貴州冬季凍雨研究綜述

方 荻，白 慧，李 浪，曹 朕

(1.貴州省山地環(huán)境氣候研究所，貴州 貴陽 550002；2.貴州省山地氣候與資源重點實驗室，貴州 貴陽 550002；3.解放軍95920部隊氣象臺,河北 衡水 253801)

0 引言

凍雨是我國西南地區(qū)冬季主要的氣象災(zāi)害，是由高空冰晶降落到中空融化成雨滴而后又降至溫度低于0 ℃的冷頂層(低空)所形成的。貴州是我國凍雨出現(xiàn)最頻繁的省份，約占總數(shù)的84%[1]。自有記錄以來，1954年、1963年、1967年、1977年、1984年等年份均出現(xiàn)了全省性嚴重凍雨災(zāi)害[2]，尤其在2008年和2011年，持續(xù)的低溫冰凍災(zāi)害造成了嚴重的經(jīng)濟損失和人員傷亡[3]。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，20世紀80年代出現(xiàn)的兩次大范圍凝凍天氣，造成全省不少地區(qū)大面積停電、郵電停運、交通受阻[4]。2008年初，貴州全省自東北向西南絕大部分地區(qū)溫度大幅下降，出現(xiàn)了大范圍持續(xù)的雨雪冰凍等特大災(zāi)害性天氣，遭受了50 a以來最嚴重的凝凍災(zāi)害[5-7]，2011年初，貴州省又一次出現(xiàn)了長達1個月之久的特重低溫凍雨氣象災(zāi)害。低溫凍雨災(zāi)害造成全省大部分橋梁、隧道出口及坡面路段嚴重結(jié)冰，交通事故增多，鐵路接觸網(wǎng)斷電，機場和高速公路被迫關(guān)閉。長時間陰冷天氣使農(nóng)作物光合作用受阻，冬種作物生長發(fā)育減慢，作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降；低溫寡照導致部分牲畜和熱帶魚類大量死亡，而一批輸電線路、輸水管道等林業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施嚴重受損，為林地育苗、人民群眾的生產(chǎn)生活造成嚴重影響[8]。

凍雨的發(fā)生與貴州特殊的地理位置(緯度相對偏低的山區(qū))、特殊的地形地貌(平均海拔高度在1 000 m左右，地勢西高東低，北高南低)和特殊的氣候條件(冬無嚴寒但多陰雨天氣，平均風速3 m/s，冷空氣影響時氣溫在凍結(jié)溫度附近)等有關(guān)[9]。在冬季北方冷空氣不斷南下的影響之下，冷空氣受高原大地形的阻擋，與南方暖氣流交綏在西南地區(qū)形成靜止鋒并長時間盤旋，配合來自孟加拉灣暖濕氣流源源不斷地輸送水汽，導致貴州各地常發(fā)生低溫、高濕和連綿的陰雨天氣，當氣溫下降至0 ℃以下時進而造成凍雨災(zāi)害頻發(fā)[10,11]。它不僅影響越冬作物、森林、家畜，而且會給交通運輸、郵電通訊、工業(yè)生產(chǎn)、輸電線路等造成極大危害[12,13]。從天氣氣候?qū)W角度對貴州凍雨災(zāi)害過程的時空分布特征、外強迫先兆信號、物理成因和機理進行綜述分析，為持續(xù)性大范圍低溫凍雨災(zāi)害的預報方法和預報思路上提供借鑒和參考。

1 國內(nèi)外研究進展

國外對凍雨的研究起步較早，在凍雨物理機制上，Root[14]在20世紀初對冬季各降水類型進行了區(qū)分，Huffman和Norman[15]將凍雨發(fā)生機制歸納為冰相機制和暖雨機制。Rauber等[16]在此基礎(chǔ)上結(jié)合云頂溫度將凍雨結(jié)構(gòu)分為6類，其中1～5類云頂溫度均高于-10 ℃，稱之為暖雨過程。Bocchieri[17]、Young[18]通過大量觀測資料分析，發(fā)現(xiàn)有約40%的凍雨無暖層，稱之為“過冷卻暖雨過程”。國內(nèi)周后福[19]等、王曉蘭[20]等、呂勝輝[21]等將凍雨發(fā)生時的垂直結(jié)構(gòu)分為3層，最底層是冷層或過冷卻雨層，中間為暖層或融化層，最高層為冰晶層和云層。張峻[22]提出了凍雨形成時逆溫層特征，逆溫強度指數(shù)隨逆溫底部高度的上升而增加，在700 hPa左右逆溫強度最強。

