2024年2月我国中东部两次持续性低温雨雪冰冻过程的环流异常特征分析

摘要：2024年1月31日-2月6日和2月19-25日我国中东部地区先后发生两次持续性低温雨雪冰冻过程，均表现为 降水范围广、持续时间长、降水量极端、降水相态复杂、气温显著偏低等特征，春运出行受到其较大影响。采用国家站气 象观测资料和NCEP/NCAR再分析资料，对这两次过程的大尺度环流异常特征进行分析，试图揭示西太平洋副热带高压（以下简称副高）北抬原因及强冷空气活动的平流层前兆信号。结果表明：（1）我国大陆上空500hPa“西低东高”环流形势有利于中东部地区出现持续性降水。2024年1月31日—2月6日（以下简称过程I）乌拉尔山附近并无明显的阻塞系统；2月19-25日（以下简称过程ⅡI）在贝加尔湖以北地区有阻塞高压发展维持。两次过程副高较常年同期偏北、显著偏强，与 南支槽共同作用有利于暖湿气流向我国中东部地区输送，低层冷空气南下、暖湿空气沿低层冷垫爬升，为大范围雨雪天气 提供重要的动力抬升和温度层结条件。（2）过程I主要的水汽来源是孟加拉湾北部的偏西风输送，过程Ⅱ来自西北太平洋的水汽输送贡献更大，且江南地区整层水汽辐合强于过程I。（3）副高偏北的原因可能是受到来自西非至北欧一带对流层中高层Rossby波能量在中纬度和副热带地区向下游传播的影响。（4）发生在2月第3候前后的平流层极涡下传可作为过 程Ⅱ寒潮活动的前兆信号，平流层极涡下传超前于对流层，可为冬季我国冷空气过程提供预报依据。

关键词：低温雨雪冰冻；西太平洋副热带高压；阻塞高压；平流层极涡；Rossby波

中图法分类号：P458

文献标志码：A

DOI： 10.12406/byzh.2024–108

Characteristics of circulation anomalies of two continuous low temperature rain and snow freezing weather processes in eastern China in February 2024

ZHANG Bo， ZHANG Fanghua

（National Meteorological Centre， Beiüjing 100081）

Abstract： Two persistent low temperature， rainfall/snowfall and freezing processes occurred in the central and eastern regions of China from January 1–4 and February 19–24， 2024， which are mainly characterized by precipitation of wide range， long duration， extreme rainfall amount， and complex precipitation phase， and combined with significantly low temperature. These events brought serious impacts on the traf- fic during the Spring Festival. Using observation data from the National Meteorological Information Center， NCEP/NCAR reanalysis data， this work analyzed the characteristics of the large–scale circulation anomaly to reveal the reasons for the northward movement of Western Pa- cific subtropical high and the stratospheric precursor signal of the strong cold air. The results show that： （1） The situation of \"low in the west and high in the east\" at 500 hPa over the Chinese mainland was conducive to the occurrence of sustained precipitation in the central and eastern regions. During the first process （from January 31 to February 6， 2024）， there was no obvious blocking near the Ural Mountains. The second process （from February 19 to February 25， 2024） was sustained by the development of blocking high in the north of Lake Baikal. Dur- ing both processes， the West Pacific subtropical high was stronger and further north than usual. Combined with the southern trough， it was conducive to the transport of warm and humid air to the central and eastern regions of China. The cold air at the lower level moved south and the warm and humid air climbed along the cold pad at the lower level， providing important dynamic lifting and temperature stratification conditions for a wide range of rain and snow. （2） The main source of water vapor for the first process was the abnormal westerly wind transport from the north of the Bay of Bengal. For the second process， the abnormal water vapor transport from the northwest Pacific contributed greater， with a stronger water vapor transport flux intensity. （3） The northward deviation of the West Pacific subtropical high was possibly influenced by the Rossby wave energy in the middle and upper troposphere from West Africa to Northern Europe propagating downstream in the middle latitudes and subtropical regions. （4） The descent of the stratospheric polar vortex occurring around the 3rd pentad of February 2024 could be used as a precursor signal for the cold wave activity of the second process. The descent of the stratospheric polar vortex was ahead of the troposphere， providing a new basis for forecasting the cold air activities in China during winter.

