本溪市冬季低于—20 ℃溫度預報研究

王煥毅++張翹++秦瑜++吳荷++蔣林杉

摘要 利用本溪市觀象臺1981—2014年逐日氣溫資料，統計分析了近35年本溪市冬季最低氣溫≤-20 ℃的氣候特征，結合天氣學方法將最低氣溫≤-20 ℃的地面形勢進行了總結，并給出了影響因子的參考指標。結果表明，1981—2014年本溪市區冬季低于-20 ℃氣溫年際變化較大，20世紀80年代出現次數最多，總體呈現波浪式下降趨勢；低溫出現在12月、1月、2月，其中1月最低氣溫最低，出現頻次最高，占總數的60.5%；地面影響系統主要分為冷高壓、冷鋒過境和長白山冷高。

關鍵詞 最低氣溫；≤-20 ℃；相關因子；遼寧本溪

中圖分類號 P457.3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）22-0176-02

在遼寧省冬季預報業務中，最低氣溫≤-20 ℃的預報屬于災害性天氣預報，遵照《遼寧省氣象部門集約化天氣預報預警業務布局調整實施方案》，以達到冬季≤-20 ℃的溫度預報準確率超75%的要求。目前，國內對氣溫的研究多為常規預報，趙曉川等[1]利用NCEP/NCAR 850 hPa 和925 hPa的溫度資料與營口市的日最高和最低氣溫分季建立預報回歸方程；高 峰等[2]、房一禾等[3]、劉 實等[4]、范 可等[5]通過氣候特征或環流特征對特定地區進行劃分和總結，而對于具體某一地區進行實際預報應用的研究并不多見。因此，對本溪市冬季低于-20 ℃溫度的研究是十分必要的，可為今后預報服務提供一定參考。

1 資料與方法

選取1981—2014年本溪市觀象臺20：00至次日20：00（24 h）日最低氣溫≤-20 ℃（以下簡稱最低氣溫）的氣溫資料，通過對最低氣溫以及2005—2012年高空850、925 hPa溫度資料和對應夜間的地面氣壓、風向、風速、低云量、降水量、前日最高氣溫資料進行統計，分析本溪市區最低氣溫的氣候特征。

2 本溪市-20 ℃以下氣溫的氣候特征

2.1 年際變化

由圖1可以看出，1981—2014年本溪市區冬季出現最低氣溫≤-20 ℃共521 d，平均每年15.3 d。最低氣溫年際變化較大，出現頻次最多的是2001年，為34 d，最少年份1次也沒有出現過（1992年）。從年代分布情況看，1981—1990年共出現193 d，占總數的37%；1991—2000年共出現121 d，占總數的23.2%；2001—2010年共出現149 d，占總數的28.6%；除2001年出現1次明顯波峰以外，總體上最低氣溫 ≤-20 ℃發生次數呈現波浪式下降趨勢，這可能與全球變暖有關。

2.2 月分布

本溪市區冬季最低氣溫≤-20 ℃出現在12月、1月和2月。其中，1月出現頻次最高，占總數1/2以上，達60.5%；其次是12月，占總數的23.2%；2月最少，占總數的16.3%。12月最低氣溫≤-20 ℃的平均值為-21.1 ℃、2月最低氣溫≤-20 ℃的平均值為-21.8 ℃、1月最低氣溫≤-20 ℃的平均值為-23.2 ℃；極端最低氣溫-34.5 ℃（2001年1月）。

3 地面形勢場

通過對2005—2012年本溪市最低氣溫≤-20 ℃的天氣進行統計，分析了地面影響系統，主要分為以下3種類型：冷高壓、冷鋒過境、長白山冷高。長白山冷高中心位于吉林南部、本溪東部地區，在日常預報中經常出現且不易被年輕預報員重視。

4 相關因子分析

影響因子主要選取前日20：00 T925和T850實況值、前日最高氣溫值、夜間主導風向、夜間平均風力、夜間低云量、夜間降水量、夜間相對濕度、夜間平均氣壓，影響因子的主要參考指標見表1。

4.1 最低氣溫與高空溫度、前日最高氣溫的關系

本溪市最低氣溫與前日20：00 925、850 hPa溫度相關性研究中發現，本溪市最低氣溫與低空溫度呈非線性關系，建立回歸方程對溫度的預報并不理想。本研究通過箱線圖（圖2）找出分布特征：925 hPa溫度主要分布在-21.0～ -13.5 ℃，中位值為-17.5 ℃；850 hPa溫度主要分布在-24.0～ -15.5 ℃，中位值為-20.0 ℃；T925-T850平均值為2.7 ℃。前日白天最高氣溫主要集中在-13.0～-7.0 ℃之間，日溫差（前日最高氣溫與最低氣溫差值）90%集中在9.0～15.5 ℃，出現頻數最多的為11.6 ℃。

4.2 最低氣溫與夜間（20：00至次日8：00）地面氣象要素的關系

4.2.1 低云量、降水、相對濕度。統計2005—2012年期間100例天氣發現，當夜間氣溫≤-20 ℃時，絕大多數是晴朗少云天氣，低云量幾乎為0，這與影響系統有關（多為高壓影響）。相對濕度主要在60%～80%之間。

4.2.2 風向、風速。將風向劃為16個方向，即NNE、NE、ENE、E、ESE、SE、SSE、S、SSW、SW、WSW、W、WNW、NW、NNW、N。統計發現，夜間風向存在明顯規律，主要風向為E，其次是ESE（圖3）。90%風速集中為1.2～2.3 m/s，平均風力2級。

4.2.3 地面氣壓。影響系統以高壓為主，經統計得出地面氣壓主要為1 001.4～1 014.6 hPa。

5 結論與討論

1981—2014年本溪市區冬季低于-20 ℃氣溫年際變化較大，20世紀80年代出現最多，總體呈現波浪式下降趨勢；低溫出現在12月、1月、2月，其中1月最低氣溫最低，出現頻次最高，占總數的60.5%，極端最低氣溫-34.5 ℃（2001年1月）；低溫主要為-24～-20 ℃，-27 ℃以下低溫僅在1月中出現。

根據地面形勢，本溪市出現低于-20 ℃氣溫主要分3種，分別為冷高壓、冷鋒過境、長白山冷高。結合影響因子分析給出相應閾值及指標，為預報員在日后的預報工作中提供一定的參考，但是影響地面-20 ℃低溫的氣象要素很多，影響機制復雜，而且很多非氣象因子對地面氣溫也有一定的影響，因而僅依靠氣象因子預報仍存在一定偏差。

6 參考文獻

[1] 趙曉川，宋卿，何曉東，等.營口市氣溫溫度方法研究[J].科技技術與工程，2013，13（31）：1671-1851.

[2] 高峰，隋波，孫洪雁，等.1951—2008年東北地區冬季氣溫變化及環流場特征[J].氣象與環境學報，2011，27（4）：12-16.

[3] 房一禾，周放，張運福，等.東北冬季氣溫年際、年代際影響因子的比較[J].地理科學，2013，33（7）：844-850.

[4] 劉實，隋波，李輯，等.東亞冬季風對中國東北冬季氣溫變化的影響[J].地理科學，2015，35（4）：507-514.

[5] 范可，劉輝.近百年東亞冬季氣溫及其大氣環流變化型態[J].大氣科學，2013，37（2）：383-394.