賀州市一次低溫雨雪冰凍天氣成因及預報效果分析

歐陽家萌，韋小雪，廖志朗，黃遠盼

（賀州市氣象局，廣西 賀州 542899）

隨著社會經濟發展，低溫雨雪冰凍災害對社會各行業發展影響增加，大范圍的低溫雨雪冰凍天氣會給電力、交通等行業帶來較為嚴重的損失［1-3］。自2008 年南方低溫雨雪冰凍災害發生后，各行業各部門對冬季低溫雨雪冰凍天氣較為關注，國內氣象學者對此進行多方面的研究與分析。孫曉娟等［4］研究發現我國南方年冰凍指數近年來存在減弱趨勢，但仍存在強的持續性冰凍雨雪事件發生；陸虹等［5］研究得出華南地區低溫雨雪事件主要發生在23°N 以北地區，事件高頻區主要集中在廣東西北部和廣西東北部，而單站和區域持續性低溫雨雪事件主要發生在1 月和2 月；唐熠等［6］研究結果表明廣西低溫雨雪冰凍的影響主要在24.5°N 以北區域，最嚴重的是桂東北區域，危險區等級由東北向西南呈遞減趨勢；王艷蘭等［7］研究發現廣西低溫過程中的兩槽一脊型環流形勢導致的低溫過程持續時間小于等于6 d，低溫擾動路徑為東路，造成短過程。

2022 年1 月28 日至2 月25 日，廣西出現大范圍低溫雨雪冰凍天氣過程，對全區交通、電力、農林漁牧業造成嚴重影響［8］。2022 年2 月，有3 次強冷空氣影響賀州市，氣溫偏低，降雨偏多，平均氣溫和降雨量接近歷史同期極值，其中2 月19—23 日大范圍低溫雨雪冰凍過程為2009 年以來影響賀州市最強的過程，大部分地區出現大風和強降雨，過程最低氣溫低，雨雪冰凍范圍廣。通過分析此次過程的氣候背景、環流形勢特點和數值模式預報效果，以期為做好低溫雨雪冰凍天氣預報預警服務提供參考思路。

1 資料與方法

采用2022 年2 月19—23 日賀州市地面自動氣象觀測站資料、高空及地面常規氣象觀測資料、EC細網格和CMA-GFS 數值模式預報產品。運用天氣學原理和方法對賀州市此次低溫雨雪冰凍天氣成因及預報誤差原因進行分析。

2 結果與分析

2.1 低溫雨雪冰凍天氣過程特點分析

2022 年2 月19—23 日，受南支槽、低空切變線和強冷空氣共同影響，賀州市日平均氣溫比2 月17日大部下降6～8 ℃，全市大部出現大到暴雨，局部大暴雨，大暴雨以上落區主要位于賀州市八步區、平桂區中南部，最大降雨出現在八步區蓮塘鎮，為138.9 mm。冷空氣過境時，富川縣、鐘山縣、八步區、平桂區局部出現7～9 級偏北大風，其中平桂區望高鎮在19日06 時出現21.1 m·s-1偏北陣風。此次過程賀州市平均氣溫為4.2 ℃，與歷年同期相比偏低8 ℃，居1991 年以來同期第二低，僅次于1996 年；平均降雨量81.2 mm，較常年同期偏多5 倍，居1991 年以來同期第一位。

受此次強冷空氣過程影響，賀州市過程最低氣溫普遍偏低，大部地區最低氣溫為1～4 ℃，高寒山區最低氣溫為-3～1 ℃。賀州市雨雪冰凍范圍較廣，三縣兩區高寒山區均出現雨凇、冰凍和道路結冰；其中平桂區姑婆山、富川縣朝東、麥嶺及鐘山縣紅花等多地出現雨夾雪，雨雪冰凍天氣較常年同期偏多。

2.2 2 月氣候背景分析

根據國家氣候中心海溫監測顯示，2021／2022年一次弱的“拉尼娜”事件已正式形成。受“拉尼娜”事件影響，西太平洋海溫升高，高低緯度之間的氣壓場梯度增強，經向環流增強，導致冷空氣南下影響頻繁，強度偏強。對2022 年2 月天氣形勢進行分析，500 hPa 中高緯地區多為兩槽一脊形勢，烏拉爾山附近低槽較深，有利于冷空氣堆積；極渦位置偏南，不斷分裂低渦南下影響；500 hPa 高空出現多個-44 ℃冷中心，冷空氣強盛。強冷空氣多在烏拉爾山附近堆積，地面冷高壓中心強度最強時超過1 060 hPa。當烏拉爾山橫槽轉豎，受槽后西北氣流引導，地面冷空氣南下影響廣西。