Key words： disaster of low temperature heavy snowfall and freezing; Western Pacific subtropical high; blocking; stratosphere polar vortex; Rossby wave

引言

低温雨雪冰冻是冬季我国南方地区常见的气象 灾害。持续性低温雨雪冰冻事件往往具有群发性特 征，通过灾害链的形式跨行业跨区域发展，对国民经 济和人民生命财产造成巨大的损害（郑国光等， 2019）。受北极增暖及其放大效应的影响，本世纪欧亚 大陆中纬度极端冷事件呈增多趋势（Cohen et al.， 2012；李维京等，2013）。例如2005年2月上中旬湖南、 湖北和贵州等地出现大范围雨雪和冰冻，其中湖北五 峰县出现了1964年以来最严重的冰冻灾害。2008年 1月10日—2月5日，我国南方地区接连遭受四次的低 温雨雪冰冻天气过程，直接经济损失高达1595亿元 （矫梅燕和曲晓波，2008；国家气候中心，2008；王遵娅 等，2008；郑国光等，2019）。2011年1月南方地区出现 四次较强的低温雨雪冰冻天气过程，贵州尤其明显（杜 小玲等，2014）。2016年初发生“霸王级”寒潮，广东、 广西、香港、澳门、台湾等地出现有气象记录以来仅有 的一次降雪天气（Ma and Zhu，2019，刘红武等，2020）。

关于我国冬季低温雨雪冰冻事件的天气和气候 学成因已有较多研究，其中对2008年年初的低温雨雪 冰冻灾害研究尤为深入，中国气象局在第一时间复盘 了本次事件的特征（国家气候中心，2008）和天气学、气 候学成因（矫梅燕和曲晓波，2008，叶成志等，2009）。气 候学分析表明，2007年8月至2008年初发展迅速的拉 尼娜事件是该次灾害发生的气候背景（高辉等，2008；李 灿等，2010；张韧等，2012）。多环流因子的协同作用则 是本次事件的直接天气学机制，包括乌拉尔山阻塞高 压和贝加尔湖-巴尔喀什湖的横槽，东亚和日本地区的 高度正异常，副高偏强偏西、印缅槽持续偏强以及来 自印度洋和孟加拉湾的暖湿气流沿云贵高原不断输 送等（杨贵名等，2008；李灿等，2009；李艳等，2012；李崇银等，2019）。丁一汇等（2008）和布和朝鲁等（2008）从 动力学角度出发分析了亚非副热带急流低频波、副热 带高压（以下简称副高）、青藏高压-孟加拉湾气压槽在这次灾害天气过程中的作用。施宁等（2008）指出南支 槽区的Rossby波能量频散是2008年年初低温雨雪冰 冻灾害中副高偏强的主要原因，王东海等（2008）发现北 极涛动异常活跃有利于中高纬度行星尺度波动稳定维 持。此外，平流层与对流层的动力耦合对对流层的天气 系统发展也非常重要（Wallace et al.，1981），2007年冬季 北半球准定常行星波向低纬对流层上层传播的加强和 平流层极涡的下传也可能是造成2008年1月我国低温 雨雪冰冻灾害的主要原因之一（顾雷等，2008）。对近几年我国发生的其他低温或雨雪天气过程学者们也进行 了分析。李艳等（2019）针对2016年“霸王级”寒潮过程 分析了极涡、阻塞高压和西伯利亚高压的组合性异常 特征。彭京备等（2019）分析了2018年1月我国南方两 次雨雪天气形成原因及其与东亚冬季风异常的关系。

