拉马德雷冷位相时期中国低温冻害频发
杨冬红1，杨学祥1，2
(1.吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026; 2.中国科学院国家天文台,北京100012)
摘 要：本文揭示了低温冻害与太平洋十年涛动、厄尔尼诺、拉尼娜、太阳黑子的相互对应关系，对气候及其相关灾害的预测有重大科学意义。规律表明，在拉马德雷冷位相时期，周期现象非常明显，低温冻害伴随拉尼娜和厄尔尼诺将越来越强烈。面对日益增大的全球灾害，海洋预报意义重大，有利于我们预防冻害，提前作出准备。
关键词：低温，太平洋十年涛动，冻害，太阳黑子，拉尼娜，厄尔尼诺
民政部副部长李立国1月23日说，在这次低温雨雪冰冻灾害中，农作物受灾面积1．78亿亩；倒塌房屋48．5万间；因灾直接经济损失1516．5亿元。在这次低温雨雪冰冻灾害中，已造成129人死亡，4人失踪，紧急转移安置166万人[1]。
2008年初中国南方的低温冻灾被称为50年一遇的突发灾害，在严重的灾害损失面前，有人可能心存侥幸，以为50年后才能再次遇到同样的灾害，丧失了预防灾害再次发生的警惕性。这是非常危险的。根据历史规律，未来30年内低温冻害频发。研究表明，中国严重的低温冻灾集中在20-30年的拉马德雷冷位相时期，而在20-30年的拉马德雷暖位相时期低温冻害的强度较小。50年前的1954年12月至1955年1月南湖南严重冻灾发生在1947-1976年的拉马德雷冷位相时期，2008年初南方的低温冻灾发生在2000-2030年的拉马德雷冷位相时期，中间间隔53年。所谓拉马德雷现象，亦称太平洋十年涛动（PDO）。
1．1947-1976年拉马德雷冷位相时期的中国南方暴雪冻害
1月30日，武汉区域气候中心专家“盘点”建国来湖南省发生的低温雨雪过程，称今年这个过程的强度已排行第二。除了今年，湖南省还有三次严重的低温雨雪过程，分别出现在1954年、1964年、1977年[2]。
1.1 在1954年汉江使用破冰船
1954年12月15日至1955年1月4日，雨雪天气持续时间长达21天，其中雨凇持续15天以上，汉口日平均气温低于0℃的时间长达23天，最低气温为-14.6℃，累积降水量75.4毫米，积雪深度32厘米。持续的严寒造成全省农作物冻害严重，油菜冻死近半。全省冻死耕牛11万余头，约占灾前耕牛总数的1/4。阳新、广济、郧县、松滋等地柑橘大部分冻死。
严寒天气使得汉水出现了罕见的结冰现象，天门境内汉江上可行板车，可见冰之厚。政府在汉江汉口至樊城的540多公里航线上，使用破冰船，结合爆破和人工作业，日夜不停地进行破冰，汉川县城隍港冰厚的地区，则使用炸药破冰。经过24天的努力，汉江全线终于在1月21日解除冰冻，恢复了航运。
1.2 在1964年出现严重雨凇
这次过程于1964年2月8日开始，雨雪过程持续达13天，灾害主要由雨凇造成。2月8日至12日，江汉平原出现了一次严重的雨凇天气，16日至20日又出现了轻度的雨凇。
雨凇对邮电通讯造成很大危害，压倒电线杆1046根。8日至12日的雨凇，造成地面结冰，使得武汉市部分汽车、电车停开。2月5日至26日，应山县冻死耕牛2848头，夏粮减产16.3%。经过各方共同努力，终于渡过了难关。
1.3 在1977年出现历史极端最低温
这次过程开始于1977年1月21日，雨雪日数持续10天。强寒潮冷空气入侵我省，其来势凶猛，不仅带来大雪，还使得降温剧烈，各地最低温异常低，降到-10℃至-18℃，且以武汉的-18.1℃为历史最低，纪录一直保持至今。
异常低温农业产生毁灭性的冻害。这次低温严重，使蔬菜、柑橘和油菜等越冬作物受到非常严重的冻害，造成重大的经济损失，仅武汉市就冻坏了几千万公斤蔬菜，造成市场供应紧张。全省齐心协力，最终战胜了低温灾害[2]。
2. 长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化
