遼源地區(qū)初霜的分布特點及預報方法

杜平萍　崔悅　侯雪松

摘要 本文簡要概括了遼源地區(qū)初霜凍出現(xiàn)規(guī)律和分布特點，總結(jié)初霜出現(xiàn)前24 h環(huán)流形勢可分為兩槽一脊型、一槽一脊型，由新地島或新西伯利亞群島南下強冷空氣造成，同時給出三個短期初霜凍預報方法。

關鍵詞 初霜凍;冷空氣;環(huán)流形勢;預報方法

中圖分類號：S425 文章標識碼：A 文章編號：2095–3305（2020）06–0–02

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.06.024

霜凍是吉林省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要災害之一，初霜日影響大田作物成熟，終霜日早晚對大田春播有較大影響，春季終霜出現(xiàn)時間越遲，秋季初霜出現(xiàn)越早，對作物危害越大。因此，由初、終霜決定的無霜期是廣泛用于衡量一地農(nóng)業(yè)氣候資源的指標[1]。遼源地區(qū)地處吉林省中南部，是重要的商品糧基地，每年都會因霜凍害對農(nóng)業(yè)產(chǎn)量產(chǎn)生影響。日常天氣預報工作中，一直把初、終霜預報作為春秋季預報與為農(nóng)服務的重點之一。尤其秋季第一場霜凍若來得早，會影響農(nóng)作物籽粒成熟度，導致農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，正確作準霜凍預報有重要的經(jīng)濟價值。本文重點分析研究遼源地區(qū)初霜分布規(guī)律及其發(fā)生氣象條件，找出一些預報指標，對今后初霜預報有一定的指導意義。

1 遼源地區(qū)初霜分布特征

遼源地區(qū)位于吉林省中南部，地處東部長白山區(qū)向西部松遼平原過渡地帶，以丘陵為主，其間有少量低山，屬低山丘陵區(qū)，總的地勢東高西低，南高北低，由東南向西北逐漸傾斜。每年9月中旬開始，遼源地區(qū)自東北向西南開始出現(xiàn)初霜（以首次日極端最低氣溫≤2℃為初霜日），由于遼源地區(qū)行政區(qū)域較小，全區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)初霜日期基本同步（平均情況一般不超過3 d），僅霜凍程度不同。以2020年初霜日為典型個例（圖1），東豐縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣溫普遍較遼源市區(qū)及東遼縣低，其中，最低氣溫在東豐縣南部及東部，這與地形特點有關，緯度高地區(qū)比緯度低地區(qū)初霜凍要早、霜凍狀況稍重;從西部、南部最低溫度與市（縣）區(qū)內(nèi)最低溫度分布可見，市（縣）區(qū)比四周鄉(xiāng)鎮(zhèn)氣溫要高，霜凍狀況略輕;同緯度地區(qū)平坦地帶比山地偏晚，初霜程度稍輕。

遼源平均初霜日為9月23日，最早初霜日為9月8日（1972年和2009年），最晚在10月11日（1959年）;東豐平均初霜日為9月20日，最早初霜日為8月29日（2009年），最晚在10月8日（2006年）。由于氣候變暖，2000年中前期無霜期延長，即初霜日推遲，終霜日提前。從20世紀70年代到2010年初霜日平均為9月22日，接近歷年平均日期，但2010—2020年平均初霜日比歷年推遲5 d，其中東豐縣推遲近8 d。2020年初霜日在2020年10月6日，接近歷史上最晚初霜日記錄。

2 霜凍成因

霜凍是由于北方冷空氣侵入引起的急劇降溫，隨后又因夜間輻射冷卻而造成[1]。2001年吉林省氣象專家汪秀清等研究發(fā)現(xiàn)，影響吉林省初霜的冷空氣源地有兩個[2]：一個在新地島，另一個在新西伯利亞群島;影響吉林省的冷空氣路徑有三條：一是西北路徑10次，源地新地島;二是北路徑8次（包括超極地冷空氣），源地新西伯利亞群島;三是西路徑2次（源地新地島）。其中，北路和西北路徑冷空氣勢力最強，90%初霜都是受這兩條路徑影響，西來路徑冷空氣勢力較弱，10%初霜為西來路徑冷空氣影響。

3 初霜環(huán)流形勢

遼源地區(qū)初霜產(chǎn)生在一定大尺度環(huán)流背景下，根據(jù)發(fā)生前后天氣條件得出初霜出現(xiàn)前24 h環(huán)流形勢為兩槽一脊型和一槽一脊型兩種。

3.1 兩槽一脊型

以2020年10月6日為典型個例，初霜出現(xiàn)前，500 hPa高空（圖2），烏拉爾山與鄂霍次克海附近分別存在兩個大槽區(qū)，冷空氣主體比較偏北，在65°N以北，位于極渦東南部。鋒區(qū)位于50°N～70°N，巴爾喀什湖與貝加爾湖之間為一較強高壓脊，冷空氣沿脊前偏北氣流下滑后東移進入吉林省，影響遼源產(chǎn)生初霜，遼源高度在556 gpm附近。

3.2 一槽一脊型（強低渦型）

以2010年9月22日為例，初霜出現(xiàn)前24 h的500 hPa高空（圖3），長波槽位于貝加爾湖以東到我國東北地區(qū)，在30°N～50°N有一支強鋒區(qū)，并有冷溫度中心和槽后偏北風急流相配合。東北區(qū)高度場較前期明顯下降，遼源高度在556 gpm附近。

4 初霜預報方法（短期）

4.1 相似預報法

根據(jù)上面給出的初霜前24 h兩種環(huán)流特征類型，用歐洲500 hPa高空實況資料和這兩種模型找相似。每年9—10月，有符合初霜前期環(huán)流特征模型的任意一種類型時，就可做初霜預報。該方法屬于高空形勢相似預報方法，另外，還要配合溫度場和高度場要素條件，做好初霜預報。