在凍雨時空分布方面，國外凍雨常發(fā)生在與冷暖峰相聯(lián)系的冬季降水過渡帶中，Bernstein[23]認為海拔小于1 km，且附近有水體的地形特征及冬季風暴路徑是決定美國凍雨發(fā)生頻率的重要原因。Cortinas[24]通過分析北美五大湖區(qū)域15 a的凍雨情況，發(fā)現(xiàn)在12月—次年3月的日出時分凍雨持續(xù)時間較短。Cheng等[25]借助GCM模式對加拿大中南部易發(fā)生凍雨的天氣分型作了分析，表明加拿大東部12月—次年2月凍雨增多，11月和4月減少。Groisman[26]等指出在高緯度地區(qū)，凍雨出現(xiàn)頻率較高。陳天錫[27]和王海軍[28]等在國內(nèi)的研究中較早地提出了凍雨主要出現(xiàn)在11月—次年4月，最嚴重的為1月，冰凍災(zāi)害在20世紀80年代后明顯減小。我國凍雨多集中出現(xiàn)在1月份的長江以南地區(qū)，占總數(shù)的72%。王遵婭[29]表明我國年均冰凍天數(shù)多為1～5 d，冰凍天氣往往出現(xiàn)在貴州、安徽、湖北和湖南等地。

在凍雨形成的環(huán)流形勢方面，Szeto[30]和John[31]認為加拿大東部和北美五大湖的凍雨天氣常發(fā)生在35°N以南的地區(qū)，發(fā)生的原因多與溫帶氣旋所形成的暖鋒有關(guān)。Okada[32]指出過冷卻水滴、逆溫層是凍雨出現(xiàn)的必要條件。陳佑淑等[33]發(fā)現(xiàn)夏季西北太平洋的海溫距平通過影響大氣環(huán)流，導致冬季我國南方地區(qū)低溫冰凍災(zāi)害的發(fā)生。曲巧娜等[34]認為500 hPa高度場距平呈“北高南低”的形勢是西南地區(qū)凍雨災(zāi)害發(fā)生的主要原因。馬中元等[35]發(fā)現(xiàn)江西省內(nèi)絕大多數(shù)的凍雨天氣過程均與700 hPa上暖濕氣流密切相關(guān)?？傮w而言，凍雨天氣的形成受天氣形勢、大氣垂直結(jié)構(gòu)特征、水汽條件、地形因素等多方面綜合影響，由于資料有限，我國對凍雨的研究大多以局地及個例分析為主。

