关于春季一次严重冻害过程的探究1、引言霜冻是主要农业气象灾害之一，对农业生产威胁很大了解霜冻的成因及其对作物危害的规律，系统地加以分析和研究，对霜冻进行准确预报很有必要2018-04-07—04-08，运城市遭受了一次50年一遇的强霜冻，全市13个县（市、区）不同程度受灾此次强霜冻正好发生在果树开花期,农作物抗冻能力弱，冻害十分严重，全市农作物严重受灾总面积为665.7km2，绝收总面积为243.4km2，因灾造成经济损失达10.8亿元本文就这次强霜冻天气的成因及预报着眼点进行分析，为以后此类灾害性天气的准确预报提供参考2、2018-04-06—04-08霜冻天气实况2018-04-07运城市最低气温和最低地温如图1所示受强冷空气影响，2018-04-07—04-08运城全市出现霜冻，04-07出现强霜冻04-07全市最低气温介于﹣4.6～2.9℃，如图1(a）所示，其中闻喜、绛县、芮城、夏县4个县站最低气温在﹣2℃以下，夏县最低为﹣4.6℃，﹣2℃以下持续5h30个区域站最低气温在﹣2℃以下，占区域站总数的15.4%，主要出现在闻喜、绛县、万荣、夏县、垣曲最低气温出现在万荣通化镇青谷村（﹣4.8℃）、绛县郝庄乡（﹣4.8℃）。
2018-04-07地面最低温度介于﹣6.9～﹣0.9℃，如图1(b）所示，9个县市地面最低温度在﹣3℃以下，6个县市地面最低温度在﹣5℃以下，闻喜最低，为﹣6.9℃，﹣2℃以下持续8h(04-07,00:00～08:00）04-08,10个县市出现霜冻，地面最低温度介于﹣3.7～1.4℃据调查，苹果、梨、核桃等林果低层果花生长点全部冻死变黑，无挂果图12018-04-07运城市最低气温和最低地温（单位：℃）3、大气环流形势的调整与演变3.1高空环流形势分析2018-04-04—04-07,500hPa高度场如图2所示500hPa4月上旬前期,欧亚中高纬度地区呈纬向环流，冷平流弱04-03—04-04由于乌拉尔山高压脊的强烈发展，引导极地冷空气南下，脊前西伯利亚高空槽加深，温度梯度加大，锋区加强，04-04T08:00，西伯利亚高空槽已东移南压至巴尔喀什湖附近,高空锋区在新疆北部堆积加强，如图2(a）所示；高空槽快速东移南压，04-05T08:00，高空低压槽位于河套北部，如图2(b）所示；乌拉尔山高压脊东移至巴尔喀什湖和贝加尔湖之间，脊前西北气流引导冷空气快速南下，04-06T08:00，河套北部冷槽经过山西快速东移南下，温度槽落后于高度槽,温度槽冷中心为﹣40℃，如图2(c）所示，700hPa和850hPa等高线和等温线夹角大，由于力管效应，形成了极强的冷平流，给山西带来了大风和强降温；04-07，高空槽虽然移出山西，但运城市处于槽后脊前极强的偏北气流中,西西伯利亚冷空气长趋直入进入山西，造成了大范围强霜冻、冻害天气，如图2(d）所示。
图22018-04-04—04-07,500hPa高度场3.2地面形势动态分析地面图上，冷空气取道西北路径影响中国04-04—04-05冷高压位于新疆北部，强度加强，04-05T08:00冷高中心强度达到1052.5hPa,04-06地面冷锋经甘肃、河套地区快速东移南下，给中国大部地区带来了大风及强降温天气，04-06T20:00冷锋东移入海，04-07早晨山西运城受冷高压主体控制，风力变小且天空晴朗，利于辐射降温，平流降温和辐射降温叠加导致这次霜冻灾害加剧2018-04-05—04-07地面气压场如图3所示图32018-04-05—04-07地面气压场4、霜冻前期天气特征及气候背景2018-03下旬到04-03的500hPa平均环流形势场如图4所示，分析发现，500hPa欧亚范围为纬向环流控制，高原到河套为暖高压脊控制，山西运城受脊前西北气流影响，南支槽平均位置偏东，由于无明显冷空气活动，导致山西运城3月下旬到4月上旬前期气温偏高，降水少图42018-03下旬到04-03的500hPa平均环流形势场对山西运城2018-03下旬到04-03的气温和降水与历年同期进行比较分析，发现2018年山西运城市平均气温为17.2℃，较历年同期偏高6.8℃，13县市的气温与历年同期相比偏高6～8℃，其中万荣偏高最多达7.9℃，3月下旬到4月上旬前期运城无降水，与历年同期（10.1mm）相比明显偏少。
