La Ni(n)a年冬季亚洲中高纬环流与我国南方降雪异常关系

2007/2008年冬季,赤道中东太平洋形成了一次中等强度的La Ni(n)a事件.本文根据NCAR/NCEP再分析资料,探讨La Ni(n)a气候背景下亚洲中高纬大气环流及南亚上空南支槽强度与我国南方(25～35°N,110～125°E)多雪、少雪以及2008年1月我国南方大范围低温雨雪冰冻灾害的关系.分析指出,La Ni(n)a气候背景下,500 hPa高度场亚洲高纬位势高度偏高易出现阻塞型,当乌拉尔山阻塞高压强度、位置比鄂霍次克阻塞高压偏强、偏北时,入侵我国南方的偏北气流主要来自乌拉尔山地区,南方偏冷(距平达-4.0 ℃)多雪;当鄂霍次克阻塞高压强度、位置比乌拉尔山阻塞高压偏强、偏北,入侵我国南方的偏北气流主要来自鄂霍次克海地区,南方偏暖(距平达1.0 ℃)少雪.2008年1月500 hPa高度上亚洲高纬乌拉尔山阻高偏北、强度偏强(正距平中心值达120 gpm),入侵我国南方的2支偏北气流都来自乌拉尔山地区,南方出现了低温(温度距平达-4.0 ℃)雨雪冰冻天气;分析指出,200 hPa高度场南亚地区南支槽的强弱对我国南方降雪多寡有重要影响.     

中国南方多雪年环流特征及对关键区海温的响应

根据NECP/NCAR月平均再分析资料,采用回归分析、合成分析等方法,探讨了La Nia（El Nio）气候背景下,大气外强迫因子北大西洋中纬度（45°N,30°W）、赤道印度洋、我国南海和东海海域海温异常对亚洲环流及我国南方降雪多寡的影响。分析发现,La Nia气候背景下,北大西洋中纬（45°N,30°W）海温为正异常,有利于500 hPa高度场亚洲中高纬叶尼塞地区（50°N, 90°E）位势高度偏高并出现阻塞型,也有利于东亚冬季风环流加强;赤道印度洋、我国南海和东海附近海温出现负异常,850 hPa高度东亚大陆沿海低纬地区风距平场出现偏北风距平,我国南方多雪,温度相对偏低。El Nio背景下,北大西洋中纬度（45°N,30°W）海温为负异常,亚洲中高纬叶尼塞地区位势高度偏低,东亚冬季风环流偏弱;赤道印度洋、我国南海和东海附近海温出现正异常,850 hPa高度东亚大陆沿海低纬风距平场出现偏南风距平,我国南方多雪,温度相对偏高。回归分析指出,冬季500 hPa亚洲中高纬叶尼塞地区（90°E附近）的位势高度正（负）异常与北大西洋中纬度（45°N,30°W）附近海温正（负）异常有关;冬季850 hPa东亚大陆沿海低纬地区偏南（北）风距平与赤道印度洋、我国南海和东海地区的海温正（负）异常有关。La Nia气候背景下的2008年1月我国南方低温、雨雪、冰冻极端灾害事件的发生可能与北大西洋中纬度（45°N,30°W）附近以及赤道印度洋、我国南海和东海海温都出现正异常有关。     

2008年1月河南低温雨雪天气的中期环流特征

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,对2008年1月中下旬河南省出现的低温雨雪天气的特征、大尺度环流形势以及高低层大气的状态进行分析.结果表明: 2008年1月西太平洋副热带高压异常偏强偏北,有利于西南暖湿气流沿副高边缘向北输送,影响河南;东亚地区500 hPa高度距平东西部差距显著,标志着亚洲中纬度地区槽脊加强,环流经向度加大;东亚有较强冷空气活动,东亚从36候850 hPa明显的经向风负距平,也反映该时段冷空气活动较强.分析结果还显示,河南省冬季的持续低温雨雪天气与乌拉尔山阻塞高压的建立和维持有紧密联系:从乌拉尔山阻高的建立、维持到河南省低温雨雪天气的开始,从乌拉尔山阻高的崩溃到河南省雨雪天气的结束,中间的时间间隔约为510天.因此,乌拉尔山阻高的建立、维持和崩溃,对河南省低温雨雪天气的开始和结束有一定的指示意义.     

