陜西2018年4月強寒潮天氣過程決策服務探討

杜莉麗，劉嘉慧敏 ，張 黎，王 娜

(1.陜西省氣象臺，西安 710014；2.陜西省氣候中心，西安 710014)

20世紀以來，全球氣候正經歷一次以變暖為主要特征的顯著變化，導致了各種極端氣候事件發(fā)生頻率的加快且強度有加劇的趨勢[1-2]。其中，強降溫引起的霜凍、雪災等氣象災害對越冬作物及農牧業(yè)等的危害十分嚴重，有時甚至是毀滅性的[3-5]，同時災害性天氣也是天氣氣候預報的難點。2018年4月3—7日，陜西出現(xiàn)區(qū)域性強寒潮天氣，并伴有大范圍降雨，導致冬小麥、果樹、花卉等遭受嚴重凍害，直接經濟損失達28億之多。前期氣溫偏高、日照充足，致使陜西中南部地區(qū)冬小麥和主要經濟林果生育期提前，而冷空氣勢力強大，降溫急劇，是導致凍害發(fā)生的直接原因。針對這次嚴重的寒潮天氣，陜西省各級氣象部門及時開展了預報決策氣象服務，取得了較好的效果。但還存在一些問題和薄弱環(huán)節(jié)，信息發(fā)布的渠道欠缺等。本文將重點分析此次嚴重凍害的天氣形勢及致災成因，決策服務的特點和服務過程中存在的問題，并就如何進一步提升應急決策服務總體水平進行探討。

1 天氣和災情實況

2018年4月3—7日，受強冷空氣影響，陜北、關中多地出現(xiàn)5～6級大風，8縣(市)瞬時風力超過7級，其中華山站瞬時風速達30.1 m/s，部分縣(市)出現(xiàn)揚沙或浮塵。隨著強冷空氣入侵，全省氣溫明顯下降。4—7日全省大部最低氣溫下降了9.6～18.9 ℃，過程最低氣溫出現(xiàn)在7日凌晨，其中陜北降至-10～-2 ℃，關中、陜南降至-8～5 ℃。過程平均氣溫降幅在7～16 ℃，全省49縣(區(qū))達到寒潮標準，10縣(區(qū))達到強降溫標準，21縣(區(qū))達到中等強度降溫標準，為全省區(qū)域性寒潮天氣。寒潮降溫并伴有降水，4—5日陜西全省出現(xiàn)降雨天氣，其中洋縣4日出現(xiàn)當年首站暴雨(62.2 mm)，日降雨量超過當地4月極大值。

4月3—7日強寒潮天氣，致使關中部分縣(市)已拔節(jié)的冬小麥受凍，蘋果、核桃、獼猴桃、櫻桃、釀酒葡萄、杏、桃、板栗、烤煙等經濟林果等也遭受不同程度的凍害。其中，蘋果受災最嚴重。大風致使渭南設施大棚西瓜棚膜嚴重受損，漢中南鄭縣部分煙苗大棚吹毀，部分工廠、車間的頂棚也被掀翻。據不完全統(tǒng)計，這次強寒潮天氣過程共造成8市35縣(區(qū)、市)158.9萬人，19.51×104hm2農作物受災，其中農作物絕收面積4.15×104hm2，直接經濟損失約27.98億元。

2 天氣形勢分析

2.1 高空環(huán)流形勢

4月3日08時，500 hPa歐亞中高緯度維持穩(wěn)定的兩槽一脊型，脊區(qū)位于咸海以北地區(qū)，巴爾喀什湖到貝加爾湖之間為寬廣的槽區(qū)，伴有-44 ℃的冷中心，我國河套以北地區(qū)處于冷槽底部等溫線密集的鋒區(qū)，同時東亞大槽穩(wěn)定位于我國東北地區(qū)至日本海上空。隨著冷空氣逐漸東移南下，5日20時，鋒區(qū)南壓至黃河以南地區(qū)，-44 ℃冷中心位于貝湖以東地區(qū)，冷槽控制我國中東部地區(qū)，脊區(qū)移至新疆以北，小股冷空氣擴散南下，在陜西形成了一個溫度槽，槽后較強的偏北氣流將冷空氣向陜西上空輸送。高空鋒區(qū)逐漸南移過程中，不斷引導低層和近地面冷空氣擴散南下，形成了有利于大風、降溫天氣的大尺度背景場。

4月3日08時，700 hPa貝加爾湖南部的溫度鋒區(qū)較500 hPa更為狹窄，等溫線密集區(qū)位于40°N附近，鋒區(qū)強度可達20 ℃/10緯度，0 ℃線位于河套地區(qū)。歐亞大陸溫度場和高度場環(huán)流特征與500 hPa有類似的配置，河套東北部高度場與溫度場交角較大，冷平流輸送明顯。陜西地區(qū)為8 ℃的暖中心，使得后期的降溫幅度增大。5日08時，貝加爾湖以南冷中心在東移過程中南壓約5個緯距，0 ℃線南壓至陜南以南，河套地區(qū)偏北風速達24 m/s以上，冷平流較強。

