2008初南方10多个省市大面积遭受百年不遇的冰灾。冬季比较常见的冰雪灾，主要见于我国北方和西南高山地带。因此，研究者多注重北方和高原地区常见冰雪灾害类型的研究，如冰川进退变化和冰融水道变迁造成的灾害，冰川阻塞湖突然排水造成的灾害，河源冰碛阻塞湖的溃决洪水以及由此引起的冰川泥石流灾害，季节性积雪形成的风吹雪和雪崩造成的灾害等(张祥松等，1990)。关于冰雪灾害成因还未见报道。此次冰雪灾害的特殊性，促使我们更多的关注造成灾害的诸多原因。有学者认为，自20世纪50年代以来，随着全球气候变暖趋势加剧和人类各类影响环境的因素干扰日益强烈，中国多种自然灾害包括旱灾、洪涝灾、风暴潮灾、农林生物灾害都在发展加剧，而冻冰雪灾害有所减轻(施雅风，1996)。但此次冰雪灾害似乎与这种预测不同。湖南省林业厅和湖南省林业勘察规划设计院于2008年3—5月组织调查的统计资料表明，湖南境内，毁损60%以上的(受害等级为重度)各类森林面积达1 362 030 hm²，蓄积量达52 187 487 m³，分别占总受害面积和蓄积的30%和30%，占全省有林地总面积和总蓄积的13.0%和13.5%；毁损30%~59%的(受害等级为中等)各类森林面积达1 715 079.2 hm²，蓄积量达68 641 387 m³，分别占总受害面积和蓄积的37.9%，39.5%，占全省有林地总面积和总蓄积的16.3%和17.7%；毁损10%~29%的(轻度受害)各类森林面积达1 454 093.8 hm²，蓄积量达53 096 838 m³，分别占总受害面积和蓄积的32.1%和30.5%，占全省林地总面积和总蓄积的13.6%和13.7%。受害程度无树种种类或森林类型的明显差异。本文探讨南方冰雪灾害形成的气象因素，为灾害预测、预防提供依据。

1 调查研究方法 1.1 气象资料来源

主要收集湖南永州、郴州、长沙、益阳、岳阳、衡阳、常德、娄底、蓝山、桂东等地气象台站2008年1月中旬至2月初湖南冰灾期间气象观测资料，并对不同地区同一时期同一气象要素的异同进行分类比较。各气象站地理位置见表 1。

1.2 调查方法

按国家林业局《雨雪冰冻灾害森林资源损失调查评估实施方案》要求, 在各调查县(市、区)内，根据踏查掌握的森林灾情，在森林资源档案数据库(《二类林相图 2007》)中划定受灾调查范围。提取全县(市、区)受灾调查范围内所有小班作为“灾害调查图 2008数据库"。应用《森林资源档案管理系统(GIS版)》统计该县(市、区)调查范围内各类型面积和森林资源基本情况。

在调查范围内，乔木林按龄组(幼、中、成)、分树种[马尾松(Pinus massoniana)、国外松、杉木(Cunninghamia lanceolata)、桉树(Eucalyptus plantations)、杨树(Populus)、针阔混、其他树种]划分类型。用提取的“灾害调查图 2008数据库”，按类型抽取小班。通常每个类型中用于调查的小班不少于20个。调查类型小班总数不足20个，抽取该类型小班50%作调查小班。统计各类型小班数，并计算出各类型小班的抽取间距，然后将调查范围内的小班分类型按乡、村排序，根据随机确定的起始号，以机械抽样方法分别调查类型抽取调查小班(表 2)。

在全面踏查调查小班森林资源受灾情况基础上，区划出调查小班内的受灾地块，作为调查地块。小班局部受害的，区划出受灾地块作为调查地块，并计算其面积；小班普遍受灾的，以整个小班作为调查地块。记载相关立地、林分因子，并在调查地块内设置标准地进行林木损失调查。

在调查地块内根据其面积大小设置1~3块标准地进行林木及受灾情况调查。根据标准地调查结果，确定调查地块林木受损类型、损失程度等级。计算调查地林木蓄积、损失蓄积(株数)以及地类因灾害发生变化的面积等。

