贵州的凝冻灾害及其天气成因(科普)

贵州的凝冻灾害及其天气成因成禹1 王安林2 陈百炼3一、 凝冻的概念凝冻是我国南方山区冬季时常发生的一种气象灾害。处于云贵高原的贵州是我国凝冻灾害最重、发生最为频繁的省份。在2008年初我国南方持续低温雨雪天气过程中，凝冻造成了贵州、湖南等地历史罕见的特大冰灾。当时贵州电网大面积损毁，大部分县市电力运行瘫痪、交通中断，造成了巨大的社会经济损失，对人民群众的生活造成了重大不利影响。凝冻的名称在贵州由来已久，然而凝冻至今仍然还只是一个地方性概念，在我国现行的气象专业术语中并没有关于凝冻与凝冻灾害的定义。凝冻到底应该如何准确定义？它只是一个地方性灾害还是一个普遍现象？按照中国气象局的规范，2008年初我国南方遭受的特大冰灾正式名称为“低温雨雪冰冻灾害”，为什么不叫凝冻灾害呢？让我们先从凝冻的物理现象谈起。在持续低温阴雨天气下，空气中的过冷水滴（雨滴、雾滴）碰撞到近地面温度低于0的物体表面而迅速冻结，并逐渐形成覆盖物体表面的具有不透明或半透明分层结构的冰壳，包括雨凇、雾凇、混合凇等，俗称“凝”或“桐油凝”。 因此凝冻是一种大气物理现象。凝冻造成的导线覆冰和路面积冰会危害电网运行和交通运输安全，严重时会中断电力输送和公共交通，对社会生产生活带来重大不利影响。因此凝冻又是一种危害巨大的气象灾害。凝冻灾害主要发生在冬季我国南方山区特别是云贵高原，大量研究表明导致凝冻的气象条件包括：1）气温维持在0附近或低于0；2）出现持续的冻雨、毛毛雨或浓雾，有时还有雨夹雪；以及3）适当的风速。贵州的凝冻是冬季云贵准静止锋后低温阴雨天气与复杂的地形环境相互作用的产物，因此具有一定的地方特色。但凝冻却不仅仅是一个地方现象，在西南地区及云贵高原周边的四川、重庆、云南、湖南、广西等省的山区也常常出现凝冻，甚至在湖北、江西、安徽、浙江及福建等省的山区都时有出现。2008年初我国南方特大冰灾就是一个极端的例子。因此，凝冻灾害在我国具有一定的普遍性。二、几种气象灾害的区别与凝冻比较相近的气象灾害名称较多，正式进入气象专业术语的有霜冻和低温雨雪冰冻灾害，非正式的还有凌冻、冰冻、雪凝等。以上名词容易混淆，使不具备专业知识的公众迷惑，甚至连某些专业人士也不十分清楚。为准确的认识凝冻，需对以上几个概念进行比较。霜冻，是指在晴朗风小的夜间由于气温下降到0以下使水汽在近地面物体表面凝华，形成白色松脆的冰晶或由露冻结而成冰珠的现象，霜冻会使农作物受到损害甚至死亡，是主要针对农作物的一种灾害。而低温雨雪冰冻灾害则是一个比较广泛的概念。按中国气象局的规范用语，2008年初我国南方遭受的特大冰灾全称就叫“低温雨雪冰冻灾害”。单从字面上讲，“低温雨雪冰冻灾害”主要是指低温雨、雪天气导致地面及近地面物体表面结冰并逐渐形成冰冻层而造成的各种灾害，其物理过程包括凝冻、湿雪冻结、雨雪混合冻结以及融雪再冻结等，造成的灾害包括导线覆冰、路面积冰以及低温冰冻对农林牧业带来的危害。因此低温雨雪冰冻灾害是一个综合性的概念，其中包括了凝冻灾害。凝冻灾害与低温雨雪冰冻灾害都发生在低温阴雨天气条件下，其区别在于凝冻灾害主要是由雨、雾及少量雨夹雪的结凇过程所导致，而不包括明显的降雪参与冻结。若考虑包括有降雪参与的湿雪冻结、雨雪混合冻结以及融雪再冻结过程，另有一个名称叫雪凝，这在贵州也较为常见。因此雪凝是指在低温条件下雨、雪同时或交替出现而导致的湿雪冻结、雨雪混合冻结以及融雪再冻结过程，其同样会对电力、交通以及农林牧业造成严重危害。