东亚阻塞高压与我国降水关系的分析及预测

利用1951～2005年资料,采用纬偏距方法定义了7月东亚阻塞高压指数,分析了7月东亚阻塞高压与东亚环流和我国降水的关系,并从大气环流和海温场探讨了7月东亚阻塞高压发展的前期征兆.结果发现:前期2月大西洋上空500 hPa西风环流强度,前期3月鄂霍次克海500 hPa高度,前期秋季10～11月夏威夷海区海温异常变化,对7月东亚阻塞高压建立与否具有显著的指示性,并给出了预测判据.     

日本东部附近海域海温异常对鄂霍次克海高压的影响

通过诊断分析和数值模拟,研究了初夏日本东部附近海域负的海温异常对6月鄂霍次克海地区阻塞高压的影响。首先,利用1951—2000年6月份的500hPa月平均位势高度资料计算了历年6月鄂霍次克海阻塞高压指数,并分析了它的变化规律。其次,对阻塞高压年和非阻塞高压年的500hPa位势高度及其异常进行合成和相关分析表明,阻塞高压年,鄂霍次克海地区存在明显的正高度异常,贝加尔湖附近为负高度异常,乌拉尔山附近为正异常,欧亚中高纬度地区纬向呈“ - ”型;日本东部为负高度异常,东亚呈偶极型。这种高度异常形势为鄂霍次克海阻塞形势的形成和维持提供了大尺度环流背景。对鄂霍次克海阻塞高压指数与同期北太平洋海温的分析结果表明,当鄂霍次克海阻塞高压活跃时,日本东部附近海域为明显的负海温异常。此外,对1998年6月的典型个例的分析也发现,当年强盛的阻塞形势维持时,日本东部附近存在强大的负海温异常。最后,设计假想的负海温异常试验,利用NCAR CAM3模式模拟了日本东部附近海域负的海温异常对初夏欧亚大气环流的影响。结果表明,在该地区5和6月加入较大负的海温异常后6月份鄂霍次克海地区500hPa会产生最大超过4dagpm的正位势高度异常并经检验显著,这种正的高度异常显然对鄂霍次克海阻塞高压的形成十分有利。     

江淮梅雨异常空间分布型对比分析

利用国家气候中心整编的中国160个测站的月降水资料,提取1951—2012年江淮流域26站6、7月份的梅雨量距平场资料进行EOF分析,将梅雨雨型分为北涝南旱型和南涝北旱型。利用NCAR/NCEP再分析资料对两种空间分布的典型年大气环流背景特征进行合成分析,结果表明:北涝南旱年,高纬度鄂霍次克海高压阻塞形势偏强,极涡偏弱,西太平洋副热带高压和南亚高压位置偏北,东亚副热带夏季风偏强,水汽辐合中心偏北;南涝北旱年情形基本相反,高纬度鄂霍次克海高压阻塞形势和极涡偏强,西太平洋副热带高压和200 hPa南亚高压位置偏南,东亚副热带夏季风偏弱,水汽辐合中心偏南。     

太原市汛期旱涝规律分析

利用子波分析和合成分析等方法，分析了太原汛期降水的多时间尺度特征和造成太原汛期旱涝的大气环流异常分布。结果表明：太原市汛期降水存在准2年、10年、16年的周期；当贝加尔湖上空500hPa高度场异常偏低（高）、西太平洋副高异常偏强（弱）时，有利于太原汛期洪涝（干旱）的形成；在850hPa水平风距平场上，来自新西伯利亚岛的偏北气流在100-140°E，50°N附近分成两支，一方面使得北来的冷空气减弱，另一方面，南下后使得低纬季风增强，太原汛期偏涝。而来源于鄂霍次克海北部的偏北气流、西北太平洋的偏东气流以及贝加尔湖以东的西北气流在60°N，115-120°E附近汇合，使入侵我国东部的偏北气流风速加大，太原在一致的西北气流控制之下，汛期偏旱。     

2013年夏季内蒙古地区降水异常分析

利用1961—2013年内蒙古地区102个气象台站的观测数据和NCEP再分析资料,分析了内蒙古地区2013年夏季降水特征和降水异常的成因。结果表明:内蒙古夏季降水的整体特点是雨带偏北,6、7月全区大部降水偏多,8月降水强度、范围减弱、减小。大气环流特征为东亚夏季风强度偏强,西北太平洋副热带高压偏强偏北,北太平洋涛动处于负位相,鄂霍次克海阻塞高压稳定维持。受鄂霍次克海阻塞高压阻挡,西北冷空气在内蒙古东北地区堆积,而西北太平洋的反气旋环流又将水汽源源不断的输送到此地,冷暖气流交汇造成该地区降水极端异常。     