2 貴州凍雨的氣候特征

杜小玲等[36]指出，貴州凍雨頻發(fā)地帶主要集中在中部一線26.5°～27.5°N之間，呈東西帶狀分布，該區(qū)域27°N附近緯度帶上有4個凍雨中心，自西向東依次為威寧、大方、開陽、萬山，威寧年平均凍雨日數(shù)為貴州之最，達47.8 d，其次是大方，達31.9 d，萬山和開陽凍雨日數(shù)分別為26.7 d和25.7 d。嚴小冬等[37]采用EOF法、小波分析、GIS反演等方法分析了貴州凍雨的空間分布特征及時間演變規(guī)律，指出貴州省凍雨分布特點為西多東少、中多南北少，凍雨存在較大年際變化，具有明顯的4 a、12 a和32 a周期振蕩，空間分布特征為一般海拔高處凝凍較為嚴重。宋丹等[38]對1964—2014年凍雨初終日的變化特征進行分析，表明凍雨初日漸晚、終日漸早、凍雨期漸短，初日多出現(xiàn)在11月中旬—12月上旬，終日多出現(xiàn)在3月。張艷梅等[39]表明貴州西北部凍雨主要在12月—次年2月出現(xiàn)，1月出現(xiàn)凍雨日數(shù)最多。葉茵等[40]表示貴州凍雨年際變化為12月有準8 a振蕩周期，1月有4 a變化周期，從20世紀80年代中期起，貴州凍雨強度有減弱趨勢。黃世芹等[41]分析了1981—2010年貴陽市發(fā)生凍雨天氣日數(shù)的統(tǒng)計特征，發(fā)現(xiàn)空間分布為由貴陽向外發(fā)散逐漸減少趨勢，開陽地區(qū)凍雨發(fā)生頻次最多，在各月相對其他地區(qū)發(fā)生凍雨概率最大，花溪最小，各地區(qū)凍雨主要發(fā)生在1、2月，發(fā)生頻次的主周期為4 a，各級凍雨頻次的空間分布均呈自東北向西南減少的趨勢。許丹和羅喜平[42]討論了貴州凝凍指數(shù)場的第一時間系數(shù)與冬季500 hPa高度的相關(guān)場分布特征，表明重凝凍年與無凝凍年差異最顯著的地區(qū)體現(xiàn)在歐亞地區(qū)，無凝凍年呈“北低南高”型距平分布，而重凝凍年為“北高南低”型距平分布。

3 貴州凍雨形成的氣候背景

3.1 海溫異常的影響

海溫異常對大氣環(huán)流異常和區(qū)域氣候的異常有重要影響。對貴州凍雨有影響海域主要有赤道中東太平洋、北大西洋、黑潮區(qū)、赤道印度洋、我國南海和東海海域。劉少鋒等[43]考察了不同海域的海溫異常對2008年我國南方極端氣候異常的影響，發(fā)現(xiàn)赤道中東太平洋海溫負異常(即La Nina)和北大西洋海溫正異常是導致我國南方低溫雨雪冰凍災(zāi)害天氣的重要原因，均使歐亞中高緯地區(qū)阻塞高壓加強，增強東亞冬季風，利于強冷空氣南侵，而赤道中東太平洋的負海溫異常導致東亞沿海位勢高度增加，不利于冷空氣向下游輸送，造成冷空氣在我國南方地區(qū)堆積。宗海鋒等[44]指出，北大西洋和黑潮區(qū)海溫異常偏暖引起西太平洋副熱帶高壓異常偏北，加強了來自海洋的暖濕氣流及其向我國長江流域及以南地區(qū)的水汽輸送，為我國2008年南方冰凍雨雪天氣的形成提供充沛的水汽條件。常蕊等[45]強調(diào)，La Nina氣候背景下，北大西洋海溫正異常及赤道印度洋、我國南海和東海附近海溫負異常，利于亞洲中高緯葉尼塞地區(qū)位勢高度偏高并出現(xiàn)阻塞型，東亞冬季風環(huán)流加強，850 hPa東亞大陸沿海低緯地區(qū)出現(xiàn)偏北風距平，造成我國南方多雪，氣溫偏低。此外，吳俊杰等[46]發(fā)現(xiàn)，前秋印度洋海溫正異常、北大西洋和黑潮延伸區(qū)海溫正異常分別有利于次年1月西太平洋副熱帶高壓的增強和南支槽的加深。

貴州冬季凍雨日數(shù)和強度主要與赤道中東太平洋海溫異常密切相關(guān)[47,48]。赤道中東太平洋海溫異常通過海氣相互作用對大氣環(huán)流造成影響，利于冬季歐亞地區(qū)阻塞環(huán)流形勢的形成，配合中低緯南支槽加深，使貴州冬季凍雨日數(shù)增多[49]。北大西洋是影響中國冬季的3大冷空氣源地中的一員，該海域海溫異常可對北半球大氣行星尺度環(huán)流造成影響，從而影響東亞氣候[50]。王玥彤[51]的研究表明，前期秋季北大西洋海溫對貴州地區(qū)凍雨強度存在一定影響。

