滇黔準靜止鋒背景下黔西南冬季要素特征

王 芬，唐浩鵬，楊春艷，范 倩，李 陽，劉 相

(貴州省黔西南布依族苗族自治州氣象局，貴州 興義 562400)

0 引言

滇黔準靜止鋒是指東亞冷空氣爆發并向南擴展時，受西南高原地形阻擋形成的一種獨特的鋒面系統[1],是影響貴州冬季天氣氣候形勢最為重要的天氣系統之一，鋒后受冷空氣影響,陰雨綿綿,而鋒前受西南暖氣團控制,往往天氣晴好，當準靜止鋒加強向西南移出時,常會引起鋒后降溫降雨,冬季可引起低溫、寒潮、凝凍,夏季則會觸發強對流、暴雨[2],也是造成貴州有“天無三日晴”之稱的主要天氣系統。2008年1月10日—2月2日中國南方經歷了歷史上罕見的大范圍低溫、雨雪和冰凍災害，災害持續時間長，影響嚴重，致使南方近20個省(區、市)1億多人受災[3]。2011年1月1日—2月5日，中國南方再次出現嚴重的低溫雨雪冰凍災害。這兩次大范圍氣象災害都與滇黔準靜止鋒系統密切相關。

目前，針對滇黔準靜止鋒國內開展了大量的研究工作[4-24]，主要研究靜止鋒上的暴雨、強對流、寒潮、倒春寒、雨雪、凝凍等，主要研究方向為客觀方法研究、鋒生機制、與地形的關系、氣候變率、氣候結構、環流特征等方面，針對滇黔準靜止鋒的個例分析則主要集中在鋒區強烈逆溫的成因、水汽來源及準靜止鋒維持和進退機理研究等方面。目前開展的有關準靜止鋒系列研究的資料多為再分析資料，使用實況觀測資料的研究成果較少，時間長度偏短，且研究結論尚不十分明確，特別是針對滇黔準靜止鋒背景下的天氣要素研究甚少。

本文利用地面觀測資料，分析近5 a滇黔準靜止鋒在黔西南出現的規律，找出Ⅰ型靜止鋒背景下黔西南天氣要素特征，以期深入認識Ⅰ型靜止鋒背景下黔西南精細化要素特征，為進一步提高黔西南對該類天氣預報準確率提供指導背景。

1 數據及來源

本文研究對象為黔西南州8個縣級臺站的地面觀測資料，數據來源為MICAPS資料及CIMISS數據庫，時間長度為2014—2018年每年的冬季。

2 滇黔準靜止鋒在黔西南冬季出現的規律

2.1 滇黔準靜止鋒出現天數

統計冬季靜止鋒對黔西南有影響的天數，在云南曲靖—貴陽之間出現的靜止鋒認為是對黔西南有重要影響的，在云南曲靖—昆明之間出現的靜止鋒未統計在內。

統計2014年12月—2019年2月共5個冬季滇黔準靜止鋒在黔西南出現的天數，可知(圖1)，黔西南共出現187 d靜止鋒天氣，其中2018年12月—2019年2月出現天數最多(58 d)，2014年次之(41 d)，2016年34 d，2015年28 d，2017年最少(26 d)。

圖1 冬季靜止鋒累計天數分布圖

分析冬季各月靜止鋒在黔西南出現的天數，可知2014—2017年冬季靜止鋒在1月出現最多，12月次之，2月最少，2018年冬季與這4 a相比 ，月分布特征明顯不同：2月最多，12月最少。2014—2018年冬季，平均每個冬季出現靜止鋒天氣37.4 d，占冬季全天數的41.6%，其中1月最多，共出現88 d，月平均17.6 d，月占比56.8%。12月次之，近5 a共出現55 d，月平均11 d，月占比35.5%。2月最少，共計44 d，月平均8.8 d，月占比31.4%。