统计表明：中国北方的严重低温冷害都发生在拉马德雷冷位相时期的厄尔尼诺年，如1957、1969、1972、1976年[3]；中国南方的严重低温冻害都发生在拉马德雷冷位相时期的太阳黑子低值年和拉尼娜年（或厄尔尼诺年），如1954年12月15日至1955年1月21日湖南发生严重低温冷害，1964年2月8日-26日湖南发生低温冻害；1977年1月21日，湖南雨雪日数持续10天，强寒潮冷空气入侵，其来势凶猛，不仅带来大雪，还使得降温剧烈，各地最低温异常低，降到-10℃至-18℃，且以武汉的-18.1℃为历史最低，纪录一直保持至今。
以上灾情在1952-2008年长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化统计表中再次得到验证（见表1）[4]：在1947-1976年拉马德雷冷位相时期及其边界1977年，长江中下游冬季最大连续冰冻天数超过4天次数为5次，即平均5年发生一次；而1985-2007年期间一次也没有发生。综合考虑中国南方和北方的数据，上次拉马德雷冷位相期间中国平均每4年发生一次严重低温冻害。
丁一汇院士指出，因为中国全国范围的可靠气象资料是从1951年或1949年开始的，所以，科学的说法，说这次雪灾是“五十年一遇”是可以的，虽然从某些单项指标来看，有些超过了1951年来的极端值，成为有气象记录以来（中国东部气象记录约有120年左右的历史）的所谓百年一遇。我国的气候历史记录显示，自1951年以来，南方最严重的一次冷害发生在1954年冬天，这是发生在夏季长江最为严重的大洪水之后的冬天，雪区和冻雨范围和今年的雪灾差不多。根据记载，当年南方许多地区积雪深度为20～30厘米，最深处厚达1米，除长江干流外，大多数江河湖泊全面封冻，冰层普遍厚16～25厘米，最厚处冰层达到1米。淮河流域温度在-18℃到-21℃，长江以南在-5℃到-8℃，普遍降温在15℃左右。而今年的冷害尽管灾情严重，却没有关于江河封冻的报告，降温幅度南方平均也只在4℃左右。1976年至1977年也是一个严寒的冬天，洞庭湖、鄱阳湖、太湖等中国几大湖都封冻，达7－10天。这都是历史上很罕见的。但2008年“大雪灾”的某些指标，说是“百年一遇”，也不为过，例如湖南，湖北省雨雪冰冻天气的持续时间和影响程度超过了历史极值[4]。
图1 长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化[4]
从图1中可以看出，1947-1976年为拉马德雷冷位相时期（历时29年），长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化的高峰值从1955年到1984年（历时也29年），开始时间后延了8年，结束时间后延了8年；1977-1999年为拉马德雷暖位相时期（历时22年），长江中下游冬季最大连续冰冻天数超过4天1985-2007年期间（历时也22年）一次也没有发生。长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化的高峰值相对拉马德雷冷位相滞后8年，时间间隔的对应性非常准确。2000-2030年为拉马德雷冷位相时期，长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化的高峰值从2008年开始，开始时间后延了8年，依照规律，结束时间也应后延8年。这对预测今后低温冻灾有借鉴意义：未来30年中国低温冻灾可能频发。
从图1 中还可以看到，长江中下游冬季最大连续冰冻天数超过4天次数共7次，1955年（拉尼娜年，太阳黑子低值年）、1957年（厄尔尼诺年，太阳黑子高值年）、1964年（拉尼娜年，太阳黑子低值年）、1969年（厄尔尼诺年，太阳黑子高值年）、1972年（厄尔尼诺年）、1977年（厄尔尼诺年，太阳黑子低值年）、1984年（拉尼娜年，太阳黑子低值年）。拉尼娜、厄尔尼诺、太阳黑子极值与长江中下游冬季最大连续冰冻天数有很好的相关性。
3.讨论和结论
通过统计鉴别，我们发现湖南冻害有以下五大特征：
