福建低溫類預警信號發布標準初探*

吳幸毓 邵穎斌 劉 銘

(福建省氣象臺，福建 福州 350001)

為了防御和減輕氣象災害、保護國家和人民生命財產安全，依據《中華人民共和國氣象法》、《福建省氣象條例》、中國氣象局《氣象災害預警信號發布與傳播辦法》、《福建省突發公共事件總體應急預案》，結合本省實際，福建省人民政府辦公廳于2007年底印發了《福建省氣象災害預警信號發布與傳播辦法》[1]。辦法所稱氣象災害預警信號(以下簡稱預警信號)，是指縣級以上氣象主管機構所屬的氣象臺站向社會公眾發布的預警信息。

針對冬季冷空氣過程，對應有降溫和霜凍兩類預警信號。依據氣象災害可能造成的危害程度、緊急程度和發展態勢由輕到重，降溫預警信號分為四級，分別以藍色、黃色、橙色、紅色表示；霜凍預警信號分為三級，分別以藍色、黃色、橙色表示。統計2018年10月至2019年4月，全省共發布降溫藍色預警信號150站次、霜凍黃色預警信號83站次、霜凍藍色預警信號632站次。預警信號以服務為最終目的，現行發布標準是否存在個別級別標準過高，以至于不曾達到、形同虛設?又是否有個別級別因為標準過低，發布過于頻繁，導致對社會公眾的警示效果降低?

本文通過分析1960—2017年全省66個國家觀測站(不計入九仙山站)逐日最低氣溫，普查現行降溫、霜凍預警信號發布標準歷史達標情況，為相關預警信號標準的重新核定提供參考。

1 預警信號標準與解析

1.1 降溫預警信號

現行降溫預警信號分為四級，包含了對降溫時效、降溫幅度(dT)和最低氣溫狀態(Tmin)的要求。比如，降溫藍色預警信號標準：“48小時內最低氣溫將要下降8℃以上，最低氣溫小于等于5℃；或者已經下降8℃以上，最低氣溫小于等于5℃，降溫仍在持續。”為方便對比理解，將各級別標準重要參數列于表1。

表1 各級降溫預警信號標準重要參數 單位：℃

同類各級預警信號之間是遞進關系，相互獨立，除了最高級紅色之外，其余三級需要進一步明確各項參數的范圍，表2羅列降溫預警信號更細致具體的標準參數。

表2 各級降溫預警信號標準解析 單位：℃

1.2 霜凍預警信號

現行霜凍預警信號分為三級，均針對未來24小時最低氣溫狀態(Tmin)進行評判。比如，霜凍藍色預警信號標準：“24小時內最低氣溫將要下降到4℃以下，并對農業產生影響；或者已經降到4℃以下，對農業已經產生影響，并可能持續。”表3給出各級別標準重要參數及細致解析。

表3 各級霜凍預警信號標準重要參數及解析 單位：℃

2 達標情況分析

2.1 全省達標情況

2.1.1 降溫預警信號

1960—2017年，全省各站從未達到降溫紅色預警信號發布標準，極少達到降溫橙色預警信號發布標準(僅3天、6站次)，集中在三明、南平、寧德三市的西北部高海拔地區，具體如下：1966年2月22日泰寧、建寧，1969年1月29日泰寧，2005年3月12日光澤、浦城、壽寧。

58年間，降溫藍色(黃色)預警信號年平均達標169.1站次/年、18.4天/年(4.6站次/年、1.5天/年)。表4給出單日全省達標情況統計結果，可見，降溫藍色預警信號相較于黃色等級，達標范圍廣得多、頻次多得多。按現行省級降溫預警信號發布規定(全省≥6站達標)，平均每年至少7.93天(0.19天)符合省級降溫藍色(黃色)預警信號發布條件。對于最低級別的藍色預警信號(圖1)，最早出現在10月下旬，最晚結束于4月中旬，主要集中在11月下旬至1月下旬(占冬半年65.8%)，峰值位于12月下旬(1.07天)①。