2024年1月31日-2月6日和2月19-25日我国 中东部地区出现两次大范围低温雨雪冰冻天气，具有 降水范围广、持续时间长、降水相态复杂等特点，两次 灾害性天气恰逢春运期，给交通、电力、农业等行业及 城乡居民生活带来严重影响。本文着重分析了两次 过程中多个大气环流系统的异常特征，讨论造成两次 事件的环流成因异同点，并从平流层对对流层系统影 响的角度尝试寻找相关事件的前兆信号。

1资料与方法

1.1资料说明

本文所用资料包括国家气象信息中心提供的 2024年1月31日-2月25日全国地面国家气象站降 水量观测资料、NCEP/NCAR第一套逐日再分析资料， 要素包括位势高度、风、比湿、温度、海平面气压、表面 气压等，水平分辨率为2.5°×2.5°，位势高度、风、温度 场要素垂直方向为17层，比湿场为8层。本文气候态 选取1991—2020年的平均，距平是指与气候态同期的 差值。

1.2研究方法

由于中高纬度闭合性阻塞高压或开放性高压脊的维持均可对天气状况产生很大影响，本文对500hPa持续高值事件追踪方法采用Liu等（2018）开发的500hPa 持续性高压脊和阻塞高压系统追踪方法，具体算法详 见Zhang等（2019）和张博等（2021）的文献。

为了定量描述平流层极涡的变化特征，使用了李 崇银等（2019）定义的平流层极涡强度指数，即50hPa等压面上（0°—360°E，75°—90°N）范围内的平均位势 高度。该指数越低，表明极涡越强。

本文在描述准定常Rossby波的能量频散特征时，采用的是Takaya和Nakamura（2001）推导出的三维波作用通量（以下简称TN通量）。

2降水实况

过程I、过程Ⅱ我国中东部地区先后出现两次大 范围持续性低温雨雪冰冻天气过程，两次过程均具有 降水范围广、持续时间长、降水量极端、降水相态复 杂、气温显著偏低等特征。图1分别给出两次过程累 计降水量、1981年以来（110°—122°E，25°—35°N）区域 2月平均降水量的逐年演变以及该区域2024年1月 1日—2月28日的逐日变化。过程I（图1a）中，西北地 区东部、华北至华南等地出现雨雪天气，江淮、江汉东 部、江南、华南北部和贵州东部等地累计降水量25～ 40mm，江淮西部和江南大部50～90mm，局地100mm 以上，湖南、江苏、贵州、上海等省（市）有10个国家气象 观测站日降水量突破当地2月极值，本次过程雨雪分 界线南压至浙江中部、江西中北部、湖南南部至贵州 东南部，安徽中部、湖北东部、湖南中北部及贵州东南部出现冻雨。过程Ⅱ（图1b），受强寒潮影响，我国再次 出现大范围持续性雨雪天气，黄淮西部、江汉东部、江 淮、江南中北部等地累计降水量25～30mm，其中，黄 淮南部、江淮、江南中北部等地50～80mm，安徽南部、 浙江中部和西部、江西东北部等地累计100～150mm， 河南、安徽、湖北、江苏、江西、浙江等地82个气象站日 降水量突破建站以来2月极值，本次过程雨雪分界线 东段与过程Ⅰ接近，但西段偏南，湖北东部、湖南中南 部及贵州东部出现冻雨、广西东北部也出现降雪或雨 夹雪。从1981年以来2月份资料分析发现，2024年2月关键区内（110°—122°E，25°—35°N）平均日雨量为 4.2mm，较气候平均值2.5mm偏多1.7mm，仅次于1990年2月（图1c），为1981年以来第二高值。从关键 区逐日降水时序图（图1d）可以看出，1月第6候至2月 第2候关键区出现第一轮持续性降水，2月第4候至第 5候为第二轮持续性降水，过程I日雨量超过2月平均 雨量（4.2mm）的时间长、过程Ⅱ单日峰值降水量大。

