在中国西南地区，冻雨(FreezingRain)是冬季和初春时节出现的一种天气现象. 当较强的冷空气南下遇到暖湿气流时，冷空气像楔子那样插在暖空气的下方，使近地面层气温降至0℃以下，湿润的暖空气被抬升后成云致雨. 从空中下落的雨滴在近地面低温下形成过冷却水，降落到植被及道路表面冻结成一层薄冰，气象上把这种天气现象称为冻雨. 冻雨对农林牧业和交通的危害极大. 在冻雨区的周边也会出现低温下的雨雪，同样也会形成道路结冰. 在一次强冷空气影响下形成的冻雨和雨雪可以简称为低温雨雪冰冻天气.

2008年初中国南方发生了区域持续性低温雨雪冰冻(冻雨)天气之后，5 天至2 周的中期—延伸期的重大天气过程预报成为社会的迫切需求. 如果能够提前5天预报出这类区域持续性低温雨雪冰冻(冻雨)过程，交通和能源部门可以提前有所准备. 但众所周知，提前5天的区域持续性极端天气的预报仍然是国内外大气科学面临的难题.

2008年初的中国南方低温雨雪冰冻(冻雨)天气事件发生之后，科研人员很快就对其进行了分析^[1-13]. 很多分析是从天气和气候学上，也有从物理层面上探讨了冻雨灾害形成的原因，但区域持续性低温冻雨事件的预报仍然是一个难题. 2008年初中国大范围持续性雨雪冰冻灾害，实际上是由4 次降温过程先后造成的，其中后3 次过程造成的雨雪冰冻和灾害最大^[8]. 对这样的持续性极端天气事件能否找到前期信号？怎样寻找前期信号？这些都是预报持续性低温雨雪冰冻天气，特别是持续性冻雨天气的核心问题.

本文首先从影响中国的区域持续性低温事件序列中，确定出中国南方的低温雨雪冰冻天气事件，通过对2008年初的南方低温雨雪冰冻(冻雨)天气事件的研究，介绍如何从天气扰动物理分解方法中获得前期信号，再用扰动前期信号实际预报了2011年初发生在中国南方地区的冻雨事件.

温度站点资料来自中国1960—2008 年549 站的均一化逐日平均/最高/最低温度数据集^[14]中的逐日最低温度，该数据已经使用MASH(Multiple Analysis of Series for Homogenization)方法对数据进行了均一化订正^[15]，该资料克服了迁站、观测仪器、观测规范改变等人为造成的偏差. 降水站点资料来自中国国家气象局资料中心整编的中国地面日值数据，即为中国752 个基本、基准地面气象观测站1951以来的日值数据集. 在本文中，选取了1960年1月1日—2008年12月31日的日降水量.

大气变量采用的是NCEP/NCARReanalysis1 逐日2. 5°×2. 5°格点资料^[16]，起止时间1960 年1 月1日—2011年1月31日，经度范围0°—360°，纬度范围90°S—90°N，垂直方向17层(包括1000hPa、925、850、700、600、500、400、300、250、200、150hPa、100、70、50、30、20 hPa 和10 hPa)，资料来源于http:∥www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded. 本文还使用了欧洲中期天气预报中心(ECNWF)提供的每天两个时次(世界时00:00和20:00) 未来1—10天的北半球2. 5°×2. 5°格点的850hPa温度场预报产品，经度范围0°—360°，纬度范围0°—90°N.

利用历史的、当前观测的或模式产品的气象资料，数理分解得到逐日天气瞬时扰动变量，作为解释历史上区域持续性气象灾害事件的基本数据^[17]. 显然，物理分解方法比传统的如球谐函数分解方法速度快，对极端天气事件(如低温寒潮)的指示意义更为清楚.

