重庆市一次特强区域性高温天气过程诊断

2017年7月16日至8月7日重庆市出现1968年以来最强的一次区域性高温天气过程。利用重庆市34个站点逐日气象观测资料、NCEP/NCAR逐日再分析资料以及国家气候中心副高特征指数资料等,对此次区域性高温过程的环流特征、可能的大气内部扰动机制进行诊断分析。结果表明:对流层低层水汽输送偏弱,中层副热带高压持续偏强、偏西,高层西风带偏弱、偏北,冷空气活动次数少且偏弱以及南亚高压偏强促使副高西进北抬,这种异常的环流形势引发了此次区域性高温天气过程。与历史上较为突出的区域性高温过程相比,此次高温过程期间中高纬度地区对流层中高层环流较为平直,无明显的槽脊发展,低纬热带至中纬度地区位势高度一致性偏高。重庆及周边地区水汽收支仍为水汽输入,但较常年明显偏弱,且散度场上表现为辐散,较常年辐合值明显偏强。可见,重庆地区长时间处于水汽输送偏少、下沉气流偏强的环流形势控制下,从而形成高温少雨天气。     

2019年江西严重夏秋连旱特征及成因分析

2019年江西出现罕见夏秋连旱过程,为有气象记录以来范围最广、强度最强的气象干旱,持续时间长达５个多月之久。期间出现了4轮大范围持续晴热高温天气过程,全省平均高温日数达45.4 d,多项气象指标创历史之最。利用MICAPS观测资料、江西省93个气象台站降水、气温资料以及NCEP/NCAＲ再分析资料、NOAA海表温度和向外长波辐射资料,对此次夏秋连旱天气过程的特征及成因进行了分析,结果表明：1） 中高纬环流平直,强盛西风气流阻挡了南北气流交换,冷空气难以南下,而副热带高压面积偏大、强度偏强、位置偏西,切断西南气流路径,暖湿空气难以北上,使得冷暖空气不能在长江及其以南地区交汇,是江西长时间持续干旱的主要原因;大气环流在本该发生调整的时期没有及时调整,是江西夏旱连秋旱的另一主要原因。2） 东海和南海的水汽偏南向西北方向输送,孟加拉湾的水汽偏西向北方向输送,三条水汽通道在四川及以北地区汇合,到达江西的水汽通量输送较常年同期异常偏弱,不利于江西降水的产生。3） 赤道中东太平洋海面异常降温,引起赤道太平洋Walker环流发展,Hadley环流加强,使得包括江西在内的长江中下游以南地区下沉运动增强;而副热带西太平洋低值系统活跃,使得副热带高压长时间稳定维持在偏北的位置,加剧了江西干旱的发生。     

2014年秋季我国华西地区降水异常的成因分析

2014年秋季,全国平均降水量较常年同期偏多,其中华西地区降水偏多明显。季内,我国华西地区降水阶段性变化显著。分析表明,秋季华西地区降水偏多可能与热带印度洋海温偏高有关。印度洋海温偏高,一方面有利于西北太平洋地区对流层低层异常反气旋式环流的发展和东南水汽输送的加强,另一方面印度洋海温的偏高有利于印度洋地区对流的活跃和西南水汽输送的加强。在中高纬地区,贝加尔湖地区为异常低槽区,易引导冷空气南下影响我国华西地区。同时,西太平洋副热带高压强度偏强及西伸脊点的偏西,综合导致华西地区秋季降水偏多。而华西地区降水的季内变化与西太平洋副热带高压的异常活动有关。     

1991年5-7月江淮洪涝:水汽和冷空气的作用比较

对1991年5-7月江淮流域持续性暴雨的环流异常进行分析,比较造成此次洪涝的水汽输送和冷空气活动重要性。结果表明：（1）东亚大槽维持在中国东北上空发展明显,同时鄂霍次克海上空没有建立强大阻高,这种形势有利于冷空气持续向南侵袭,盛行经向环流。此外,低纬度地区,西太平洋副热带高压主体位置于常年同期相比,明显偏西、偏强,有利于暖湿气流沿副热带高压北上到达江淮流域,与北方冷空气辐合形成强降水。（2）通过定义I_T和I_q分别表征温度与水汽对降水的贡献,发现此次江淮流域地区强降水是由对流层低层水汽异常增多和气温异常偏低共同造成的,作用基本相当。     