3对流层大尺度环流的异常特征分析

3.1对流层中层环流异常

两次过程均发生在高空槽东移配合南下冷空气 的大尺度环流背景下，但关键影响系统的位置、强弱 以及冷暖气流的强度存在差异。图2给出两次过程 500hPa高度场和高度异常分布，过程I亚欧中高纬环 流呈现“两槽一脊”型（图2a），第二次过程主要为“一槽 一脊”型（图2b），两次过程鄂霍茨克海附近均存在低 槽，位势高度负距平。过程I斯堪的纳维亚半岛到巴 尔喀什湖一带为低槽区、高度负距平，过程Ⅱ从贝加尔 湖（以下简称贝湖）经巴尔喀什湖（以下简称巴湖）到里海 东部一带有低槽、较常年同期偏强低槽位置较过程I 偏东。两次过程我国东部沿海到日本一带为高度正距 平区，影响我国的东亚大槽偏弱。此外，两次过程在亚 洲东部到西北太平洋副热带地区均为高度正距平区，在菲律宾以东地区有592 dagpm等值线的副高中心，位 势高度超过2倍标准差，较常年同期偏北、强度显著偏 强，我国大陆上空位势高度距平呈现的“西低东高”特 征有利于中东部地区出现持续性降水天气。李艳等 （2019）指出2008年雨雪冰冻事件中乌拉尔山（以下简称乌 山）地区阻塞高压系统的发展和维持有利于其下游地区 冷空气不断分裂南下，2008年阻塞高压频率偏高50%。

图3给出两次过程中高纬度发生的持续性阻塞事 件的中心位置及出现时间，过程Ⅰ在北非到西欧一带 出现持续6d的阻塞事件，高压系统在该位置稳定少 动，另外2月3-5日在远东地区西北部出现维持3d的 阻塞事件，亚洲东部沿海到远东地区北部为一致位势 高度正距平，阻挡其上游的低压系统东移（图3a）；过程 Ⅱ2月19-21日在西欧附近出现持续性高压脊（19日和 21日中心位置重合），但维持时间小于过程I（图3b），由图2b可见从黑海到西伯利亚一带有高压脊系统向东北 方向伸展，对应2月21-24日出现4d中心位置位于贝 湖以北地区的持续性高压脊事件。由两次过程500hPa 阻塞系统分析可以看出，过程Ⅱ乌山附近高压脊向东 北方向强烈发展，这与2008年1月的形势更为接近（高 辉等，2008），而过程I乌山附近并无明显的阻塞系统 发展和维持。

为了了解过程Ⅱ阻塞系统发展和维持的原因，分 析了2月19-25日逐日500hPa涡度平流和温度平流 的演变（图略）。19—20日，巴湖和贝湖之间存在东北- 西南向横槽，其西北侧为强大高压脊，槽后脊前有负 涡度平流，使得低槽向东移动，同时巴湖和贝湖以北 地区的暖平流促使高压脊进一步加强；21日，巴湖东 北侧的低涡与远东地区低槽分离，贝湖附近为高压 脊，脊前的负涡度平流使高压脊继续东移，高压脊强 度维持；22-24日，贝湖以北高压脊前的负涡度平流 减弱，高压脊移速减慢，高压脊区弱冷平流使高压脊 的强度略有减弱，25日持续性高压脊事件结束。

综合以上分析，两次过程我国大陆西部至贝湖一 带为低槽，其下游有高压脊，“西低东高”的形势有利 于中东部地区出现持续性降水。副高较常年同期偏 北、显著偏强，有利于暖湿气流沿副高外围向我国中 东部地区输送，冷暖空气交汇在中东部地区，出现大 范围雨雪天气。过程Ⅱ在贝湖以北地区有阻塞高压 发展维持，其前部横槽旋转南下带来强寒潮天气，西 段雪线较过程I偏南。

