2008年湖南低温雨雪冰冻灾害成因分析_GAOQS

2008年湖南低温雨雪冰冻灾害成因分析
王琪1，廖玉芳
2
（1．湖南省气象服务中心，湖南长沙410007；2．湖南省气候中心，湖南长沙410007）
摘要［目的］分析2008年湖南低温雨雪冰冻灾害的成因。

［方法］基于基本气象观测资料，对2008年初发生在湖南的一次强低温雨
雪冰冻天气进行了初步分析，
探讨致灾因子、地形及人类活动在此次低温雨雪冰冻巨大灾害形成中的作用。

［结果］2008年初低温雨雪冰冻天气造成湖南巨大灾害的原因是：致灾因子强度为历史罕见（较1954年还强）；地形影响加剧了灾害发展；人类活动对灾害起着放
大作用。

此外，
提出了通过提高极端天气的预测预警能力、加强气候可性行论证、加大自然灾害防御宣传力度等措施来减轻极端天气事件的影响程度。

［结论］该研究为低温雨雪冰冻灾害天气的预测预报提供理论依据。

关键词灾害；成因；致灾因子；地形；人类活动中图分类号S42文献标识码A 文章编号0517－6611（2011）16－09905－03Study on the Causes of Low-temperature Freezing Rain and Snow Disasters in Hunan Province in 2008WANG Qi et al （Hunan Meteorological service Center ，Changsha ，Hunan 410007）Abstract ［Objective ］The aim was to analyze the causes of low-temperature rain and snow disasters in 2008．［Method ］Based on the basic meteorological observation data ，a primary study was implemented about the severe cold air and frozen rain event．The importance of factors causing disaster ，territory and human activity in the formation of low-temperature rain and snow disasters were expounded．［Result ］The factors triggering the disasters were so strong that were rarely seen in previous （stronger than that in 1954）；the specific terrain was beneficial to the
occurrence of the frozen rain ；the human being ’
s action amplified the impacts of disaster events while suffering it．Furthermore ，a point of view to minimize the climate disaster damage like this severe frozen rain was proposed．Improvement of forecast capability and accuracy ，implemen-tation of the demonstration about climatic feasibility ，and propagation to public about the natural disaster ’s protection and mitigation and so on were functional aspects．［Conclusion ］The study provided theoretical basis for the prediction and forecast of low-temperature rain and snow dis-asters．
Key words Disaster ；Cause ；Sends the disaster factor ；Terrain ；Human activity
基金项目2009年中国气象局业务项目
“全国气象灾害风险区划”；湖南省气象局重点科研项目（200801）。

作者简介王琪（1961－），女，湖南长沙人，工程师，从事气象灾害分析
评估工作，
E-mail ：yedos@163．com 。

收稿日期2011-
03-22雪灾、冰冻、严寒是湖南冬季常见的气象灾害，对农业、林业、交通、输电、通讯及航空危害较大。

近年来，由于全球气候变暖，雪灾、冰冻、严寒期出现的频次在减少、强度在减弱，因而人们对冬季雪灾、冰冻、严寒期的关注度与防御意识也在减弱。

2008年1月中旬至2月初我国南方地区出现的历史罕见的大范围持续低温雨雪冰冻天气又将人们的视线聚焦到了冰、
雪灾害的研究上［1－8］。

杨贵名等分析指出，2008
年1月的低温雨雪冰冻主要是由于冷暖气团长期对峙，冷暖气团形成的逆温很明显，
锋面较平缓，并随着高空副热带锋区逐渐接近低层准静止锋区，锋区变陡峭，逆温减弱，低温雨雪冰冻天气减弱或结束，这对低温雨雪的预报有一定的指示意义
［1］
；王东海等借助新型星载云廓线雷达（CPR ）资料
对这次冰冻事件中典型云系进行天气动力学和物理学分析，揭示出西南暖湿气流沿锋面爬升，形成界限分明上下交替的2个冷暖气团，在2 4km 高度存在一个融化层，冰水不仅存在融化层之上，
在近地面层亦含有丰富的冰粒子，此次大范围冰冻灾害天气是由于冻结、凝华和冰雾粒子的附着增长等物理过程共同作用的结果
［2］
；高辉等分析表明，2007年8月发生的拉尼娜事件是造成2008年初我国南方大范围持续低温雨雪冰冻灾害的重要原因
［5］
；潘娅英等研究指出在较强的
拉尼娜背景下，异常海温下垫面和大气环流给这次冻雨的形成提供了充足的水汽来源，强逆温层的存在是冻雨形成的直接原因，
另外，独特的地形为冻雨形成提供了低于0ħ的地物接触面，使得这次冰冻灾害更加严重
［8］。

