，西风槽位于青海东部—四川西部—西藏南部—孟湾一线，云南处于槽前西南气流区控制，西风槽13日东移，位于外蒙古的西风大槽13日同时东移，两支低槽合并形成强大的从我国东北到西南的东亚大槽，整个高原13日08时变为大范围强劲北偏西气流控制，风速最大在四川西北部达到24 m/s，滇西北风速达到18 m/s。东亚大槽的西段位于四川东南—我州北部—滇西，低槽后部的冷舌在玉树达到了-26℃，滇西北丽江也达到了-18℃，槽后强劲的西北气流有利于引导冷空气南下，13日20时，冷空气已经到达我州北部上空，西北气流随即控制我州。从500hPa的分析可以看出，冷空气在西风槽的东移过程中在高原上堆积，然后随着低槽西段的东南移快速南下，特点是高原迅速转为大范围强劲偏北气流控制，速度快，强度大。

4.1.2 700hPa环流背景分析 分析700hPa形势，3月12日08时新疆—青海西部为高压脊控制，四川盆地—西藏中部有一弱的切变，阻塞形势明显，312hPa控制了云南大部，13日08时高原上的高脊区东南移到达四川西部及西藏东南部，中心强度为317hPa，阻塞崩溃，我省转为西北气流控制，最大风速达18m/s，20时高压东南移，云南为冷高压控制，冷高压中心318hPa位于昆明，我州天气晴朗，温度下降，配合凌晨辐射，产生霜冻。

从环流形势的分析来看，高层强冷平流的快速南下，低层冷高压的控制，导致了我州冷空气降温的同时天空晴朗辐射加强，形成霜冻。

4.2 温度、气压分析

3月14日霜冻天气，区域气象站测出气温最低值出现在姚安县的前场镇，极端最低气温达-3.7℃，南华岔河-3.3℃，武定白露-2.8℃，大姚新街-2.5℃、金碧 -1.2℃，姚安弥兴 -2.3℃、太平 -2.1℃，南华龙川-1.7℃，武定猫街-1.6℃、狮山-0.9℃。从姚安气象站的温度情况来看(图3)，由于冷空气的南下及辐射降温，14日6时测站气温下降达到0℃，7—9时一直维持在0℃以下，霜冻灾害在此期间发生。9时以后气温迅速回升。从气压情况来看，由于冷空气从高层南下，高原到我省为强劲西北气流控制造成气流下沉，气压升高。从姚安气压变化情况来看，22时以后气压维持较高值，14日8时以后气压突然增大，维持时间为3 h左右，即为昆明冷高压主体到达并影响楚雄州产生霜冻时段。

4.3 温度场分析

图3 3月13日20时-14日20时姚安观测站气温、气压变化图(粗实线为气温，细实线为气压)

分析3月13-14日的温度平流输送情况(图4)，可以看到13日20时，85～105°E整个中高层均为冷平流输送，冷平流中心输送区位于200hPa，强度达到-28×10-5k·s-1，另外在400hPa还有一个-16×10-5k·s-1的冷平流中心，冷平流的输送向低层延伸到700hPa，只有700hPa以下及近地面层没有明显冷平流输送，但是105°E及以东地区，冷平流输送已经到达地面并引起地面气温的下降。14日08时，冷平流输送缩减到500hPa以上的高层，500hPa以下的低层出现弱暖平流输送，特别是近地面也出现了弱暖平流，预示未来温度回升。从分析来看，13日夜间，从高层到中低层的强冷空气倾泻而下首先影响我省东部进而影响滇中是滇中发生霜冻的主要原因。

图4 3月13日20时(a)、3月14日08时(b)温度平流沿25.02°N剖面图 单位：10-5k·s-1

4.4 风场分析

分析2009年3月13-14日风场(图5)，可以看到13日20时500hPa在贵州—昆明—楚雄—丽江有一明显的风向切变，后部为西北气流，此为东亚大槽西段位于云贵高原的部分，随着东亚大槽的东南移动，我州转为西北气流控制。到14日08时，我州已全部为西偏北气流控制，低槽已经东南移动到两广地区。分析700hPa风场，可以看到13日20时四川盆地有辐散，我州处于辐散前沿，14日08时辐散中心位于我州，我州天气晴朗，利于辐射降温。

4.5 水汽条件分析

分析水汽通量散度(图6)，可以看到，本次霜冻天气，13日20时在楚雄州以东地区低层有弱的水汽输送，随着高层阻塞高压的崩溃南压控制我省，水汽的输送非常稀少，到14日08时，几乎没有水汽的辐合，利于辐射的加强。分析卫星云图(略)，13日08时及14时，可以看到我省滇东南有南支云系，后部边沿光滑，显示西北气流在增强，利于引导冷空气南下，我省为南支影响后少云区控制，利于辐射降温的发生。

5 结语

①楚雄州霜冻灾害进入21世纪后明显减少，从月份来看，2月最为频繁，其次是3月，地理分布特征是南华、武定、姚安、禄丰、大姚、牟定等中部县(市)出现次数偏多。

②霜冻天气影响系统以偏北气流为最多，引导冷平流南下引起霜冻。

③2009年3月14日的霜冻天气，是高层强大西北气流引导冷空气南下，低层冷高压控制，平流降温为主配合辐射降温引起的灾害性天气。高层到中低层的强冷空气倾泻而下首先影响我省东部进而影响滇中是滇中发生此次霜冻的主要原因。

④2009年3月14日的霜冻天气，水汽通量显示水汽输送稀少，没有水汽的辐合，导致天空晴朗，辐射降温加重霜冻天气。

［1］ 秦剑，琚建华，解明恩.低纬高原天气气候［M］.北京：气象出版社，1997：107-112.

［2］ 朱乾根，等.天气学原理与方法［M］.北京：气象出版社，1992.

P458

B

1003-6598(2011)02-0018-04

2011-03-16

王金萍(1972-)，女，高工，主要从事中短期天气预报工作。

国家自然科学基金地区基金项目(40965002);云南省自然科学基金资助项目(2005D0077M2)。