第一大特征：1954-1955、1964、1977年为湖南严重冻害年[7]，都处于1947-1976年拉马德雷冷位相时期及其边界，长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化的高峰值相对拉马德雷冷位相滞后8年。拉马德雷现象决定了太平洋上空的大气环流两种形式：冷位相型和暖位相型。
第二大特征：1954年和1964年发生了拉尼娜事件，1963年、1976-1977年发生了厄尔尼诺事件。
第三大特征：1954年为太阳黑子谷值年（m），太阳黑子数为4.4；1964年为太阳黑子谷值年（m），太阳黑子数为10.2；1976年为太阳黑子谷值年（m），太阳黑子数为12.6，1977年为太阳黑子谷值年的下一年（m+1），太阳黑子数为27.5。湖南冻害都处在太阳黑子低值年。
第四大特征：1954、1964、1977年都是北京强沙尘暴年[3-6，8]。
第五大特征：其后1-4年内爆发世界流感大流行，即1957-1958年、1968-1969年、1977年世界流感大流行。根据湖南暴雪冻害记录，1954、1964、1977年的暴雪冻害发生在拉马德雷冷位相时期拉尼娜事件或厄尔尼诺事件中的太阳黑子谷值年，其后，1-4年内爆发全球流感大流行。
根据湖南暴雪冻害可以预测的五大特征，在2000-2035年拉马德雷冷位相时期中，可能的太阳黑子低值年2018年和2029年湖南将发生低温冻害，2016-2017年预测为拉尼娜年，2018年预测为厄尔尼诺年[5, 6]。根据中国北方严重低温冻害都发生在拉马德雷冷位相时期的厄尔尼诺年，2008-2009年、2011年、2015年、2018-2019年是预测的厄尔尼诺年，因而是可能的北方严重低温冷害年[7, 8]。
根据统计规律，本次拉马德雷冷位相时期低温冻害的预测和预防形势严峻，低估或忽视将带来不可估量的损失。丁一汇院士指出，要研究在不断变化的气候条件下，天气、气候异常事件发生的规律和原因，以及重现期变短等问题。要立足于防大灾、重灾甚至巨灾出现的可能性[4] 。
杨冬红1，杨学祥1，2
(1.吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130026; 2.中国科学院国家天文台,北京100012)
摘 要：本文揭示了低温冻害与太平洋十年涛动、厄尔尼诺、拉尼娜、太阳黑子的相互对应关系，对气候及其相关灾害的预测有重大科学意义。规律表明，在拉马德雷冷位相时期，周期现象非常明显，低温冻害伴随拉尼娜和厄尔尼诺将越来越强烈。面对日益增大的全球灾害，海洋预报意义重大，有利于我们预防冻害，提前作出准备。
关键词：低温，太平洋十年涛动，冻害，太阳黑子，拉尼娜，厄尔尼诺
民政部副部长李立国1月23日说，在这次低温雨雪冰冻灾害中，农作物受灾面积1．78亿亩；倒塌房屋48．5万间；因灾直接经济损失1516．5亿元。在这次低温雨雪冰冻灾害中，已造成129人死亡，4人失踪，紧急转移安置166万人[1]。
2008年初中国南方的低温冻灾被称为50年一遇的突发灾害，在严重的灾害损失面前，有人可能心存侥幸，以为50年后才能再次遇到同样的灾害，丧失了预防灾害再次发生的警惕性。这是非常危险的。根据历史规律，未来30年内低温冻害频发。研究表明，中国严重的低温冻灾集中在20-30年的拉马德雷冷位相时期，而在20-30年的拉马德雷暖位相时期低温冻害的强度较小。50年前的1954年12月至1955年1月南湖南严重冻灾发生在1947-1976年的拉马德雷冷位相时期，2008年初南方的低温冻灾发生在2000-2030年的拉马德雷冷位相时期，中间间隔53年。所谓拉马德雷现象，亦称太平洋十年涛动（PDO）。
1．1947-1976年拉马德雷冷位相时期的中国南方暴雪冻害
1月30日，武汉区域气候中心专家“盘点”建国来湖南省发生的低温雨雪过程，称今年这个过程的强度已排行第二。除了今年，湖南省还有三次严重的低温雨雪过程，分别出现在1954年、1964年、1977年[2]。
1.1 在1954年汉江使用破冰船
