今年1月以来这场大规模影响中国南方的冰雪天气灾害因何而生？丁一汇院士从大气科学角度，以大量翔实、可靠的图表、数据、资料为基础，对这次以“低温、雨雪、冰冻”为特征的极端天气、气候事件的发生、发展及相关影响等作出科学分析，并且提出了在今后气象科研领域中尚待解决的问题。 

 

　　南方“冷垫”成冻雨“温床”

 

　　对今冬南方冷害的成因，丁一汇说，大气温度的垂直结构在此次过程中起到了非常关键的作用。

 

　　冻雨，本是我国南方特别是西南地区冬季的一种常态天气现象。但今年从1月10日起，冷空气就不断侵入我国，北方的冷空气经华北、长江南下越过长江，在长江以南呈扇型展开，并继续南下。当扇型冷空气的西南翼到达南北走向的横断山脉时，受高山阻隔，在山脉以东的广大区域内不断堆积，在云、贵、川、桂，包括湖南西部的地面和低空，形成在气象学上称之为“冷垫”的冷空气层，为冻雨产生创造了条件。

 

　　同时，由孟加拉湾来的暖湿气流在越过横断山脉后，覆盖在冷垫上，形成一个1.5公里到3.5公里左右的暖层。而在1500米以下是低于0℃的冷空气层；当冬季北方的冷空气持续南下，又形成一个更高更冷的气层。这种两冷夹一暖的“三明治”气层，更是产生冻雨的理想温床——中间的暖层提供了充足的水汽，输送到高层的冷空气层中，迅速凝结成长为过冷水或雪花，过冷水再通过贝吉隆过程（冰晶过程，一种云中降水形成机制）变成大雪花。大雪花下降到暖层中融化成水滴，水滴继续下降到冷垫上遇到物体再度凝结，形成外冰内水的冰珠，最终降落到地面，产生冻雨。当地夜晚的寒气，使这些冰水混杂的冻雨在地面、屋顶，以及各种裸露在户外的公共设施上进一步凝结（称为雨凝）——灾情便在这里孕育。

 

　　“冬行夏令”不一般

 

　　今年，孟加拉湾暖湿气流异常强大。

 

　　丁一汇说，在“2008年我国低温雨雪冰冻极端气象灾害研讨会”上，陶诗言以他五六十年的预报经验，反复讲到“冬行夏令”这个词，什么意思呢？这种冷暖空气的持续交汇一般是发生在夏季，主要是在强大的暖湿气流推动下产生的。今冬，从欧洲-大西洋来的强气流在乌拉尔阻塞高压的西面，分成南北两支，北支北上高纬极区后，从高压东面南下，以更加寒冷的势头入侵我国，西北季风便如虎添翼；南支南下后在中亚形成低涡，其南侧的气流进一步绕过青藏高原来到孟加拉湾，最终进入我国境内，使得从南面入侵的暖湿气流来势更为凶猛。强大的暖湿气流在副热带高压尤其是南支槽的推动下，与冷空气在长江及以南流域形成“对峙”达20多天，使得本应在夏天出现的情形在今冬上演、产生。

 

　　为什么今冬暖湿气流会如此活跃？这很值得科研人员关注和考虑。

 

　　三大“异常”缺一不可

 

　　但仅如此还不足以导致今冬冷害的发生。专家们普遍认同，亚洲-欧洲大范围地区大气环流的异常，是引发此次特大雪灾的主要原因。“有三个重要的‘异常’，同时发生。”丁一汇说。

 

　　异常一，南下冷空气滞留在长江以南。正常年份中，当冷空气入侵我国时，无外乎两种情形：如果冷空气弱，便南下无力，仅在长江以北地区造成大风降温，有时给我国北方地区带来降雪，而南方则晴暖干燥，这就是区域性寒潮低温天气；如果冷空气强，便迅速越过长江，在长江以南形成雨雪后，持续减弱南下，离开我国境内，到达南海和东南亚，最后到达印尼一带，在那里引发暴雨，这是一种过程性的全国性寒潮天气。而今年，从1月10日起，冷空气就不断侵入我国，并受到来自南方的暖湿气流阻挡，被迫滞留在江淮地区和我国南方，造成持续的雨雪天气。

 

