5月上旬同仁地区一次晚霜冻成因分析

摘要 通过MICAPS系统获取霜冻日前后高低空实况、探空、物理量场等资料，从天气学角度对2014年5月上旬同仁地区隆务河谷发生的晚霜冻天气进行分析。结果表明：此次晚霜冻是在强冷温槽后部继续有补充干冷空气下传，由高空冷平流和夜间晴空辐射降温造成的混合型霜冻；前期500 hPa暖脊发展明显，地面升温迅速，后期大槽冷锋东移南下，冷空气暴发；强盛的冷平流和地面暖倒槽，为降温提供了有利的温度条件。并且针对晚霜冻害天气提出了防灾减灾措施，更好地为农业生产服务。

关键词 晚霜冻；成因；分析；青海同仁；2014年5月上旬

中图分类号 S425 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）20-0163-03

Causes Analysis on a Late Frost in Tongren Area in Early May 2014

XU Kai-yu 1，2 LIU Gui-hua 2 HOU Lin 2

（1 Key Laboratory of Disaster Prevention and Mitigation in Qinghai Province，Xining Qinghai 810001； 2 Huangnan State Meteorological Bureau）

Abstract This article used the MICAPS system to obtain the high altitude observation，radiosonde，physical quantity field data before and after frost days.The late frost weather occurred in Tongren Region Longwu River Valley in early May 2014 was analyzed from the perspective of weather.Results showed that the frost was strong in cold temperature trough of cold air at the rear to pass. The mixed frost caused by high altitude cold night sky radiation and flat flow cooling.Pre 500 hPa warm ridge developed obviously，surface temperature rose rapidly，late trough cold front moved south，cold air outbroke.Strong cold advection and the warm surface trough provided favorable temperature conditions for cooling. And disaster prevention and mitigation measures were put forward for spring frost weather，so as to provide better service for agricultural production.

Key words late frost；causes；analysis；Tongren Qinghai；Early May 2014

同仁地区位于青海省东南部边界，东与甘肃省夏河县相邻，处于青藏高原与黄土高原的接壤地带，属高原大陆性气候，雨热同季。目前，国内外学者重点分析霜冻的发生及危害程度与冷空气活动、地理分布、土壤质地、土壤湿度、前期气候条件、作物种类、作物发育进展、抗冻能力、播种期等方面的关系[1-4]，虽然中国农业气象实验站的样本资料时效较长，但是实验站的站点布设较少，已满足不了晚霜冻精细化研究的高要求。因此，本研究利用2014年5月上旬同仁地区隆务河谷发生的晚霜冻天气进行分析，以此深入了解同仁地区晚霜冻的发生规律。尽管各种农作物耐受冻害的强度指标各不相同，但当地面最低温度降到0 ℃或以下时，大多数农作物就要遭到冻害，而此次霜冻天气确实对同仁地区的农作物造成了严重的冻害，因此研究霜冻对防御冻害意义重大，对指导农业生产有着深远的影响[5-8]。

据统计，2014年同仁地区有耕地7 513.33 hm2，隆务河谷地带大部分农田灌溉采取引流隆务河和大南曼河河水自然灌溉方法，浅山地区农田采用涝池灌溉或靠自然降水。同仁全区12个乡（镇）中有9个乡以牧业或半农半牧为主，只有地处大南曼河和隆务河沿岸地带（以下简称隆务河谷）的保安镇、年都乎乡、隆务镇、曲库乎乡等4个乡为纯农业乡。隆务河谷和周边浅山地区传统种植的农作物主要有小麦、油菜、马铃薯等，经济果树有金黄果树、花椒树、核桃树、杏树等，其中金黄果是隆务河谷特有的一种经济果树品种，也是近年来州县政府重点扶持发展的经济产业之一。