3.2 La Nina事件的影響

海溫異常主要表現(xiàn)為La Nina事件對我國氣候尤其是秋、冬季氣候的顯著影響[52,53]。歷史資料統(tǒng)計分析表明，強La Nina事件發(fā)生的當年冬季和次年春季，中緯度大氣環(huán)流的經(jīng)向度可能加強，即冷空氣活動會更加頻繁，易造成我國南方大部地區(qū)氣溫偏低，長江以南地區(qū)降水偏多，出現(xiàn)冷濕的氣候特征[54]。

La Nina氣候背景下，亞洲中高緯環(huán)流易出現(xiàn)阻塞型，當烏拉爾山阻塞高壓的強度和位置比鄂霍茨克阻塞高壓偏強、偏北時，入侵我國南方地區(qū)的氣流主要來源于烏拉爾山地區(qū)，造成南方地區(qū)偏冷多雨雪[55]。2011年初，在La Nina事件的氣候背景下發(fā)生歐亞環(huán)流異常，其經(jīng)向度加大，極鋒鋒區(qū)位置偏南，冷空氣活躍，利于歐亞大陸阻塞高壓的維持和冷空氣南侵。一些研究表明，強的東亞冬季風往往對應(yīng)著La Nina型的海表面溫度異常分布，并會引起中國南海海表面溫度的負異常[56,57]。陶詩言和張慶云[58]發(fā)現(xiàn)，La Nina年亞洲上空的環(huán)流形勢有利于寒潮向南爆發(fā)，增強東亞冬季風。穆明權(quán)和李崇銀[59]表明，La Nina年東亞環(huán)流500 hPa位勢高度為負距平，海平面氣壓偏高，氣溫偏低，異常北風偏強，有利于冷空氣南侵。2007年8月起，赤道中東太平洋海溫進入La Nina狀態(tài)后迅速發(fā)展，已連續(xù)多月海表溫度較常年同期偏低0.5 ℃以上，2007年12月—2008年1月，La Nina現(xiàn)象發(fā)展到了最旺盛時期，強度達到中等或者偏強。