用近30年(1979—2008年)逐日全球对流层至平流层大气观测的格点温度(或位势高度、风等)连续变量按照下式进行分解:

(1)

其中，左端A(λ，φ，t)Y 是第Y年第t日(相对1月1 日)随经度λ 和纬度φ 变化的原始(或当前)的气象观测温度场，或模式预报的温度场. (1) 式右端第一项[At(φ)]是第t日气候(N＝30年)平均及沿纬圈(做经度)平均后只随纬度φ 变化的温度，反映的是太阳辐射季节(纬度)变化确定的逐日气候变量场，λ 是纬圈格点数从第1点至第144点(格距2. 5 经度时P＝144) . (1) 式右端第二项，是相对第t日用第N＝1 年至第N＝30 年时间平均的空间格点变量，减去相对第t日太阳辐射纬圈平均季节变化[At(φ)]后的气候逐日空间变量场，反映的是海陆、地形差异调节的逐日空间变量分布；前两项之和统称为逐日空间气候变量场，反映了太阳直接辐射作用和海陆分布共同对变量的调节作用，是分离天气尺度扰动分量的气候基础. (1) 式右端第三项是第Y年第t日逐日变量的纬圈平均偏差，反映的是第t 日逐日行星尺度瞬时变量扰动. (1) 式右端第四项是第Y年第t日的天气尺度瞬时变量扰动，它直接与极端天气事件有关，称为天气尺度扰动分量^[18]，如天气尺度温度扰动和天气尺度高度扰动等，本文是针对这一项的应用研究.

在确定的区域持续性(相邻5 站和持续5 天以上)低温定义下，我们得到全国1960—2008 年共发生了552次区域持续低温事件^[19]. 每年12 月至次年2月是中国南方地区雨雪冰冻(冻雨)天气发生的主要时段^[20]. 我们确定35°N 以南地区为中国南方. 从552次区域持续低温事件中挑选出冬季(12月至次年2月)发生在中国南方的持续低温事件共47 次. 在这47次南方持续低温事件中，进一步考虑最低温度≤0 ℃，降水量≥1mm 的南方低温雨雪冰冻事件23 次(表 1). 其中有10 次事件发生在1 月，9 次事件在2 月，4 次事件在12 月. 在事件的年代际分布上，1960年代有7次，1970年代有9次，1980—2008年有7次. 2008年初的南方低温雨雪冰冻(冻雨)是2000年以来发生的首场最强事件. 这些事件的发生有一个平均地理位置(109. 5°E，27. 1°N). 对每次事件，我们还给出了低温雨雪冰冻(包括冻雨) 的总站日数(Nf)，即所有站点中满足最低温度≤0 ℃，降水量≥1 mm 的站日数，还给出了持续低温事件的总站日数(Na)，即一次区域持续低温事件波及的总站日数. 由低温雨雪冰冻的站日数和极端低温的总站日数的比值，定义冰冻事件相对低温范围的大小.

表 1(Table 1)

表 1 1960—2008年12月一2月南方低温雨雪冰冻事件 Table 1 Low-temperature freezing rain events in southern China in winter during 1960一2008

表 1 1960—2008年12月一2月南方低温雨雪冰冻事件 Table 1 Low-temperature freezing rain events in southern China in winter during 1960一2008

在23次南方低温雨雪冰冻事件中，站日数只有1～3 站日的有8 次. 它们构成了低温事件，雨雪冰冻站日数并不多. 如果去掉12次雨雪冰冻站日数少于10的事件，则1960—2008 年中国南方只出现了11次低温雨雪冰冻(冻雨)天气事件. 站日数大于100的是1969年1 月28 日开始的持续12 天的低温雨雪冰冻天气事件(强度为232 站日数). 站日数处于第二位的是发生在2008年1月13日至2月3 日的低温雨雪冰冻(冻雨)事件(强度为186站日数).

2008年初的南方低温雨雪冰冻(冻雨)事件，持续时间22天(2008年1月13日至2月3日)，单日最多波及61个(1°×1°)网格点. 图 1给出了2008年1月13—2月3日的极端低温站点和低温雨雪冰冻站点，以及影响时间. 极端低温的站点有79个，主要分布在长江中游到广西北部地区. 影响时间在10天以上的站点，主要分布在贵州和湖南，其中贵阳站(26. 58°N，106. 73°E)和独山站(25. 83°N，107. 55°E)发生极端低温的时间达到了20天. 同时发生最低温度≤0 ℃，降水量≥1mm 的站点有52个，主要分布在长江中游及以南地区.