1 天气实况及灾情

2014年5月11日清晨，同仁县隆务河谷川水地区出现霜冻天气，从当日最低气温统计表（表1）中可以看出，位于河谷上游的曲库乎七要素区域站的日最低气温-2.5 ℃，中游的同仁县自动气象站当日最低气温-1.2 ℃，其中地面0 cm最低温度-2.8 ℃，位于下游峡区的两要素古浪堤区域站的最低气温0.7 ℃，最低气温分别出现在6：34、6：11和6：18，同仁县自动气象站地面0 cm最低温度出现在6：02。霜冻维持时段分别为：曲库乎区域站0：40―9：20，同仁县自动站2：00―7：02，古浪堤5：20―7：20。根据同仁县农牧局5月11―15日连续跟踪调查发现，2014年隆务河谷推广种植的113.33 hm2地膜青饲玉米和1 333.33 hm2地膜马铃薯中，保安镇、年都乎乡一带与小麦、油菜同步播种、已经出苗的20 hm2以上地膜青饲玉米和20 hm2以上地膜马铃薯受灾，出现幼苗叶片枯黄、凋萎甚至发黑症状，其余的因推迟播种未出苗而躲过此次霜冻。受灾最为严重的是金黄果树和核桃树，正值开花挂果期，有90%以上的花蕾和挂果出现打蔫、脱落和停止生长，部分新发嫩芽出现卷曲、叶边发黑现象，特别是新移栽和嫁接的果树新芽几乎全部冻伤，后期日晒后完全枯死变黑。此次霜冻中花椒也受到了一定程度的影响，有少量新芽和挂果出现枯死变黑现象。杏树开花展叶较早，枝叶完全长开，果实已经有了较多的物质积累，在此次霜冻中未受灾。当地政府部门对受灾的玉米和马铃薯采取补种、折种等措施，尽量挽回农民的经济损失，但金黄果树的受灾减产已成定局。据县农牧局统计，此次霜冻共造成直接、间接经济损失约62万元。

2 资料来源及霜冻指标

2.1 资料来源

利用“青海省气象信息综合应用系统”相关站点的气温、气压、露点温度、风向风速及地面0 cm温度等气象要素资料以及MICAPS气象信息综合处理系统获取霜冻日前后高低空实况、探空、物理量场等资料来分析此次晚霜冻的成因。

2.2 霜冻指标

霜冻发生、维持的时段，以马铃薯、小油菜幼苗期和梨树开花、挂果期的霜冻日最低气温等指标作为判断依据，并且采用《青海省气象灾害标准》（DB 63/T372―2001）中的判定指标，即日最低气温≤2.0 ℃，地面温度≤0 ℃的维持时段作为霜期；马铃薯幼苗期的霜冻日最低气温指标为 ≤-1.0 ℃，小油菜幼苗期霜冻日最低气温指标为≤-2.0 ℃，梨树开花、坐果期的霜冻日最低气温指标为≤-1.7 ℃。由于《青海省气象灾害标准》中没有规定花椒、玉米等的霜冻日最低气温指标，查询周边的甘肃、陕西、新疆等省的相关资料后，确定本地的参考值为：花椒开花、坐果期的霜冻日最低气温指标为 ≤-3.0 ℃，玉米幼苗期的霜冻日最低气温指标为≤-1.0 ℃。

2.3 晚霜冻之“黑霜”

每年的4月底至5月上、中旬是隆务河谷小麦、油菜、马铃薯、青饲玉米等农作物的出苗、分蘖和金黄果树、花椒、核桃、杏子等经济树木的展叶、开花坐果关键期。隆务河谷的农民们在长期的农事活动实践中发现，5月上旬左右，在隆务河谷极易出现霜冻，对农作物幼苗和果树嫩叶、花蕾和坐果形成冻害，农作物幼苗果树嫩叶、花蕾和坐果出现打蔫、枯死、脱落和如同火烧一般发黑等症状，轻则减产，重则绝收，给农民造成重大损失，进而影响农副产品深加工产业效益。这个时期同仁地区多数情况下前期降雨少，空气和地表干燥，水汽含量低，出现霜冻时地表和作物表面不出现水汽凝化物即白霜，但对农作物和树果的伤害却很大，因此当地农民将这个时期出现的霜冻俗称为“黑霜”。

3 前期气候概况分析

进入5月上旬，黄南北部农业区前期基本上没有出现降水，一直受脊前的西北气流控制，天气晴好，处于干热状态，地表土壤失墒严重，出现轻度旱情。至10日6：00―9：00出现短时阵性降水，降水量同仁1.2 mm、曲库乎1.4 mm、古浪堤1.8 mm。但随着当日白天放晴气温回升，地表浅薄的湿墒来不及被植物吸收就被快速蒸发，对解决旱情毫无作用，长时间的干旱少雨，使未进行浇灌的农作物和果树长时间处于缺水状态，降低了抗寒能力。同时，近地面干燥的空气和地表干燥土壤无法储存潜热，遇到冷空气过境及晴空辐射降温时无法控制气温和地表温度的速降。因此，前期干旱给此次霜冻以及冻害的发生打下了基础。

4 高空环流形势分析

4.1 高空影响系统

5月1―7日500 hPa高空形势分析，亚洲大陆中高纬度地区基本维持一脊一槽型，即新疆脊和东亚低值系统一直稳定维持，而青海省处于槽后脊前的西北气流之中，高度场和温度场变化不大，总体趋向于暖高。与此同时，自2日在巴伦支海峡形成的一支冷槽东移发展，至6日8：00在贝加尔湖以西分离出一个较强的冷涡，该冷涡在东移南压过程中，于7日8：00发展成一对低涡，2个低涡中心分别位于新疆东部和蒙古国中部。8―9日新疆东部的低涡在南疆演变成较深的冷槽，而蒙古中部的冷涡原地加强，其底部分裂小槽影响青海省北部祁连山区，青海省大部处于弱的平直西风气流之中，形成弱的锋区。

