2016年广东一次罕见寒潮雨雪冰冻天气过程分析

第47卷第1期2019年2月

Vol.47,No.1

Feb.2019

气象科技

METEOROLOGICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY

2016年广东一次罕见寒潮雨雪冰冻天气过程分析

王晓芳】程正泉八姜丽萍】

（1广东省中山市气象局，中山528401；2广东省气象台，广州510640）

摘要利用常规气象观测资料.NCEP/NCAR再分析资料，分析了2016年1月下旬广东罕见大范围雨雪冰冻天气过程的大尺度环流和冷空气活动特征、动力和水汽条件，采用湿球温度讨论了降水相态和大气温度垂直结构特征。结果表明：此次寒潮过程环流形势为横槽转竖型，横槽下摆引导强冷空气向南迅猛爆发，以及伴随着异常强的冷高压、锋区、冷温度中心和冷温度平流的冷空气主力南侵，是本次寒潮过程粤北和广东中南部温度陡降的主要原因；700hPa冷暖空气的辐合，以及700hPa西南气流从孟加拉湾输送水汽经中南半岛北部到北部湾至华南地区加强并辐合，是造成雨雪冰冻天气产生的重要动力和水汽条件；在有利的大尺度环流、动力和水汽条件配合下，降水相态的变化与暖层强度及湿球温度密切相关，暖层的明显减弱及暖层下方湿球温度低于0°C冷冻层的强度增强，导致降水相态由雨向雪、雨夹雪、霰等固态降水转变；在发生固态降水的平均时段内•粤北地区中低层湿球温度均低于0无明显融化作用.产生纯雪或雨夹雪的可能性大；而位置偏南的珠江三角洲地区仍存在浅薄的暖层，因此主要出现雨夹雪或霰。当寒潮人侵涉及华南降水相态预报时，需要注重实况探空和模式预报探空的大气温湿垂直结构的分析•更应重视湿球温度的研究和应用。

关键词寒潮；雨雪冰冻；横槽：锋区；湿球温度；降水相态

中图分类号：P458DOI：10.19517/j.1671-6345.20170727文献标识码：A

引言

寒潮是我国冬季常见的一种灾害性天气，往往在特定的大气流场下爆发，常伴随着急剧降温、大风、雨雪冰冻等天气°。广东地处低纬热带、亚热带季风气候区，冬季气候温暖，寒潮出现频次并不高。据统计，广东寒潮出现频次自北向南逐渐减小，频次最高的粤北连州，年均1.4次左右.最低为粤东沿海的汕头，仅0.12次/年⑵。尽管冷空气抵达华南后势力通常减弱，但在特殊的大气环流背景下仍可能带来极端寒潮天气过程，如2008年1月中旬至2月初，我国南方出现了大范围低温雨雪冰冻极端天气，广东也受灾严重⑶。

冬季降水相态预报一直以来是我国气象预报工作者关注的一个重要内容「X，然而华南预报员较少面对此类问题.即使是寒潮爆发时。通常寒潮会给广东带来急剧降温、大风、降水等天气•粤北有时出现雨夹雪、道路结冰，山区偶见纯雪。对广东中部和南部来说.冬季固态降水如雪、霰等极其罕见。据记载.广州上一次降雪发生在1929年初。2016年1月下旬.广东遭受了一次罕见的寒潮雨雪冰冻天气过程，除了剧烈降温和大风，大部分市县出现了雪、雨夹雪或霰等固态降水•珠江三角洲（珠三角）和部分南部沿海市县还是建国以来首次出现，引发了社会的强烈关注。目前，冬季降水相态预报常采用925hPa温度⑷、850hPa和地面温度〔匕0°C层高度3」、暖层温度与0°C层高度相结合等指标作为雨雪相态转换的判据。这些判据在表现形式上因区域不同而有差异•但均与温度垂直结构有关系。Bourgouin^强调温度垂直廓线是决定降水相态的主要因子，并根据温度廓线提出了一种面积法（气层平均温度和厚度的综合表征）来诊断降水相态•取得

---------------------------------------http：//气象科技广东省气象局科学技术研究项目（2014A02）.广东省气象局科技创新团队（201703）、中山市科技计划项目（2015B2351）和广东省气象部门百名英才助推计划基金共同资助