图 1

Fig. 1

图 1 2008年1月13—2月3日的南方持续低温雨雪冰冻(冻雨)事件区域 阴影表示事件的持续时间(天数)，黑色圆点表示极端低温站点 位置，方框表示满足最低温度≤0 ℃，降水量≥1 mm的站点 Fig. 1 Persistent low-temperature freezing rain event in southern China during 13 January to 3 February 2008 The shaded area， black dots and squares indicate the duration (days)，the extreme low-temperature spots，and the spots with minimum temperature ≤0 ℃ and precipitation ≥1 mm， respectively

图 2给出了从1月13—2月3日的逐日极端低温站数和低温雨雪冰冻站数. 极端低温站数的分布呈现出明显的4次过程，分别出现在1月13日—18 日，1月20—23 日，1 月25—29 日，1 月31—2 月2 日. 在1月25—29日的时段中，极端低温站点范围最大的是在1月29日，影响到74个站点. 低温雨雪冰冻的站数分布也呈现出4 次过程，分别出现在1 月13—16日，1月18—23日，1月25—29日和1月30—2月3日，与国家气候中心^[11]确定的4次冻雨过程较一致. 其中，1 月25—29 日过程冻雨波及的范围较大，峰值出现在1月28日，影响范围为35个站点. 图 3给出了1 月28 日南方地区71 个站点的最低温度和雨雪分布. 最低温度低于0 ℃的53个站点，主要分布在贵州、湖南、江西等地，其中南岳站(27. 3°N，112. 7°E)的最低温度达到了-9. 2 ℃. 降水大于1mm 的50 个站点，主要分布在贵州、湖南和广西，其中有20 个站的降水量超过了10mm，零陵站(26. 23°N，111. 62°E)的降水量达到了24. 5mm.

图 2

Fig. 2

图 2 2008年1月13—2月3日南方持续低温事件的逐日极端低温和低温雨雪站点数 Fig. 2 Persistent low-temperature event in southern China during 13 January to 3 February 2008，daily number of extreme low-temperature spots and low- temperature snow-rain spots

图 3

Fig. 3

图 3 2008年1月28日南方(a)最低温度(单位:℃)和(b)降水(单位:mm)分布 Fig. 3 Distributions of minimum temperature ( ℃ ) and precipitation amounts (mm) in southern China on 28

根据天气尺度瞬变扰动的分解方法^[17]，我们可得到2008年1月10日至2月4日中国南方(100°E—120°E，20°N—33°N 平均)地区上空1000hPa 至10hPa天气尺度温度扰动随时间的变化过程(图 4a). 从14日开始，850hPa以下维持负的低温扰动区，而在高层100hPa附近12日就开始维持负的低温扰动区，700hPa至250hPa之间，为正的温度扰动区. 天气尺度温度扰动的垂直异常分布型，与之前研究^[8]指出的850hPa下层冷、500hPa中层暖和200hPa上层冷的垂直结构分布形态一致. 温度扰动在空间上的这一配置关系有利于连续出现多场雨雪冰冻(冻雨)天气. 在垂直方向上，当存在明显融化层，温度场呈现明显“冷-暖-冷”结构时，对应强冻雨天气^[21]. 同时，850hPa以下的负温度扰动呈现四次冷波动，分别对应图 2中提到的四次低温雨雪过程.

图 4

Fig. 4

图 4 1000—10 hPa温度扰动的垂直剖面 (a) 2008年1月10日至2月4日中国南方(100°E—120°E，20°N—33°N)地区温度扰动在垂直方向上随时间的变化；(b)2008年1月25—1月29日中国中东部(100°E_120°E平均)地区南北(10°N_90°N)方向上温度扰动的垂直剖面.温度扰动区低于0K用阴影表示，温度扰动大于0 K用虚线表示，间隔4 K，①一④分别对应低温雨雪的4次过程，“C”和“W”分别表示温度场的冷和暖(K). Fig. 4 Vertical crossing section of regional-scale temperature transient anomalies from 1000 hPa to 10 hPa (a) In southernChina (100°E —120°E，20°N—33°N) during 10 January to 4 February 2008； (b) In the eastern part of China (100°E —120°E) from north-south (10°N —90°N) averaged during 25—29 January 2008. The shaded area and the dotted lines indicate the temperature anomalies less than 0K and greater than 0K with the interval 4K，respectively. Numbers ① to ④ indicate the 4 low-temperature snow-rain process，^C” and “W” indicate cold and warm centers of temperature anomalies，respectively (K).

