1. 引言
Figure 1. Schematic map of the locations of Lanzhou, Xi’an, and Youyu in China
图1. 兰州、西安、右玉在全国位置示意图
发生在2023年4月20日至26日的冷空气过程中23日的气温降至最低值，是兰州、西安、右玉有历史数据以来的历史极值，而且最低值的顺序也违反常规，因此三地4月份的这次低温天气是本文研究的重点。兰州、西安、右玉地处西北地区东部(图1)，气候上看是西北冷空气和东南暖湿气流的交汇地带，容易发生特殊的天气事件。西北地区东部气象的研究中，暴雨大多具有夏季阶段性和集中期的特点，平均8a左右出现一次区域性暴雨，4月份的区域性暴雨很少 [1] 。因而一般对夏季 [2] - [10] 降水特征及异常成因比较关注，降雨伴随的降温不是关注的焦点，而春季降雨伴随超低温时就很有必要进行关注。西北地区东部春季降水发现有6个主要的异常区域，存在3a的准周期 [11] ，在1973年和1983年分别出现减少和增多的变化 [12] ；春季多雨对应的上游的高压脊和下游的东亚大槽减弱，同时南支气流加强 [13] ；春季多雨年水汽异常主要来源于偏东方向海洋上的向西输送和菲律宾及其北部海区的向北输送 [14] [15] [16] 。以上研究以季节降水研究为目标，掩盖了月际之间的差异 [17] [18] [19] ，同时也掩盖了4月里每一天的差异。西北地区东部雨养农业中4月是果树开花坐果、小麦返青、玉米播种的重要月份，发生干旱对农作物和果树的产量造成影响，而多雨伴随的低温“倒春寒”对农作物减产的影响同样重要。有研究指出，4月中下旬是西北区域性透雨发生的气候日期，透雨偏早对应于降水偏多，透雨偏晚则降水偏少 [20] [21] [22] 。发生在2021年4月23~24日的陕西东南部区域性暴雨、局地大暴雨过程被评定为陕西4月有气象记录以来最强的降雨过程，多站降雨量超过4月份日降雨量极值 [23] 。而今年的4月23日发生了西北地区东部降雨伴随超低温的重大天气事件，本文及时进行了跟踪，分析了兰州、西安、右玉的低温特征，以便为西北地区农业生产、日常生活、生态安全提供依据。
2. 资料来源和方法
1) 从2023年4月20日至2023年4月26日每天跟踪西安、兰州和右玉的最高温度和最低温度。
2) 从历史天气记录获取往年4月西安、兰州和右玉的最高温度和最低温度。
3) 用Excel作折线图。
3. 结果
这次冷空气发源于2023年4月20日，到4月26日结束，共7天。这7天影响我国的这股强冷空气制造明显降温，北方大部的气温在21~23日达到本次降温过程最低点，山西、陕西北部等地最高气温不足10℃，寒冷程度是同期罕见，其中甘肃中西部、陕西和山西等地均出现明显降温、降雪天气，局地降温幅度超过20℃。
3.1. 兰州天气
兰州4月20日至4月26日最高温度和最低温度记录(图2)显示，这次寒潮在20~24日达到最低温度，共计5天。20日最高温度10℃，最低温度6℃；21日最高温度8℃，最低温度5℃；22日最高温度9℃，最低温度6℃；23日最高温度8℃，最低温度5℃；24日最高温度9℃，最低温度4℃；25日温度逐步上升，到26日温度恢复到历史同期正常范围。
Figure 2. Temperature records in Lanzhou from April 20 to 26, 2023
图2. 兰州2023年4月20~26日温度记录
3.2. 西安天气
西安4月20日至4月26日最高温度和最低温度记录(图3)显示，这次寒潮在22~23日达到最低温度，共计2天。22日最高温度6℃，最低温度5℃；23日最高温度7℃，最低温度5℃；最冷天气有2天，24日温度逐步上升，到26日温度恢复到历史同期正常范围。
Figure 3. Temperature records in Xi’an from April 20 to 26, 2023
图3. 西安2023年4月20~26日温度记录
3.3. 右玉天气