2017年秋季四川阴雨寡照特征及成因分析

利用四川省气象台站逐日降水、日照时数资料,NCEP/NCAR逐日及逐月再分析资料和NOAA提供的月平均海表温度资料,通过现代学统计方法研究了2017年秋季四川阴雨寡照的主要特征及其成因。结果表明：2017年9—10月四川秋绵雨天气特征明显,呈现出雨日偏多、日照偏少、阴雨寡照持续时间长等特点。9月对流层中层贝加尔湖至巴尔喀什湖地区上空为宽广倾斜的低压槽,有利于冷空气东移南下影响四川,同时西太平洋副热带高压偏强西伸,冷暖空气交汇于四川上空,形成持续性降水。10月对流层中层西太平洋副热带高压偏北偏西偏强和印缅槽加深共同作用,有利于来自孟加拉湾和西太平洋的水汽向四川输送,为四川带来持续性降水。进一步分析发现,9月Rossby波能量频散特征有利欧亚中高纬环流的持续和维持,能量频散是巴尔喀什湖至贝加尔湖地区上空低压槽稳定维持的重要原因。此外,9—10月赤道中东太平洋海温明显偏低,且不断加强发展,是西太平洋副热带高压偏强偏西偏北和印缅槽偏深的重要外强迫源。因此,由海温外强迫和Rossby波能量频散造成的大气环流异常,导致了9—10月四川秋雨期阴雨寡照天气的持续。     

2016年8月甘肃省持续性高温过程及其异常大气环流特征

利用1960-2016年甘肃省81个测站的逐日气温资料、NCEP/NCAR再分析资料,对2016年8月发生在甘肃省的高温天气基本特征及高温期间异常环流特征进行了分析研究。结果表明:(1) 2016年夏季高温日数甘肃东部地区大部分站点比气候平均值多5天左右;尤其是7月底至8月下旬的高温天气过程,不论是高温天气强度,还是高温天气范围,均为历史罕见。(2)高温发生期间,南亚高压中心较同期偏北5～10个纬距,且中心略向东偏移,造成冷空气不易南下;副热带西风急流中心覆盖面积明显扩大,急流核的位置偏北3～5个纬距,急流中心区向东明显移动,且分布形态由纬向型转为经向型,对高温天气的发展维持有重要作用。(3)受南亚高压、副热带西风急流的影响,大陆暖高压异常强大稳定,同时,乌拉尔山阻塞高压出现天数达10天以上,抑制西风带槽脊系统的东移,甘肃境内难以形成有效的降温降水天气。(4)甘肃境内水汽含量虽较往年偏多约20%,尤其是甘肃西部地区,但水汽辐散偏强,不易形成降水;此外,下沉气流异常偏强,高层空气下沉增温,有利于高温天气的发展与维持。     

2016年四川省持续性高温天气时空变化特征及其成因

利用四川省134个地面站的逐日最高气温资料和ERA-interim再分析资料,对2016年四川省持续性高温天气过程的时空变化规律及其持续期间大尺度环流的异常演变特征进行诊断分析,结果表明:2016年8月11~26日,四川省出现历史罕见的持续大范围高温天气,全省平均最高气温、高温日数和持续高温日数均突破历史同期极值,为1968年以来最大,高温站点占比达76.1%;高温持续期间,副高持续加强并西伸,南亚高压偏强且异常东伸,二者的位置配置致使四川长期处于异常反气旋控制之下,盛行下沉气流,是诱发此次持续性高温的直接原因;东亚东部地区环流平直,伴随位势高度场正异常和偏北的副热带西风急流,致使冷空气南下受阻,同时对流层低层水汽异常辐散伴随强下沉运动,降水偏少,促使高温发展和维持。      

2019年长江中下游伏秋连旱的异常特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料及实况观测资料,分析了2019年中国长江中下游地区伏秋连续干旱期间的降水、温度及大气环流异常特征。结果表明：此次干旱具有持续时间长、降水偏少严重、气温较历史同期明显偏高、高温日数明显偏多等极端性特点。西太平洋副热带高压偏强,位置相对偏西、偏北,是形成长江中下游伏秋连旱的最主要原因;南亚高压东伸及负涡度向东输送,利于副热带高压西伸,长江中下游地区始终位于东亚副热带西风急流出口区右侧、对流层中高层负涡度的叠加作用区,使得垂直方向上的下沉辐散得到显著增强;自乌拉尔山至贝加尔湖高压脊形成的"高压坝",偏弱的极涡和东亚大槽等异常中高纬环流形势稳定维持,使得西风带中的气旋性扰动不易影响到副热带地区,利于西太平洋副热带高压的稳定及干旱的维持;频繁的热带系统活动,使得副热带高压在热带对流加热区以北的负涡度作用下得以进一步加强,并且导致对流层低层西南气流、越赤道气流和东南气流等三支气流在向北的输送路径上发生改变,并使长江中下游地区水汽辐合偏弱,使干旱得以维持。     

