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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進行分析，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500 hPa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）04-013-03
DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.04.005
Abstract As an international tourist city， the disasters caused by extreme weather will bring significant negative impact on the sustainable development of Guilin's social economy. In this paper， the data of 13 national meteorological stations in Guilin from 1957 to 2015 were collected， and the trend of extreme low temperature indexs was analyzed by the method of climatic tendency rate. The main weather systems that cause extreme low temperature in Guilin include blocking high， cut off low， south branch， ect. By analyzing the 500hPa high situation field， the extreme low temperature that affects Guilin can be divided into blocking high+transverse trough vertical type， two slot one ridge type， and multi wave trough ridge type.
K ey words Extreme low temperature；Weather system； Guilin City
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
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、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P=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5 d，霜日的年平均值达到6.3 d；1978—2015年，霜日超过5 d的只有1年，霜日的年平均值为1.9 d。
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-3.0 d/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P=0，特别是1998年以后波动较为缓和。冷昼日数下降趋势为-0.7 d/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～-0.8 d/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500 hPa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500 hPa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500 hPa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500 hPa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。寒潮爆发期的500 hPa高度场天气形势（图3d）两槽加深，脊前的槽南伸至华南，高压脊减弱东移，南支槽位于孟加拉湾。脊前的槽加深将高纬度的冷空气引导南下至华南，南支槽将水汽带入华南上空，与强冷空气相遇，有利于低温雨雪冰冻天气形成。
2.3.3 多波动槽脊型 冷空气酝酿期的500 hPa高度场天气形势（图3e），中高纬地区有一槽位于贝加尔湖附近，中低纬度90°E沿海附近有一槽，中低纬度较平直，多小槽波动。寒潮爆发期的500 hPa高度场天气形势（图3f），贝加尔湖附近槽东移至中国华北地区，中低纬度中国以西有多槽南北叠加，中国中东部中低纬地区较平直。中高纬度槽东移，引导冷空气向东南方向移动，与中低纬度小槽叠加，进入华南地区，中低纬度槽将水汽带入华南上空，与强冷空气相遇，有利于低温雨雪冰冻天气形成。
3 小结
（1）桂林市年极端最低温度上升趋势明显，这与全球气候变暖的大背景保持一致。1957—1977年，大部分年份霜日超过5 d，1978年以后，只有一年霜日超过5 d。
（2）桂林市极端最低温度的空间分布均呈自北向南增加的趋势，北部增加趋势明显大于南部，最小值均位于资源县，最大值均位于桂林东南部，在龙胜-兴安-灌阳有一呈西北-东南向的温度梯度大值区。
（3）桂林市极端高、低温度倾向率的空间分布差异大，极端高温倾向率在极端高温低值区相对大，高值区相对小；极端低温倾向率在东北部和东南部大，西部小。冷夜日数在桂林市区-阳朔-平乐一带为大值区，其两旁为小值区，与海拔高度分布相近。
（4）造成桂林市极端低温的主要天气系统有阻塞高压、切断低压、南支槽和副热带高压位置等。分析500 hPa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。
参考文献
[1] 罗云峰.降低对天气和气候极端事件的脆弱性——2002年“世界气象日”主题[J].中国科学基金，2002（5）：25-29.
[2] 陈洪滨，刁丽军.2004年的极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾[J].气候与环境研究，2005（1）：140-144.
[3] 中国科学院地学部.中国自然灾害灾情分析与减灾对策[M].武汉：湖北科学技术出版社，1992.
[4] 宋瑞艳，高学杰，石英，等.未来我国南方低温雨雪冰冻灾害变化的数值模拟[J].气候变化研究进展，2008，4（6）：352-356.
[5] 丁一汇，王遵娅，宋亚芳，等.中国南方2008年1月罕見低温雨雪冰冻灾害发生的原因及其与气候变暖的关系[J].气象学报，2008，66（5）：808-825.
[6] 易燕明，李秀存，苏志.广西冬季严重冻害的环流特征[J].广西气象，2002，23（4）：32-34.
[7] 李艳兰，黄卓，覃卫坚.近50年广西春播期低温阴雨的变化特征[J].安徽农业科学，2011，39（31）：19427-19429，19456.
[8] Bonal BR，Zhang X， Vncent LA， et al.Characteristics of daily and extreme temper ature over Canada[J].American Meteorolo gical Society，2001，5（14）：1959-1976.
[9] Kiktev D，Sexton DMH，Alexander L，et al.Comparison of modeled and observed trends in indices of daily climate extremes[J]. Journal of Climate，2003，16（22）：3560-3570.
[10] 唐熠，韦键，周文志，等.广西重大低温雨雪冰冻天气过程概念模型分析[J].灾害学，2013，28（2）：25-30.