3.2低层环流异常

两次过程均发生在低层冷空气南下与西南暖湿气流相互作用的背景下，低层东北风或偏东风为强雨 雪天气的产生提供了深厚的冷垫，中低层西南暖湿气 流在冷垫上爬升，是产生雨雪冰冻天气的主要动力机 制，并为冻雨和降雪等复杂的降水相态变化提供了逆 温层、融化层及冻结层的温度条件（张芳华等，2024）。

图4给出两次过程平均的850hPa风矢量距平和 700hPa经向风扰动距平的空间分布，其中经向风扰动 指经向风纬向偏差的平方，表示经向风与同纬圈经向 风平均值的偏离程度，扰动正距平表示经向风扰动偏 强，负距平表示经向风扰动偏弱（彭京备等，2019）。过程I（图4a）从我国东北地区南部至黄淮850hPa上空为东 北风距平或偏东风距平，而从中南半岛经中国南海到 华南、江南至江淮地区为偏南风距平，江淮、江汉一带 形成西南与东南距平风场的辐合；过程Ⅱ（图4b），850hPa 东北风距平分布在东北地区到黄淮、江淮一带，较过 程Ⅰ更偏南，表明低层冷空气影响范围更广，低纬度 地区从南海北部到长江以南为西南风距平，在长江中 下游到淮河流域一带形成气旋式距平环流。从两次 过程的700hPa经向风扰动距平来看，过程I（图4a）在 青藏高原东部至我国南方地区为扰动正距平区，中心 位于华南北部至江南西部，强度超过40m²·s2；过程Ⅱ （图4b）最大扰动正距平中心位置与过程I接近，但强度超过过程I，且正距平北界较过程I偏北。

以上分析表明，两次过程中，850hPa在江淮、江 汉至江南北部均存在距平风场的辐合，有利于上述地 区出现明显雨雪天气；过程Ⅱ低层冷空气及其上方西 南暖湿气流扰动的距平均大于过程1，偏南风扰动正距 平范围更偏北，与过程Ⅱ降水强度大、影响范围偏北相一致。

进一步以湖北东南部和湖南中部单点为例，分 析两次过程中低层风场的时间演变及其对降水相态的影响。图5分别是沿湖北东南部（武汉附近）和湖南 中部（长沙附近）的水平风场、温度和相对湿度的时间一 空间剖面。可见，在两次过程的开始阶段，850hPa及以 下的风场均出现由西南风向偏北风的转变，低层气温 随之降低，形成冷垫，冷垫之上700hPa附近维持西 南风，形成0～4℃的融化层。湖北东南部（图5a）2日 温度层结呈“冷-暖-冷”的结构，出现冻雨，3日之后 各层气温持续下降，降水相态转为以降雪为主；过程 Ⅱ的前期，即2月19-20日，云内各层温度都大于 0℃，湖北东南部出现明显降雨，21日之后受强寒潮影 响，低层气温迅速降低，中层融化层也减弱，降水相态 逐渐由雨转为以降雪为主。湖南中部（图5b）风场与 气温的总体演变特征与湖北东南部（图5a）相似，2日 之前各层温度超过0℃，湖南中部出现降雨，3-6日 温度层结出现“冷-暖-冷”结构，700-850hPa附近 形成融化层，低层为-4～0℃的冻结层，湖南中部以冻 雨为主；过程Ⅱ21日以后受低层冷空气南下影响，低层 冷垫再次建立，600-850hPa附近存在逆温层，“冷- 暖-冷”的温度层结出现，湖南中部降水相态以冻雨或 雨夹雪为主。由此可见，低层冷空气和中层西南暖 湿气流的强度及其变化对降水相态有重要影响。