2003年陕西秋季连阴雨降水特点及环流条件分析

文章分析了陕西省2003年秋季连阴雨降水的特征和形成秋季连阴雨天气的天气学、热力学特点。结果表明:2003年陕西秋季连阴雨降水的主要特征是降水的落区和时间相对集中, 降水强度大, 日数多且持续时间长, 是1954年以来陕西又一次极端连阴雨事件。在大气环流由夏季型向冬季型转变过程中, 对流层高层西风急流南压至40°N时, 青藏高原东北侧包括陕西在内的西北地区东部, 位于急流南侧的高空辐散区, 该地区对流层低层却保持着高温高湿的热力特征, 对流上升运动活跃, 形成了低层辐合高层辐散的垂直环流机制, 这时对流层中部500 hPa欧亚环流形势相对稳定, 乌拉尔山的长波脊和中亚低槽维持, 偏强、偏北、偏西的副热带高压外围偏南气流为该区域输送了大量的水汽, 从而形成了陕西及西北地区东部持续的连阴雨天气; 当西风带中纬度新疆高压脊建立, 副热带高压东移南退时, 陕西及西北地区东部的连阴雨天气结束。     

2015年5月18—19日江西南部区域性暴雨天气过程成因

利用常规气象观测资料及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对2015年5月18—19日发生在江西南部的区域性大暴雨天气过程的雨情及影响系统进行了分析。结果表明,中高纬度地区东北冷涡东移南调,引导其南侧高空槽东移,并引发弱冷空气南下;副热带高压偏强且维持在18°N附近。弱冷空气与副热带高压北侧西南急流持续交汇有利于江西南部地区出现大暴雨的稳定环流型。副热带高压西北侧旺盛的水汽输送及辐合在江西南部的维持为大暴雨的发生提供了充足的水汽条件。多尺度系统相互作用导致江西南部的东北部局地较强的静止锋锋生作用是此次大暴雨天气过程发生的主要天气学成因。     

2010年1-3月大气环流与桂西北干旱

利用Micaps提供的常规资料、卫星水汽图像和地面气象记录资料,对2010年1-3月桂西北出现的干旱天气成因进行分析。结果表明:干旱天气出现和维持与特定的大气环流异常相联系。副热带高压偏强位置偏西,阻挡了水汽由南向北输送的路径,不利于降水云雨形成;长波槽宽而浅,冷空气沿着宽槽纬向传播,使得冷空气南下强度减弱,路径偏东;南支槽强度偏弱,西南水汽的输送能力差。     

2022年我国夏季极端高温阶段性特征及成因北大核心CSCD

利用常规观测和自动气象站加密观测资料以及ERA5再分析资料分析2022年夏季我国大范围极端高温阶段性特征及其热动力成因,结果表明:此次极端高温存在两个不同阶段:6月高温区集中在华北黄淮地区,7—8月高温区位于四川盆地—长江中下游地区;两个阶段极端高温均发生在异常环流背景条件下,对流层上层为显著偏强的南亚高压控制区,其主导系统分别为500 hPa强烈发展的华北高压脊和异常强盛的副热带高压坝;Rossby波能量自上游向华北地区持续频散和瞬变天气扰动偏弱是华北高压脊增强和维持的主要成因,西北太平洋副热带高压南侧的大气热源增强、赤道附近热带辐合区异常偏强的上升气流在30°N副热带高压脊线附近下沉,有利于西北太平洋副热带高压的西伸加强且稳定维持。对流层低层强烈暖平流和边界层非绝热加热是华北黄淮地区高温形成的主要影响因子,高温的维持主要依靠异常强烈的非绝热加热;四川盆地—长江中下游地区高温的形成受深厚对流层内异常下沉增温和边界层内非绝热加热共同影响,高温长时间维持的影响因子除非绝热加热外,极端强盛的南亚高压控制区内异常绝热加热项(下沉增温)的贡献亦不可忽视。     