4 貴州凍雨形成的天氣形勢和垂直結(jié)構(gòu)特征

4.1 中高緯環(huán)流異常的影響

冬季低溫凍雨的發(fā)生日數(shù)和嚴重程度與大氣環(huán)流相關(guān)，大氣環(huán)流異常是強凍雨天氣發(fā)生和持續(xù)的重要原因。歐亞地區(qū)出現(xiàn)罕見、持續(xù)而穩(wěn)定的大氣環(huán)流異常形勢，是2008年貴州大范圍低溫凍雨災(zāi)害的直接原因，穩(wěn)定的異常環(huán)流為南方暴雪凍雨過程提供了環(huán)流背景場[60]。杜小玲等[61]將阻塞型劃分為烏拉爾山阻塞型、貝加爾湖阻塞和鄂霍茨克海阻塞型，前兩類阻塞環(huán)流型均在45°N附近存在近似東西向的橫槽，使強冷空氣持續(xù)南下，烏拉爾山阻塞型高壓中心偏西，冷空氣經(jīng)河套東移翻越秦嶺后通過四川進入貴州，對貴州中西部地區(qū)造成凍雨災(zāi)害，而貝加爾湖阻塞型高壓中心偏東，冷空氣經(jīng)華北平原再經(jīng)湖北、湖南后折向西南進入貴州，對貴州中東部地區(qū)造成影響。楊貴名等[62]發(fā)現(xiàn)，在貝加爾湖以西地區(qū)阻塞高壓強而穩(wěn)定的形勢下，中亞、西亞低槽(渦)穩(wěn)定、活躍。黃天福等[63]指出，北半球東亞倒Ω流型使大氣環(huán)流長時間穩(wěn)定，使北支鋒區(qū)偏南，極地冷空氣持續(xù)補充南下影響江南、華南，南支西風波動活躍，靜止鋒鋒區(qū)強度大并長時間維持。2011年1月，貴州省再次出現(xiàn)了僅次于2008年的低溫凍雨氣象災(zāi)害，引起了國內(nèi)學者的關(guān)注和研究。李麗麗等[64]指出，烏拉爾山阻塞高壓階段性活躍，在里海槽前西南氣流的不斷補充下有兩次崩潰及三次重建過程，在脊前形成深厚的低壓中心并穩(wěn)定維持，導致冷空氣頻繁南下；杜小玲等[65]表示，北半球極渦呈偶極型，極渦偏東，歐亞地區(qū)位勢高度呈北高南低，且有阻塞環(huán)流形勢穩(wěn)定維持，東亞大槽的穩(wěn)定偏南，有利于冷空氣持續(xù)加強影響貴州。不同于2008年和2011年長時間維持的阻塞環(huán)流的形勢，甘文強等[66]發(fā)現(xiàn)2018年初貴州凍雨天氣過程阻塞高壓持續(xù)時間較短，但東亞極渦強度大且長時間持續(xù)，并將該天氣過程分為3個階段，這3個階段分別出現(xiàn)了烏拉爾山阻塞環(huán)流形勢、橫槽轉(zhuǎn)豎、兩槽一脊形勢。此外，王玥彤[51]分析了1961—2015年西南地區(qū)臺站觀測資料，指出強弱凍雨年份的差異主要體現(xiàn)在孟加拉灣以東的反氣旋式環(huán)流上，凍雨較強年份，該環(huán)流則強，歐亞地區(qū)中高緯度500 hPa距平場上表現(xiàn)為“北高南低”，有利于冷空氣南下。白慧等[49]對近30 a(1981—2013年)貴州冬季凍雨日數(shù)多寡的大尺度環(huán)流系統(tǒng)和海溫異常對冬季凍雨日數(shù)的可能影響進行深入研究，表明冬季凍雨日數(shù)偏多(少)年，對應(yīng)大氣環(huán)流異常表現(xiàn)為西伯利亞高壓偏強(弱)、東亞地區(qū)海陸氣壓差偏大(小)的強(弱)東亞冬季風環(huán)流特征。黃金全等[67]對貴州40 a(1970—2011年)統(tǒng)計資料分析表明，巴爾喀什湖和貝加爾湖之間的廣大地區(qū)近地面層冷低壓在強度和持續(xù)時間上偏強，強凍雨年極易在巴爾喀什湖南部地區(qū)形成阻塞高壓，且具有較強的斜壓性，利于冷空氣持續(xù)南下，蒙古及華北一帶的位勢高度異常偏低，中層阻塞高壓的脊前低壓厚度深厚，南亞高壓位勢高度相對較偏弱，水汽供應(yīng)相對較強，為凍雨的持續(xù)性提供了低溫和靜穩(wěn)條件。

4.2 副熱帶環(huán)流異常的影響

貴州冬季凍雨天氣過程除了受到中高緯大氣環(huán)流異常的影響外，還受副熱帶大氣環(huán)流異常的影響。楊貴名等[62]研究表明，西太平洋副高強盛，偏西、偏北；副熱帶鋒區(qū)強盛，南北溫度梯度大，南支低槽和熱帶洋面上暖氣團活躍，配合準靜止鋒和逆溫層的穩(wěn)定維持，融化層厚度較厚，是2008年凍雨天氣長期持續(xù)不斷的主要原因。丁一匯等[68]分析表示，烏拉爾山阻塞與中亞低槽形成偶極子形勢，使西風氣流出現(xiàn)明顯分支，南支西風系統(tǒng)顯著加強，沿25°～30°N東移的強西風經(jīng)青藏高原后受地形影響形成南支槽，活躍的南支槽和偏北偏西的副熱帶高壓為貴州地區(qū)帶來了強的暖濕氣流。中低緯地區(qū)呈現(xiàn)“西高東低”分布形勢，利于暖濕氣流輸送到西南地區(qū)。余運河等[5]和陶玥等[69]發(fā)現(xiàn)，孟加拉灣和南海地區(qū)暖濕氣流的北上，是貴州地區(qū)大范圍凍雨形成的重要條件。白慧等[49]研究表明，貴州冬季凍雨日數(shù)多(少)年，對應(yīng)印緬槽偏強(弱)、東亞副熱帶急流偏強(弱)。李麗麗等[64]強調(diào)，西南低空急流可輸送大氣的熱量、水汽和動量，西南氣流強盛，由于低空急流造成的次級環(huán)流使得急流軸左側(cè)呈現(xiàn)上干下濕，貴州省地處急流軸的左側(cè)，為凍雨天氣提供水汽。黃小玉等[70]指出，700 hPa西南急流為西南地區(qū)帶來了大量的暖濕氣流，一方面有助于降水的形成，另一方面有利于逆溫層的形成。曹莉萍和羅乃興[71]也表明，2012年700 hPa位勢高度上出現(xiàn)了強的西南急流，為貴州地區(qū)提供了暖濕氣流，為降水提供了充沛的水汽條件。上述研究表明，大氣環(huán)流異常是造成凍雨天氣較為嚴重的重要原因。