作者简介：王晓芳，女.1988年生，硕士，工程师，主要从事华南短期天气预测和研究工作.E m ail：catharineO6O7@

收稿日期：2017年11月29日；定稿日期：2018年10月30日

*通信作者•Email：chengzql975@

笫1期王晓芳等：2016年广东一次罕见寒潮雨雪冰冻天气过程分析107

了较好效果。Olsen》：研究表明，降水过程中蒸发制冷比融化作用大一个量级.当相对湿度较小空气不饱和时，降水粒子的蒸发或升华导致周围空气温度降低，与之关系密切的湿球温度在辨别降水相态时起着决定性作用，并认为湿球温度大于等于0°C 时开始融化。Smis和Liu[13-'也指出用湿球温度来判断降水相态更好，原因在于湿球温度更接近降水粒子的真实温度•用于判断降水相态时不确定性比干球温度更小。利用湿球温度判断降水相态较干球温度更为合理，并已在国外业务预报中广泛应用，但在国内仍未引起足够关注。

2016年1月下旬广东的极端寒潮过程.出现了罕见的大范围固态降水。由于发生概率低•人们对雪、雨夹雪、霰等固态降水对城市运行和社会生产有何影响并不了解.缺乏防范意识，当出现更强的固态降水时.可能会给农、林、渔、畜牧等各行业和人们的生活、健康带来更大的损失。那么在固态降水岀现概率低的华南，其降水相态转变时大气温度垂直结构有何特征，这是本文研究重点之一。此外.本文拟采用更合理的湿球温度来分析降水相态分布。

1实况及资料方法

1.1天气概况

2016年1月22—24日，除了潮州、湛江、以及茂名和阳江的南部地区，广东出现了大范围雨雪冰冻天气，降水相态包括雨、雪、雨夹雪、霰等，其中最为突出的表现是珠三角和南部部分市县出现了建国以来首次雨夹雪或霰。从降水相态的时间演变（图略）来看，22日20：00雨雪分界线位于湘粤边界处，随后自北向南逐渐推进，粤北地区首先由雨转为雨夹雪，部分地区出现了霰，北部山区有小雪和冻雨；23日14：00雨雪分界线抵达广州的北部（24°N附近）,20：00雨雪分界线继续向南扩展，珠三角北部地区固态降水范围迅速增大，以雨夹雪和霰为主。24日05：00雨雪分界线逐渐扩展至珠三角南部部分市县，24日白天佛山、肇庆部分地区出现了短时小雪•珠三角南部和粤东部分沿海市县大范围由雨转为霰.其中江门中午时分出现了雨夹雪，广东南部茂名的北部山区也出现了雨夹雪，雨霰分界线到达22°N附近。

1月22-25日.受罕见寒潮影响.广东陆地和江河湖面持续72h出现5~7级的偏北大风.沿海海面持续出现8级偏北大风、阵风10级；大部地区48h的平均气温下降了6〜9°C，其中南部的茂名降温9°C左右，雷州半岛超过10°C；24日到25日早晨.广东出现了全省性低温（小于5°C）,其中南部沿海19个市县日平均气温跌破历史极值，8个市县最低气温创历史新低。这次雨雪冰冻天气范围广、雪线南、气温低，历史少见。

1.2资料和方法

本文所用资料有：2016年1月18—25日常规地面及探空气象观测资料.NCEP/NCAR逐6h的1°XT再分析资料。

湿球温度采用程智等和王海军〔灼的逼近法进行计算。使用干、湿球温度表时，空气水汽压的计算公式为：

e=E,w—ApCt—）（1）式中，e为水汽压（hPa）.为湿球温度“所对应的纯水平液面饱和水汽压（hPa）（当湿球温度低于0°C 且湿球结冰时，为纯水平冰面饱和水汽压），可通过戈夫-帕雷奇（Goff-Gratch）公式来计算；A为干湿表系数本文取通风干湿表系数，湿球未结冰时为0.622X107,湿球结冰时为0.584X107；p 为气压（hPa）,t为干球温度（°C）,g为湿球温度（°C）。

当水汽压e未直接测得时，可由相对湿度求得：

e=uE,（2）式中，“为相对湿度（％）,E,为t对应的纯水平液（冰）面饱和水汽压（hPa）。由式（1）,（2）可知心为唯一的未知变量，且很难求得解析解.因此通过逼近法计算其估计值。首先.将r以下15°C（z-15）作为九的初始估计值，逐次将坨估计值递增0.01°C,从而产生一组仏估计值；然后，将这组估计值依次代入Goff-Gratch公式算出E

*，再代入式（1）得出e的计算值/，由于e为已知，可以得到计算误差ff=|e'—e|;最后，满足。最小时的t'”即为所求的仏合理估计值。

2大尺度环流和冷空气活动特征

此次寒潮过程环流形势为横槽转竖型o 500hPa±,1月18—20日，乌拉尔山以西有一高压脊.脊后暖平流动力加压作用促使高压脊发展加强，脊前偏北气流引导冷空气不断在巴尔喀什湖和贝加尔湖之间的横槽内积聚.贝加尔湖以东的低涡伴随