2.2 不同類型靜止鋒在黔西南冬季出現的規律

滇黔準靜止鋒控制下的區域天氣多樣，這些天氣現象的類型與鋒前后氣團的屬性、鋒區的強弱、冷空氣的路徑、水汽條件等密切相關，特別是靜止鋒鋒區所處位置對天氣現象及氣溫有重要影響。本文根據實際預報經經驗結合前人研究結果[5-6]，根據靜止鋒鋒區所處位置分為以下3種類型：

Ⅰ型靜止鋒：偏東路徑冷空氣影響，鋒區呈偏準南—北向，鋒面位于羅平、沾益附近，鋒后為冷氣團控制的陰雨天氣，鋒前為暖氣團控制，天氣晴朗。

Ⅱ型靜止鋒：偏北路徑冷空氣影響，鋒區位于貴陽至安順附近，經向度減弱，呈西北—東南向，西進東退。

Ⅲ型靜止鋒：鋒區在興仁附近擺動，鋒后區域為陰雨天氣，鋒前天氣晴朗，或隨著夜進晝退的日變化，部分區域表現為陰雨轉多云或多云轉陰雨的天氣。

根據2014—2018年冬季滇黔靜止鋒出現的實況資料，結合以上對靜止鋒的定義，統計可知(圖2)，5 a冬季Ⅰ型靜止鋒累計出現82 d，占比43.9%，Ⅱ型60 d，占比32.1%，Ⅲ型45 d，占比24%。對比3種類型靜止鋒各月占比可知：Ⅰ型靜止鋒在12月、1月最多，Ⅱ型次之，Ⅲ型最少，而2月則表現為Ⅱ型最多，Ⅰ型次之，3類靜止鋒均在1月出現最多。5 a冬季Ⅰ型靜止鋒在黔西南平均出現天數最多(16.4 d)，Ⅱ型次之(12 d)，Ⅲ型最少(9 d)。根據索渺清、杜正靜、張精華等研究可知[1,4-6]：12月北方冷空氣勢力較強，鋒前暖氣團勢力往往不強，鋒面位置大多在昆明—曲靖一帶，Ⅰ型靜止鋒相對較多，Ⅱ、Ⅲ型相對較少；1月西南熱低壓開始發展，北方冷空氣活動仍然頻繁，冷、暖勢力交替，Ⅱ、Ⅲ型靜止鋒天氣明顯增多；2月西南熱低壓進一步發展強盛，冷空氣勢力開始減弱，靜止鋒東退至貴陽附近及其以東地區，甚至趨于鋒消，對黔西南有影響的靜止鋒天氣明顯變少。

圖2 不同類型靜止鋒累計出現天數

2.3 不同強度靜止鋒出現的規律

為尋找不同強度靜止鋒在黔西南出現的規律，根據實際預報經驗，結合前人的研究結果[5]，按照靜止鋒鋒面前后的溫差來定義靜止鋒的強弱，共分為以下3種強度：

弱：鋒前后溫度差異7 ℃以下；

中等：鋒前后溫度差異8～15 ℃；

強：鋒前后溫度差異15 ℃以上。

根據以上劃分標準，分析不同強度靜止鋒出現規律，可知(圖3)，中等強度靜止鋒在黔西南冬季出現最多，5 a冬季累計出現107 d，強靜止鋒次之，共出現65 d，弱靜止鋒最少(15 d)。強靜止鋒、中等強度靜止鋒均在1月出現最多，其中強靜止鋒出現27 d，2月次之(25 d)，12月最少(13 d)。中等強度靜止鋒1月出現54 d，12月次之(34 d)，2月最少(19 d)。弱靜止鋒主要出現在12月及1月，分別為8 d、7 d。分析不同強度靜止鋒出現的平均天數可知，中等強度靜止鋒每年冬季平均出現21.4 d，占所有靜止鋒天數的57.2%，占所有冬季總天數的23.8%，強靜止鋒平均出現13 d，占所有靜止鋒的34.8%，弱靜止鋒平均出現3 d，占比8%。