夏季青藏高原及周边上对流层水汽质量及其向平流层传输年际异常. I：水汽质量异常主导型

本文利用逐年7~8月平均的ERA-Interim再分析资料并结合SWOOSH(Stratospheric water and ozone satellite homogenized)水汽数据,分析了青藏高原及周边地区330~360 K层次水汽质量分布的年际异常特征及其成因。结果表明,水汽质量分布异常表现为整体异常型、东西偶极异常型和南北偶极异常型三个主导分布型。整体异常型在水汽质量整体偏多时,青藏高原地区对流和垂直向上的水汽质量非绝热传输偏强,上对流层为异常偏强的水汽质量非绝热辐合;此时对应南亚高压偏强,青藏高原地区上对流层的水汽质量绝热辐散和高原以西地区的水汽质量绝热辐合都异常偏强,水汽质量整体偏少时则相反。东西偶极异常型水汽质量呈西多/东少分布时,青藏高原西部(中东部)对流和垂直向上的水汽质量非绝热传输异常偏强(弱),上对流层的水汽质量非绝热辐合和水汽质量绝热辐散也异常偏强(偏弱);同时对应南亚高压偏西,青藏高原以西到伊朗高原的上对流层有异常的自东向西的水汽质量绝热输送和水汽质量绝热辐合。水汽质量呈西少/东多分布时则有相反的结果。南北偶极异常型水汽质量呈北多/南少分布时,对应南亚高压偏北,青藏高原北部的上对流层有异常自南向北的水汽质量绝热输送所造成的水汽质量辐合,同时该地区低层异常偏强的自下向上的水汽质量非绝热输送也加强水汽质量辐合,而青藏高原南侧上对流层则为异常偏弱的水汽质量绝热辐散和水汽质量非绝热辐合,水汽质量呈北少/南多分布时相反。     

江西春季降水异常的环流特征及其对ENSO事件的响应

利用江西省83个气象观测站1961—2018年春季(3—5月)逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,对江西春季降水异常的大气环流特征及其对ENSO事件的响应进行了研究。结果表明:江西春季降水异常偏多年,中层500 hPa中高纬地区受欧亚型环流(EU型)影响,乌拉尔山附近阻塞高压系统活动频繁,贝加尔湖地区低槽偏强,西太平洋副热带高压(简称西太副高,下同)偏强,有利于北方冷空气南下并与偏南暖湿气流在江西上空交汇;低层850 hPa菲律宾以东西太平洋地区为异常反气旋环流控制,造成南海水汽向江西地区输送加强。而江西春季降水异常偏少年,其环流特征表现则与之相反。ENSO是影响江西春季降水的重要强迫信号,厄尔尼诺(拉尼娜)衰减年,春季东亚地区低层850 hPa西太副高偏强(弱),有(不)利南海上空水汽向江西地区输送,低层辐合(辐散)和高层200 hPa辐散(辐合)形成的动力抬升条件是造成江西地区降水偏多(少)的主要原因。     

2017年陕西高温事件的大气环流异常及成因

利用陕西省自动气象站逐日气温资料、NCEP/NCAR 25°×25°全球再分析资料,对2017年极端高温事件进行分析,研究大气环流异常特征及成因。结果表明：在全球变暖背景下,2017年7月陕西出现的极端高温天气过程,持续时间长、极端高温强,为历史同期罕见。通过对大气环流异常的诊断分析表明,西太平洋副热带高压（简称副高）较常年偏强并显著西伸、南亚高压偏东偏北是导致2017年7月陕西出现大范围极端高温天气的直接原因。垂直下沉运动较常年异常显著,副高中心强烈的晴空辐射和深厚的下沉增温作用使整层气温持续偏高。水汽通量异常表现为北风通量,不利于水汽输送和降水天气形成,湿度条件较常年差,造成了陕西的高温少雨天气。     

夏季青藏高原及周边上对流层水汽质量及其向平流层传输年际异常.Ⅰ：水汽质量异常主导型

本文利用逐年7～8月平均的ERA-Interim再分析资料并结合SWOOSH(Stratospheric water and ozone satellite homogenized)水汽数据,分析了青藏高原及周边地区330～360 K层次水汽质量分布的年际异常特征及其成因。结果表明,水汽质量分布异常表现为整体异常型、东西偶极异常型和南北偶极异常型三个主导分布型。整体异常型在水汽质量整体偏多时,青藏高原地区对流和垂直向上的水汽质量非绝热传输偏强,上对流层为异常偏强的水汽质量非绝热辐合;此时对应南亚高压偏强,青藏高原地区上对流层的水汽质量绝热辐散和高原以西地区的水汽质量绝热辐合都异常偏强,水汽质量整体偏少时则相反。东西偶极异常型水汽质量呈西多/东少分布时,青藏高原西部(中东部)对流和垂直向上的水汽质量非绝热传输异常偏强(弱),上对流层的水汽质量非绝热辐合和水汽质量绝热辐散也异常偏强(偏弱);同时对应南亚高压偏西,青藏高原以西到伊朗高原的上对流层有异常的自东向西的水汽质量绝热输送和水汽质量绝热辐合。水汽质量呈西少/东多分布时则有相反的结果。南北偶极异常型水汽质量呈北多/南少分布时,对应南亚高压偏北,青藏高原北部的上对流层有异常自南向北的水汽质量绝热输送所造成的水汽质量辐合,同时该地区低层异常偏强的自下向上的水汽质量非绝热输送也加强水汽质量辐合,而青藏高原南侧上对流层则为异常偏弱的水汽质量绝热辐散和水汽质量非绝热辐合,水汽质量呈北少/南多分布时相反。     

