1957—2015年桂林市极端低温时空特征及天气形势分析

极端天气事件是指不经常发生，但一旦发生会造成生命财产损失的天气事件[1-2]。

随着经济的高速发展，人口密度增大，基础设施建设速度加快，极端天气给人类带来的损失日趋严重[3]。

过去对我国青藏高原、北方和贵州极端低温的研究较多，广西纬度较低，较少强低温雨雪冰冻灾害天气，所以研究较少。

2008年中国南方出现了特大低温灾害天气，引起社会各界高度重视，对南方极端低温天气的研究增多[4-7]。

桂林处于华南最北部，是冷空气进入华南的入口区，同时受季风影响明显，地理环境复杂，受极端低温天气频次大、突发性强。

桂林作为国际化旅游城市，极端天气事件所造成的负面影响更为显著。

研究桂林市极端低温天气特征，包括极端低温天气事件的频率、强度对气候变化的响应等，对地方政府及相关部门进行防灾减灾规划，以及促进当地经济的可持续发展，都具有重要意义。

1数据与方法1.1数据来源利用桂林市13个国家级自动气象站日最低气温、日最高气温数据，资料时间段为1957—2015年。

对错误的数据按缺测处理，为平滑掉极少数错误或偏差较大的数据，屏蔽由于错误或偏差较大的数据导致的极端指数偏差，综合反映桂林市极端指数的时间分布，将1957—2015年桂林市13个国家气象站日最高（低）气温总和的平均值定义为桂林市最高（低）气温。

1.2处理方法采用Bonsal（2001）的非参数化方案确定极端天气的阈值[8]。

具体定义如下：假设属同日的某个气象要素有n年，将这n年同日的值按升（降）序排列后：a1（a n），a2（a n-1），…a m，…，a n（a1），某个值≤或≥a m的概率P=（m-0.31）/（n+0.38）（1）式中m为a m的序号，n为气象要素值总和。

利用桂林市13个国家气象站的日最高气温、日最低气温，对数据进行高标准质量控制和一致化，利用RClimDex软件计算出由CCl/CLIVAR推荐及可由用户定义门槛值的16个极端温度指数[9]。

这16个极端温度指数均为世界气象组织气候委员会推荐使用的核心极端气候指数，综合考虑桂林市的区域概况、Synoptic Situation Analy⁃sis and Spatial⁃temporalCharacteristics of Ex⁃treme Low Temperaturein Guilin City During1957—2015T ANG Xiao-qin et al(GongchengMeteorological Bureau,Guilin,Guangxi542500)Abstract As an international touristcity,the disasters caused by extremeweather will bring significant negativeimpact on the sustainable development ofGuilin's social economy.In this paper,the data of13national meteorologicalstations in Guilin from1957to2015were collected,and the trend of extremelow temperature indexs was analyzed bythe method of climatic tendency rate.The main weather systems that cause ex⁃treme low temperature in Guilin includeblocking high,cut⁃off⁃low,south branch,By analyzing the500hPa high situa⁃tion field,the extreme low temperaturethat affects Guilin can be divided intoblocking high+transverse trough verticaltype,two slot one ridge type,and multiwave trough ridge type.K ey words Extreme low temperature；Weather system；Guilin City1957—2015年桂林市极端低温时空特征及天气形势分析唐小琴，邓树荣，严启兴，唐作佳，范方福，严春梅广西桂林市恭城县气象局，广西桂林542500摘要桂林作为国际化旅游城市，极端天气造成的灾害会给桂林社会经济的可持续发展带来显著的负面影响。

本文收集整理1957—2015年桂林市13个国家级气象站的资料，采用气候倾向率的方法，对极端低温指数的趋势进行分析，造成桂林极端低温的主要天气系统有阻塞高压、切断低压、南支槽等。

通过分析500hPa高度形势场，可将影响桂林的极端低温天气系统分为阻塞高压+横槽转竖型、两槽一脊型、多波动槽脊型。

关键词极端低温；天气系统；桂林中图分类号：P423文献标识码：A文章编号：2095-3305（2018）04-013-03DOI:10.19383/ki.nyzhyj.2018.04.005作者简介唐小琴（1986-），女，广西桂林人，助理工程师，从事气象综合业务研究。

收稿日期2018-05-08农业灾害研究2018,8(4):13-15,20历史资料和指数可靠性，筛选出4个极端低温指数。

年极端最低气温（TNn）为原始观测值，霜日（FD0）是绝对阈值定义的极端降水指数，冷夜日数（TN10P）、冷昼日数（TX10P）是通过分位值统计出的极端降水指数。

具体极端气温指数的代码、名称、定义和单位见表1。

2结果与分析2.1各极端低温指数的趋势分析在全球变暖的大背景下，年极端最低气温（TNn）的上升趋势明显（图1a），上升趋势为0.44℃/10年，显著性水平检验=0。