第三次冻雨过程的范围和温度扰动的强度都比较大，图 4b给出了2008年1月25—29日的中国中东部(100°E—120°E)平均的南北(10°N—90°N)地区上空1000hPa至10hPa温度扰动. 在温度扰动垂直剖面上，40°N 以南地区850hPa以下为负的低温扰动区，高层100hPa附近也为负的低温扰动区，而在中层700hPa至250hPa之间是正的温度扰动区. 反映对流层上层的冰晶下落到中层因高温融化，到低层低温中再次冻结成冻雨下落到地面的过程，即在接近饱和的冻结层形成冰晶或雪，下降到暖的中层使固态降水融化，经逆温层至地面(近地层的温度小于0 ℃)形成冻雨的过程^[9].

从图 4b中看出，850hPa的天气尺度温度扰动信号最清楚，可以指示地面上发生的极端天气事件. 图 5给出了2008 年1 月12 日和16 日850hPa亚洲-非洲-欧洲地区的温度扰动. 12日(图 5a)巨大的温度扰动负值区(距平低于-6K)位于北非至中东地区，只有弱的低温扰动中心出现在中国东部地区并逐渐向中国西南扩展(① 标出)，造成了中国南方地区的第一场弱雨雪天气. 1 月16 日(图 5b)，中心值低于-6K 的低温扰动中心已经影响到中国南方地区，第2股低温扰动中心到达蒙古国并向中国南方逼近(②标出)，带来第二场雨雪冰冻(冻雨)天气，后面在中东和北非还有第3和第4股低温扰动中心相继而来，形成中国南方的第3 场和第4 场雨雪冰冻(冻雨)天气(分别以③和④标出). 这几股低温扰动中心强度低于-6K的区域信号，比中国南方雨雪冰冻(冻雨)事件的出现早10天左右. 这一特殊扰动量显示，低温扰动中心不是来自欧洲和北冰洋地区，而来自北非至中东地区. 低温扰动中心绕过青藏高原北部，最终到达中国南方地区. 在所有的南方23次低温雨雪事件中，2008年初的低温扰动源地是非常独特的一次.

图 5

Fig. 5

图 5 2008年1月亚洲地区850 hPa温度扰动(K) (a) 12日和(b)16日，数字和箭头指示4个低温扰动中心的移动. Fig. 5 850 hPa regional-scale temperature transient anomalies (K) in Asia (a) 12 January and (b) 16 January 2008. The numbers and arrows indicate the movements of 4 temperature transient anomaly centers.

中国南方冰冻天气形成的重要条件之一是低层大气的冷空气. 从图 5b看出，中国南方的低层冷空气源自高原以西，甚至来自北非. 图 6 给出的是2008年1月16日150hPa和500hPa层的温度扰动. 在亚洲地区，150hPa上温度扰动的南北分布表现为“冷-暖-冷”的扰动型，而在对应位置上500hPa 层的温度扰动南北分布表现为“暖-冷-暖”的分布型. 对流层至平流层中-高层的相反温度扰动结构，表现出深度厚、尺度大和变化缓慢的特点. 850hPa 层温度扰动的尺度也很大，但冷空气的移动受到高原等下垫面地形的影响，形成了冷空气绕高原的分股移动迹象(图 5b). 第2股低层冷空气到达新疆以北时与中层冷空气重叠形成到达地面的深厚冷层. 当850hPa分股冷空气到达中国南方地区时，垂直方向“冷-暖-冷”的温度扰动结构就形成了. 这时，只要有水汽，冻雨和冰冻天气就会形成. 可见，预报中国南方的雨雪冰冻(冻雨)天气，着眼点在于850hPa 上温度扰动的监测.

