长汀县寒潮的时间分布特征及寒潮低温预报指标

邹于琴 李春飞 邓冬梅

(1.连城县气象局,福建 龙岩 366200； 2.长汀县气象局,福建 龙岩 366300)

1 概述

寒潮是我国主要灾害性天气之一，它带来的大风、降温、雨雪等天气，不但会对农业生产造成极大的危害，还会严重影响交通运输和通信设施的安全。福建省地处我国东南部，虽属亚热带气候区，但冬半年也常常受到北方冷空气南下影响，在特定的环流形势下，北方强冷空气还会大举南侵，造成一定的寒潮天气。长汀县地处福建省西部山区，武夷山南麓，南与广东近邻，西与江西接壤，以丘陵地貌为主，冬季盛行偏北风，同时处于龙岩市北部，与其他市县相比，遭受寒潮危害最频繁。随着气象业务的发展，气象业务系统与技术的更新进步，国内气象学者在寒潮方面的研究取得一定进展，成果显著。寒潮为大尺度天气，目前在寒潮发生的概念模型和寒潮的天气类型上已有如下相关研究：乔娟等分析了2001—2015年西安城区和6个区县194个寒潮个例资料，将西安地区寒潮天气进行分型，利用天气学原理和统计学方法从变温的角度精细化寒潮预报指标。周国军等分析黑龙江省的寒潮天气类型，从预报指标和预报消空指标来做寒潮天气的预报。江晓南等选取1961—2011年福建省51个站点的最低温度资料，利用小波分析、线性倾向估计等方法分析福建寒潮的气候特征，得出寒潮的年月分布、周期特征等,为寒潮预报提供帮助。福建省寒潮预报最常用的是对高度场作谐波分析，结合分析850hPa温度格点值的降温幅度和0℃线的位置；龙岩市也是从锋区预报的角度，结合本地区的强回暖特征来预报寒潮天气。本文主要从数据统计来分析长汀县寒潮的时间分布特征，与相邻县市的温度对比，得出低温预报指标，以期为本地寒潮预报提供一个简单易行的方法，进一步为防灾减灾提供技术支撑。

2 资料和方法

通过人工挑选统计1956—2017年长汀国家级自动站的温度资料，根据寒潮标准对长汀的寒潮过程进行统计，制表分析时间分布特征，包括每年、每五年、每十年的变化趋势，最早和最迟出现的日期，月分布(最多和最少发生月)，以及变化趋势特征。选取宁化、瑞金及赣州三个站点，利用correl函数统计。统计函数correl(array1,array2),通过返回单元格区域 array1 和 array2 之间的相关系数，使用相关系数可以确定两种属性之间的关系。公式中的array1是指长汀寒潮日的低温，array2是指宁化、瑞金及赣州的低温，相关系数的计算公式为：ρx,y=COV(X,Y)/σxσy,其中x是长汀寒潮日低温的平均值 AVERAGE(array1) ，y是宁化、瑞金及赣州的低温平均值AVERAGE(array2)。对比近30年长汀寒潮日的低温与赣州、瑞金、宁化低温的相关关系，归纳出长汀县寒潮低温的预报指标。将一次寒潮过程中达到寒潮标准的那一天定义为寒潮日。

3 1956—2017年长汀寒潮时间分布特征和变化趋势

3.1 长汀寒潮的月、季分布特征

表1和表2分别为1956—2017年长汀县各月寒潮次数和各季节寒潮次数的统计结果。由表1可见，长汀的寒潮天气一般出现在10 月到次年4 月,主要集中在11 月至次年3 月，出现最多的月份为12月(34次)，占26%；次多月份为1月(25次)，占19%；出现最少的月份为10月和4月(各3次)，占2%。12月，基础气温高，冷空气频繁，所以次数最多；1月和2月冷空气过程虽然也多，但是基础气温低，相对12月来说，寒潮次数会略少。由表2可见，从季节分布来看，冬季最多，春季和秋季次之，冬季寒潮占全年寒潮的63%。福建寒潮发生最多的月份是12月，其次是1月，发生的季节主要在冬季，其次在秋季。

表1 长汀1956—2017年各月寒潮次数及其占比

表2 长汀1956—2017年各季节寒潮次数及其占比

3.2 寒潮的年分布及年际变化

分析长汀寒潮年际变化采用线性回归方程来拟合，得出次数倾向率(正为增长趋势，负为减少趋势)。图1～图3为近62年长汀寒潮每年、每五年、每十年的寒潮次数分布图及变化曲线。

图1 近61年长汀寒潮的年分布

由图1可见，近62年长汀寒潮平均每年发生2.2次，有9年没有寒潮过程，1956—2017年之间寒潮次数的倾向率为0.02次/年，从趋势线上可以看出，长汀县的寒潮次数逐年呈现增多。其中1993年发生了5次寒潮过程，寒潮发生次数的变化趋势小，以1～4次每年为主。从福建寒潮的统计资料可知，福建寒潮的地区差异十分显著，呈西北向东南方向递减，年均次数0～5次，每年不等，从福建寒潮的异常年份也可以看出，1993年也是全省寒潮异常偏多的年份。西多、东少是福建寒潮的特征，长汀地处福建省西部山区，地理位置上又相对偏南一些，长汀寒潮的年均次数也表现了这一点。而福建省还涵盖了南部沿海寒潮年均次数为0的地区和冷空气首先入境、寒潮年均次数较多的北部地区。