2012年初欧洲严寒天气成因的分析

2012年初欧洲遭受了严重的低温严寒天气。分析表明:从对流层低层到高层持续的大气环流异常与此次严寒天气有着密切的联系,1、2月出现的北极涛动(AO)的强负异常是造成此次欧洲严寒天气的主要原因。AO负异常导致北大西洋副高异常偏强、偏东和偏北,使得暖湿空气沿副高北侧流向北极地区,极大减弱了欧洲暖湿空气的来源;同时使乌拉尔山高压强度偏强,位置偏西偏北,有利于上游偏强、偏北的大西洋副高的维持,并加强了极区冷空气南下西进,造成了南欧地区的严寒天气。AO负异常引起的地中海低压槽的加深,为北方冷空气的南下创造了有利条件,也使冷暖空气在地中海北岸交汇,从而导致亚平宁半岛和巴尔干半岛的暴雪天气。虽然La Nia事件对这次严寒天气也有一定的贡献,但AO负异常对这次严寒天气的作用远远大于La Nia事件的作用。     

冬季南支槽活动频次与中国南方降水的年际关系研究

为探究冬季南支槽活动频次对我国同期南方降水的影响,利用ERA-interim逐日再分析资料,基于低压槽客观识别技术,对1979—2015年冬季的南支槽活动进行了识别,并使用相关性分析、合成分析等方法分析了两者之间的年际关系。结果表明:南支槽活动频次指数(SBTI)与南方冬季降水存在着显著的正相关关系,当南支槽活动偏多(少),易造成西藏中部、重庆地区、湖北西部、贵州东北部等地降水偏多(少)。南支槽的活动影响南方冬季降水的主要原因是:当南支槽偏多年时,700 hPa风场的距平图上华南地区位于一"异常气旋"外围,500 hPa位势高度距平图上自高纬的冷空气和自低纬的暖湿气流在高原以南、西南地区聚集,有利于西南到长江中游一带降水偏多;当南支槽偏少年时,700 hPa风场的距平图上西南、华南受"异常反气旋"外围的偏北风控制,500 hPa位势高度距平图上南方地区处于单一暖湿气流的影响,使得西南、华南及长江中下游以南的地区降水偏少。     

亚洲夏季西风指数与中国夏季降水的关系

对1958—2000年亚洲纬向风和我国160站夏季降水进行SVD分析,发现两者具有良好的耦合关系。根据分析结果定义了一个可以表征我国夏季降水的亚洲夏季西风指数(IASW)。西风指数高(低)年,长江中下游夏季降水偏少(多),华南、河套和东北地区降水偏多(少)。同时分析了高、低西风指数年的环流特征,发现当长江中下游夏季降水偏多而华南、河套和东北地区降水偏少时,500 hPa呈负EAP型,鄂霍茨克海和乌拉尔山有阻高建立,西太平洋副热带高压偏南,105°E越赤道气流偏弱,东亚夏季风偏弱,高纬的偏北气流和低纬的偏南气流在我国长江中下游地区汇合,梅雨锋加强,使得雨带在此维持。前期鄂霍茨克海区域平均位势高度以及前期1—3月西太平洋的热带对流活动可以作为预测夏季西风强弱的前兆信号。     

华南夏季风降水开始日的异常与前冬大气环流和海温的关系

利用1951～2004年NCEP/NCAR再分析资料及ERSST海温资料,研究了华南夏季风降水开始日期的变化特征及其与前期冬季大气环流和海温的关系。小波分析表明,夏季风降水开始日期具有明显的年际和年代际变化,年际变化以准2～3年变化为主,年代际变化周期约16年。华南夏季风降水开始偏早年在大气环流上的前兆信号表现为前期冬季乌拉尔山阻塞高压偏强、东亚大槽较深,阿留申低压偏强,冷空气活动偏强。冬季,鄂霍次克海附近的海温异常为华南夏季风降水开始迟早有物理意义的、稳定正相关前兆信号。合成分析表明,冬季鄂霍次克海附近SST正异常时,5月100 hPa青藏高压偏东偏北偏弱,异常偏西风控制华南;850 hPa环流在华南表现为东北风,华南受冷空气影响为主,华南夏季风降水开始日期偏晚。相反时,若冬季鄂霍次克海附近SST负异常,5月100 hPa青藏高压偏西偏南偏强,异常偏东风控制华南;850 hPa环流在华南表现为偏南风,华南受热带系统影响为主,华南夏季风降水开始日期偏早。并提出冬季中高纬度地区冷空气活动影响华南夏季风降水开始日异常的物理机制。     