可见这次严重的
低温雨雪冰冻天气的形成是一个综合影响的结果。

笔者探
讨了致灾因子、
地形及人类活动在2008年初湖南低温雨雪冰冻巨大灾害形成中的作用。

12008年低温雨雪冰冻概况
1．1
冰冻范围及持续时间创历史极值2008年1月中旬至2月上旬，全省冰冻过程持续时间为28d ，较1954年多5d ；单站冰冻最长持续时间27d ，超过1954年7d ，创湖南有连续气象记录以来极值。

全省73．2%的县（市）连续冰冻日数刷新或持平当地最长连续日数记录。

17d 的冰冻范围占全省总面积的50%以上，
比1954年多5d ，创湖南有连续气象记录以来持续时间最长的大范围冰冻。

1．2
严寒持续时间及范围创历史新高
由图1可见，
2008年1月10日 2月5日全省平均气温0．5ħ，较历年同期（5．0ħ）低4．5ħ，较次低年（1977年）偏低0．9ħ，为1951年以来同期最低值（图1）。

全省96%的县（市）达严寒期标准（日平均气温≤0ħ的持续天数在5d 或以上），60．8%的县（市）刷新或持平当地最长连续日平均气温≤0ħ日数记录；全省最长连续严寒日数23d ，较1954年多5d ，创1951年有连续气象记录以来极值。

1．3
雨雪量及雨雪日位居历史高位2008年1月10日 2月5日全省平均降水量87．6mm ，较历年同期偏多近6成，湘东南大部分县（市）降水量是历年同期的2倍，
其中南岭北侧的江华、宜章、临武、汝城、蓝山等5县（市）雨雪量创当地有记录以来同期最大值；全省最大积雪深度39cm ，
为1951年以来的第2大值；过程积雪日数25d ，居1951年以来第3高位；过程雨雪日数全省平均19．5d ，位居历史同期第2高位，44．3%的县（市）出现重度连阴雨天气，22．7%的县（市）雨雪日创当地同期最多记录。

2地形作用加剧灾害发展2．1
湖南地形地貌概况
湖南地貌东、南、西三面环山，中
安徽农业科学，Journal of Anhui Agri．Sci．2011，39（16）：9905－9907，9987责任编辑黄小燕责任校对李岩
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图11951 2008年湖南1月10日 2月5日平均气温Fig．1The mean temperature in Hunan from Jan．10to Feb．5 from1951to2008
部丘岗起伏，北偏东为湖泊平原，呈朝东北开口，不对称状的马蹄形盆地。

东面有幕阜、连云、九岭、武功、万洋和诸广等山脉，为NE—SW走向，呈雁行式排列，山峰海拔高度大多超过1000m。

南面是南岭山脉，呈NE—SW走向，但山体大致是WE向，高度大多在1000m以上，其中桂东县与资兴县交界的八面山海拔高度达2042．1m。

西面是雪峰山脉，呈NEN—SWS走向；雪峰山脉南起城步县，向NNE延伸，到安化折向东，至益阳县境内没于洞庭湖平原；雪峰山南段海拔高度1500m，最高达19343．3m，北段约500 1000m。

西北为武陵山脉，呈NE—SW走向，海拔高度多在1000m以上。

湘中大多为丘陵、岗地和河谷冲击平原，地势南高北低，海拔高度多在500m以下，仅衡山祝融峰高达1289．2m。

北部是洞庭湖，湖区面积约11195km2，是湖南地势最低、最平坦的地区。

2．2地形对冰冻分布状态的影响由图2可见，在特定地形地貌条件下，湖南冰冻累计日数分布总体呈现出以下特点：①南部多于北部。

冰冻累计日数100d以下的县（市）主要位于湘北地区，其中低于50d的县市主要位于湘西北；150 d以上的县（市）主要位于湘中以南地区。

②存在2条高值带、1个高值区。

2条高值带分别位于城步、武冈、邵阳一线（中心在城步，303d）和桂阳、郴州、资兴、桂东一线（中心在桂阳，317d）；高值区位于宁乡、韶山、桃江、益阳（中心在宁乡，208d）。

③无论是低值带还是高值带基本呈现为NE—SW走向，如湘西北为NE—SW走向的低值区，桂阳、资兴、桂东为NE—SW走向的高值带，城步、武岗、邵阳为NE—SW走向的高值带。

④高低错综分布。

桂阳、城步2条高值带间为低值带，绝大多数县（市）在150d以下，少数县（市）在100d 以下；城步高值带与宁乡高值区之间又是一个低于150d的低值区，而宁乡与怀化间也存在一个低于150d的低值区。