2.3 環流形勢特點分析

2 月18 日20 時500 hPa 亞洲中高緯地區為兩槽一脊環流形勢，巴爾喀什湖以北上空有一阻塞高壓，中心達556 dagpm，我國東北地區上空有一高空槽，在亞洲中高緯地區形成L 型環流，有利于冷空氣向中緯度地區輸送，且500 hPa 冷中心強度為-44 ℃。2月19 日起高空槽緩慢東移，強度偏強，位置偏南，加上阻塞高壓維持，有利于槽后脊前的西北氣流引導冷空氣南下影響廣西；孟加拉灣上空南支槽較深，槽前西南氣流把低緯暖濕空氣向廣西上空輸送，有利于降雨的持續。2 月20 日08 時南支槽緩慢東移，進一步加強廣西的輻合上升運動，從而導致雨量的進一步增大。賀州市受槽前西南氣流影響，正渦度平流明顯，上升運動增強，為此次過程提供動力條件。

在850 hPa，2 月18 日20 時切變線位于廣西北部，隨后切變線逐漸南壓進入賀州市北部，低層輻合抬升條件良好，上升運動較強，切變線南側有偏南氣流維持，持續向廣西低層輸送充足的水汽和不穩定能量，水汽在切變線附近輻合上升，導致賀州市出現大范圍明顯降雨天氣。從850 hPa 溫度場可以看到，在江南至華南一帶上空鋒區強度較強，沿110°E，在20°～30°N 的10 個緯距內，南北溫度差達20 ℃，達到廣西寒潮爆發時平均鋒區強度20 ℃的臨界值，長江中游上空的溫度下降到-4～-8 ℃，冷空氣強盛，為此次過程提供較好的熱力和動力條件。850 hPa 上0℃線一般預示著廣西雪線的位置，2 月18 日20 時850 hPa 上0 ℃線位于廣西北部，隨后逐漸南壓，19日08 時850 hPa 上0 ℃線進入賀州市北部，20 日08 時850 hPa 上0 ℃線壓至賀州市南部，導致賀州市上空溫度較低；通過分析溫度場，發現500 hpa 和925 hpa 上賀州市溫度小于0 ℃，而700 hpa 上賀州市溫度大于0 ℃，表明700 hpa 附近存在明顯的暖層，高寒山區出現凍雨或雨夾雪。

從地面形勢圖（圖1a）可以看到，2 月18 日20時冷高壓中心位于蒙古西部，冷高壓中心強度達1 057.5 hPa，地面冷鋒位于我國黃淮地區，此時賀州市已受冷空氣滲透影響，出現小幅降溫，隨后冷高壓分裂南下影響，冷空氣從東路影響廣西；19 日20 時（圖1b）地面冷鋒進入廣西北部，賀州市氣壓梯度增大，受強冷空氣影響明顯，全市進一步降溫；23 日，賀州市處于地面冷高壓前部，受地面冷高壓前部強冷平流影響，賀州市氣溫持續偏低。

圖1 地面形勢圖

2.4 探空圖分析

從2 月19 日08 時桂林（圖2a）和梧州（圖2b）探空圖上可以看到，500 hPa 附近溫度較冷，均在-10 ℃左右，形成冰晶層，而700 hPa 附近為大于0 ℃的暖層。當低空溫度低于0 ℃，形成上暖下冷的條件，使落入暖層的冰晶或雪花融化為雨滴，從暖層下降的雨滴保持或冷卻為0 ℃以下的過冷卻雨滴，碰到地面的物體凍結，形成雨凇天氣。逆溫層的存在，利于冰晶的融化。對比發現，2 月19 日08 時桂林探空圖在850 hPa 至地面為-3～4 ℃，結合地面溫度可看出，存在明顯的逆溫層、中層暖層及較低的低層溫度，利于降雪或凍雨的發生，故此時以降雨為主，山區可能出現凍雨或雨夾雪；而此時梧州探空圖逆溫不明顯，在600 hPa 以下基本都大于0 ℃，因而不利于降水相態由雨向雪的轉變，故出現降雨天氣。賀州市位于兩者之間，地面溫度在2～4 ℃之間，所以賀州市以降雨為主，一定高度以上的山區可能出現凍雨或雨夾雪。

充足的水汽條件是雨雪冰凍天氣產生的必要條件。通過對比分析發現，2 月18 日20 時桂林站和梧州站從地面到700 hPa 相對濕度基本在90%以上，表明低層水汽比較飽和，低層濕度條件較好，有利于雨雪冰凍天氣的發生。到2 月19 日20 時，強冷空氣南下影響時，桂林站以及梧州站探空圖顯示濕層延伸至400 hPa 附近，濕層厚度明顯增厚，表明中低層水汽呈飽和狀態，有利于雨雪冰凍天氣的發生與維持。