关键区海温年代际异常对我国东部夏季降水影响

利用1931—2010年UKMO HADISST1全球月海表温度、NOAA再分析资料及我国东部96个站月降水量资料,使用REOF,SVD及合成分析等方法探讨了关键区冬季海表温度 (SST) 年代际异常对我国东部夏季降水的影响。结果表明:当冬季黑潮区SST年代际异常处于正位相时,夏季500 hPa中高纬度地区位势高度呈“+-+”距平分布,西风带经向环流盛行,西太平洋副热带高压加强、西伸;850 hPa风场距平场上,北方地区为反气旋性异常控制,南海上空为异常偏南气流,这样的环流配置有利于我国东部夏季多雨带出现在长江中下游地区;当冬季南印度洋偶极子 (SIOD) 年代际异常处于正位相时,夏季500 hPa中高纬度地区位势高度为正距平,阻塞形势发展,经向环流盛行,有利于冷空气南下,西太平洋副热带高压强度偏强,位置略偏南、偏西;850 hPa风场距平场上,北方地区为一反气旋性异常控制,异常偏北气流延伸至我国南方地区,索马里越赤道气流偏强。这种环流配置使得副热带锋区偏南,夏季多雨带位于华南及东南沿海地区。     

珠三角冬季雷暴的大气环流特征及海温异常背景

利用珠江三角洲14站1月份的观测资料,进行珠三角地区冬季雷暴的气候统计,得出上世纪80年代后有出现次数增加的趋势。根据历史天气图以及NCEP/NCAP再分析资料,引发珠三角冬季雷暴的天气特点是:500 hPa多为南支槽和西风槽叠加,地面为静止锋或冷空气配合锋面南下、低压槽维持在华南;冬季雷暴发生前珠三角地区上干下湿配置明显,850、500 hPa上K和S i指数呈逐日较大增长趋势。对比1961~2003年珠三角地区冬雷年、非冬雷年1月的500 hPa平均高度距平合成图,分析形成珠三角冬季雷暴的大气环流特征,发现冬雷年的500 hPa大尺度环流背景是:欧亚中高纬平均高度距平从西到东呈“正负正”分布,即乌拉尔山附近有阻塞高压,欧洲长波槽深而活跃,蒙古、中国多低槽、冷空气活动,副热带高压偏强;相反,非冬雷年500 hPa的欧亚中高纬平均高度距平从西到东呈“负正负”分布,欧洲长波槽偏北,乌拉尔山附近没有稳定阻高建立,冷空气势力偏弱。同时,冬雷年1月的海温特征是:赤道东太平洋170~80°W附近为正海温距平区。     

北半球阻塞高压实时监测诊断业务系统

利用国家气象信息中心实时气象数据库的逐日500hPa高度场资料，确定了适合业务使用的北半球及关键区阻塞高压监测诊断方法。通过建立阻塞高压指数实现了对北半球中高纬地区任意经度上的阻塞形势的实时监测，同时在鄂霍次克海、贝加尔湖和乌拉尔山这三个对我国夏季降水有较大影响的地区选取关键区进行阻高实时监测。此外，还通过对北半球逐日和5天滑动平均500hPa环流场的监测，从而初步建立了北半球阻塞高压实时监测诊断业务系统。通过对2006年阻塞高压实时监测产品的诊断分析表明，监测到的北半球阻塞高压的出现位置和强度与实况相符。监测结果对于我国的夏季降水预报具有参考意义。     

夏季西太平洋副热带高压异常时的东亚大气环流特征

利用NCAR/NCEP月平均再分析资料,探讨夏季西太平洋副热带高压异常时东亚热带季风、梅雨锋及中高纬环流的变化特征.研究表明:夏季西太平洋副热带高压脊线异常偏南或脊点异常偏西时,东亚夏季风环流偏弱,850 hPa矢量风距平场上东亚热带地区出现反气旋性环流,副热带地区呈气旋性环流,500 hPa垂直速度距平场上东亚热带地区上升运动减弱,梅雨锋区上升运动加强,500 hPa高度上东亚高纬鄂霍次克海区域出现阻塞高压,高纬冷空气直达中纬度,梅雨锋扰动加强,造成江淮流域汛期降水偏多.夏季西太平洋副热带高压脊线异常偏北或脊点异常偏东时,东亚夏季风环流偏强,东亚大气环流系统的活动出现了与上述情况相反的异常型,江淮流域汛期降水偏少.     