另外凌冻即是凝冻，而冰冻则是一个更加通俗的名词。因为导致2008年初我国南方特大冰冻灾害的天气条件比较复杂，其天气现象包括冻雨、毛毛雨（雾）、雪及雨夹雪等，在不同地区不同时间造成冰冻灾害的物理过程不完全一样，例如在海拔较高的云贵高原山区（云南、贵州及湖南西部）主要由于冻雨、毛毛雨（雾）及少量雨夹雪导致的凝冻过程，而湖南中部以东的江西、安徽、浙江等地除冻雨外降雪比较多，由湿雪冻结、雨雪混合冻结及融雪再冻结造成的雪凝灾害占较大比例。因此，将2008年初我国南方各省遭受的特大冰冻灾害统称为“低温雨雪冰冻灾害”是比较准确和全面的。三、 贵州凝冻的天气成因贵州是我国凝冻灾害发生最多的省份。从长年统计来看，贵州几乎每年冬季都会发生凝冻灾害，只是各年的范围和程度有所不同罢了。贵州西部的威宁是全国著名的冻雨高发中心，年平均冻雨日数达40天以上。一般年份贵州凝冻灾害主要发生在中西部地势较高地区，而特殊年份则会发生全省性的严重冰害。因此对贵州来说应对凝冻灾害已成为冬季的常态。为什么贵州的凝冻灾害如此之重呢？这与贵州所处的特殊的地理位置、地形环境以及特殊的天气气候有关。贵州位于青藏高原大地形的东南、云贵高原向东伸出的斜坡地带上，属于典型的低纬高原省份。全省平均海拔1100m，地势西高东低，中部高南北低，地形环境复杂。特殊地理位置和低纬高原的特征决定了其既受中高纬度大陆性天气系统的影响，同时也受低纬海洋性天气系统的影响，另外还受从青藏高原东移的天气系统的影响，因此形成了贵州独特而复杂的天气气候背景。冬季北方南下的大陆冷气团受青藏高原和秦岭等大地形的阻挡，主要从东北方向侵入贵州，常在贵州中部一线与来自低纬洋面的暖湿空气相遇，冷暖空气交汇在近地面形成一条西北-东南向的锋面，并随着冷暖空气势力的变化在贵州西南部与云南东北部之间摆动，这就是天气学上有名的云贵准静止锋或滇黔准静止锋。由于冬季北方南下的地面冷气团活动频繁，而来自南方洋面的西南暖湿气流往往也十分强劲，冷暖空气在贵州上空长期交汇，在中低层（1000-3000米高度）形成下冷上暖水汽充沛的稳定的逆温层，在准静止锋后暖湿空气被迫在冷气团上爬升，形成大范围的持续的低温阴雨天气，这就是导致贵州出现凝冻灾害的凝冻天气。准静止锋形成后十分稳定，并随着冷空气的活动反复活跃，成为贵州冬季的主导天气系统。准静止锋后低温阴雨天气长期控制贵州，造成贵州冬季凝冻多、时间长，这与处于云贵准静止锋前以晴朗天气为主的云南形成了鲜明的对比。而在凝冻天气期间，对应地面冷高压中高层是高压脊控制，在贵州上空是一致的西北气流引导冷空气南下，对中低层暖湿空气进一步爬升起到抑制作用，不利于在高空产生明显的降雪，故凝冻天气主要表现为中低空的冻雨（毛毛雨）、浓雾以及少量的雨夹雪，一般没有明显的降雪。如果出现大的降雪则表明准静止锋上的逆温层遭到破坏，往往意味着凝冻天气过程的结素或中断。因此贵州当地民谚语有“雪压凝，一场过，凝压雪，半个月”之说。进入21世纪以来，贵州的凝冻灾害有增多增强的趋势。继2005年初贵州出现全省性的凝冻灾害后，2008年初我国南方各省遭受了历史罕见的持续低温雨雪天气，而贵州是全国受灾最为严重的省份。紧接着 2011年初贵州又出现了仅次于2008年的全省性凝冻灾害，受灾程度同样是全国最重。由于气象部门预报准确、服务及时，有关部门吸取了2008年的经验教