4.3 準靜止鋒的影響

貴州省是全國唯一一個沒有平原支撐的省份，屬喀斯特地貌的低緯度山區(qū)和亞熱帶季風氣候區(qū)，地勢西高東低，自西向東海拔由2 400 m過渡到幾百米，海拔高度落差較大，地處云貴高原東北側(cè)斜坡地帶，山地和丘陵占全省97%，使得氣候在垂直方向差異較大，立體氣候明顯。冬季由西南暖濕氣流和高緯南下變性的大陸冷氣團在云貴高原受地形阻擋而形成的滇黔準靜止鋒，造成云貴地區(qū)多霧、多連陰雨天氣，為持續(xù)低溫高濕天氣提供充沛的水汽來源，為凍雨的發(fā)生創(chuàng)造了必要的環(huán)境條件，因此氣象災(zāi)害時有發(fā)生。陶詩言和衛(wèi)捷[60]強調(diào)，高原過來的高空高位渦舌移動及Rossby波列的下游發(fā)展效應(yīng)，引起靜止鋒鋒生，是造成凍雨災(zāi)害天氣的制造者。李登文等[72]分析表明，2008年第一次凍雨過程為強冷暖氣流及華南、滇黔準靜止鋒穩(wěn)定共同所致，大氣環(huán)流形勢穩(wěn)定，來自極地南下的冷氣團與來自孟加拉灣北上的暖氣團在貴州西北部長時間交匯且較常年偏強，是凍雨災(zāi)害發(fā)生發(fā)展且日數(shù)偏多的主要原因。杜小玲等[36]指出，凍雨天氣在準靜止鋒存在的背景下產(chǎn)生，準靜止鋒與相對濕度大于70%以上的高濕區(qū)相關(guān)，貴州地區(qū)鋒上有暖濕云特點，鋒下有冷濕云特點。相關(guān)研究均表明，穩(wěn)定持續(xù)的準靜止鋒是低溫冰凍天氣長期維持的重要影響系統(tǒng)。