圖3 不同強度靜止鋒累計出現天數

結合靜止鋒的類型及強度，統計近5 a冬季不同強度、不同類型靜止鋒的分布情況，分析圖4可知，近5 a冬季3種類型的靜止鋒都是中等強度出現最多，強靜止鋒出現次數次之，且無論哪種強度靜止鋒均是Ⅰ型出現最多，總計出現達82 d，Ⅱ型次之，Ⅲ型最少。

圖4 不同強度、不同類型靜止鋒分布

3 Ⅰ型強靜止鋒附近黔西南要素分布特征

根據以上統計結果，結合實際工作需要，本文挑選對黔西南有影響的Ⅰ型強靜止鋒26個，以期找出Ⅰ型靜止鋒背景下黔西南要素特征，并與過去5 a冬季的平均值進行對比分析。

3.1 氣溫

統計分析這26個Ⅰ型靜止鋒背景下黔西南8個縣級臺站的的低溫(圖5)，發現其空間基本呈現“東高西北低”的特征，平均最低氣溫4.7 ℃，最高的為望謨8.6 ℃，最低的為普安1.8 ℃。Ⅰ型靜止鋒背景下的低溫與近5 a冬季低溫平均值的空間特征基本一致，但Ⅰ型靜止鋒背景下的低溫明顯偏低，平均偏低2 ℃，其中晴隆、貞豐偏低最為明顯，偏低2.6～2.7 ℃，望謨、冊亨偏低最少，偏低1.4 ℃。

圖5 Ⅰ型強靜止鋒背景下黔西南縣站低溫分布及其與冬季平均的對比

Ⅰ型靜止鋒背景下高溫空間分布基本呈現“東南高西北低”的特征(圖6)，平均9.4 ℃，最高為東部的望謨12.8 ℃，最低為西北部的普安、晴隆6.2 ℃。其空間分布與近5 a冬季高溫平均值的特征基本一致，但Ⅰ型靜止鋒背景下的高溫明顯偏低，平均偏低4.2 ℃，其中普安偏低5.1 ℃最為明顯，望謨、晴隆偏低4.6 ℃，興義、貞豐偏低最少(3.6 ℃)。

圖6 Ⅰ型強靜止鋒背景下黔西南縣站高溫分布及其與冬季平均的對比

3.2 雨日

Ⅰ型靜止鋒背景下雨日基本呈現“西高東低”的特征(圖7a)，26個例中有17.1 d雨日，雨日最多的為興義、晴隆(22 d)，最少的為望謨(12 d)。對比發現冬季平均雨日分布與Ⅰ型靜止鋒背景下的并不一致(圖7b)，冬季平均雨日空間特征為“西北高東南少”，平均34.8 d雨日，其中晴隆最多(44.8 d)，望謨最少(27.6 d)。對比二者雨日比例可知，Ⅰ型靜止鋒背景下雨日占比的空間分布為“西高東低”(圖7c)，平均比率為66%，興義、晴隆占比最高(85%)，望謨最低(46%)。而冬季雨日占比特征為“西北高東南低”(圖7d)，平均比率為39%，晴隆最高(50%)，望謨最低(31%)。對比圖7c、7d可知，Ⅰ型靜止鋒背景下黔西南州雨日發生概率為66%，明顯高于冬季平均狀態的39%。

圖7 雨日分布及占比

3.3 相對濕度

Ⅰ型靜止鋒背景下每日平均相對濕度基本呈現“東南低西北高”的特征(圖8)，平均相對濕度88%，最高為西北部的普安96%，最低的為東部望謨77%。其空間分布特征與近5 a冬季平均相對濕度基本一致，但Ⅰ型靜止鋒背景下的相對濕度偏高7%，其中普安偏高最為明顯(13%)，望謨偏高最少(2%)。