4水汽输送

水汽条件是降水发生的必要条件之一，过程I有 10个国家气象观测站、过程Ⅱ有82个气象站日降水量 突破建站以来2月极值。两次过程江南北部和江淮地 区700hPa比湿超过1倍标准差（图略），为突破同期极 值降水的发生提供了水汽条件。从两次过程水汽输 送图上可以看出（图6a、b），影响我国南方地区的主要 有两支水汽输送带，一支是从阿拉伯海北部经过印度 半岛、孟加拉湾北部、中南半岛的偏西风水汽输送带，另一支是副高外围偏东风水汽输送带，其经南海转向 为偏南风水汽向我国南方输送，两次过程相比过程Ⅱ 偏西风水汽输送弱于过程I，副高外围经南海转向的水汽输送通量高于过程I。两次过程水汽辐合大值 中心位于贵州至广西一带，其东部为东北向的带状水 汽通量辐合区延伸至江南地区。江南大部过程I整层水汽通量散度平均值为-3×10-5g·hPa1·cm2·s-1左右，而第二次过程更强，达-3～-6×10=5g·hPa1·cm=2·s=1；且二者均表现为-3～-6x10-5g·hPa1·cm-2·s-左右的负距平，即 整层水汽通量辐合强于历史同期。

2024年2月两次过程和气候平均状态相比，过程 I（图6c）来自孟加拉湾北部的异常偏西风水汽输送尤 为强盛，我国南方地区几乎都在该异常水汽输送影响 下，我国江南大部、华南中西部及贵州一带整层水汽 通量散度距平超过-3×105g·hPa1·cm=2·s1；过程IⅡ （图6d）有两支异常水汽输送控制我国南方地区，一支 是来自孟加拉湾北部的异常偏西风但其强度较弱，另 一支是副高外围转向的异常西南风水汽输送，其控制 我国南方大部地区，湖南大部、华南北部及贵州东南 部整层水汽通量散度距平超过-6×105g·hPa=1·cm=2·s=1。由以上两次过程的水汽输送通道对比可知，过程I以 来自孟加拉湾的异常水汽输送为主，而第二次以来自 西北太平洋转向的异常水汽输送为主。从110°— 120°E平均偏南风水汽输送来看，两次低温雨雪冰冻 过程在我国中东部地区发生和维持均对应出现偏南 风水汽输送大值区，过程结束水汽输送通量数值明显 减弱（图略）。1月第6候开始18°—30°N出现偏南风水 汽输送大值区，1月30日左右水汽输送显著加强，31日 出现超过250kg·m=1·s1的大值中心，对应过程I发 生，2月6日后水汽输送明显减弱，雨雪过程结束。2月第 4候15°—35°N偏南风水汽输送再一次增强，在20日前后我国华南至江南一带出现超过300kg·m1·s-的大 值中心，23日水汽输送减弱，25日后江南和华南地区 偏南风水汽输送低于30kg·m=1·s=1。

通过以上分析可知，过程I主要的水汽来源是来 自孟加拉湾北部的偏西风输送，过程Ⅱ则是来自西北 太平洋的水汽输送贡献更大。过程Ⅱ水汽通量散度 在江南地区可以达到-3～-6×105g·hPa=1·cm=2·s=1，强于过程I，对应着过程Ⅱ降水强度更强；过程Ⅱ水汽 通量大值区也较第一次偏北，过程Ⅱ强的降水落区北 界较第一次偏北。