图 6

Fig. 6

图 6 2008年1月16日亚洲地区(a)150 hPa和(b)500 hPa温度扰动(K) Fig. 6 Regional-scale temperature transient anomalies (K) in Asia at (a) 150 hPa and (b) 500 hPa on 16 January 2008

我们可用当前日实测的气象变量资料，分离出瞬时天气尺度扰动分量，并绘制特征层(等气压面上的或垂直剖面上的)天气尺度瞬时扰动天气图. 用当前日的瞬时天气扰动分量，沿气候风场的运动方向可以外推做出未来极端低温事件的预报. 图 7 指示了1 月12 日850hPa 平均(气候)流场上叠加的2008年1月16日850hPa温度扰动. 可见，当前温度扰动的负值区中心基本上沿着850hPa的平均气流移动，表明预报极端天气事件需要大气天气尺度扰动与气候流场的有机配合. 利用天气尺度扰动随气候气流移动的关系，也可以提前4 天预报区域极端天气事件.

图 7

Fig. 7

图 7 亚洲地区1月12日850 hPa平均流场(1979—2008年气候平均)和2008年1月16日温度扰动 黑色实线和黑色虚线分别是扰动温度的一8K和0K等值线，灰色箭头实线是气候流场，粗箭头线指示气流方向，实心圆点是低温事件影响到的所有站点. Fig. 7 850 hPa climate mean flows on 12 January (1979—2008 climatic average) and 850 hPa temperature transient anomaly on 16 January 2008 in Asia. The black line and dotted line indicate the 一 8 K and 0 K in temperature transient anomalies. Grey arrow line，thick arrows and solid dots indicate the climate mean flows，the direction of the mean flows， and all the sites influenced by low-temperature events，respectively.

半个多世纪以来，逐日天气预报的依据是长波理论，即天气预报员熟悉的“槽来脊去”. 图 8分别给出了2008年1月12日、16日的500hPa和850hPa 原始高度场和温度场. 在500hPa上，12 日大型的稳定系统主要有三个，自西向东分别为北非-欧洲的高压、西伯利亚的稳定阻塞高压，和鄂霍茨克海的深厚低压，而在青藏高原东侧有一浅槽. 在850hPa 上，一个高压从蒙古国伸向中国华北，鄂霍茨克海的低槽延伸到中国东部沿海. 中国东南部地区受高压控制，西南地区也没有发现异常的天气系统. 16 日的500hPa上，西伯利亚的阻塞高压崩溃，鄂霍茨克海闭合稳定的低值中心北抬减弱，高原东侧仍然维持一槽. 16 日850hPa上，中国几乎为一个高压环流控制，没有对应中国南方低温雨雪冰冻的温度槽和高度槽指示迹象. 由此可见，使用传统的经验方法对预测类似2008年的低温雨雪冰冻(冻雨)极端天气事件有一定的困难，而前述的天气尺度温度扰动等新的前期信号具有广阔的实用前景.

图 8

Fig. 8

图 8 亚洲地区观测的温度场(K)和位势高度场(gpm) (a) 2008 年 1 月 12 日 500 hPa; (b) 2008 年 1 月 12 日 850 hPa;(c) 2008 年 1 月 16 日 500 hPa;(d) 2008 年 1 月 16 日 850 hPa.等值线为位势高度，点线为高度槽线，阴影深浅表示温度. Fig. 8 Observed temperature (K) and geopotential height (gpm) in the Asian region (a) 500 hPa on 12 January 2008； (b) 850 hPa on 12 January 2008； (c) 500 hPa on 16 January 2008； (d) 850 hPa on 16 January 2008. The solid lines and dashed lines indicate the geopotential height and trough，and the shaded areas separate high and low temperatures.

2011年1月开始，一个月内中国南方先后三次连续遭遇低温雨雪冰冻(冻雨)天气. 据中国民政部门统计，截至1月11日10时，1月1日以来的低温冷冻和雪灾共造成湖北、湖南、广西、重庆、四川、贵州、云南7省区1219. 91万人受灾，因灾死亡2人，农作物受灾面积74. 49万公顷，直接经济损失37. 98亿元人民币.