通过分析霜日（FD0）的时间分布（图1b）可知，59年里霜日有明显的下降趋势，1980年以前下降趋势明显，1980年以后霜日的变化不大。

1957—1977年，霜日有11年超过5d，霜日的年平均值达到6.3d；1978—2015年，霜日超过5d的只有1年，霜日的年平均值为1.9d。

分析冷夜日数（TN10P）和冷昼日数（TX10P）的时间分布（图1c、d）分析，59年里极端低温总体呈下降趋势，冷夜日数下降趋势大，冷昼日数下降趋势小。

冷夜日数下降趋势为-3.0d/10年，2000年以前，每隔10年会出现5年大的波动，1970年以前的波动特别明显，冷夜日数的最大值、次大值、最小值、次小值均出现在这一时期，1970年后期以后趋势稳定，线性吻合度很高，显著性水平检验=0，特别是1998年以后波动较为缓和。

冷昼日数下降趋势为-0.7d/10年，整体波动大，线性吻合度低，整个时段呈低-高-低走势，1967—1976年是冷昼日数的极大值区。

2.2各极端低温指数的空间分布从桂林市年极端最低温度平均值的空间分布（图2a）可以看出，其范围为-4～-0.5℃，年极端最低温度的高值区、低值区与年极端最高温度一致，低值区温度梯度大于高值区，龙胜-兴安-灌阳有一呈西北-东南向的温度梯度大值区，温度梯度大值区以北的梯度大于以南的梯度，-1.5～1.0℃的温度带在桂林市区一带向北延伸较大。

形成这一空间分布的主要原因是地表1极端气温指数的定义代码指数名称定义单位TNn年极端最低气温一年中出现的日最低气温极大值℃TN10P冷夜日数日最低气温TN小于10%分位值的日数Days TX10P冷昼日数日最高气温TX小于10%分位值的日数Days FD0霜日一年中日最低气温TN小于0℃的日数Days图11957—2015年桂林市年极端低温指数时间分布图21957—2015年桂林市年极端低温指数空间分布Journal of Agricultural Catastrophology2018，Vol8，No4:13-15袁20形，资源县处于南岭山脉桂林区最高处，往西南的山脉为背风坡，冷空气南下受到南岭山脉的阻挡，在资源县一带形成冷中心，冷空气翻越南岭后，强度明显减弱，并有非绝热加热，出现低温天气概率明显减小。

从东北方向进入的冷空气受到海洋山的阻挡，在海洋山北面的东北部形成一片冷区，冷空气受到海洋山的阻挡迅速削弱，导致海洋山南面地区受冷空气的影响明显减弱，出现低温天气的概率明显降低，因此形成了等温线密集带。

荔浦县、平乐县、阳朔县、永福县、临桂县、桂林市区及附近区域地势平坦，北面、西面、西南面被南岭山脉包裹，东面有海洋山，形成盆地小气候，不易出现低温天气，温度分布较均衡。

桂林市极端最低温度倾向率的空间分布（图2b）变化范围在0.26～0.46℃/10年，总体分布是东北、东南大，中部、西部小。

东北部的极端最低温度倾向率最大，南下冷空气强度减弱，导致该地区受强冷空气的影响减小，极端最低温度上升明显；西南部的极端最低温度倾向率最小，原因是由于海洋山的阻挡作用，该地一直不易受冷空气影响，且该地为南岭山脉，人为活动带来的影响小。

桂林市冷夜日数的倾向率空间分布（图2c）的变化范围在-3～-0.8d/10年，大值区位于桂林市区-阳朔-平乐一带，这与海拔高度的低值区相对应（图2d），沿着大值区向两旁减小，小值区位于海洋山东面和桂林西南面。

2.3极端低温天气形势分析造成桂林极端低温的主要天气系统有阻塞高压、切断低压、南支槽等[10]。

分析500hPa高度形势场，可将影响桂林的极端低温天气系统分为阻塞高压+横槽转竖型、两槽一脊型、多波动槽脊型。

2.3.1阻塞高压+横槽转竖型冷空气酝酿期的500hPa高度场天气形势（图3a），阻塞高压主体位于乌拉尔山，乌拉尔山附近受高压脊控制，50°～100°E，45°～55°N，有一横槽，南支槽位于50°～60°E，中低纬度多小槽波动。

寒潮爆发期的500hPa高度场天气形势（图3b）阻塞高压崩溃，横槽转竖，引导冷空气南下，造成强降温。

副热带高压呈东西带状，588线在15°～20°N摆动，阻挡冷空气继续南下，冷空气在广西境内堆积，导致桂林持续长时间的低温天气。

2.3.2两槽一脊型冷空气酝酿期的500hPa高度场天气形势（图3c），60°E附近，30°～55°N以及120°～130°E，30°～50°N分别有一深槽。

90°E附近，有一高压脊从40°N延伸至北极，中低纬度较平直，多小槽波动。