右玉县4月20日至4月26日最高温度和最低温度记录(图4)显示，这次寒潮在20~25日达到最低温度，共计6天。20日最高温度7℃，最低温度0℃；21日最高温度3℃，最低温度−3℃；22日最高温度11℃，最低温度0℃；23日最高温度12℃，最低温度−3℃；24日最高温度7℃，最低温度−2℃；25日最高温度10℃，最低温度−5℃；到26日温度恢复到历史同期正常范围。
Figure 4. Temperature records in Youyu from April 20 to 26, 2023
图4. 右玉2023年4月20~26日温度记录
4. 讨论
4.1. 兰州、西安、右玉2023年4月20~26日低温天气天数的指标的比较
从图2、图3和图4中得出西安、兰州、右玉2023年4月20~26日寒潮天气最冷天气天数的指标列于表1中。
Table 1. Comparison of extreme low-temperature weather indicators in Lanzhou, Xi’an, and Youyu from April 20 to 26, 2023
表1. 兰州、西安和右玉4月20~26日寒潮极端低温天气指标比较
兰州、西安、右玉2023年4月20~26日寒潮天气最冷天气天数分别为5天、2天、6天。西安发生寒潮天气的天数只有2天，明显低于兰州和右玉的5天、6天，这个符合历史规律；寒潮天气的高温℃分别是8.8℃、6.5℃、8.3℃，西安发生寒潮天气的高温只有6.5℃，明显低于兰州和右玉的8.8℃、8.3℃，这个就是特例；寒潮天气的低温分别是5.2℃、5℃、−2.2℃，兰州和西安发生寒潮天气的低温℃分别是5.2℃、5℃，明显高于右玉的−2.2℃，这里西安的低温低于兰州的低温，这也是历史上的特例。
4.2. 兰州和西安天气极端低温的反常事件
兰州的海拔高度为1650 m，西安的海拔380 m，正常情况下，西安的温度要高于兰州5度左右，兰州的植物物候要晚于西安10~15天。
兰州、西安2023年4月20~26日寒潮天气最冷天最高温度℃分别是8.8℃、6.5℃，西安比兰州冷，出现倒挂；最冷天最低温度℃分别是5.2℃、5.0℃，也出现了倒挂，这就是这次寒潮天气的反常事件，打破了历史记录的极值。
4.3. 以西安为例探讨4月极端低温天气的气候波动
以西安泾河观测站为例，2023年4月23日24小时的低温为5.6℃，过去48小时低温为5.2℃，是近23年来历史同时期里比较低的温度，仅次于2001年4月9~10日和2007年4月2~4日，排第三位。近十几年来(表2)西安4月的低温天气，4℃~6℃低温天气共有6年，2018年4月6日最低温度为2℃ (当天高温16℃)，所以2023年4月20~26日低温过程都是正常气候波动。
Table 2. Statistics on extreme low-temperature weather in Lanzhou, Xi’an, and Youyu for the Month of April
表2. 兰州、西安和右玉4月份极端低温天气统计
4.4. 西安2023年与其它典型年份4月低温天气日期的比较
4.4.1. 西安2023年4月全月天气的特点
西安2023年4月平均高温20℃，平均低温9℃，极端高温29℃，极端低温5℃ (图2)。全月有2个低温峰值，分别在4月3日(最高温度10℃，最低温度9℃)和4月23日，两个峰值相距20天(图5)，极端低温出现在全月温度下旬。
Figure 5. Weather temperature in Xi’an for April 2023
图5. 西安2023年4月天气温度
4.4.2. 2023年和2022年两个年份4月天气的比较
Figure 6. Weather temperature in Xi’an for April 2022
图6. 西安2022年4月天气温度
西安2022年4月是较往年比较热的一个月，整月白天平均温度为23.7℃，夜间平均温度为11.3℃，最高温度33℃发生在2022年4月10日，最低温度7℃发生2022年4月16日。比较2023年4月(图5)和2022年4月(图6)的气温，2022年4月的低温在3日和17日附近，两者距离14天，第2个低温峰值比2023年(图5)提前7天左右，表现为不太低的低温，天气表现为暖和。