1954年12月15日至1955年1月4日，雨雪天气持续时间长达21天，其中雨凇持续15天以上，汉口日平均气温低于0℃的时间长达23天，最低气温为-14.6℃，累积降水量75.4毫米，积雪深度32厘米。持续的严寒造成全省农作物冻害严重，油菜冻死近半。全省冻死耕牛11万余头，约占灾前耕牛总数的1/4。阳新、广济、郧县、松滋等地柑橘大部分冻死。
严寒天气使得汉水出现了罕见的结冰现象，天门境内汉江上可行板车，可见冰之厚。政府在汉江汉口至樊城的540多公里航线上，使用破冰船，结合爆破和人工作业，日夜不停地进行破冰，汉川县城隍港冰厚的地区，则使用炸药破冰。经过24天的努力，汉江全线终于在1月21日解除冰冻，恢复了航运。
1.2 在1964年出现严重雨凇
这次过程于1964年2月8日开始，雨雪过程持续达13天，灾害主要由雨凇造成。2月8日至12日，江汉平原出现了一次严重的雨凇天气，16日至20日又出现了轻度的雨凇。
雨凇对邮电通讯造成很大危害，压倒电线杆1046根。8日至12日的雨凇，造成地面结冰，使得武汉市部分汽车、电车停开。2月5日至26日，应山县冻死耕牛2848头，夏粮减产16.3%。经过各方共同努力，终于渡过了难关。
1.3 在1977年出现历史极端最低温
这次过程开始于1977年1月21日，雨雪日数持续10天。强寒潮冷空气入侵我省，其来势凶猛，不仅带来大雪，还使得降温剧烈，各地最低温异常低，降到-10℃至-18℃，且以武汉的-18.1℃为历史最低，纪录一直保持至今。
异常低温农业产生毁灭性的冻害。这次低温严重，使蔬菜、柑橘和油菜等越冬作物受到非常严重的冻害，造成重大的经济损失，仅武汉市就冻坏了几千万公斤蔬菜，造成市场供应紧张。全省齐心协力，最终战胜了低温灾害[2]。
2. 长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化
统计表明：中国北方的严重低温冷害都发生在拉马德雷冷位相时期的厄尔尼诺年，如1957、1969、1972、1976年[3]；中国南方的严重低温冻害都发生在拉马德雷冷位相时期的太阳黑子低值年和拉尼娜年（或厄尔尼诺年），如1954年12月15日至1955年1月21日湖南发生严重低温冷害，1964年2月8日-26日湖南发生低温冻害；1977年1月21日，湖南雨雪日数持续10天，强寒潮冷空气入侵，其来势凶猛，不仅带来大雪，还使得降温剧烈，各地最低温异常低，降到-10℃至-18℃，且以武汉的-18.1℃为历史最低，纪录一直保持至今。
以上灾情在1952-2008年长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化统计表中再次得到验证（见表1）[4]：在1947-1976年拉马德雷冷位相时期及其边界1977年，长江中下游冬季最大连续冰冻天数超过4天次数为5次，即平均5年发生一次；而1985-2007年期间一次也没有发生。综合考虑中国南方和北方的数据，上次拉马德雷冷位相期间中国平均每4年发生一次严重低温冻害。
丁一汇院士指出，因为中国全国范围的可靠气象资料是从1951年或1949年开始的，所以，科学的说法，说这次雪灾是“五十年一遇”是可以的，虽然从某些单项指标来看，有些超过了1951年来的极端值，成为有气象记录以来（中国东部气象记录约有120年左右的历史）的所谓百年一遇。我国的气候历史记录显示，自1951年以来，南方最严重的一次冷害发生在1954年冬天，这是发生在夏季长江最为严重的大洪水之后的冬天，雪区和冻雨范围和今年的雪灾差不多。根据记载，当年南方许多地区积雪深度为20～30厘米，最深处厚达1米，除长江干流外，大多数江河湖泊全面封冻，冰层普遍厚16～25厘米，最厚处冰层达到1米。淮河流域温度在-18℃到-21℃，长江以南在-5℃到-8℃，普遍降温在15℃左右。而今年的冷害尽管灾情严重，却没有关于江河封冻的报告，降温幅度南方平均也只在4℃左右。1976年至1977年也是一个严寒的冬天，洞庭湖、鄱阳湖、太湖等中国几大湖都封冻，达7－10天。这都是历史上很罕见的。但2008年“大雪灾”的某些指标，说是“百年一遇”，也不为过，例如湖南，湖北省雨雪冰冻天气的持续时间和影响程度超过了历史极值[4]。