从2011年1月1—31日，中国南方地区先后发生了3次持续性低温雨雪过程，其中1月16—21日是雨雪影响范围最大的一次过程. 图 9 给出了1 月16日08时—1月22日08时的逐日雨雪量分析场. 从图中看出，这是一次雨雪自西向东扩展的过程. 16 日08时—17日08时，雨雪主要出现在青藏高原的东侧到西南地区. 19日08时—20日08时，雨雪范围扩大到除广东和广西南部以外的整个长江以南地区. 21日08时—22日08时，雨雪过程基本结束. 图 9中，平均温度0 ℃ 的位置向南推进到了贵州、湖南、江西一带，并且稳定少动. 0 ℃ 温度线以南为降雨，以北为降雪或冻雨.

图 9

Fig. 9

图 9 2011年1月16日08时一1月22日08时，中国陆地逐日24 h降水量(mm)分析场 (a) 1月16日08时一17日08时，(b) 1月17日08时一18日08时，…，⑴1月21日08时一22日08时，虚线为日平均温度0 ℃的等值线 Fig. 9 Daily precipitation analysis in China (mm) from 16一22 January 2008，dashed line is the daily average temperature of 0 ℃ (a) on 16 January 08 h一17 January 08 h, (b) on 17 January 08 h一18 January 08 h，…，(f) on 21 January 08 h一22 January 08 h

与图 4a相同，图 10给出了2011年1月1—31 日中国南方(100°E—120°E，20°N—33°N)地区温度扰动在垂直方向上随时间的变化. 在850hPa以下，-2K 以下的持续性低温中心出现了3 次，对应3 次雨雪过程，分别出现在11 日前、15—21 日和26 日至月末. 最强的1次低温扰动出现在15—21 日，对应于16—21日的最强冻雨过程. 这3次持续低温过程中还包含多次扰动温度低于-4K 的时次. 2011年初的温度扰动与2008 年初的分布一样，150hPa以上和850hPa以下的冷，与中间层的暖，形成了“冷-暖-冷”的垂直分布结构. 也像2008年初一样，中间层和高层的温度扰动尺度也是很大的，而最活跃的仍然是850hPa以下的那些频繁温度扰动.

图 10

Fig. 10

图 10 同图 4a，但为2011年1月1—31日 Fig. 10 Same as Fig. 4a，but on 1一31 January 2011

从以上的分析可以发现，2011年1月的南方低温冰冻事件，由三次主要的过程构成，其中1 月16—21日的雨雪冰冻(冻雨)范围最大，影响较严重. 在2011年1月14日国家气象中心的天气会商中，我们利用ECNWF模式在2011年1月12日20时开始的24～240h、850hPa预报产品，按照物理分解的方法得到了850hPa的天气尺度温度扰动，通过与2008年初南方低温雨雪冰冻(冻雨)事件的形势场对比分析，准确地预报了这次冻雨过程的起止日期.

图 11中(a—e)，是利用2011年1月12日20时ECNWF模式产品，制作的1月16—22日的850hPa 层上的温度扰动. 图 11中，1月16日(图 11a)，除了蒙古、新疆和北非各有一个扰动低温中心外，还有一个低温扰动中心正在向中国西南地区逼近并不断加强，可预示中国西南地区会出现雨雪(冻雨)天气. 实况是从1月16日8时至17日8时，贵州有38个县(区、市)出现了冻雨和降雪，有27个县(区、市)出现电线积冰. 1月18日(图 11b)，除了北非有一大的低温扰动中心外，中国西南地区的低温扰动中心也在加强，对应当地增强的雨雪冰冻天气. 1 月20—21 日(图 11c—d)，中国西南和江淮流域低温扰动继续维持，低温扰动分布与2008年初的情形非常相似. 低层冷空气也是来自北非-中东并绕过青藏高原北侧到达中国南方. 到了1 月22 日(图 11e)，中国西南地区的低温扰动中心减弱，东部低温扰动中心移到海上，预示中国西南地区的一场雨雪冰冻天气即将结束. 这是一次实时在中国中央气象台成功预报的例子. 2011年1月22日19:30 中央电视台新闻节目后的全国天气预报中，播音员总结提到:到22 日出现的类似2008年初的南方雨雪过程已经结束. 我们使用这一方法，提前4 天成功地预报了中国西南地区雨雪冰冻天气的开始，提前10天成功地预报了这次雨雪冰冻天气的结束. 把逐日更新的ECNWF 模式产品资料分解成天气尺度变量扰动的天气图就可以提前7 至9 天，做出中国西南地区的雨雪冰冻天气过程的预报. 2011年的首次南方低温雨雪事件是提前5天预报出的^[18].