4.4.3. 2023年和2021年两个年份4月气温的比较
2021年4月平均高温18℃，平均低温9℃，最高气温出现在2021年4月30日为31℃，最低气温出现在2021年4月5日为6℃ (图7)。在4月5日和4月25日附近有一个低温峰值，两者相距20天，这个和2023年4月天气有共同的特点，而第2个峰值低温高，温差大，天气表现为暖和。
Figure 7. Weather temperature in Xi’an for April 2021
图7. 西安2021年4月天气温度
4.4.4. 2023年和2018年两个年份4月天气的比较
Figure 8. Weather temperature in Xi’an for April 2018
图8. 西安2018年4月天气温度
西安2018年4月平均高温25℃，平均低温10℃，极端高温32℃ (2018-04-19)，极端低温1℃ (2018-04-08)，极端低温这天高温16℃，不感觉冷。2018年4月的天气也有2个低温峰值(图8)，发生在8日和15日，两者相距7天，第2个峰值比2023年(图5)提前13天左右，温差相差6℃，低温相差9℃。故而2018年比2023年4月的第2个峰值的气候暖和。
4.4.5. 2023年和2015年两个年份4月天气的比较
西安2015年4月的天气上旬冷下旬热，白天平均温度为22.1℃，夜间平均温度为11.4℃，最高温度是发生在2015年4月28日的34℃，最低温度是2015年4月6日和13日的5℃。2015年4月的天气也有2个低温峰值(图9)，发生在6日和13日附近，两者相距7天，第2个峰值比2023年(图5)提前10天左右，温差6℃，故而2015年比2023年4月的第2个峰值暖和。
Figure 9. Weather temperature in Xi’an for April 2015
图9. 西安2015年4月天气温度
4.4.6. 2023年和2013年两个年份4月天气的比较
西安2013年4月是近几年来发生极端低温的一个月，平均温度为24℃，夜间平均温度为11.1℃，最高温度33℃发生在2013年4月16日，最低温度4℃发生在2013年4月6日。2013年4月的天气也有2个低温峰值(图10)，发生在6日和20日，两者相距14天，和2023年4月气温(图5)比较，接近2023年4月的第2个峰值，两者的温度峰值很相似，但是温差5℃，故而2013年比2023年4月的第2个峰值天气暖和。
Figure 10. Weather temperature in Xi’an for April 2013
图10. 西安2013年4月天气温度
4.4.7. 西安4月天气的共同规律
1) 一般来说，西安4月的天气有2个低温峰值的规律。第1个峰值紧接着3月的冷天气，伴随着关中地区第一场透雨 [22] 带来的降温，气候影响不明显；第2个峰值接近5月，如果极端低温且温差小，那么对气候的影响就很大。
2) 极端天气过程的共同点是风、雨和降温相结合，历史上这样的天气一般发生在4月的20~27日 [24] ，2023年4月20~26日的极端低温就发生在这个区间，甘肃东部、陕西和山西等地出现了小到中雨，局地大雨，20日至24日的5天累计降雨量超过50 mm，4月下旬出现长时间异常的降水和较大的累计雨量，气温降至冰点以下，给农作物造成损失。
5. 结论
西安的海拔小于380 m、兰州和右玉的海拔大于1400 m，正常情况下，西安的温度要高于兰州和右玉5℃左右，物候要早10~15天。但是，发生在2023年4月20~26日寒潮天气，温度出现了倒挂，这就是这次寒潮天气的反常事件，打破了历史规律。
一般来说，西安4月的天气有2个低温峰值。第1个峰值紧接着3月的冷天气，气候影响不明显；第2个峰值接近5月，如果极端低温且温差小，对气候的影响就很大。2023年4月20~26日的极端低温天气属于4月天气的第2个峰值，累计降雨量超过50 mm，西安的低温在冰点以上，兰州和右玉地区的低温在冰点以下，导致当地农作物受到冻害。
基金项目
陕西省秦创原“科学家 + 工程师”队伍建设，项目编号：2024QCY-KXJ-047。
参考文献
NOTES
*通讯作者。