遵义市近10 a来降温频次及强度分析

李 霞，杨 熠，田 端，武正敏，肖 蕾

(贵州省遵义市气象局,贵州 遵义 563000)

0 引言

气温变化可以表示大气冷热状态,研究表明20世纪80年代后除西南等地，全国大部分地区春季增温[1],我国冬季气温在1985年之前处于冷期，之后为暖期[2]。在全球变暖的气候背景变化下，对冷空气活动特征的研究分析是一项必要工作。冷空气是导致气温下降的主要因素，诸多学者利用气温的降幅来研究冷空气活动特征。目前有学者对全国冷空气活动特征进行研究，表明我国冷空气在空间分布上呈北多南少，北强南弱的分布特征[3]。除此之外，对于国内其他地区而言，有学者对新疆部分地区冷空气活动特征及降温频次作分析研究，发现乌鲁木齐市平均每年出现降温过程89.8次，弱降温过程占比最多，强降温和寒潮主要出现在春季;北疆地区冷空气发生的年平均频次为95.3次，具有盆地多、山地少的特点，强冷空气和寒潮自西南向东北增加；伊犁河谷1月冷空气活动最多,5月份最少[4-6]。同时湖南省冷空气活动也与地形有很大的相关性，弱冷空气在洞庭湖平原地区偏少[7]。而影响云南省冬半年的冷空气呈减少趋势，空间分布差异较大，1月出现最多[8]。对于贵州省来说，在冷空气研究方面大多针对寒潮和强降温而言。目前张艳梅等[9]对贵州寒潮气候特征进行了分析，发现寒潮多发于威宁和独山，主要出现在1—4月，随后许丹等[10]对贵州省寒潮空间分布的成因进行了分析，认为海拔是主要影响原因，滇黔准静止锋、西南热低压等天气系统也是重要影响因子；姚正兰[11]对遵义市寒潮天气过程作统计分析，也认为寒潮空间分布与地形密切相关。万超等[12]对贵阳市强降温过程进行了分析探讨，建议将最高气温作为强降温指标，识别时间增加48 h和72 h，可将逐小时降温幅度作为降温天气过程的主要参考因素。遵义市目前尚未有对冷空气活动特征的研究，除寒潮以外其他等级降温过程的研究处于空白状态，强降温等天气过程也会对农业、交通产生不利影响，降温过程定量评估是现代气候业务的重要内容，也是对年、季、月、旬等固定时间尺度气温评价的补充[4]。因此对遵义市降温频次及强度特征的研究是一项必要工作，可以通过对降温过程的研究来了解冷空气活动情况，可为灾害性天气的研究及农业气象相关工作提供一定的参考。因全球气候变暖，气温年代际变化较大，本文仅对遵义市近10 a降温过程作统计分析。

1 资料与方法

选取遵义市13个国家站2010年1月1日—2019年12月31日逐日日最低气温(以下简称日低温)。国家冷空气等级划分标准(GB/T20848-2017)中弱冷空气的划分标准为日低温48 h内降温幅度<6 ℃，造成该种幅度降温的因素除弱冷空气外还有降水、晴空辐射等，同时毛炜峰等[4]指出该划分标准无法判识持续天数为1 d的降温过程，各等级之间也存在交叉现象，因此为研究严谨性及客观性，本文以日低温及其降温幅度为指标，参照参考文献[4]对降温过程的定义，结合国家冷空气等级划分标准，将遵义市降温过程分为弱降温、较强降温、强降温、寒潮4个等级，不将所有降温认定为冷空气活动过程，仅对降温过程作研究。对于同时满足多个等级标准的降温过程采用就高原则，仅持续1 d的降温过程，用最大24 h降温幅度代替48 h降温幅度。降温过程开始日期与结束日期在两个相邻月份，以结束日期所在时间为主。

表1 不同等级降温过程标准Tab.1 Different levels of cooling process standards

2 结果分析

2.1 遵义市近10 a来日低温特征

从遵义市近10 a来日低温年平均情况来看，日低温年平均值在11.6～13.8 ℃之间，区域平均值为13.2 ℃。因海拔高度不同，遵义市各站气温存在明显差异，以东北部、赤水、习水以及余庆最为明显。用区域平均值来表示遵义市日低温月分布情况及近10 a来的变化，发现1月为日低温最低月份，其次是2月和12月。分析各个站点日低温最低值出现的时间，发现10 a来有6个站点的最低值同时出现在2018年12月30日，而其余7个站点的日低温最低值分别出现在7个不同的时间点。

图1 遵义市近10 a来年日低温月分布情况Fig.1 Monthly distribution of daily low temperature in Zunyi City in the past ten years