⑤迎风坡多于背风坡。

龙山、桑植、张家界、慈利、永顺、古丈、宁远、宜章等观测站位于山脉的背风面，冰冻累计日数＜90d；而武岗、桂阳等观测站位于山脉的迎风面，冰冻累计日数＞200d。

⑥冰冻的发生存在敏感高度。

全省5个观测站海拔高度超过400m除龙山位于山体背风坡，冰冻累积日数为21d外，其余均在200d以上。

其中477．7 835．9m高度段冰冻累积日数为238 303d（龙山站除外），冰冻累积日数量值变化较小；而海拔高度为1265．9m的南岳高山气象站，冰冻累积日数达2408d，与477．7 835．9m高度段冰冻累积日数的变幅较大，是一个大的跳跃。

说明400、1000m高度附近冰冻发生概率有明显增加现象，其原因有待探讨。

注：色标为地形高度（m）；等值线为冰冻日数（d）。

Note：The color was the height of terrain and the isoline was the frozen days．
图21961 2007年湖南省冰冻累计日数分布Fig．2The total annual frozen rain days during1961to2007in Hunan Province
2．3地形在冰冻形成中的作用湖南冰冻气候分布特点与湖南特殊的地形有密切的关系。

冷空气从湘北进入湖南后呈树根状展开，湘江谷地是冷空气长驱直入到达南岭以北的主要通道。

当呈树根状展开的冷空气到达雪峰山脉的东部和南岭以北时，受高山阻隔，在山脉以东和以北的区域不断堆积，形成“冷垫”的冷空气层。

同时，来自孟加拉湾的暖湿气流覆盖在冷垫上，形成850 700hPa的暖层，而在850hPa 以下是低于0ħ的冷空气层；当北方冷空气持续南下，又形成一个更高更冷的气层。

中间的暖层提供充足的水汽，输送到高层的冷空气层中，迅速凝结成长为过冷水或雪花，过冷水再通过贝吉隆过程变成大雪花，大雪花下降到暖层中融化成水滴，水滴继续下降到冷垫上遇到物体再度凝结，形成外冰内水的冰珠，最终降落到地面，产生冻雨。

而进入湘西北地区的冷空气则还要顺着NE—SW走向的山脉继续南下，到达重庆、贵州境内后受到高山阻挡产生堆积。

由此可见，雪峰山以东、南岭以北极易形成冷－暖－冷的温度层结，而湖南冰冻高发区位于雪峰山以东及南岭以北地区，湘西北地区为冰冻低发区。

由图3可见，2008年初湖南的冰冻日数分布特征与气候分布特征基本一致，高值区分别位于雪峰山东侧和南岭北侧，进一步说明了地形对冰冻灾害影响极大。

郴州位于南岭北部，为湖南交通重镇，国家南北大动脉京广铁路、京珠高速、107国道及在建的武广高速铁路（武汉至广州）的要塞，4条要道贯通郴州南北，时时刻刻都有大量的车辆、列车奔于其间，大量的物资需通其输送，当路面大量结冰、断电时，汽车不能行，列车不能驶，阻断了南北流通，广州北上返乡的乘
6099安徽农业科学2011年
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注：色标为地形高度（m ）；等值线为冰冻日数（d ）。

Note ：The color was the height of terrain and the isoline was the frozen
days．
图32008年湖南省冰冻日数分布
Fig．3
The total frozen rain days in 2008in Hunan Province
客不能按期回家，南下的物资无法及时送及，灾害程度及灾害影响会因此迅速加重。

注：色标为地形高度（m ）；等值线为冰灾直接经济损失（亿元）。

Note ：The color was the topography height and the isoline was the di-rect economy losses of frozen rain event．
图42008年初湖南省冰灾直接经济损失分布
Fig．4
The direct economic losses during the 2008frozen rain e-vent
图4显示，
2008年初湖南低温雨雪冰冻灾害造成该省各地的直接经济损失大值区与雪峰山及南岭山脉走向一致，并位于雪峰山的东侧和南岭山脉的北侧，中心位于绥宁、宜章等地。

湖南的经济文化中心位于湘中地区，边沿山区属经济不发达地区，但非经济发达区灾害的经济损失较经济中心还
要大，说明冰冻强度是造成直接经济损失的主要因素，而地形作用加剧了灾害的发展。

3
人的活动对灾害具有放大作用
天气及地形作用是造成湖南巨大灾害的主要原因，但人为因素也是一个不可忽略的问题。

2008年初的低温雨雪冰冻灾害正发生在春运期，
此期间客流量剧增，本是客运、航班班次增加时段，却因天气原因减少，导致交通运输不堪重负，直接影响到生活物质运输、人们的出行计划。

另一个更严重的问题是滞留旅客的生存问题。

京广铁路因供电中断，大量列车和旅客沿途积压、滞留，1月25日18：00 31日18：00，全国铁路车站和列车累计滞留旅客580多万人，其中广州地区滞留旅客最多时达到80万人。