4.4 逆溫層的影響

過冷水滴的形成和地面持續(xù)低溫是凍雨形成的必要溫度條件。深厚的逆溫層長時間維持是貴州大范圍凍雨持續(xù)發(fā)生的必要條件[73]。大氣有逆溫現(xiàn)象存在，有利于高層水汽凝結(jié)成過冷水滴下降到地面形成凍雨。溫度垂直場結(jié)構(gòu)中，貴州地區(qū)“單層結(jié)構(gòu)”、“二層結(jié)構(gòu)”和“三層結(jié)構(gòu)”均存在，“單層結(jié)構(gòu)”定義為在600 hPa高度以下至地面的冷性逆溫層，各溫度低于0 ℃；“二層結(jié)構(gòu)”為冷墊之上存在一層融化層，融化層之上為冷層的暖性逆溫層；“三層結(jié)構(gòu)”為上下冷，中間暖，即固態(tài)水下落遇暖層溫度高于0 ℃吸熱融化，后繼續(xù)下落至冷層形成過冷水滴。杜小玲等[74]指出，2008年1月12日—2月14日貴州凍雨頻發(fā)地帶是基于準靜止鋒背景下的冷暖氣團共同影響產(chǎn)生的，溫度場在垂直方向既有“冷—暖—冷”的“三層結(jié)構(gòu)”模式，也有較深厚的“單層結(jié)構(gòu)”，低空有逆溫存在，當存在明顯融化層時，溫度場呈“冷—暖—冷”結(jié)構(gòu)特征，對應(yīng)強凍雨天氣；當無融化層存在，低層冷中心的冷平流很強時，仍會出現(xiàn)較強凍雨。陶玥等[75]研究表明，2008年1月25—29日貴州凍雨區(qū)云層較薄，云頂溫度較高，中高層無冰相粒子，低層為云水和雨水，呈現(xiàn)“暖—冷”結(jié)構(gòu)模式，水汽沿鋒面抬升，在對流層中低層的水汽輻合中心內(nèi)經(jīng)過冷卻凝結(jié)成云滴，通過碰并云滴增長的雨滴下落至低空冷層，使過冷卻雨滴直接凍結(jié)形成凍雨。李登文等[72]指出，2008年貴州西部以無融化層的“單層結(jié)構(gòu)”為主，中部地區(qū)“單層結(jié)構(gòu)”和“二層結(jié)構(gòu)”均存在。李麗麗等[64]和杜小玲等[65]分析2011年初貴州地區(qū)產(chǎn)生凍雨時的溫度垂直結(jié)構(gòu)特征時發(fā)現(xiàn)，鋒面逆溫高度低、厚度薄，梯度顯著，暖層高度低，厚度較厚，具有“冷—暖—冷”的結(jié)構(gòu)特征。羅喜平等[76]表示，2015年貴州凍雨天氣過程也有逆溫存在，凍雨過程逆溫強，垂直溫度層結(jié)呈現(xiàn)“冷—暖—冷”的結(jié)構(gòu)，且濕層淺薄，低層鋒區(qū)較強，水汽輻合區(qū)主要集中在低層。白慧等[77]補充強調(diào)，2008年和2011年凍雨過程前期冷空氣路徑、冷中心強度和位置、南支系統(tǒng)、滇黔準靜止鋒和西太平洋副高在高低空的相互配合是形成逆溫層的主要因子，大氣中層增溫增濕、低層冷墊和鋒面逆溫在溫濕垂直結(jié)構(gòu)上呈“干冷—暖濕—干冷”的結(jié)構(gòu)特征，有利于凍雨天氣過程的發(fā)生和發(fā)展。以上研究均表明，逆溫層的強度與凍雨發(fā)生、發(fā)展的強度密切相關(guān)，貴州凍雨存在“單層結(jié)構(gòu)”、“二層結(jié)構(gòu)”和“三層結(jié)構(gòu)”的結(jié)構(gòu)特征，且主要是在“干冷—暖濕—干冷”的大氣層結(jié)下，通過“過冷暖雨過程”形成的。

5 貴州凍雨的預報預測

凍雨形成的天氣形勢和氣候背景較為復雜，因此凍雨的預報難度也較大。作好貴州的凍雨預報預測，不僅要從理論上對貴州凍雨的時空分布變化特征及其臨近的環(huán)流預測指標進行分析，還需深入探討影響貴州凍雨的多種氣候要素和前期多種強信號因子。申敏夏[78]指出，關(guān)于凍雨預報落區(qū)與概率預報，需要考慮大氣溫度的垂直結(jié)構(gòu)是否具備產(chǎn)生逆溫層的條件，以及水汽條件是否利于降水的發(fā)生。吳戰(zhàn)平等[79]表明，對貴州冬季凍雨進行預報時需同時把高度場加海溫場作為預報因子，預報因子最佳時段為同年的4—7月，且不同時間步長的高度場和海溫場因子提供的預報信息有所差異，存在著“跨季度相關(guān)”現(xiàn)象，最佳海溫因子主要集中分布在海溫變化調(diào)整區(qū)域，最佳高度場因子主要集中分布于大氣環(huán)流變化調(diào)整較大的區(qū)域。錢維宏和張宗婕[80]強調(diào)，傳統(tǒng)的“槽來脊去”天氣圖預報方法，缺乏對我國南方地區(qū)凍雨天氣過程溫度槽和高度槽形勢的指示，利用去逐日氣候變化后的逐日850 hPa溫度擾動分析方法，對凍雨的出現(xiàn)具有提前7 d左右的預報能力，對未來短期至延伸期的低溫雨雪冰凍天氣有重要預示意義。