2.2 遵义市近10 a来降温频次及强度特征

2.2.1 降温频次时空分布特征 2010—2019年，遵义市13个国家站共出现降温11 915站次，各站降温总频次在887～949次之间，平均每站每年出现降温91.7次，每年降温过程频次差异不大。在遵义市11 915站次降温过程中，弱降温、较强降温、强降温、寒潮依次占92.2%、5.8%、1.4%、0.6%，平均每年出现1 098.5、68.9、17、7.1站次，遵义市降温过程以降温幅度在6 ℃以内的弱降温为主，寒潮较罕见。对10 a来11 915站次降温过程作空间分布分析，从降温总频次上来看，播州出现降温次数最少为877次，最多为赤水949次，整体来看西部出现降温过程最多，其次是北部，而中部、南部较少。从不同等级降温过程来看，弱降温空间分布与总降温频次空间分布相似，呈现从北向南逐渐递减的趋势，最少为余庆793次，最多为赤水900次；从较强降温频次分布来看，偏北地区较少，南部较多，最多出现在仁怀为70次，最少为赤水和务川43次。强降温空间分布也与较强降温相似，呈现北少南多的情况，最多出现在余庆，最少出现在赤水，分别为22次、6次；寒潮在遵义市出现频次较少，近10 a赤水从未出现过寒潮，中部和东南角余庆出现寒潮的频次较其他地方多。

姚正兰[11]在对遵义市寒潮天气过程作统计研究时发现各地寒潮出现的次数与海拔高度及地形密切相关，娄山山脉南侧东南部偏多，娄山区及其西北部较少，并认为主要原因在于冷空气由东北路径进入遵义市东南部，而北部地区因娄山山脉阻挡而影响较轻。本文分析发现较强降温以上的降温过程主要集中出现在遵义市娄山以南地区，娄山山区及其西北部弱降温过程较多，可见地形对遵义市降温过程的影响较大，与前人对寒潮空间分布的分析结论是一致的。需要补充的是，遵义市除受东北路冷空气影响外，也常常受北路冷空气影响，但北路冷空气具有强度大、移速快的特点，常常造成全市范围强降温，不存在空间差异。除此以外，许丹等[10]在分析贵州省寒潮空间分布成因中也提到滇黔准静止锋、西南热低压等系统也对寒潮空间分布有一定影响。但对于遵义市而言，滇黔静止锋的影响主要是在其东退过程中，静止锋在东退过程中强度减弱，到遵义市境内时受地形阻挡影响常在娄山山脉以南维持，造成遵义市天空状况空间差异大，气温分布差异大，随后若有一定强度的冷空气补充或新一轮冷空气继续影响则会造成空间上的降温差异。同理，春季冷空气来临前西南热低压向东发展的程度也会对遵义市降温过程空间分布造成一定的影响。

从不同等级降温频次的月分布来看，寒潮出现在1、2、3、11、12月，出现频次最多的是3月，其次是2月，而冬季12月、1月出现频次仅分别占12.7%、4.2%。强降温在1—4、10—12月出现，5—9月未出现过，频次最多为3月，其次是2、4、11月，1、10、12月出现站次少，1月仅出现过1站次。较强降温每个月均有出现，但6、7、8月出现较少，13个国家站近10 a共出现32站次，出现频次最高的是4月，其次是5月；弱降温频次月分布规律与前三者相反，每个月均出现，但最多出现在夏季。对以上月分布特征作分析总结，寒潮主要在春季出现，强降温主要出现在春秋季，而较强降温也在春季出现频次较高，主要原因在于春秋季为大型环流调整期，冷暖空气交汇频繁，气温变幅较大，尤其是春季常受西南热低压影响，冷空气入侵常带来剧烈降温，造成较强降温以上等级的降温过程可能性更大，除弱冷空气影响外，晴空辐射、降水也是造成弱降温过程的重要影响因子，夏季降水频繁是夏季弱降温过程较多的主要原因。

从近10 a年分布情况来看，2016年出现寒潮频次最多，共计3次32站，分别出现在2月、3月和11月，占比45.1%,其次是2011年;强降温出现最多的是2010年，最少在2017年；较强降温最多出现在2011年，之后逐渐减少；2011年弱降温频次较少，其余无明显特征。

图2 遵义市近10 a来不同等级降温频次空间分布情况(a总降温，b寒潮，c强降温，d较强降温，e弱降温)Fig.2 The spatial distribution of different levels of cooling frequency in Zunyi City in the past ten years(a total cooling,b cold wave,c strong cooling,d stronger cooling,e weak cooling)

图3 遵义市近10 a来不同等级降温频次月分布(a)及年分布情况(b)Fig.3 Monthly distribution (a)and annual distribution of different levels of cooling frequency in Zunyi City in the past ten years(b)

2.2.2 降温强度 如表2，近10 a来遵义市11 915站次降温过程的平均过程降温幅度为3 ℃，最大过程降温幅度为仁怀站的18.5 ℃，出现在2010年3月23—26日，过程最低气温降至2.7 ℃，为一次寒潮天气过程。从不同等级降温过程降温幅度来看，寒潮最强，平均过程降温幅度为12.7 ℃，强降温为10 ℃，较强降温8.2 ℃，而弱降温仅为2.5 ℃。而遵义市降温过程的平均最大24 h降温幅度为2.1 ℃，最大48 h降温幅度为3.7 ℃，最大72 h降温幅度为5 ℃。过程降温幅度、最大24 h(48 h、72 h)降温幅度均随降温等级增加而增大。