1961—2022年兰州夏季高温特征及其环流形势

基于1961—2022年6—8月兰州最高气温观测资料和同期NCEP/NCAR再分析资料,分析兰州夏季高温分布特征及其形成的环流形势。结果表明：近62 a兰州高温日(日最高气温≥35℃)数年平均值为4.3 d,高温日数以1.3 d/(10 a)的气候趋势显著增加;平均高温初日为7月13日,平均高温终日为8月2日,高温初日变化呈明显提前趋势,高温终日推迟趋势明显;将高温初日与高温终日之间作为高温影响期,平均高温影响期为20 d,呈增长趋势。兰州高温年,欧亚大陆上空500 hPa位势高度场呈“两脊一槽”形势,乌拉尔山和鄂霍次克海附近高压脊形成阻塞高压;西太平洋副热带高压发展较强,西太平洋副热带高压脊线的位置偏北;对应温度场36°N附近有一暖中心存在,恰好与高压中心相匹配,这种配置有利于高温天气发生和维持;100 hPa南亚高压中心位置偏北,强度偏强,与500 hPa闭合高压单体共同对兰州夏季高温起到重要作用。     

盛夏高原季风指数的探讨及其对四川盆地降水的影响

综合考虑盛夏时期高原环流场与高度场的变化特征,提出了新的高原季风指数。通过相关统计、小波分析等统计方法,与其他高原季风指数进行对比研究,结果表明该指数能较好响应盛夏高原热力的年际变化,反映高原盛夏风场分布特征。在此基础上,利用该指数研究分析盛夏时期高原季风对四川盆地降水的影响。分析结果表明,盛夏高原季风偏强时,对流层中层印度半岛-孟加拉湾地区高度场偏高,西太平洋副热带高压,乌拉尔山阻塞高压,东北亚阻塞高压异常偏强,东亚/太平洋(EAP型)遥相关波列呈"+-+"分布。低层印度半岛-孟加拉湾和西太平洋高压外围的异常反气旋环流,将来自阿拉伯海、孟加拉湾和南海的暖湿气流输送至我国南方地区;乌拉尔山阻塞高压与东北亚阻塞高压之间的异常偏北气流和我国东北地区的异常东北风使北方冷空气南下。冷暖气流汇集于四川盆地,水汽辐合上升运动增强,导致该地降水偏多。     

气候变暖以来黑龙江省春防期高火险日数环流背景分析及预测

本文着重从气候变暖以来春防期高火险日数偏多年和偏少年北半球500hPa环流场背景分析,偏多年时距平场上正负中心形成以黑龙江省为中心自高纬向低纬呈"-,+"距平型,偏少年时距平场上正负中心形成以黑龙江省为中心自高纬向低纬呈"-,+"距平型.从前期北半球500hPa环流场异常形势演变,偏多年前期北半球500hPa距平场上极区为大范围正距平,极涡偏弱,鄂霍茨克海有阻塞高压存在,东亚大槽偏强,阿留申低压活跃,偏少年时前期极区为大范嗣负距平,极涡偏强,鄂霍茨克海没有明显的阻塞高压形势,东亚大槽偏弱,阿留申低压也不活跃.北半球500hPa环流场异常是造成春防期森林火险高火险日数多少重要原因,通过前期的环流背景对春防期高火险日数进行预测,进而做出春防期森林防火期趋势预测.     

中国南方雨雪冰冻异常天气原因的分析

2008年1月我国南方发生了罕见的持续严重雨雪冰冻灾害,对于这次小概率极端天气气候事件的初步分析表明,虽然这个冬季在赤道东太平洋存在明显的La Ni(n)a事件,但2008年1月无论是我国的异常降水场和温度场,还是亚洲和西太平洋地区的大气环流异常场都与历史上11个La Ni(n)a事件盛期1月的合成场有显著的差别,因此La Ni(n)a事件不是造成持续雨雪冰冻天气的直接罪魁祸首.进一步的分析发现这次持续严重雨雪冰冻天气的发生与多个大气环流系统的异常有关,而且更为重要的是它们的异常形成了某种形式的配合,我们称其为组合性异常.其中,乌拉尔山阻塞高压和贝加尔湖-巴尔喀什湖的横槽,为不断有冷空气从西路向南爆发提供了条件;东亚和日本地区的高度正异常使得北方冷空气的势力不是很强,适于锋面在我国南岭及其以北地区较长时间停留,为持续降水确立了背景;西太平洋副高偏强和偏西也对冷空气的向南推进起了阻挡作用;印缅槽的持续偏强和西太平洋副高的偏强一起使暖湿空气源源不断地输送到华南地区,有利持续降水的发生;持续的冷空气活动和持续的降水,导致持续的低温,为冰冻创造了条件.可以认为,大气环流的组合性异常是造成持续雨雪冰冻天气的直接原因.