　　异常二，孟加拉湾暖湿气流异常强大。2008年1月开始的极端低温主要出现在亚洲的西亚、中亚、南亚到东亚一线。孟加拉湾暖湿气流在伊朗、伊拉克、科威特造成罕见的风暴之后，向东移动，1月初到达阿富汗并进入青藏高原，影响孟加拉国。1月10日，暖湿气流抵达我国长江以南，遭遇北方的强冷空气。冷空气在稳定的乌拉尔山阻塞高压引导下，由西路（新疆）不断侵入我国，至少有4~5次过程。冷暖空气的持续而频繁的交汇是这次冰雪灾害的主因。因而，冷暖双方，缺一不可。

 

　　异常三，一个罕见的拉尼娜年。从2007年七八月生成后，拉尼娜就开始影响我国。按拉尼娜的一般影响规律，冬季我国南方本应寒冷、干燥，但在强冷空气与孟加拉湾暖湿气流的共同影响下，拉尼娜在今年在江淮以南地区也显现出了罕见异常的寒冷多雨雪特征。今冬在我国南方形成的这个多雨雪的拉尼娜年，与上一次发生在1998年~1999年的拉尼娜事件很不相同，实属罕见。由于拉尼娜事件是异常海洋事件，我们可认为它对中国冰雪天气的影响是“异常之异常”。

 

　　“看图说话”：全球持续变暖小概率事件增加

 

　　从丁一汇院士出示的国家气候中心近50年冬季平均距平图上可以看出，从1986/1987年冬季开始，中国已连续经历了21个“暖冬”；之前，南方最严重的冷害则是发生在1954年冬天；2006年我国气温为1951年以来最高值，与1998年持平，已是连续第十年高于常年。

 

　　另外几张国家气候中心提供的2008年1月10日~2月2日降水量图及1月10日~2月3日全国降水距平、全国气温距平分布图则显示：尽管今冬湖南、湖北、贵州等省雨雪冰冻天气的持续时间和影响程度超过了历史极值，但全国冬季总降水量超出部分并不是很多，总体上接近正常年份，甚至偏少。

 

　　日本气象厅刚公布的从1890年到2008年的“一月全球地表温度的长期变化图”则明确显示：2008年1月全球仍偏暖。

 

　　暖冬、低温严寒、全球变化、极端天气、气候事件，它们之间存在着怎么样的内在联系？

 

　　丁一汇说，从严格意义上来说，气候变化是指气候平均状态和离差（距平）两者中的一个或两者一起出现了统计意义上显著的变化。在平均值出现的概率减少、总样本数不变的情况下，则意味着更多的偏冷或偏热天气，更多的极热或极冷天气出现。换言之，原来发生概率极小的一些极端事件发生的“可能性”增多，“重现期”缩短。这也很清楚地说明了气候变化与极端天气事件出现的关系：在全球变暖的总趋势下，气候变化的幅度变大了，小概率、高影响天气气候事件发生的机会增加，极端天气事件出现的概率在增加。

 

　　近百年的全球气候变化的观测事实说明上述气候变化平均值和变化幅度关系的正确性。许多事实表明，全球和中国除变暖外还有一些很明显的变化特征，即除了上述气候的平均值或平均状态发生变化外，气候变化幅度的增加也是其中之一，其结果是小概率事件发生的机会增加，频次增加，如表现为全球和中国许多地区高温热浪、强降水（包括强降雨和暴雪）等极端天气气候事件的发生频率有所增加。总体而言，全球变暖确实导致了高温、暴雨等极端天气事件增加，而严寒发生的频率一般在减少，但局部地区、某些时段会有例外。不少研究也表明，诸如暴风雪、寒流会发生在暖冬季节某一时段和某一地区，并且降水和降雪量会明显增大。全球变暖对中国这次低温雪灾的影响至少还表现在另外两个方面：一是最低温度的下降并没有超过1954年~1955年大雪灾，这是由于气候变暖主要使冬季最低温度更明显上升，即使在这次连续低温雨雪条件下，由于其本身偏高，也没有降到历史的较低水平；二是在冷期发生的1954年~1955年低温雪灾，降温很大，十分严寒，除长江干流以外，主要湖泊和支流都冻结，航行中断，而此次雪灾据湖北省报道，只有东湖和洪湖冻结数日。

 

　　那么，全球变暖对强寒潮暴发的影响机理是什么？为什么在气候变暖的背景下，极端事件发生的频率会增大？中国南方低温暴雪除了大形势和拉尼娜影响外，是否存在异常的云的微物理过程？人类活动（气溶胶与空气污染）对暴雨和暴雪事件的作用是什么？这次低温暴雪会改变陆面物理过程，它对今春和夏季的影响是什么？尽管这场冰雪灾害及其造成的破坏正在化解中，但由此引发的气候话题和思考却是深远的。串串问号之外，许多科学问题有待探索和解决。