标准地调查。按抽取的调查小班面积确定标准地数量，调查小班面积小于3.33 hm²的设1块，3.33~6.67 hm²的设2块，大于6.67 hm²的设3块(不低于3块).选择能代表调查地块受灾状况的地段设置标准地。标准地面积为667m²，形状可以是圆形(半径14.57 m)、方形或长方形。标准地内林分平均胸径5 cm以上的分径阶(组)进行每木检尺，并量测各径阶平均高, 林分平均胸径5 cm以下的不计算蓄积，只记载优势树种(组)及林木株数受损类型。对于竹林情况, 调查记载标准地内毛竹受损类型及株数。

为了对湖南主要地区森林资源受灾情况进行评估，对各类森林冰灾损害评估指标规定如下，林木受损类型分为5种：A生理冻死；B腰折(树冠以下折断)或翻蔸；C断梢(主梢折断)；D折枝1(折枝率>＝50%；E折枝2(20%≤折技比例 < 50%).折枝的不计算损失株数(蓄积)；断梢的4株折算1株损失株数(蓄积)。损失株数(蓄积)＝A类株数(蓄积)+B类株数(蓄积)+C类株数(蓄积)×1/4。

竹子受损类型分3种：A生理冻死；B爆裂；C翻蔸。损失株数＝A类株数+B类株数+C类株数。

损失程度分为3个等级。损失比例≥60%时，为“重度”；损失比例≥30%时, 为“中度”；10%≤损失比例 < 30%时，为“轻度”。损失比例＝损失株数(蓄积)/总株数(蓄积)。

调查地块受损类型, 以受损类型株数(蓄积)比例最大类型作该调查地块的受损类型。受灾面积，指损失程度等级为重、中、轻的面积之和。

调查方法及结果见湖南省林业调查规划设计院《湖南省雨雪冰冻灾害森林资源损失调查评估报告》。

2 结果与分析 2.1 湖南主要地区冰灾期间森林损失情况

将湖南主要受灾地区遭受中、重度灾害的不同类型林分的毁损蓄积量占灾前总蓄积量的比例如图 1，遭受中、重度灾害的竹林损失面积占总面积的比例如图 2。由图 1可知：岳阳、常德、益阳等湖南北部地区马尾松、国外松、杉木、针阔混交林等几种主要典型森林类型遭中度或重度损害的比例较其他地区为低，均在60%以下。竹林损失情况也与此相似(图 2)。郴州、永州等地各类森林毁损情况比较而言最为严重，遭受中或重度损害的林分比例达80%以上，有的甚至接近100%。不同森林类型林分遭受冰灾损害的程度因所处地理位置(地区)不同而异，并未随树种或林分生物学性质(如抗逆性)不同而变。益阳的国外松林，损失特别严重，与其他类型森林在此地损失差异较大。这一现象原因未知。如果不考虑益阳国外松林，可以认为2008年初湖南境内森林遭受冰灾最严重的地区是南部的郴州、永州、衡阳等地，称为特重灾区，而北部的岳阳、益阳、常德地区冰灾损失相对较轻，为一般灾区，而界于二者之间的均归并为重灾区。

冰灾期间各气象站记录的电线累积结冰厚度见表 3。由于此次冰灾发生期间结冰过程几乎是不间断的，树枝、电线等附着物上冰晶的连续叠加现象非常明显。冰晶叠加厚度最直接地反映出各地冰灾程度。比较图 1、2及表 3结果，三者反映的各地受损森林灾害程度较为吻合。

2.2 冰雪灾害形成原因分析 2.2.1 天气过程

1月中旬至2月初，北半球欧亚地区副热带系统偏强偏北，欧亚中纬度高度场分布西高东低。这样的环流配置，致使高纬冷空气不断分裂南下，但受到较强副热带系统阻挡，使得冷暖空气交汇于我国中东部地区。贝加尔湖以东及西伯利亚一带不断形成冷气团南下影响我国，造成大范围大风降温天气，同期南方的暖气团也很活跃，大量来自太平洋、印度洋的暖湿气流频频光顾南方地区，上述冷暖气流在黄淮、江淮、江南北部一带相遇，易于形成暴雪。其间，出现3次连续大范围的低温雨雪冰冻天气，影响贵州、湖南、湖北、江西、安徽、河南、广西、江苏、浙江、陕西、甘肃、青海、四川、西藏、山西、上海等16省(区、市)。全国范围内出现的寒冷天气过程，也是全球变暖趋势的一种表现，受到2007年夏季以后赤道东太平洋海表水温发生异常降低的拉尼娜事件的持续影响。