2.2 地面環(huán)流形勢

4月2日08時，地面冷高壓中心位于巴爾喀什湖和貝加爾湖之間(圖1a)，冷高壓中心氣壓達1 042.5 hPa，我國東北—河套—新疆一線存在東西向冷鋒，陜西受熱低壓控制。5日20時地面上(圖1b)，冷高壓中心位于貝加爾湖西邊，其中心氣壓值增至1 047 hPa。陜西處于冷高壓前部等壓線密集區(qū)。隨后，在500 hPa高空偏北氣流引導下，地面強冷高壓進一步南壓，引起全省大范圍的降溫、大風天氣。

圖1 海平面氣壓場(單位為hPa；a 2018-04-02T08；b 2018-04-05T08)

3 致災成因

3.1 前期氣候背景異常

2018年3月陜西省降水時空分布不均，陜北大部偏少,陜北南部、關中中部和陜南西南部偏多；3月日照時數113～247 h，較常年同期大部偏多。2018年3月下旬至4月初，陜西省氣溫異常偏高，全省平均氣溫14.3 ℃，較常年同期偏高5.2 ℃，是1961年以來歷史同期第一偏高年份。3月下旬陜西省大部氣溫出現(xiàn)連續(xù)10天的攀升，27—28日最高氣溫升至25～31 ℃，其中米脂、子洲、蒲城、韓城、寶雞縣、扶風、乾縣、大荔、臨潼等9縣(市)日最高氣溫超過建站以來3月日最高氣溫的最大值。4月2—3日，全省最高氣溫升至27～34 ℃。

前期日照充足、氣溫高，導致作物生長期提前。據陜西省農業(yè)遙感與經濟作物中心制作的“陜西農業(yè)氣象月報”資料顯示，截止3月末，陜南中西部冬小麥處于孕穗至抽穗期，商洛、關中和延安南部冬小麥處于拔節(jié)期；陜南茶區(qū)進入開采期，較常年提前4～7 d；渭北大櫻桃處于盛花期～座果期；關中獼猴桃處于展葉期；蘋果果區(qū)陸續(xù)進入開花期。

3.2 過程降溫偏強

強冷空氣從4月4日凌晨開始，自北向南先后影響陜西省，全省過程日平均氣溫下降9～12 ℃，局地達12～17 ℃。 4月上旬全省平均極端最低氣溫-2.0 ℃，是1979年以來歷史同期第一低值年，其與3月下旬的平均極端最高氣溫相差30.1 ℃，為1961年以來歷史同期第一高值；陜西主要林果區(qū)洛川、銅川、白水等6縣(區(qū))氣溫相差范圍在29～31 ℃，除鎮(zhèn)安外，其余縣為1961年以來歷史同期第一高值(表1)。

表1 2018年3月下旬與4月上旬陜西主要林果區(qū)極端氣溫比較

注：資料來源于陜西省氣候中心。

前期氣溫偏高，加之強冷空氣入侵，造成全省降溫急劇，且低溫持續(xù)時間較長，導致陜西冬小麥、蘋果、核桃、獼猴桃、櫻桃、釀酒葡萄、杏、桃、板栗等遭受不同程度的凍害，甚至減產絕收。其中，受災最嚴重的是蘋果。以洛川為例，最低氣溫由3日的25.6 ℃下降至7日的-5 ℃，降溫幅度高達30.6 ℃。強降溫過程導致關中北部及陜北約三成果園發(fā)生輕度花期凍害，四成果園發(fā)生中度花期凍害，三成果園發(fā)生重度花期凍害。

3.3 過程風害顯著

4月3日夜間開始，受強冷空氣南下影響，地面冷高壓前部等壓線密集，渭南市出現(xiàn)大風天氣，平均風速達16.1 m/s，華山站6日07時極大風速達30.1 m/s。此次大風強度大、來勢猛、持續(xù)時間長，造成部分農業(yè)設施大棚受損嚴重。截止4日16時統(tǒng)計，此次災害已造成華陰、潼關2縣市3鎮(zhèn)辦不同程度受災，受災人口305人，受災農作物面積35 hm2，直接經濟損失94萬元。漢中南鄭部分煙苗大棚被風吹毀。