图1 长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化[4]
从图1中可以看出，1947-1976年为拉马德雷冷位相时期（历时29年），长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化的高峰值从1955年到1984年（历时也29年），开始时间后延了8年，结束时间后延了8年；1977-1999年为拉马德雷暖位相时期（历时22年），长江中下游冬季最大连续冰冻天数超过4天1985-2007年期间（历时也22年）一次也没有发生。长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化的高峰值相对拉马德雷冷位相滞后8年，时间间隔的对应性非常准确。2000-2030年为拉马德雷冷位相时期，长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化的高峰值从2008年开始，开始时间后延了8年，依照规律，结束时间也应后延8年。这对预测今后低温冻灾有借鉴意义：未来30年中国低温冻灾可能频发。
从图1 中还可以看到，长江中下游冬季最大连续冰冻天数超过4天次数共7次，1955年（拉尼娜年，太阳黑子低值年）、1957年（厄尔尼诺年，太阳黑子高值年）、1964年（拉尼娜年，太阳黑子低值年）、1969年（厄尔尼诺年，太阳黑子高值年）、1972年（厄尔尼诺年）、1977年（厄尔尼诺年，太阳黑子低值年）、1984年（拉尼娜年，太阳黑子低值年）。拉尼娜、厄尔尼诺、太阳黑子极值与长江中下游冬季最大连续冰冻天数有很好的相关性。
3.讨论和结论
通过统计鉴别，我们发现湖南冻害有以下五大特征：
第一大特征：1954-1955、1964、1977年为湖南严重冻害年[7]，都处于1947-1976年拉马德雷冷位相时期及其边界，长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化的高峰值相对拉马德雷冷位相滞后8年。拉马德雷现象决定了太平洋上空的大气环流两种形式：冷位相型和暖位相型。
第二大特征：1954年和1964年发生了拉尼娜事件，1963年、1976-1977年发生了厄尔尼诺事件。
第三大特征：1954年为太阳黑子谷值年（m），太阳黑子数为4.4；1964年为太阳黑子谷值年（m），太阳黑子数为10.2；1976年为太阳黑子谷值年（m），太阳黑子数为12.6，1977年为太阳黑子谷值年的下一年（m+1），太阳黑子数为27.5。湖南冻害都处在太阳黑子低值年。
第四大特征：1954、1964、1977年都是北京强沙尘暴年[3-6，8]。
第五大特征：其后1-4年内爆发世界流感大流行，即1957-1958年、1968-1969年、1977年世界流感大流行。根据湖南暴雪冻害记录，1954、1964、1977年的暴雪冻害发生在拉马德雷冷位相时期拉尼娜事件或厄尔尼诺事件中的太阳黑子谷值年，其后，1-4年内爆发全球流感大流行。
根据湖南暴雪冻害可以预测的五大特征，在2000-2035年拉马德雷冷位相时期中，可能的太阳黑子低值年2018年和2029年湖南将发生低温冻害，2016-2017年预测为拉尼娜年，2018年预测为厄尔尼诺年[5, 6]。根据中国北方严重低温冻害都发生在拉马德雷冷位相时期的厄尔尼诺年，2008-2009年、2011年、2015年、2018-2019年是预测的厄尔尼诺年，因而是可能的北方严重低温冷害年[7, 8]。
根据统计规律，本次拉马德雷冷位相时期低温冻害的预测和预防形势严峻，低估或忽视将带来不可估量的损失。丁一汇院士指出，要研究在不断变化的气候条件下，天气、气候异常事件发生的规律和原因，以及重现期变短等问题。要立足于防大灾、重灾甚至巨灾出现的可能性[4] 。
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