湖南省16段高速公路和7条国道、36条省道交通因结冰而先后阻断，大批车辆、司乘人员滞留。

京珠高速公路湖南段高峰期间滞留车辆6．93万台、
司乘人员18．91万人，高峰时京珠高速公路上堵塞的车辆绵延至（湘）潭耒（阳）段，仅1月26日一天内就有2．7万台车辆和8万人被困路上，双向堵塞距离长达190km ，南北
公路交通主动脉中断。

长沙黄花机场跑道冰冻严重，机场曾多次关闭，
25日开始长沙黄花国际机场4d 仅两架飞机出港，造成万余旅客滞留。

滞留旅客和司乘人员在交通中断情况下吃饭、防冻问题又使得灾害影响呈放射性增大。

若此次低温雨雪冰冻灾害不是发生在春运期，滞留旅客和司乘人员的数量就会大量减少。

以长沙黄花机场正常春运年份客运人数的增涨情况来折射出2008年春运客运量的增涨情况。

如2007年春运前1个月（也就是1月份）平均每
天的客运人数约为1．6万人，
进入春运期后，平均每天客运人数就上升到了约2．3万人（2月份），增涨率超过40%。

而在节假日期，
客运的主体是回家的学生、返乡的民工和工薪阶层人员，
从经济结构来看，首选的出行交通工具可能不是飞机，而是火车和汽车，也就是说火车、汽车客运增涨率会大得多。

若这些返乡的人们看到交通不畅时能及时改变出行计划，冰冻灾害造成的影响就可能会小得多。

由此可见，在灾害发生过程中，人不仅仅是承灾体，也是致灾因子，对灾害程度起着放大作用。

4
结论与讨论
（1）2008年初低温雨雪冰冻天气造成湖南巨大灾害的原因是：致灾因子强度为历史罕见（较1954年还强）；地形影响加剧了灾害发展；人类活动对灾害起着放大作用。

（2）基于“天”、“地”、“人”在灾害发生过程中的作用，可通过以下措施减轻其影响：①提高对极端天气的预测预警能
力；②做好气候可性行论证工作，
减少因灾造成对公共基础设施、高大建筑的破坏，减少经济损失和不良的社会影响；③加大自然灾害防御知识的宣传力度，提高公众自防、自救意识与能力，进一步树立和提高人民群众防灾避险意识和自救自护能力。

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（下转第9987页）
7
09939卷16期王琪等2008年湖南低温雨雪冰冻灾害成因分析^_^---
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图2
Bradford 法测定的380μg 蛋白样品（左）和Ramagli 法测定的160μg 蛋白样品（右）的2-DE 图谱
Fig．22-DE map of 380μg protein sample detected by the Bradford method （Left ）and 160μg protein sample detected by the Ramagli meth-
od （Right ）
的差异蛋白质组研究中发现了12种表达差异的蛋白，并且认为NPM2蛋白在GV 到M Ⅱ期发生的变化值得进一步研究
［8］。

Meng 等在小鼠成熟COCs 蛋白质组学分析中发现，采
用银染法2-DE 图谱上约2000个蛋白斑点，而考染法仅有700个，选取259个高丰度蛋白斑点进行鉴定，分析出156种
蛋白，并对其中部分蛋白进行进一步分析［9］。

Ellederova 等在猪卵母细胞体外成熟的蛋白质组学研究中发现，
D7A1在猪的卵母细胞体外成熟过程中表达量明显增加，可能是猪卵母细胞成熟的一个重要的生物标志物［10］。

Susor 等在猪卵母细胞体外成熟的蛋白质组学研究中发现，UCH-L1是一种非常重要的蛋白酶，
在猪卵母细胞成熟过程中表达量上调，通过调节泛素依赖型蛋白酶体机制在猪卵母细胞M Ⅰ/M Ⅱ转化
过程中发挥重要作用［11］。

在双向电泳技术中，样品的上样量是影响2-DE 图谱效果的关键因素。

准确测得蛋白质浓度和一个合理的上样量，可保证2-DE 图谱效果，在样品获得比较困难的研究中还可
节省样品。

采用Ramagli 法测定卵母细胞蛋白质的浓度虽然较Bradford 法低，
但其上样的细胞数量较Bradford 法多，且160μg 的蛋白上样量符合Bio-Rad 公司推荐的17cm 胶条银染的上样量（100 300μg ），所得的2-DE 图谱蛋白斑点清晰，符合银染图谱的效果，可被质谱分析的蛋白斑点所占比例达47．2% 53．6%。

这说明在绵羊卵母细胞蛋白质组学
研究中，700个卵母细胞的上样量比较合理，可保证2-DE 图谱的清晰度和可被质谱分析的蛋白斑点比例，能够较全面地
反映绵羊卵母细胞全蛋白的分布情况。

因此，
在绵羊卵母细胞蛋白质组学研究中，采用Ramagli 法测定卵母细胞蛋白样品浓度优于Bradford 法。

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