表4 1960—2017年降溫黃色、藍色預警信號單日全省達標統計

2.1.2 霜凍預警信號

表5展示1960—2017年各級別霜凍預警信號全省達標情況。

表5 1960—2017年各級別霜凍預警信號全省達標統計

霜凍預警信號的發布僅根據未來24小時最低氣溫進行判斷，與降溫預警信號相比，標準單一，相對容易達標。以霜凍藍色預警信號為例，58年間，年平均達標天數高達86.9天/年，相當于整個冬半年將近一半的時間(3個月)里全省至少有一個臺站發布該信號；而與其低溫條件相近，且同樣考察未來24小時內變化的降溫黃色預警信號，相應數據僅為1.5天/年，是其1/58。

對比表5與表4，就“單日全省達標最多站數”而言，各級別霜凍預警信號(39～51站)均不及降溫藍色預警信號(64站)多；全省單日2/3以上站點符合霜凍藍色標準的頻次(0.09天/年)也僅僅是降溫藍色(0.40天/年)的22.5%。這并不表示霜凍標準高于降溫，恰恰相反，當冷空氣勢力異常強盛，或是在強冷空氣先鋒南襲之后又不斷有新股冷空氣補充影響，南部地區也逐漸轉為寒冷狀態，而中北部地區嚴寒加劇，預警信號隨之升級。比如2016年1月25日(圖2)，全省僅中南部臨海縣市(11站)最低氣溫在0℃以上，且最高僅為2.5℃(東山)；中南部沿海地區的內陸縣市(19站)在0～-3℃之間；西部、北部地區(36站)均處于-3℃以下，最低達-10.7℃(屏南)；共66站分別達到霜凍藍色、黃色、橙色預警信號標準，覆蓋全省。

圖2 2016年1月24日14時～25日14時最低氣溫分布圖(單位：℃)

按現行省級霜凍預警信號發布規定(全省≥6站達標)，平均每年至少58.90天(23.45天、6.82天)符合省級霜凍藍色(黃色、橙色)預警信號發布條件(表5)。與降溫藍色預警信號(圖1)相比，霜凍藍色預警信號(圖3)達標起止時間與之相當，同樣發生在10月下旬至4月中旬，主要集中期推遲1旬且持續時間更長，從12月上旬至2月中旬(占冬半年77.8%)，相應的，峰值(6.76天)時間也后推至1月下旬。

圖3 1960—2017年省級霜凍藍色預警信號旬平均達標頻次(單位：天)(橫線表示按自由度均分角度考慮計算所得旬均值3.27天)

2.2 單站達標情況

分別統計1960—2017年全省單站降溫、霜凍各級預警信號達標天數,如圖4所示。

(a)降溫黃色，58年累計值(單位：天)

因降溫黃色預警信號達標天數極少，故采用58年累計值，其余均采用年平均值。可以看到，兩類預警信號(共五個級別)達標天數地理分布特征明顯，分布形態基本一致，等值線大體呈東北-西南走向，自北向南遞減，內陸多，沿海少，這與福建地理位置及福建地形有密切關系。沿海地區更易受海洋氣候影響，58年間，莆田、廈門、平潭及寧德市東部、福州市大部、泉州市中東部、漳州市中東部，共計26個縣市，從未達到降溫黃色預警信號發布標準，降溫藍色預警信號的年平均達標數最多為2天/年。霜凍預警信號方面，上述沿海地區的丘陵地帶共22個縣市從未達到橙色級別標準；24個縣市黃色級別年平均達標不足1天/年，其中平潭、廈門及東山仍是從未符合；達到藍色級別標準年平均值在10天/年以下，地理位置越靠東，越不易滿足發布條件。西部、北部地區及高海拔山區，受冷空氣影響大，達降溫黃色預警信號標準累計7～18天，達降溫藍色、霜凍橙色預警信號標準均超過4天/年，霜凍黃色、藍色預警信號年平均達標天數分別在12天、27天以上；尤其沿鷲峰山、太姥山及武夷山山脈一帶為高值中心所在(表6羅列達標天數位列前五位的縣市)，最大值均出現在壽寧(降溫黃色累計達標18天、降溫藍色、霜凍橙色、霜凍黃色、霜凍藍色年平均達標數分別為6.05、10.83、21.24、42.57天)，該區域站點預警信號達標頻次應作為相關預警信號修訂的重要參考。其余地區，即鷲峰山-戴云山-博平嶺與武夷山之間的閩中谷地及沿海地區內陸縣市，達標天數介于上述兩個分布區塊之間。