图 11

Fig. 11

图 11 2011年1月16-1月22日850 hPa温度扰动 (a) - (e):ECMWF在2011年1月12日20时预报的各日850 hPa温度扰动;(f)一(j): NCEP/NCAR实况资料分析的各日850 hPa温度扰动. Fig. 11 850 hPa temperature anomalies (K) from 16-22 January 2011 (a) - (e) :ECMWF issued products on 12 (20 h) January 2011；(f) - (j) : observations from NCEP/NCAR reanalysis data.

我们也把分解计算的美国NCEP/NCAR 实况温度扰动显示在图 11的(f—j)中. 对比ECNWF 预报产品中的逐日850hPa温度扰动和NCEP实况温度扰动看出，在东亚范围内，温度扰动的正负中心配置基本一致，影响南方地区的温度扰动中心位置和强度也基本一致.

根据极端天气事件的定义和条件，把时段在12—2月，日最低温度低于0 ℃，日降水量大于1mm，出现在中国南方相邻5 站和持续5 天以上的事件，定义为南方持续低温雨雪冰冻事件. 1960—2008年期间，满足站日数大于10 的中国南方雨雪冰冻(冻雨)天气事件只有11次. 其中1969年1月28日开始持续12天的低温雨雪冰冻(冻雨)天气以232 站日数排在第一. 站日数处于第二位的是发生在2008 年1月13日至2月3日低温雨雪冰冻(冻雨)事件(186站日数).

2008年初的南方持续低温雨雪冰冻(冻雨)事件，是由4 次过程叠加造成的. 4 次过程中，1 月25—29日的冻雨过程影响范围较大. 从扰动变量的垂直结构看，4 次过程发生在温度扰动的垂直分布上都有自高层到低层的“冷-暖-冷”结构，这一垂直温度结构有利于冻雨的形成. 从环流系统看，影响这次低温雨雪过程的850hPa 低温扰动中心，从北非—中东绕青藏高原北侧移动到中国南方地区，4 个低温扰动过程连续出现，造成了中国南方4 次低温雨雪冰冻(冻雨)过程.

半个多世纪以来，逐日天气预报的基础是长波理论，即天气预报员熟悉的“槽来脊去”. 传统的“槽来脊去”天气图预报方法，缺乏指示中国南方低温雨雪冰冻的温度槽和高度槽形势. 运用去逐日气候变化后的850hPa温度扰动，对未来短期至延伸期的中国南方雨雪冰冻天气有预示意义. 850hPa温度扰动中的负值中心，基本上沿着850hPa的气候平均气流移动，表明预报极端天气事件需要天气尺度扰动与气候流场的有机配合. 利用去逐日气候变化后的逐日850hPa 温度扰动分析方法，可以提前3—14天找到中国南方低温事件的前期预报信号^[18].

基于对2008年南方雨雪冰冻(冻雨)事件的分析，利用欧洲中期天气预报模式产品的天气扰动分解，在2011 年1 月12 日预报产品中，分析出了2011年1月16—21日850hPa上的温度扰动. 利用数值预报产品的分解分析，我们实际提前4 天预报出了中国南方雨雪冰冻(冻雨)的开始，提前9 天预报出了雨雪冰冻(冻雨)天气过程的结束. 欧洲中期天气预报产品中的低层大气温度扰动，与实际观测的低温扰动有较好的一致性. 本文的结果表明，欧洲中期天气预报模式中的天气尺度温度扰动分量信息，即850hPa层的低温扰动和垂直“冷-暖-冷”结构对冻雨天气过程出现的可能性，具有提前一周左右的预报能力.