3 數值模式預報效果分析

選取目前預報業務常用的EC 細網格模式和CMA-GFS 模式2 月18 日08 時起報的預報資料進行分析，對比兩家數值模式預報效果，分析偏差原因。

EC 細網格模式2 月18 日08 時起報 “19 日08時賀州市北部地區氣溫0～3 ℃，中南部地區氣溫4～7 ℃”，與實況相比偏高1 ℃；2 月18 日08 時起報的12～24 h 降雨要素預報較好地預報 “賀州市南部為中到大雨”，與實況相符。CMA-GFS 模式2 月18 日08 時起報“19 日08 時賀州市北部地區氣溫3～4 ℃，中南部地區氣溫5～7 ℃”，與實況相比偏高1～2 ℃；2月18 日08 時起報的12～24 h 降雨要素預報為 “賀州市大部地區為中雨，東北部和西北部為大雨”，而實況為賀州市中北部中雨，南部大雨，強降雨落區位置預報偏北。

從環流形勢場上看，EC 細網格模式2 月18 日08 時起報場產品對19 日08 時500 hPa 風場形勢和850 hPa 低空切變線位置預報與實況較為符合，對850 hPa 風速預報也與實際情況差距不大，但對850 hPa 上0 ℃線位置以及南北溫度梯度預報偏差較大。EC 細網格模式預報19 日08 時850 hPa 0 ℃線位于河池、柳州北部到桂林中部一帶，而實況為850 hPa 上0 ℃線位置已壓至賀州市北部，且預報的等溫線與實況相比，較為稀疏。

CMA-GFS 模式2 月18 日08 時起報場產品對19 日08 時500 hPa 風場形勢預報較好，但對850 hPa 低空切變線位置、風速、0 ℃線位置以及溫度梯度預報偏差較大。CMA-GFS 模式預報19 日08 時850 hPa 切變線位置偏北，風速也偏弱，對低層水汽輸送條件以及輻合強度預報偏小，導致對降雨落區預報位置偏北，強度偏弱。預報19 日08 時850 hPa上0 ℃線位置與EC 細網格模式預報的位置基本一致，但預報后期850 hPa 上0 ℃線位置明顯南壓至賀州中部，而EC 細網格模式預報后期850 hPa 上0℃線位于賀州北部附近，與實況相比，兩家模式均對850 hPa 上0 ℃線位置預報偏北且預報的鋒區強度（南北溫度梯度）都較弱。

從海平面氣壓場分析，EC 細網格和CMA-GFS兩家模式2 月18 日08 時起報場產品對19 日20 時1 027.5 hPa 線位置預報偏北，預報位于河池、柳州中部到桂林南部一帶，而實際上1 027.5 hPa 線已南壓至賀州北部，對地面冷高壓中心強度也預報偏小2.5～5 hPa，對漢口與?？跉鈮翰钜差A報偏小5～6 hPa。

從EC 細網格和CMA-GFS 兩家模式對各層氣象要素預報效果看，對500 hPa、850 hPa 整體形勢預報把握較好，但兩家模式均對850 hPa 上0 ℃線位置預報偏北，對海平面氣壓場1 027.5 hPa 線進入賀州市的預報時間偏晚，冷高壓中心強度偏弱，漢口與?？跉鈮翰钜财?，從而導致兩家模式預報的溫度均比實況偏高；而EC 細網格預報850 hPa 低空切變線位置和風速與實況較為接近，CMA-GFS 預報850 hPa 低空切變線位置和風速偏差大，可見兩家預報的降雨落區與強度的不同，EC 細網格預報的降雨落區、強度與實況較為接近，CMA-GFS 預報的降雨落區偏差大，強度與實況相比偏弱。

4 結論

（1）賀州市2 月19—23 日低溫雨雪冰凍天氣過程主要受綜合因素影響造成:500 hPa 高空槽東移，槽后西北氣流引導地面冷空氣南下，從東路影響廣西。地面冷高壓中心強度達到1 057.5 hPa，地面1 027.5 hPa 線進入賀州市中部，850 hPa 上0 ℃線南壓到賀州市南部，造成大范圍降溫天氣。500 hPa 南支槽較深，賀州市受槽前西南氣流影響，正渦度平流明顯，850 hPa 切變線的存在造成賀州市出現大范圍強降雨天氣。

（2）EC 細網格和CMA-GFS 兩家模式對各層氣象要素預報均有一定偏差，導致對此次過程的溫度預報偏高；CMA-GFS 模式預報850 hPa 低空切變線位置偏北和風速偏弱，導致其對強降雨落區位置預報出現偏差、降雨強度預報也偏弱?？傮w而言，EC 細網格模式對此次過程的溫度和降雨的預報效果較好，有較高的參考價值。