4.2 指標預報法

4.2.1 溫度條件分析及預報 做好初霜預報，首先要注意溫度條件變化，尤其注意冷空氣強弱。汪秀清等對1971—1990年20年吉林省初霜日700 hPa及850 hPa溫度場進行統(tǒng)計分析得出，初霜日700 hPa氣溫場20年平均達-7℃，即當-7℃線壓到吉林省中部、850 hPa上氣溫達2℃時，吉林省就有一次霜出現(xiàn)，擬和率可達81%。另外初霜日前3～5 d至當天，日本預報產(chǎn)品顯示850 hPa氣溫降幅達6℃以下出現(xiàn)初霜概率為89%，氣溫下降幅度8℃以下出現(xiàn)初霜概率為77.8%。因此，可以利用日本中期數(shù)值預報產(chǎn)品850 hPa氣溫變化做初霜預報。遼源地區(qū)同樣可采用此方法，9—10月每天把未來3～5 d的850 hPa本站氣溫值讀出來，觀察演變規(guī)律，如出現(xiàn)降溫達6～8℃時，就可做初霜預報。

4.2.2 高度場的預報 在具備了溫度條件后，還要看環(huán)流條件的預報，即高度場的演變。據(jù)研究，在初霜的前3～5 d高空環(huán)流有一次明顯的調(diào)整，既東北區(qū)高度場有一次明顯的下降過程，說明初霜是由較強的冷空氣影響造成的。初霜日和前3～5 d的高度值下降80～100 gpm，出現(xiàn)霜的概率>80%，因此，把高空500 hPa高度值的降幅作為初霜預報的另一個指標。在9—10月，對歐洲EC預報的高度場進行跟蹤分析，如實況場和未來3～5 d預報場高度值有下降80～100 gpm時，就可以做初霜預報。由于使用的是20∶00預報資料，因此在實際應用時，最低值出現(xiàn)的第2天或第3天早晨便是初霜出現(xiàn)時間。

4.3 經(jīng)驗預報法

和預報降水（一般及災害性雨雪）一樣，要做好初霜預報，除對形勢場和溫度等要素場分析外，還必須注重實況場分析，要仔細分析本地區(qū)各測站實時氣象要素變化特征。同時注意上下游效應，在此基礎上參考數(shù)值預報進行分析預報。以多年預報經(jīng)驗以及對近10年預報霜日統(tǒng)計分析，得出以下6點預報指標：（1）預報前1 d或當天有降水，預報日的夜間天氣晴朗;（1）預報前1 d或當天為偏西風或偏北風，且預報日風速為靜風或<5 m/s;（3）預報日14∶00 Td一般為負值，或比預報前1 d 14∶00 Td下降5℃或以上;（4）預報日14∶00的ΔT24一般為負變溫;（5）850 hPa 24 h溫度預報值在-4～8℃;（6）預報日T639 2 m溫度預報值≤3℃。當確定環(huán)流特征符合初霜前期模型任意一種類型時，又符合上述條件的3～4條或以上，即可預報第2天有初霜。

5 小結(jié)

（1）初霜發(fā)生在亞洲中高緯呈兩槽一脊或一槽一脊環(huán)流背景形勢下，由新地島或新西伯利亞群島南下的強冷空氣所造成。

（2）遼源地區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)初霜出現(xiàn)時間基本同步，歷年平均一般不超過3 d。緯度高地區(qū)比緯度低地區(qū)初霜凍要早、霜凍狀況稍重;西部、南部等山地區(qū)域比市（縣）區(qū)或同緯度地區(qū)的測站平坦地帶比山地偏晚。

（3）初霜的預報可用高空形勢相似預報方法，但要配合溫度場和高度場的要素條件，進行分析預報;可借鑒省氣象專家研究的初霜的預報方法，用850 hPa本站氣溫預報值和500 hPa高度值演變規(guī)律，當降溫幅度達6～8℃，高空500 hPa高度值下降80～100 gpm時，就可以做初霜的預報;并得出可用預報實踐經(jīng)驗指標6條。

（4）霜凍是一種較為常見的農(nóng)業(yè)氣象災害，而初霜凍出現(xiàn)早使秋收作物因凍害大幅減產(chǎn)造成的危害更為嚴重。因此，在日常工作中應該注意結(jié)合氣候、天氣形勢的變化趨勢，不斷訂正數(shù)值產(chǎn)品的預報，對出現(xiàn)的異常情況要認真總結(jié)分析、查找原因、積累經(jīng)驗，不斷提高初霜凍的預報業(yè)務水平和服務能力。

參考文獻

[1] 汪秀清，吳憲軍，劉海峰，等.吉林省初霜的環(huán)流特征及中期預報[J].吉林氣象，2001（4）：8–15.

責任編輯：黃艷飛

Distribution Characteristics and Forecast Method of First Frost in Liaoyuan Area

DU Ping-ping et al （Liaoyuan Meteorological Bureau， Liaoyuan， Jilin 136200）

Abstract This paper briefly summarizes the occurrence and distribution characteristics of the first frost in Liaoyuan area. It is concluded that the circulation situation 24 hours before the first frost in Liaoyuan area can be divided into two trough one ridge type and one trough one ridge type， which are caused by the strong cold air from the south of Xindi island or Novosibirsk islands. At the same time， three short-term forecast methods of initial frost are given.

Key words First frost; Cold air; Circulation situation; Forecast method

作者簡介 杜平萍（1969–），女，吉林遼源，本科，工程師，從事氣象工作。

收稿日期 2020–06–15