此外，高守亭等[81]提出了一套凍雨的診斷預測方法，即首先利用動力因子垂直積分的斜壓渦度參數(shù)找到未來因斜壓性較強而易發(fā)生弱降水的區(qū)域，再結(jié)合預報場的單站探空資料，進行3步判斷方法，并將該方法應(yīng)用到貴州地區(qū)，可較全面地判斷凍雨發(fā)生的區(qū)域，對凍雨進行準確預報。方剛[82]通過多元非線性回歸方法，篩選出數(shù)值預報資料和統(tǒng)計預報資料中最優(yōu)預報因子，構(gòu)建了凍雨預報方程，設(shè)立了凍雨指標，提高了凍雨預報效果。楊明和毛顯后[9]建立了相應(yīng)的凍雨預報方程，并通過對所選貴州代表站點的溫度和降水量進行預報檢驗，得出該方程的預報準確率較高，具有較好的預報性能，為預報員在凍雨預報中提供客觀參考。隨著對凍雨形成機理認識的不斷深入和預報技術(shù)的不斷進步，未來對凍雨的預報能力也將日益提高。

6 結(jié)語

持續(xù)大范圍的低溫凍雨天氣，使貴州全省氣溫大幅下降，造成道路橋梁結(jié)冰、電線電網(wǎng)受損、農(nóng)作物產(chǎn)量下降、牲畜傷亡等，對人民生產(chǎn)生活造成了嚴重影響。貴州凍雨頻發(fā)地帶主要集中在中部一線呈東西帶狀分布，自西向東4個凍雨中心分別為威寧、大方、開陽和萬山。貴州凍雨存在較大年際變化，通常出現(xiàn)在11月中旬—次年2月，凍雨分布特點為西多東少、中多南北少，一般海拔高處凝凍較為嚴重。從天氣氣候?qū)W角度綜述了貴州凍雨形成的物理成因和機理，冬季凍雨日數(shù)與海溫異常密切相關(guān)，尤其在La Nina事件的氣候背景下導致的大氣環(huán)流異常利于貴州凍雨發(fā)生，大氣環(huán)流異常是凍雨天氣發(fā)生和持續(xù)的重要原因，包括歐亞中高緯阻塞環(huán)流形勢穩(wěn)定維持、北半球極渦偏東、東亞大槽穩(wěn)定偏南、中亞、西亞低槽穩(wěn)定且活躍等，均有利于冷空氣持續(xù)南下并在西南地區(qū)堆積影響貴州；副熱帶環(huán)流異常(強盛的西太平洋副高偏西、偏北、副熱帶鋒區(qū)強盛、南支槽活躍、西南低空急流強盛)為貴州地區(qū)提供了水汽條件和能量來源。穩(wěn)定持續(xù)的滇黔準靜止鋒是低溫冰凍天氣長期維持的重要天氣系統(tǒng)，逆溫層的存在是凍雨發(fā)生的必要條件，貴州地區(qū)溫濕垂直分布結(jié)構(gòu)有“單層結(jié)構(gòu)”、“二層結(jié)構(gòu)”和“三層結(jié)構(gòu)”，通常呈“干冷—暖濕—干冷”的層結(jié)形勢?？傮w而言，不同的氣候背景、天氣系統(tǒng)和溫濕場的配置特征共同造成了貴州不同時期冬季凍雨天氣災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展、維持和消亡，解析貴州凍雨過程發(fā)生的氣候背景、天氣形勢和垂直結(jié)構(gòu)特征，并進一步闡述了貴州凍雨天氣預報預測的相關(guān)技術(shù)方法，期望能為貴州低溫雨雪冰凍天氣過程的研究提供較為全面和系統(tǒng)的借鑒和參考。