表6 1960—2017年降溫、霜凍各級預警信號達標天數排名前五位縣市

3 結果與討論

3.1 結果

本文通過分析1960—2017年全省66個國家觀測站逐日最低氣溫，普查現行降溫、霜凍預警信號發布標準歷史達標情況，結果表明：

(1)全省各站從未達到降溫紅色預警信號發布標準，極少達到降溫橙色預警信號發布標準。

(2)霜凍預警信號達標頻度較高，尤其是霜凍藍色預警信號年平均達標天數高達86.9天/年，約占冬半年一半的時間。

(3)兩類預警信號(共五個級別)單站達標天數分布形態基本一致，等值線大體呈東北-西南走向，自北向南遞減，內陸多，沿海少，沿鷲峰山、太姥山及武夷山山脈一帶為高值中心所在，該區域站點達標頻次應作為相關預警信號標準修訂的重要參考。

3.2 討論

針對上述結論，為相關預警信號標準的重新核定提出如下建議。

(1)降溫紅色(橙色)預警信號從未(極少)達標，說明標準過高，建議取消或予以降低標準。

(2)霜凍預警信號標準偏低，達標頻次過高。以壽寧站為例，平均一年有74.64天發布霜凍預警信號，其中最頻繁年度為1983-1984年冬半年，霜凍各級預警信號合計達標106天，其中橙色17天、黃色39天、藍色50天，10月至次年4月(共213天)有一半的日子都處于霜凍預警狀態下。

我國氣象行業標準[3]給出不同類別主要作物的霜凍害等級指標，其所列最不耐寒的黃瓜在日最低氣溫達到2.5～1.0℃時遭受輕霜凍。吳幸毓等[4]經過研判提出福建霜凍綜合判別指標：“當地面觀測最低地表溫度≤0℃，或者有霜或結冰現象，或者最低氣溫≤2℃時，定義出現霜凍。”現行霜凍預警信號標準值得商榷。

另外，霜凍是指作物表面以及近地面空氣層的溫度迅速下降到作物生長的臨界溫度或以下時足以引起作物枯萎或死亡的現象，不同作物的耐寒抗凍能力不同，霜凍預警信號的修訂還需與農業氣象領域專家共同商討。

(3)降溫與霜凍兩類預警信號，存在同時達標的情況(表7)，比如降溫藍色與霜凍藍色58年間同日達標共計2451站次。降溫預警信號突出降溫幅度，霜凍預警信號強調低溫狀態，二者同屬于對寒冷趨勢的警示，是否可以合并為“寒冷預警信號”?合并后的新標準，每一級別也都應體現降溫與低溫這兩方面。另外，兩類預警信號對最低氣溫都有限定，降溫黃色與藍色預警信號取5℃，霜凍藍色預警信號取4℃，二者相近，建議采用同一上限標準以簡化。

表7 1960—2017年降溫與霜凍預警信號同時達標情況統計 單位：站次

(4)降溫、霜凍兩類五個級別預警信號，除了降溫藍色預警信號采用48小時時效，其余均為24小時時效。《福建省氣象災害預警信號發布與傳播辦法》[1]公布的另一類關于溫度的預警信號——高溫預警信號，也都是對未來24小時內狀態的研判。建議將降溫藍色預警信號的時效也統一為24小時，便于民眾理解，不易混亂。另外，預警信號的發布是為了給民眾警醒，強調災害性天氣的緊迫性，須及時做好防御，較長預報時效(48小時及以上)的強降溫過程，可以通過寒潮警報、強冷空氣警報等材料先進行預告。

注釋：

①從隨機場按自由度均分角度考慮，總計18旬，每旬平均符合省級藍色預警信號標準應為0.44天，某旬若高于此頻度，即納入集中期。