圖8 Ⅰ型強靜止鋒背景下黔西南縣站平均相對濕度分布及其與冬季平均的對比

3.4 日照

Ⅰ型靜止鋒背景下黔西南8個縣級臺站的日照都很少(圖9)，僅望謨和興義每日平均有0.1 h的日照。而近5 a冬季平均日照為2.74 h，安龍日照最長，每天有3.4 h，其次為興仁，日照最少的為貞豐及冊亨，每天2.3 h。

圖9 Ⅰ型強靜止鋒背景下日照及其與冬季平均的對比

3.5 平均風速

Ⅰ型靜止鋒背景下平均風基本呈現“中間高兩頭低”的特征(圖10)，全州平均風速為2.1 m/s，最高的為安龍3.1 m/s，最低的為望謨1.3 m/s。Ⅰ型靜止鋒背景下的平均風速空間分布特征與近5 a冬季基本一致，但平均風速比冬季平均偏大0.3 m/s，其中安龍偏大最為明顯(0.7 m/s)，興義偏大最少(0.1 m/s)。

3.6 最大風速

Ⅰ型靜止鋒背景下最大風基本呈現“中間高兩頭低”的特征(圖11)，全州平均最大風力為4.5 m/s，最大的為安龍4.9 m/s，最小的為望謨2.4 m/s。Ⅰ型靜止鋒背景下最大風空間特征與冬季平均基本一致，但Ⅰ型靜止鋒背景下最大風速偏小0.2 m/s，其中普安偏小最為明顯(0.8 m/s)，望謨、貞豐偏小最少(0.1 m/s)。對比圖10、圖11可知，Ⅰ型靜止鋒背景下平均風比冬季平均偏大，但最大風卻比冬季平均偏小。

圖10 Ⅰ型強靜止鋒背景下黔西南縣站平均風及其與冬季平均的對比

圖11 Ⅰ型強靜止鋒背景下黔西南縣站最大風及其與冬季平均的對比

4 結論與討論

通過以上分析，得出如下結論：

①2014—2018年冬季滇黔準靜止鋒在黔西南累計出現187 d，占冬季全天數的41.6%，其中1月最多，月平均出現17.6 d，12月次之，2月最少。冬季Ⅰ型靜止鋒出現最多，為16.4 d，Ⅱ型次之(12 d)，Ⅲ型最少(9 d)。Ⅰ型靜止鋒在12月、1月均為最多，Ⅱ型次之，Ⅲ型最少，而2月則表現為Ⅱ型最多，Ⅰ型次之，3類型靜止鋒均在1月出現最多。中等強度靜止鋒在黔西南出現最多，平均出現21.4 d，占所有靜止鋒天數的57.2%，占所有冬季總天數的23.8%，強靜止鋒次之，平均出現13 d，占所有靜止鋒的34.8%。強靜止鋒及中等強度靜止鋒均在1月出現天數最多， 2月次之，12月最少。3類靜止鋒都是中等強度出現最多，強靜止鋒次之，且無論哪種強度均是Ⅰ型靜止出現最多，Ⅱ型次之，Ⅲ型最少。

②Ⅰ型靜止鋒背景下高低溫均低于冬季平均，偏低幅度分別為4.2 ℃、2 ℃，普安高溫偏低最為明顯(5.1 ℃)，晴隆、貞豐低溫偏低最為明顯(2.6～2.7 ℃)。Ⅰ型靜止鋒背景下雨日發生概率66%，明顯高于冬季平均的39%，冬季所有降水中，由靜止鋒造成的占49%。Ⅰ型靜止鋒背景下相對濕度88%，偏高冬季平均的81%，其中普安偏高最為明顯(13%)，望謨偏高最少。日照空間分布特征與冬季平均差異明顯：Ⅰ型靜止鋒背景下僅望謨和興義每日平均有0.1 h的日照。Ⅰ型靜止鋒背景下的平均風速比冬季平均偏大0.3 m/s，其中安龍偏大最為明顯(0.7 m/s)。最大風比冬季平均偏小0.2 m/s，其中普安偏小最為明顯(0.8 m/s)。