10日8：00高空图（图1a）中，南疆的冷槽受其后部强冷平流的冲击快速东移南下爬上高原到达青海省东部，槽后有强冷平流压到青海省上空，表现为强的冷温槽和补充冷温槽配合，格尔木站和都兰站的西北风风速达20 m/s，格尔木站的24 h变温达-8 ℃，都兰站的24 h变温达-6 ℃。10日20：00（图1b）高空槽已经移出高原到达河套一线，青海省处于槽后较强的西北气流之中，在强冷温槽后部继续有补充冷温槽下传，东部农业区仍处于强负变温中心，青海省上空的冷平流仍保持强劲势头。

4.2 涡度散度场

5月1―6日，青海省上空涡度散度变化不大，基本上在0值左右摆动，表明以西北气流为主的控制系统比较稳定少变。7―9日，从蒙古高原形成的强正、负涡度散度场频繁、交替地向南延伸到青海省上空，表明在北支系统的影响下，青海省上空扰动趋于加强。11日8：00 500 hPa涡度散度场配置，青海省上空为强负涡度正散度，这种配置有利于高空冷平流向低空辐散。从涡度散度场空间配置分析，负（正）散度中心位始终于正（负）涡度中心的稍前方，这种配置有利于系统的加速移动，从时间演变分析，涡度散度场在每日8：00都变小，而20：00变强，表明系统在夜间相对稳定少动，而白天演变相对强烈快速。

4.3 物理量场

某地气温变化主要决定于温度平流和非绝热因子的作用[9]。在此次霜冻天气过程中，非绝热作用小于温度平流的作用，所以主要讨论温度平流对温度的影响，而冷平流使局地气温下降，冷平流越强，局地气温下降越明显，冷空气的强弱与降温层次成正比，降温层次越高、冷空气越厚，降温越大。分析10日20：00沿100°E附近总温度平流的空间剖面可见，同仁地区（102.01°E、35.31°N）上空冷平流厚度从地面延伸至300 hPa，冷中心主要位于34°N～36°N之间，不断有冷空气扩散南下影响同仁地区，使得10日夜间的温度持续偏低[5-9]。

温压场上，影响横槽前部一般配合有暖平流，横槽后部为较强冷平流，有时500 hPa温度平流场表现不是很明显，但中低层700 hPa或850 hPa则能表现出来：2014年5月10日20：00 700 hPa影响冷涡生成，位于贝湖南部，新疆也有较强的冷中心，冷涡西部的横槽附近及同仁地区上空配合有明显的冷平流，700 hPa中心强度达到-40×10-5 ℃/s（图2），10日夜间在偏北气流引导下，同仁地区气温骤降，进而出现由高空冷平流和夜间晴空辐射降温造成的混合型霜冻。

5 防灾减灾措施

本次霜冻天气对同仁地区的农作物都造成了一定的影响，如何及早预防冻害，以及冻害发生后采取哪些补救措施以减轻冻害带来的损失，建议采取如下措施：一是关注天气趋势，当强冷空气影响时，气象部门及早霜冻的为农服务专项预报，提醒农户加强防范，并通过手机短信、显示屏、大喇叭进行预警信息的，让农户在第一时间收到预警信息，并采取防御措施。二是因地制宜，选用抗寒能力比较强又优质高产的新品种，适期播种，培育壮苗，壮苗具有较强的抗寒能力，在遇到相同冻害情况下，其受害程度大大低于晚弱苗。三是在霜冻来临前有灌溉条件的地区实行灌水或喷雾均可阻止地面辐射冷却和温度的下降，防御冻害的发生，霜冻来临前还可利用柴草燃烧后的烟幕，有减轻霜冻危害的效果。四是农作物遭受冻害的补救措施是浇水和施肥，部分叶片被冻坏时可追施速效性氮肥，促使作物迅速恢复生长。

6 结语

此次晚霜冻是在强冷温槽后部继续有补充冷空气下传，黄南北部的尖扎、同仁农业区处于较强负变温中心区域，青海省上空的冷平流仍然保持强劲的势头。由于土壤相对于水的热容量比较小，农作物遇到冷空气袭击时温度骤降，晚霜冻比较容易发生。因为前期处于干热状态，土壤失墒比较严重，在出现短时降水后遇到冷空气过境及晴空辐射降温时给此次的晚霜冻以及冻害的发生打下了基础。

7 参考文献

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