2022年广西罕见龙舟水的大尺度环流成因分析

利用NCEP大气再分析资料、广西降雨量资料，对2022年广西罕见龙舟水的大尺度环流成因进行了分析，结果表明：2022年龙舟水期间高层欧亚中高纬地区高压脊异常偏强，引导冷空气持续南下影响华南地区，副热带西风急流强度偏强、位置偏南，南亚高压强度偏强、位置偏东，在广西上空构成了有利于垂直运动的环流配置。中层西太平洋副热带高压强度偏弱，西段脊线位置偏南，导致水汽输送偏南。低层索马里越赤道气流异常偏强，南海夏季风爆发偏早，前沿位置偏南，水汽收支在华南地区较常年偏多40%。在多个大尺度环流系统异常特征共同作用下，广西发生了大范围持续性暴雨天气。     

2014年夏季豫西北高温干旱成因分析

2014年夏季河南省西北部出现持续性的高温干旱少雨天气,干旱给农业生产和人民生活造成严重灾害。选取豫西北的焦作为代表,利用1979~2010年的温度、降水以及NCEP 1°×1°资料,分析了2014年6~7月豫西北高温干旱的大气环流形势和相关物理量场,归纳出这次63 a不遇的夏旱成因:100 h Pa南亚高压异常西伸北抬的同时,东伸指数偏强;中层500 h Pa西太平洋副热带高压较常年异常偏西偏北,副热带高压脊线在30°N附近维持,使得豫西北在6~7月多为副高控制,冷空气活动偏北无法南下,造成豫西北地区出现持续高温天气。豫西北地区处在水汽通量辐散区域,水汽输送通道较气候平均呈现偏弱和断裂的状态,6~7月持续副高控制下的下沉运动造成豫西北地区局地气温上升,对流活动偏弱,同时大气可降水量较常年同期偏少3成左右,导致豫西北地区夏季降水偏少,形成干旱。     

2011年夏季气候异常及主要异常事件成因分析

本文对2011年夏季的中国气候及大气环流异常特征进行分析,发现我国总体气温偏高,降水偏少。西北西部、华北南部、江淮至江南一带,西南地区东部等地出现了阶段性的较大范围极端高温天气过程。西南地区东部和广西等地出现严重干旱;而长江下游地区降水显著偏多。进一步对中国气候异常事件的成因分析表明：异常高压的长期维持,孟加拉湾的向北水汽输送偏弱及西太平洋副热带高压位置偏东使其西侧的东南和偏南水汽输送对我国西南地区影响小是导致西南地区严重干旱的大气环流因素;2010年秋季出现的中部型拉尼娜事件可能是西南干旱的一个重要外强迫条件。2011年夏季亚洲极涡偏弱偏小,欧亚中高纬地区经向环流偏强,有利于冷空气南下;同时,中纬度西太平洋地区海温持续偏低而激发反气旋性环流产生,造成西太平洋副高偏大偏强,冷暖气流在长江下游地区交汇造成降水显著偏多。     

2006年川渝伏旱同期环流场和水汽场异常特征分析

2006年盛夏川渝地区发生了严重的伏旱灾害,通过对同期大气环流异常的诊断分析表明,2006年盛夏期间,我国川渝地区上空存在由东北向西南的异常水汽输送,从中南半岛到西南地区持续存在经向水汽输送的负异常中心,导致川渝地区上空维持着一个水汽输送辐散异常的中心,这种水汽输送形势有利于伏旱灾害的发展.西太平洋副高较常年持续异常偏北、偏西,强度偏强,它与东伸的伊朗高压及异常的青藏高压一起构成一条高压带,这也在很大程度上促进了川渝地区持续伏旱灾害的发展.