2.2.2 气象原因

1) 气温因素图 3可知：湖南各地1月13日后全面降温，降温幅度从18 ℃骤降至0 ℃以下。如常德、岳阳日均气温分别由1月10日的7.6、8.6 ℃降至1月13日的-0.7、-1.1 ℃；郴州、永州日均气温分别由1月10日的11.2、18.3 ℃分别降至1月13日的1.2、1 ℃，1月14日降至-0.6、-1 ℃。1月13日至2月3日，各地日平均气温长时间维持在-3.1~1.5 ℃之间, 其中岳阳、长沙、益阳3地日均气温都连续低于0.5 ℃。特重灾区郴州、永州有12~14 d连续低于0.5 ℃(表 4)。由表 4可知:岳阳、长沙等地低于-1.1 ℃日数也比上述特重灾区多。说明上述2个指标均非导致冰雪灾害的关键要素。与此不同的是，特重灾区郴州、永州及永州市的蓝山县、衡阳市-1~0 ℃天数明显多于其他重灾区。0 ℃是自然条件下液态水凝结成固态水(冰)的临界温度。-1~0 ℃正好处在水汽结冰的适宜范围，因此-1-0 ℃天数可作为反映不同地区冰灾程度的重要指标。桂东隶属郴州，但由于其地理位置的特殊性，气候类型与郴州境内大多数县市不同。此次冰灾中桂东县森林的损害程度明显轻于其他县市，无论是日均气温-1~0 ℃天数还是小于-1.1 ℃天数，桂东都比其他地方少。

从绝对最低气温看，此次冰冻发生期间高于历史同期大部分年份。从图 4可以看出，除这次冰冻灾害期间各地最低气温均高于-3.7 ℃，永州、衡阳、蓝山最低气温高于-3 ℃外，只有期末的最后一天(2月3日)益阳最低气温达-5.1 ℃, 长沙、娄底、衡阳-4.7 ℃。从最低温近-5 ℃之后，冰冻随之结束，因此最低气温值与冰灾形成并无直接关联。与历史资料比较可知，年初各地最低气温高于历史上冰灾年份同期同地温度。据湖南省各县气象台资料记载，1991年12月27日长沙最低气温低于-7 ℃，但当日冰晶仅达7 mm厚，但未出现类似于年初的大面积冰雪灾害。1969年1月28日至2月5日9 d内岳阳日均气温均低于-2.1 ℃, 其中4 d日均气温(1月29日至2月1日)低于-5 ℃(-5~7.5 ℃)。长沙气温与岳阳相似，郴州同期日均气温稍高，但也在-1.1~-5.2 ℃。1969年1月31日长沙极端最低气温曾达-9.5 ℃，虽然当时湖面积冰较厚，湖面和河道均有20 cm以上冰冻层, 承受成人行走，但并未出现大面积森林被毁的现象。1954年12月27日至1955年1月13日，岳阳连续18 d日平均气温低于0 ℃(其中前16 d日均气温处在-1.6~-5 ℃之间)。长沙虽然日均气温稍高，且比岳阳提早2 d结束冰冻期，但同期日均气温也有14 d低于-1 ℃；郴州同期有9 d日均气温低于-1 ℃。1955年1月11日当地极端最低气温-9 ℃，当年树干、树枝等空中附着物结冰厚度不大，森林的冰冻灾害反比此次冰灾轻。

