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        霜的綜合觀測

        2013-09-29 05:49:30茅圣仁許文進張琳琳黃鵬樑王萬宣
        中低緯山地氣象 2013年5期
        關鍵詞:仙游縣氣象要素風向

        茅圣仁,許文進,張琳琳,黃鵬樑,王萬宣

        (福建省仙游縣氣象局,福建 仙游 351200)

        1 資料

        霜的綜合觀測即在認清天氣形勢、理解霜的“生消期”、判定氣象要素的基礎上對草、近地物體的觀測。

        本文氣象要素資料是2006—2012年福建省仙游縣氣象局(仙游縣地處福建省中部戴云山脈的東麓、東南沿海中部。仙游站位居仙游縣中心:118°42'E、25°22'N,海拔 77 m)的霜,霜前日、霜日的 2 min風向風速、云量,霜日地面溫度、相對濕度。

        2 天氣形勢

        2.1 冷空氣路徑

        鹿世瑾等[1]分析了福建省寒潮的主要路徑有以下幾條,中路:冷空氣經(jīng)蒙古進入我國河套地區(qū)而后南下,經(jīng)湘贛影響福建;西路:冷空氣經(jīng)新疆于青藏高原東側(cè)南下,影響長江以南廣大地區(qū),福建有較強降溫。

        夏麗花等[2]在此基礎上統(tǒng)計出:福建省寒潮中路出現(xiàn)的機率為19.1%,西路出現(xiàn)的機率為57.1%。這即是影響仙游縣的主要冷空氣路徑。

        2.2 霜的500 hPa分型

        如王金萍等[3]的統(tǒng)計方法,對1990—2012年仙游縣霜個例的大氣環(huán)流形勢普查表明:500 hPa大氣環(huán)流與霜天氣的關系最為密切,主要的天氣類型分為:

        ①經(jīng)向槽或橫槽型:在110 ~119°E,25 ~45°N區(qū)域內(nèi),500 hPa有經(jīng)向槽或橫槽。經(jīng)向槽或橫槽其槽的長度標準為大于1 000 km。出現(xiàn)霜的概率為13.6%。

        ②槽后西北氣流型:500 hPa高空槽已過119°E,25°N。在 110 ~119°E,22 ~35°N 區(qū)域內(nèi)為一致的槽后西北氣流控制。出現(xiàn)霜的概率為20.1%。

        ③長波槽型:在25°N線上,85~120°E為500 hPa槽后西北偏西氣流。出現(xiàn)霜的概率為37.8%,會出現(xiàn)連續(xù)性霜天氣。

        2.3 霜的主要類型

        據(jù)蔡文華等[4]統(tǒng)計:福建沿海站平流輻射降溫占89%;福建內(nèi)陸站平流輻射降溫占96%。仙游縣氣象站站址在丘陵地區(qū),所以,下面探討平流輻射霜的“生消期”、氣象要素特征。

        3 霜的“生消期”

        3.1 地面最低溫度出現(xiàn)時間特征

        地面最低溫度出現(xiàn)在06時之前的有13.2%,出現(xiàn)在06—07時之間的有86.7%。地面最低溫度主要出現(xiàn)在06—07時[5-9],霜最大可能在這個時間生成,因霜不記開始時間[10],“可認定”06—07時為霜的“生成時”。

        3.2 霜的風向特征

        表1為霜前日及霜日各時次(選擇)風向特征。從表1得,傍晚到20時的風向穩(wěn)定在偏東,21時風向變?yōu)槠珫|和偏西各半。22時的風向西或西北,爾后風向穩(wěn)定在偏西,是入夜以后,近地層亂流顯著減弱,地面風速迅速減小,主導偏北氣流的地面風向逆時針轉(zhuǎn)左偏西[11,13]。09時的風向轉(zhuǎn)偏東,是日出后,近地層亂流顯著加強,地面風速迅速增大,主導偏北氣流的地面風向順時針轉(zhuǎn)右偏東[11,13]。09時,地溫升高,風速漸大且吹偏東的“暖風”,因霜不記終止時間[9],我們把此時定為霜的“消亡”。

        表1 霜前日及霜日各時次(選擇)風向頻率 (單位:%)

        霜的“生消期”:霜從風向轉(zhuǎn)偏西的22時開始孕育、地面溫度出現(xiàn)最低的06—07時生成、日出后風向轉(zhuǎn)偏東的09時迅速消融。霜的“生消期”可作為平流輻射霜觀測的一個指導性概念。