5副高北抬成因及寒潮爆发的平流层前兆信号

与2008年1月相比2024年2月中高纬阻塞形势 并不显著，南支槽强度也没有偏强，但两次过程副高 都偏北，接下来将分析副高偏北的可能原因。图2为 两次过程200hPa纬向风及其异常，可以看出从北非 经中亚到日本以南地区存在急流带，急流中心位于中 东及日本附近。Karoly和Hoskins（1982）提出急流的分布决定着Rossby波能量频散的基本特征。图8为对流层中高层的Rossby波能量频散，过程I（图7a）北非到西欧地区存在正异常环流区，该Rossby波能量向中亚至日本急流区频散，从北非到东亚沿海表现为“正一 负-正”的异常分布，东亚沿海处的正异常中心主要由 来自北非异常中心的Rossby波能量维持。通过逐日 的波能量频散（图略）特征可知，1月24日来自北非到 西欧一带的Rossby波能量沿亚非副热带急流向下游 传播，导致南支槽加深，引起副高加强，之后从北非到 东亚沿海的“正-负-正”能量频散是维持副高北抬的 部分原因。过程Ⅱ（图7b）西欧到北非出现一个经向度 较大的纵向负异常区，其沿南北两支路径将Rossby波 能量向下游频散，北支在黑海北部有正异常中心，南 支在阿拉伯半岛存在正异常中心，而后两支波矢量在 巴尔喀什湖一带汇合，形成负异常中心再向下游频 散，东亚沿海至中国南海为正异常带。逐日的波能量 频散（图略）特征表现出，2月16日沿亚非副热带急流 的Rossby波能量激发副高增强，之后与沿中纬度传播 在远东地区激发的正距平中心结合，副高北抬。由两 次过程的OLR异常分布（图略）可知，在中国南海到菲律宾以东洋面均为OLR正距平表明该地区对流活动 减弱，在500hPa也均未发现由热带平洋地区向北Rossby波能量频散的表征。由以上分析可知，两次过 程副高的异常北抬主要是受来自西非至北欧一带对 流层中高层Rossby波能量在中纬度和副热带地区向 下游传播的影响，并非是由南海至热带西太平洋一带 的对流活动所导致。两次过程副高阶段性北抬的可 能机理与施宁等（2008）结论较为一致。

冬季极地冷空气主要集中在极地区域内，当平 流层极涡被扰动，极涡变形或崩溃使得极地区域内的 冷空气被平流层破坏，其效应向对流层传导，迫使对 流层极区内的冷空气向南扩散，引导寒潮南下影响中 低纬度地区。平流层极涡对冷空气过程影响已有学 者进行过研究（李艳等，2019）。Deng和Chen（2008） 发现当平流层极涡减弱时，亚洲大陆东部（100°— 150°E，45°—65°N）大槽会有所加强，当极涡加强时上 述区域大槽强度会减弱。可以看出平流层极涡强度的变化影响了东亚大槽的强弱，进而会使影响我国的 冷空气强度发生变化。在大范围低温雨雪冰冻天气 过程的初始阶段，中东部地区均受冷空气影响，分别 是1月31日-2月2日的较强冷空气和2月17-22日 的强寒潮（许先煌和张芳华，2024）。通过分析极涡强 度指数距平的演变可以看出（图8），1月31日—2月2 日极涡强度指数为负异常，表征极涡强度较常年同期 略偏强，2月17-22日强寒潮影响时极涡强度指数为 显著正异常，极涡强度偏弱，对应亚洲大陆东部低槽 强度强于第一次冷空气过程。由2月17-22日与2月 12-16日的海平面气压差值可知西伯利亚高压增强， 增幅中心强度超过30hPa，高压前部东亚沿岸的北风 也显著增强，引起过程Ⅱ我国北方到华中地区气温较 常年同期偏低（图略）。过程I极涡强度较常年同期略偏强，冷高压增幅小，低于10hPa，表明过程I冷空气势力弱，对应850hPa仅在我国中西部地区出现2℃左 右的负异常，明显弱于过程Ⅱ。