4 服務要點分析

針對此次寒潮天氣過程，陜西省各級氣象部門都進行了準確預報和及時服務。陜西省氣象局從2018年4月3日啟動了重大氣象災害(寒潮)Ⅳ級應急響應，4月6日應急解除。全省共發(fā)布寒潮藍色預警信號60期，大風藍色預警信號63期，大風黃色預警信號35期，霜凍預警信號25期，暴雨預警信號8期，雷電黃色預警信號5期。陜西省氣象臺4月2日09時發(fā)布了“大風降溫降水消息”，準確預報“4日至6日全省日平均氣溫下降8～10 ℃，局地12 ℃, 最低氣溫出現(xiàn)在6日至7日凌晨。”期間，省、市、縣氣象部門密切關注，滾動制作中期、短期天氣預報。陜西省氣象局2日召開新聞發(fā)布會，向媒體通報此次寒潮天氣形勢。陜西省氣象災害應急指揮部辦公室2日17時下發(fā)了《關于做好4月2—6日大風降溫降水天氣應對工作的緊急通知》，要求相關部門做好防御強降溫大風措施，積極應對大風降溫，預防果樹凍害。省級決策服務人員及時向省委、省政府、省人大、省政協(xié)以及農業(yè)、果業(yè)、水利、交通等部門報送了有關強降溫的“重要氣象信息”，指出“強降溫對備耕春播生產十分有利，但對各種果樹開花受粉及設施農業(yè)生產亦會產生一定影響”。同時，通過電視、廣播、報紙、LED顯示屏、手機短彩信、微信群、QQ群等多種方式向社會公眾發(fā)布大風強降溫降水消息。人影部門也提前做好了人工增雨作業(yè)準備工作。在降雨、強降溫發(fā)生期間，決策服務人員打破常規(guī)，及時開展加密服務。通過短信、傳真等方式，及時將6 h、12 h、24 h降雨量、降溫情況等發(fā)送至省委、省政府、省防汛指揮部、省農業(yè)廳、省林業(yè)廳等，使省黨政領導和相關決策部門及時掌握降水實況及溫度變化情況。凍害發(fā)生后，陜西省各級氣象部門積極開展災情調查上報工作。

5 存在的不足

(1)對冷空氣強度預報整體把握較好，但在降溫幅度方面還缺乏精細性和準確性。例如，4月2日發(fā)布的降水消息指出，“4—6日全省日平均氣溫下降8～10 ℃，局地12 ℃”。事實上關中北部、陜北大部日平均氣溫降幅超過12 ℃，榆林部分區(qū)縣甚至達到20 ℃。對部分區(qū)域降溫幅度把握不夠準確，這可能導致部分農戶對此次降溫的重視程度不夠，對可能造成的災害的程度和范圍估計不足,以致造成較大損失。

(2)決策服務的提前量較短，僅在強冷空氣來臨前的24 h才向當地決策部門開展服務，且在服務材料中，只強調了強降溫對各種果樹開花受粉、返青冬小麥及設施農業(yè)產生一定影響，但忽略前期氣溫偏高情況，對劇烈的強降溫會造成多大、多重影響評估不足，為政府提供防災減災的決策建議可操作性不強。

(3)信息發(fā)布渠道仍然是氣象服務中的短板，預報預警信息沒有在第一時間實現(xiàn)全覆蓋。例如，在整個寒潮應急過程中，陜西全省共發(fā)布了197次預警信號，所有的預警信息均提前預警，但部分預警信息在發(fā)布3～4 h后才發(fā)送到用戶手機上，存在信息傳播的滯后性和服務的“盲區(qū)”，一定程度上影響了防災減災的效果。

6 討論與建議

盡管陜西省各級氣象部門針對此次寒潮大風天氣過程開展的決策氣象服務工作取得了較好的效果，但此次災害還是給農業(yè)、果業(yè)、城鄉(xiāng)設施管理等諸多方面造成了一定影響，重大氣象災害應急決策服務水平仍需進一步提升。結合此次過程和日常氣象災害應急決策服務工作經驗，提出如下建議。

(1)加強氣象數據質量控制、加強災害性天氣監(jiān)測和預報預警能力。首先，氣象服務成功與否與氣象預報預測的準確程度密切相聯(lián)。準確的氣象預報是做好決策氣象服務的基礎。因此，陜西氣象部門要加快氣象現(xiàn)代化建設，加強各類災害性天氣的形成機理和變化規(guī)律的分析研究，不斷提高預報的準確率和精細化水平。其次，在天氣實況決策服務過程中，經常需要用到自動氣象站觀測資料，但由于質量控制一直沒有得到很好的解決，從而影響服務效率。

(2)加強陜西決策服務數據支撐建設。加快陜西強降溫、暴雨、暴雪、大風、高溫、持續(xù)低溫等氣象災害歷史案例數據庫的開發(fā)建設，并建立和氣象行業(yè)密切相關的農業(yè)、環(huán)境、水利、交通等部門數據信息共享平臺。

(3)加快應急信息發(fā)布系統(tǒng)建設。建立覆蓋全省的突發(fā)公共事件應急信息綜合發(fā)布系統(tǒng)，并利用突發(fā)公共事件應急信息發(fā)布系統(tǒng)建設完善部門間信息交流和應用反饋機制，做好相關應急服務需求綜合研判，為氣象災害防御滾動提供有針對性的決策產品，為氣象災害的綜合防御和應對提供及時的氣象服務。

(4)增加決策氣象服務科研投入。近年來雖然決策氣象服務工作受到的關注越來越高，但針對其科研項目支撐力度遠不及業(yè)內預報等其他領域，且綜合型專業(yè)服務人才缺乏。因此建議相關部門給予決策氣象服務工作更多的科研項目支持，讓決策服務人員在服務過程中有更大的動力，不斷發(fā)現(xiàn)問題，研究解決辦法，最終提高決策服務的整體技術水平。