从长汀寒潮每五年(图2)和每十年的分布图(图3)可以看出，1955—2017年之间寒潮次数的倾向率分别为0.25次/5年、2.2次/10年。1956—1965年寒潮次数缓慢上升，1966—1985年间寒潮次数呈下降趋势，1985年后寒潮次数呈上升趋势，1990—2010年间寒潮次数较为稳定，2010年后寒潮次数缓慢下降，但62年里总体是缓慢上升的。20世纪80年代以来，福建省寒潮次数有减少趋势，但长汀寒潮次数在90年代后有所回升且相对较稳定。

图2 近61年长汀寒潮的每五年分布

图3 近61年长汀寒潮的每十年分布

4 寒潮低温预报指标

参照“龙岩市寒潮天气气候特征及预报着眼点分析”课题研究结论：“龙岩纬度偏南，因此冷空气的路径仅考虑进入我国以后的路径。以河套地区为界，主要分为西路、中路，以中路为主，东路冷空气一般不易达到寒潮降温标准。中路冷空气经蒙古进入我国河套地区后南下，再经湘赣影响福建，对福建表现为西路径。”长汀地属福建省西部，龙岩市北部，宁化、瑞金和赣州处长汀的西北部(或北部)方向，考虑冷空气的路径方向及地理位置的影响，选用了宁化、瑞金及赣州三个站点作相关性分析。统计对比近30年长汀寒潮日的低温与赣州、瑞金、宁化的低温的相关关系，归纳出长汀县寒潮低温的预报指标。

从实际运用、预报角度考虑，作长汀寒潮日与指标站点的超前相关分析。利用correl函数，计算长汀寒潮日的低温与宁化站、瑞金站、赣州站前一日日低温的相关系数。

表3为长汀寒潮日的低温与宁化站、瑞金站、赣州站的低温的超前相关系数，表4为2017年12月4～9日这次寒潮过程长汀寒潮日及前一日低温与宁化站、瑞金站、赣州站温度的对比。从表3可以看出，长汀寒潮日的日低温与宁化、瑞金、赣州的前一日日低温之间是正相关，且T宁化前≥T瑞金前≥T赣州前，考虑到指标站点的温度和冷空气路径的影响，选用瑞金站点为温度预报的指标站点。即作长汀站寒潮日日低温与瑞金站前一日日低温的超前相关关系。

表3 长汀寒潮日的低温与宁化站、瑞金站、赣州站超前相关系数

表4 2017年12月4日-9日长汀寒潮过程临近站点的温度

设TD汀、TD瑞、ΔT前分别为长汀的日低温、瑞金前一日的日低温和低温差值，作长汀和瑞金的低温差值可得：TD汀=T前D瑞+ΔT前。设ΔT24、ΔT48、ΔT过程分别为长汀未来24小时、48小时及过程(0～120h)的降温幅度。

当ΔT24≥8℃，-11℃≤ΔT前≤-8℃，TD汀≤4℃时，即4℃-T前D瑞≤-8℃，4℃- T前D瑞≥-11℃，得出12℃≤T前D瑞≤15℃；

当ΔT48≥10℃，-8℃≤ΔT前≤-3℃，TD汀≤4℃时，即4℃-T前D瑞≤-3℃，4℃- T前D瑞≥-8℃，得出7℃≤T前D瑞≤12℃；

当ΔT过程≥12℃，-5℃≤ΔT前≤-1℃，TD汀≤4℃时，即4℃-T前D瑞≤-1℃，4℃- T前D瑞≥-5℃，得出5℃≤T前D瑞≤9℃。

考虑冷空气的路径影响，长汀多受中路冷空气影响，经蒙古进入我国河套地区而后南下，再经湘赣影响福建。所以可以得出：当预报ΔT24≥8℃， 12℃≤T前D瑞≤15℃时；或预报ΔT48≥10℃， 7℃≤T前D瑞≤12℃时；或预报ΔT过程≥12℃， 5℃≤T前D瑞≤9℃时，长汀站易达到寒潮天气标准。从表4可以看出，当长汀达到寒潮时，ΔT过程≥12℃，宁化站和瑞金站前一日的低温均≤9℃。

预报指标个例应用：2018年12月26-30日，受冷空气影响，预报此次过程降温幅度可达到寒潮的低温降温幅度标准。实况是长汀站26日、30日的日最低气温分别是13.9℃和0.6℃，过程降温幅度13.3℃，长汀站30日达到寒潮标准，指标站点瑞金站29日的日低温为2.6℃。2.6℃≤9℃，与本文所得结论相同。

5 结论和讨论

本文通过统计长汀站和长汀区域自动站的温度数据，同时对比长汀站的低温与赣州、瑞金、宁化低温的相关关系，得出以下结论：

(1)近62年长汀寒潮平均每年发生2.2次，有9年没有寒潮过程，其中1993年发生了5次寒潮过程，寒潮发生次数的变化趋势小，以每年1～4次为主。

(2)当ΔT24≥8℃， 12℃≤T前D瑞≤15℃时，或ΔT48≥10℃， 7℃≤T前D瑞≤12℃时，或ΔT过程≥12℃， 5℃≤T前D瑞≤9℃时，长汀站易达到寒潮天气标准。这个结论为县气象局的寒潮低温订正预报提供了思路。

综上所述，长汀寒潮与冷空气的强度及基础气温相关，冷空气强度越强，基础气温越高，越容易达到寒潮标准；5℃≤T前D瑞≤15℃，长汀站易达到寒潮标准。对于其他台站的寒潮天气，同样可以作温度的超前相关关系，用指标站前一日的日低温来预报某站点寒潮日的低温。