结果表明霜冻前期,影响运城市的冷空气势力弱,前期的气温明显偏高，使果树物候期较常年提前，果树花期遇严重冻害，经济林果损失严重运城2018-03-21—04-03气温变化如图5所示图5运城2018-03-21—04-03气温变化5、智能网格预报产品应用2018年智能网格预报产品投入应用，该产品时空分辨率高、更新频次快预报的时间分辨率为0～3d逐3h,4～10d逐6h，预报的空间分辨率为5km，预报更新频次达到1d固定2次并根据天气变化及时更新分析中央台指导预报04-06T20:00起报的04-07T02:00、05:00及08:00气温格点预报产品，选取站点最近的网格点值与相应时段站点实况值进行对比，如图6所示02:00和05:00,13站预报的气温与实况一致性较好，其中突出的是闻喜和夏县,格点预报最低气温为﹣3～﹣2℃，实际温度为﹣3～﹣2℃，预报完全正确13个站02:00和05:00的预报和实况正负1℃气温准确率达80%，对预报员及决策气象服务起到了很好的指导作用EC850hPa温度预报提前72h预报出04-07的强冷空气，对这次强降温预报也有很好的指导作用图62018-04-06,20:00精细化格点气温预报及04-07实况6、冻害形成原因分析6.1强降温持续时间分析霜冻期间气象要素变化特征分析2018-04-06T20:00—04-07T08:00山西运城各站的气温、地温及风速变化发现：闻喜小于等于﹣2℃气温持续5h，小于等于﹣2℃地温持续9h；夏县小于等于﹣2℃气温持续6h，小于等于﹣2℃地温持续4h；绛县小于等于﹣2℃气温持续2h，小于等于﹣2℃地温持续10h；芮城小于等于﹣2℃气温持续2h，小于等于﹣2℃地温持续6h；垣曲小于等于0℃气温持续3h，小于等于﹣2℃地温持续5h,04-07T02:00—08:00各站极大风速均在1～3m/s之间，风力小，利于辐射降温。
结果表明在04-06夜间，霜冻严重的几个县小于等于﹣2℃气温持续2～6h，小于等于﹣2℃地温持续3～10h，低温持续时间长，且风力小，辐射降温和平流降温造成了严重霜冻灾害；其余各站气温虽然在0℃以上，但小于等于﹣2℃地温均持续3～7h，也造成不同程度的霜冻灾害6.2地形作用地形对霜冻发生有很大影响，一般情况下，冷空气容易沉积到低凹带，在同样天气、植物种类和发育期条件下，凹地发生霜冻的可能性及冻害程度比岗地要严重的多分析本次霜冻冻害严重的地区发现，闻喜、夏县、绛县基本属于低凹地带，冷空气易进难出，造成冷空气堆积，平流霜冻和辐射霜冻都严重芮城和垣曲属于密集型中高丘陵地区，山谷狭窄，排路不畅，低洼处辐射霜冻较重，坡地冻害较轻，但山地对冷平流有阻挡作用，因此平流型霜冻较轻另外在水域附近，由于水的热容量大，白天吸热夜间放热，冷空气来临时，降温幅度明显偏小，由于水域这种调节作用，较大水体周围一般不容易发生霜冻害，即使发生也相对较轻，永济、盐湖同样处于盆地，但其境内分别有盐池和伍姓湖，由于水域的调节作用，因此永济、盐湖霜冻害较轻山西省运城市地形及霜冻害严重区如图7所示图7山西省运城市地形及霜冻害严重区7、结论和讨论本文利用micaps高空、地面资料及EC再分析资料等，对2018-04-07—04-08的强霜冻天气的前期大气环流形势的调整与演变、气候背景、天气特征及气象要素等方面进行分析研究，并对网格化指导预报进行了分析，结果表明：(1)霜冻前期，影响运城市冷空气势力弱，气温持续偏高，降水偏少，使果树物候期较常年提前，并使降温幅度加大,农作物受冻害严重；(2)霜冻天气出现前，500hPa环流演变伴随着一次大尺度环流形势调整，500hPa高度场经向度加大，西西伯利亚槽加深，乌拉尔山高压脊明显加强并紧随槽后,引导极地冷空气南下，受脊前槽后强冷平流影响,运城市出现大范围霜冻；(3)运城这次出现的大范围强霜冻是由于高空冷平流较强、天气转晴、风小、地面向空中辐射散热、平流降温与辐射降温共同的叠加作用造成，这种霜冻造成的危害更大；(4)智能网格预报产品能很好地预报出气温的降温趋势,尤其是04-07的强降温，13个站02:00和05:00的预报和实况都十分接近，对预报员及决策气象服务起到了很好的指导作用；(5)不同地势对霜灾的影响程度往往也不同，辐射降温后形成的冷空气向低洼处流动,导致地势偏低处冷空气堆积，霜冻也就越严重。
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