2) 相对湿度及与气温的配合近饱和相对湿度与适度低温的配合及长时间稳定维持，形成低空冰晶超常规生长的极佳条件，冰晶在物体表面长时间累积，树体、电线等不堪重负导致机械折损而成灾。由表 5和图 5可知：特重灾区的郴州、永州日均气温在-1~0 ℃且日均相对湿度在85%以上的天数为10~14 d，明显多于益阳、岳阳、常德等地(1~6 d)。各地冰灾受害的程度也基本与此相符。如娄底、益阳、常德等地，除个别山区和河谷地带森林毁损严重外，大部分丘陵和平原区损失较小。郴州市资兴和永州市蓝山县等地森林毁损面积广、程度重。高海拔山区县桂东，平均海拔在800 m以上，县城及城边的国家一级气象台站海拔达836 m，属于易遭冰冻灾害的区域。此次大范围冰冻期间，该县相对湿度大于85%的连续天数虽达26 d之久，但气温-1~0 ℃且日均相对湿度在85%以上的天数只有6 d，其中连续天数仅有4 d，森林冰灾反而较轻这一现象印证前述推论。

从近50年冰灾最严重的1969年初和1954年末1955年初2个时段气象资料看，1969年冰冻期间气温虽低，但岳阳只6 d有降水，且后2日降水在间隔2 d后才发生。其中第1天为降雨其他5 d为雪。郴州也是如此。1954年12月27日至1955年1月13日的18 d冰冻期间，岳阳共有8 d降水，其中6 d为降雪。郴州共有11 d降水，其中后9 d为冰雹加雪，可推测当时空气相对湿度趋近饱和的连续时间不会很长，没有构成大面积空中结冰的条件。这进一步反证2008年冰灾中冰棱形成条件的特殊性。

3) 降水模式因素2008年初冰冻灾害期间，各地均间歇性或连续发生多次降雨，维持低空近饱和的空气相对湿度。从图 6可知：郴州从1月12日至2月1日共21 d每日均有降雨。最低日降雨为2 mm，最高日降雨量为12.5 mm, 21日内总降水量达68.6 mm, 平均每日3.27 mm。永州、蓝山自1月12日至2月2日连续22 d有降雨。22 d内总降水量分别达116.9 mm和188 mm, 平均每日降水4.7 mm和8.6 mm。长沙、常德等地同样也有间歇性降水。长沙分3次间断4 d无降水, 常德分4次间断5 d无降水。最长一次连续降水长沙达13 d，常德只有5 d。从冰冻危害程度与降水模式的关系看，连续多日小量降水是特重灾区天气的主要特征。如郴州冰冻期间，降水强度为小到中雨的天数只有5 d，而毛毛雨日有16 d。永州降水强度为中雨的天数只有2 d，大雨1 d，而毛毛雨日达20 d。可见多日的毛毛雨是保持较大空气湿度的重要条件。

4) 温室效应与全球气候变暖有气象记载以来，各地同期还多次出现温度低于此次冰灾期间温度的天气，却未出现如此大规模的冰棱现象，也未曾使林木大规模受灾。由此推测，如果不是中低空空气成分和水汽成雾条件的变化，此次侵袭南方的冷空气强度有可能使这次受灾地区温度降至更低，甚至达到1954年末到1955年初的连续低温程度。多年来温室气体积聚，使得这些地区出现低温季节中的高温, 即气候变暖；空气相对湿度接近饱和，空中水汽与各类汽车尾气、工业烟尘等(廖玉芳等，2007)产生的、长时间在空中弥漫和漂浮的密集的纳米级颗粒结合(钱公望等，2006)，分散成极小雾滴，构成冰晶生长的丰富且持续不断的水汽来源。

3 结论

冰灾程度与森林类型关系不甚密切，而与所在地冰晶形成和稳定维持的气象条件紧密相关。各类森林毁损特别严重，几乎都是树枝、树干不堪冰棱累积导致的机械折损，生理损害较小。

冰灾期间，日平均气温-1~0 ℃, 且相对湿度85%以上的连续天数是2008年初冰灾形成和损害程度巨大的重要气象因素。近饱和的相对湿度与适于结冰的温度相配合及长时间稳定维持，形成低空冰晶超常规生长的极佳条件。

长时间大范围连续维持日平均气温-1~0 ℃, 且相对湿度85%以上的天气是历史罕见的，与近年全球温室气体增多，气温上升，以及中低空纳米级颗粒污染物积聚有重要关联。