表2 遵义市近10 a不同等级降温过程降温幅度(单位：℃)Tab.2 The cooling range of different levels process in Zunyi City in the past ten years (unit:℃)

遵义市近10 a来降温过程平均过程最低日低温为11.9 ℃，不同等级降温过程的过程最低日低温差距较大，寒潮过程平均最低日低温不足2 ℃，强降温在4 ℃左右，最高的是弱降温过程，平均过程最低日低温为12.3 ℃，高于所有降温过程平均值。从降温幅度月分布来看，4月遵义市降温最剧烈，其次是3月和11月，春秋季是遵义市降温最剧烈的时候，以春季最为明显。造成该特点的原因与2.2.1中所分析的“寒潮主要在春季出现，强降温主要出现在春秋季，而较强降温也在春季出现频次较高”的原因一致，主要受春秋季大型环流调整和春季地面热低压活动影响，而地面热低压的活动使得春季降温最明显，寒潮也在春季发生频次较高。但寒潮和强降温在3月发生频次最高，而遵义市降温最明显、幅度最大的时间在4月，主要原因在于4月常常是春季热低压活动最频繁的时候，地面气温较高，日低温小于4 ℃的情况不多见，但一旦冷锋靠近便会出现迅猛而剧烈的降温现象，并伴随一定强度的强对流天气。因此，不能仅凭降温幅度来判断冷空气强弱，可以用来判断降温剧烈情况，它与强对流天气的发生发展密切相关，是一个重要的物理量。

图4 遵义市近10 a来不同等降温过程降温幅度月分布(左)及过程日最低气温Fig.4 The monthly distribution of the cooling range of different levels (left)and the lowest daily low temperature during the process in Zunyi City in the past ten years

2.2.3 降温持续时间 由表3可知，遵义市近10 a来11 915站次降温过程的持续天数在1～10 d之间，平均持续天数为1.9 d。持续天数为1 d的降温过程占比最多，达47.3%，其次是持续2 d的降温过程，持续7 d以上的降温过程占比不足1%。其中寒潮持续天数大多为3 d，占比43.7%，持续2 d的占21.1%，最长持续时间为6 d，仅占2.8%，强降温过程多持续2 d，其次是3 d，最长不超过7 d，较强降温最长持续时间为9 d，占比不足1%，多以2～3 d降温为主，弱降温过程主要以持续1 d降温为主，最长持续时间达10 d。从降温持续天数月分布来看，2、9、10、12月降温持续时间较长，7、8月最短，降温幅度较强的3、4月持续时间也较短，平均持续1.9 d，该段时间降温过程具有短暂而剧烈的特点。

表3 遵义市不同等级降温过程持续天数百分比(单位：%)Tab.3 Percentage of the duration of the cooling process at different levels in Zunyi City(unit:%)

3 结论与讨论

本文利用遵义市近10 a 13个国家站点逐日日低温资料，结合国家冷空气等级划分标准对降温过程进行划分并统计分析，初步得到如下结论：

① 10 a来遵义市共发生降温过程11 915站次，平均每站每年发生91.7次，主要以降温幅度在6 ℃以下的弱降温为主,较强降温以上等级降温仅占7.8%，寒潮仅占0.6%。

②近10 a遵义市降温过程平均过程最低日低温为11.9 ℃，平均过程降幅3 ℃，持续时间在1～10 d之间，平均持续1.9 d，寒潮过程平均最低日低温不超过2 ℃，平均降温幅度达12.7 ℃，大多持续3 d，强降温及较强降温持续2～3 d，弱降温多持续 1 d。

③遵义市娄山山脉的阻挡作用以及云贵静止锋、西南热低压两个天气系统对不同等级降温过程的空间分布特征影响较大，较强降温以上等级的降温过程在娄山山脉以南海拔较低地区发生频次高，而娄山山区及其西北部弱降温出现频次较高。

④寒潮、强降温、较强降温主要出现在春秋季，寒潮主要出现在3月，而弱降温在夏季发生频次较高，4月降温过程具有短暂而剧烈的特点，造成以上时间分布特征的主要原因在于春秋季为大型环流调整期，气温变幅大，而夏季多降水导致弱降温过程的发生频繁。

由于分类方法的局限性和单一性，所统计的降温过程中还包含降水、晴空辐射等因素造成的降温，不能完全代表冷空气活动特征，仅凭日最低气温一个要素也不能将此类降温过程区分，更无法计算其所占比例，要科学严谨地对冷空气活动特征进行研究分析，还需要进一步结合其他气象要素排除降水、晴空辐射等因素的干扰。