        4 霜的氣象要素特征

        霜“易在晴朗風小的夜間生成”,要求“地面溫度在0℃以下”,是“水汽在地面和近地面物體上凝華而成的白色松脆的冰晶”[10]。

        4.1 地面溫度特征

        由表2地面溫度特征可知:地面溫度主要分布在2~4℃,地面最低溫度主要分布在-1~2℃。據(jù)此,地面溫度可作為霜觀測的一個指示因子。

        霜的“地面溫度在0℃以下”[11]應理解為“成霜的物體表面溫度在 0℃以下”[11,13],即地面溫度在0℃以上也可成霜[9,14-18]。

        表2 地面溫度特征及成霜頻率

        4.2 風速、云量、濕度特征

        表3是風速、云量、濕度特征。

        由表3看出霜生成期風速主要分布在0.6~2.0 m/s,平均風速1.4 m/s。霜的“風小”也可使貼地層空氣得到更換,將新鮮空氣送來與地面和地面物體表面接觸并將已經(jīng)產(chǎn)生水汽凝華后的“干空氣”帶走,保證有足夠多的水汽供應凝華,促進霜的生成。風可作為霜觀測的一個重要指標。

        云量是天氣晴朗的主要指標,它的多寡對輻射過程起一定作用。夜間有云,增加向地面的反輻射,大大減少了地面的有效輻射,起到“溫室效應”[9]。反之,大大增加地面的有效輻射,促進降溫。

        由表3看出20時、02時“碧空和少云”分別占100%、和 97%[13-16],是霜的“晴朗”為輻射冷卻創(chuàng)造有利條件[14-18]。據(jù)此,云量可作為霜觀測的一個先行指示因子。

        由表3看出霜生成時濕度以50%~80%為適宜。濕度過小則水汽不足以凝華出冰晶。非常潮濕或有降水時貼地空氣層中含水量特別高時,水汽凝華過程伴隨著潛熱的釋放,從而部分補償了由于輻射而損失的熱量,不利霜的生成[12-13]。據(jù)此,可根據(jù)濕度的大小有選擇地觀測:濕度大選擇枯草觀測,濕度大易先形成露,而形成露時伴隨著凝結(jié)潛熱的釋放,使生長草面附近的溫度比枯草面附近高,不利于生長草面霜的形成[12-13];濕度偏小選擇生長著的草面觀測,植物都有蒸騰作用,生長著的草面附近的水汽比干枯的草面附近充足。

        表3 風速、云量、濕度特征及霜生成頻率

        5 觀測

        早晨,首先看自動氣象站各氣象要素是否在霜特征范圍內(nèi),再巡視觀測場的草、近地物體,當觀測——①用手電筒晃動照射草坪、地面溫度表時出現(xiàn)色彩斑瀾的現(xiàn)象;②夾住草葉并往上抹可感覺有松脆的“東西”,手像劃過粗糙的砂紙表面且感覺較冰冷;③腳在地溫踏板上滑動有“滑感”并有白色的物體被“移動堆積”,腳印和踏板“黑”、“白”分明;④抹地面溫度表有“滑感”且看不清示值,要用指甲刮去地面溫度表上白色松脆的覆蓋物才能觀測到示值,即是霜。

        日出之前,巡視觀測場周邊的草、近地物體,特別是地面陰背“小凹地”中“枯草葉”的觀測,因“小凹地”易冷空氣堆積及水汽聚集。觀測到視區(qū)矮平房的瓦片有大面積“濕斑”,“濕斑”上可見白色的附著物是霜。

        6 小結(jié)

        冬季的仙游地區(qū),當500 hPa出現(xiàn)槽后西北氣流型、經(jīng)向槽或橫槽型、長波槽型形勢,冷空氣過境后,要密切關注云、能、天的演變,時刻關注各氣象要素的變化。夜晨天氣晴好、風向偏西、風速0.6~2.0 m/s、相對濕度在50% ~80%、地面溫度逐漸降溫并趨于4℃或更低,天亮后至日出之前,要及時地全面巡視觀測場及周邊的草、近地物體,做到有準備地觀測霜。

        [1]鹿世瑾,王巖.福建氣候[M].北京:氣象出版社,2012:174-177.

        [2]夏麗花,張立多,林河富,等.福建省冬季果樹凍(寒)害低溫預報預警[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2007,28(2):221-225.

        [3]王金萍,徐順瓊,李宏波,等.云南楚雄州霜凍天氣分析[J]. 貴州氣象,2011,35(2):18 -21.

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