由于平流层变化通常维持时间长，并且平流层极 涡异常下传领先于对流层，可为冬季我国南方地区天 气气候异常提供一个新的预报依据。通过2024年2月位势高度距平沿60°N的经度-高度剖面可以看出，2月1日（图9a）在10hPa的平流层120°E左右有降压中心，200hPa以下60-120E为升压区。2月5日（图9b），平流层20hPa以上在50°E左右出现降压中心，此时东亚东部120°E附近为弱升压区，亚洲大陆呈现西低东高形势。2月11日（图9c），平流层100E以西的降压中 心强度增强，降压区逐渐下传，亚洲东部对流层的升 压区转变为弱降压区。2月15日（图9d），亚洲东部 （60-120°E）平流层的降压区继续增强，120-150°E的-20dagpm等值线延伸到了500hPa以下的高度，亚洲东部500hPa低槽增强，随后位于西伯利亚一带的横 槽转竖并东移南压（图略），17日起强寒潮影响我国大部 地区。2月21日起（图9e）平流层降压区向下传播开始不 明显，25日（图9f）极涡进一步收缩，30°E以东都变为升压区，亚洲东部对流层500hPa降压区域明显缩小。在 过程Ⅱ开始的前10d左右平流层极涡开始下传，促使亚 洲东部中高纬度低槽增强，有利于冷空气向南渗透，为中 东部地区冷暖空气交汇产生低温雨雪冰冻创造环流条 件。由以上分析可以得出发生在2月第3候左右的平流 层极涡下传可作为第二次强寒潮过程的前兆信号。

6结论和讨论

本文以2024年2月发生的两次低温雨雪冰冻过 程为研究对象，分析造成该异常天气出现的大尺度环 流异常特征，并从平流层对对流层影响的角度出发寻 找预报冷空气的前兆信号。得出主要结论如下：

（1）2024年2月我国中东部地区出现了两次大范 围持续性低温雨雪冰冻过程，时间段分别为1月31日—2月6日、2月19-25日。两次过程均具有降水范围 广、持续时间长、降水量极端、降水相态复杂和气温显 著偏低等特征。与历史同期对比，2024年2月关键区 内（110°—122°E，25°—35°N）平均日降水量为1981年以来同期第二高值，过程Ⅱ降水强度大于过程I。

（2）两次过程我国大陆上空500hPa高度场呈现 “西低东高”形势，有利于中东部地区出现持续性降 水。过程I中高纬度地区没有明显的阻塞系统；过程Ⅱ在贝加尔湖以北地区有阻塞高压发展，该形势与 2008年1月更为接近，暖平流和负涡度平流的共同作 用使得阻高系统发展和维持。

（3）两次过程均出现在低层冷空气南下、中层西南 暖湿气流发展的背景下，暖湿空气沿低层冷垫爬升， 为大范围雨雪天气提供重要的动力抬升条件，并为冻 雨和降雪等复杂的降水相态变化提供了逆温层、融化 层及冻结层的温度条件。两次过程副高较常年同期 偏北、显著偏强，有利于暖湿气流沿副高外围向我国 输送。过程I主要的水汽来源是孟加拉湾北部，经南 支槽前显著偏强的偏西风向我国中东部地区输送，而 过程Ⅱ来自西北太平洋的水汽输送贡献更大，且江南 地区整层水汽辐合强于过程I。

（4）副高偏北的可能原因是受到来自西非至北欧 一带对流层中高层Rossby波能量在中纬度和副热带 地区向下游传播的影响，并非由南海至热带西太平洋 一带的对流活动所导致。

（5）发生在2月第3候左右的平流层极涡下传可作 为过程Ⅱ寒潮活动的前兆信号，平流层极涡下传超前 于对流层，可为我国冬季冷空气过程预报提供一种新 的依据。

本文主要从对流层大尺度环流异常特征和水汽输 送条件等方面，对两次持续性低温雨雪冰冻过程进行了 研究，并探讨了强冷空气过程的前兆预报信号，得到了 上述几点对低温雨雪冰冻过程和冷空气过程预报有应 用价值或指导意义的结论，可望为中长期冷空气预报 提供参考依据。但对于短时间内同类异常天气接连出 现的大尺度外强迫原因仍需进一步探讨。此外，两次 过程低纬度环流形势相似，但是亚欧中高纬环流差异 较大，表明产生大范围持续性低温雨雪冰冻天气过程的 环流形势复杂多样，未来需要更深入的分类研究。

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（责任编辑闵爱荣）