责任编辑：李杨
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）04-013-03
DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.04.005
Abstract As an international tourist city， the disasters caused by extreme weather will bring significant negative impact on the sustainable development of Guilin's social economy. In this paper， the data of 13 national meteorological stations in Guilin from 1957 to 2015 were collected， and the trend of extreme low temperature indexs was analyzed by the method of climatic tendency rate. The main weather systems that cause extreme low temperature in Guilin include blocking high， cut off low， south branch， ect. By analyzing the 500hPa high situation field， the extreme low temperature that affects Guilin can be divided into blocking high+transverse trough vertical type， two slot one ridge type， and multi wave trough ridge type.
K ey words Extreme low temperature；Weather system； Guilin City
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
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、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P=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5 d，霜日的年平均值达到6.3 d；1978—2015年，霜日超过5 d的只有1年，霜日的年平均值为1.9 d。
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-3.0 d/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P=0，特别是1998年以后波动较为缓和。冷昼日数下降趋势为-0.7 d/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～-0.8 d/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500 hPa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500 hPa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500 hPa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500 hPa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。寒潮爆发期的500 hPa高度场天气形势（图3d）两槽加深，脊前的槽南伸至华南，高压脊减弱东移，南支槽位于孟加拉湾。脊前的槽加深将高纬度的冷空气引导南下至华南，南支槽将水汽带入华南上空，与强冷空气相遇，有利于低温雨雪冰冻天气形成。
2.3.3 多波动槽脊型 冷空气酝酿期的500 hPa高度场天气形势（图3e），中高纬地区有一槽位于贝加尔湖附近，中低纬度90°E沿海附近有一槽，中低纬度较平直，多小槽波动。寒潮爆发期的500 hPa高度场天气形势（图3f），贝加尔湖附近槽东移至中国华北地区，中低纬度中国以西有多槽南北叠加，中国中东部中低纬地区较平直。中高纬度槽东移，引导冷空气向东南方向移动，与中低纬度小槽叠加，进入华南地区，中低纬度槽将水汽带入华南上空，与强冷空气相遇，有利于低温雨雪冰冻天气形成。
3 小结
（1）桂林市年极端最低温度上升趋势明显，这与全球气候变暖的大背景保持一致。1957—1977年，大部分年份霜日超过5 d，1978年以后，只有一年霜日超过5 d。
（2）桂林市极端最低温度的空间分布均呈自北向南增加的趋势，北部增加趋势明显大于南部，最小值均位于资源县，最大值均位于桂林东南部，在龙胜-兴安-灌阳有一呈西北-东南向的温度梯度大值区。
（3）桂林市极端高、低温度倾向率的空间分布差异大，极端高温倾向率在极端高温低值区相对大，高值区相对小；极端低温倾向率在东北部和东南部大，西部小。冷夜日数在桂林市区-阳朔-平乐一带为大值区，其两旁为小值区，与海拔高度分布相近。
（4）造成桂林市极端低温的主要天气系统有阻塞高压、切断低压、南支槽和副热带高压位置等。分析500 hPa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。
参考文献
[1] 罗云峰.降低对天气和气候极端事件的脆弱性——2002年“世界气象日”主题[J].中国科学基金，2002（5）：25-29.
[2] 陈洪滨，刁丽军.2004年的极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾[J].气候与环境研究，2005（1）：140-144.
[3] 中国科学院地学部.中国自然灾害灾情分析与减灾对策[M].武汉：湖北科学技术出版社，1992.
[4] 宋瑞艳，高学杰，石英，等.未来我国南方低温雨雪冰冻灾害变化的数值模拟[J].气候变化研究进展，2008，4（6）：352-356.
[5] 丁一汇，王遵娅，宋亚芳，等.中国南方2008年1月罕見低温雨雪冰冻灾害发生的原因及其与气候变暖的关系[J].气象学报，2008，66（5）：808-825.
[6] 易燕明，李秀存，苏志.广西冬季严重冻害的环流特征[J].广西气象，2002，23（4）：32-34.
[7] 李艳兰，黄卓，覃卫坚.近50年广西春播期低温阴雨的变化特征[J].安徽农业科学，2011，39（31）：19427-19429，19456.
[8] Bonal BR，Zhang X， Vncent LA， et al.Characteristics of daily and extreme temper ature over Canada[J].American Meteorolo gical Society，2001，5（14）：1959-1976.
[9] Kiktev D，Sexton DMH，Alexander L，et al.Comparison of modeled and observed trends in indices of daily climate extremes[J]. Journal of Climate，2003，16（22）：3560-3570.
[10] 唐熠，韦键，周文志，等.广西重大低温雨雪冰冻天气过程概念模型分析[J].灾害学，2013，28（2）：25-30.
责任编辑：李杨