贵州西部2009年2月异常高温气候分析

对2009年2月贵州西部出现的异常高温天气诊断分析,结果表明:此次异常高温天气主要由于极涡较常年偏东、偏弱,中高纬一直维持纬向环流,热低压较常年偏强,高层辐合、低层辐散,使得存在较强的下沉运动引起热低压维持,地面出现高温少雨天气。     

2021年秋季江西异常高温天气及环流背景分析

2021年秋季江西出现范围广、强度强、持续时间长的高温天气过程,多项气温指标创历史同期新高,10月1—5日全省仍出现20站次危险性高温天气。利用江西省93个国家气象观测站、MICAPS观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,对此次罕见秋季异常高温天气的过程的特征及环流背景场进行了分析讨论。结果表明：1） 西太平洋副热带高压是江西秋季高温天气的主导系统,强大的副热带高压控制区内盛行的下沉运动产生大气绝热加热是此次秋季异常高温的主要形成原因。同时,西风急流偏强以及南亚高压撤退时间偏晚,使得西风带短波槽脊活动不易影响到副热带地区,有利于副热带高压强度和位置的稳定维持,冷空气难以南下到达长江中下游地区,高温天气得以发展。2） 中低层暖平流输送有利于局地温度升高从而形成高温天气,江西上空对流层异常增温一定程度上加剧了该地区秋季高温的持续。3） 江西境内水汽通量散度呈现负距平,表明水汽辐散程度弱于常年同期,未出现水汽输送的大幅减弱。同时,对流层中下层存在一定的上升气流,部分水汽凝结形成降水。因此,异常高温期间未出现严重干旱。     

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。     

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。     

江苏6—7月降水与前期澳大利亚高压及相关海温异常的关系

利用5月份澳大利亚海平面气压和中国107站的6—7月降水资料,使用SVD方法揭示了5月份澳大利亚高压(简称澳高)与江苏汛期(6—7月)降水(简称汛期降水)的联系及可能原因,研究表明:当5月澳高偏强时,汛期环流特征表现为:(1)低层风场在30°N附近存在明显的风向切变,上升气流显著,并且西太平洋副热带高压较常年偏西,这样有利于降水增多;(2)130°E附近的越赤道气流显著加强,为降水提供了很好的水汽条件。主要影响途径:当5月澳高偏强(偏弱)时,与澳高相联系的印度尼西亚附近海温持续性偏冷(偏暖),偏冷(偏暖)的海温一方面使得其区域低层风场的异常辐散(辐合),异常辐散(辐合)风场作为涡度源通过Gill型响应可引起西太平洋异常反气旋(气旋)环流,有利于副热带高压较常年偏强偏西(偏弱偏东),也增强(减弱)了自南向北的暖湿气流的输送;另一方面引起其区域下沉(上升)气流异常,进而通过类似与EAP波列,激发江淮地区的异常上升(下沉)气流,使得汛期降水偏多(偏少)。     

2013年夏季西太平洋副高异常特征及其对湖南高温干旱的影响

利用湖南96个测站的逐日降水、日最高气温和NCEP/NCAR再分析资料、海温资料,分析了2013年夏季西太平洋副热带高压异常活动特征、成因及其对湖南高温干旱的影响。结果表明,2013年夏季西太平洋副高异常偏西、偏强,使得湖南一直处在高压下沉气流控制下,形成持续高温干旱天气。造成副高变异的原因主要有:(1)2012年冬季至2013年春季,赤道东太平洋海表温度持续偏低,印度洋—赤道西太平洋海表温度持续偏高,使得Walker环流和Hadley环流的上升和下沉运动得到加强,西太平洋副高西伸、加强;(2)南亚高压一次次东伸,通过强烈高空负涡度平流的动力强迫,造成西太平洋副高区内的下沉运动,导致副高稳定维持,天气晴热高温;(3)西风急流较常年偏北,纬向环流偏强,导致副热带高压在偏北位置稳定维持,200 h Pa高空辐合增强,辐合中心位于30°N以北,造成500 h Pa副高下沉运动区位置偏北、偏强。     

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。     

天山北坡中部一次罕见特大暴雪天气成因

利用我国数值预报产品T6390场预报资料和新疆天山北坡中部地区的地面降雪量资料,分析新疆天山北坡中部地区2010年2月23日发生的罕见特大暴雪天气的特征及这次过程形成的原因。结果表明:这场罕见特大暴雪天气具有降雪强度强、范围广、积雪深度异常偏厚、灾情严重等特点,属60a不遇。乌拉尔山长脊、西伯利亚冷涡东移为罕见特大暴雪天气的发生提供了大尺度环流背景,冷涡外围强锋区中分裂出的中尺度短波、西南急流、700hPa中尺度辐合带、850hPa"人"型切变场、中高压、中低压以及地面冷锋是特大暴雪的直接影响系统;高低空形势场、急流和锋区以及中尺度的动力、水汽因素的有利配合为特大暴雪的发生提供了必要条件。特大暴雪发生在高空锋区短波槽前的冷暖平流交汇区、700hPa中尺度辐合带、850hPa"人"型切变场、西南急流、地面冷锋、中低压后部和中高压前部、强的能量锋区、高湿区以及水汽通量辐合区的重合区域内。特大暴雪发生过程中,天山北坡中部上空维持一个由低层到高层强盛的动力性纬向垂直环流圈,为冷暖气流共同作用提供了动力条件;正、负涡度中心的配置,有助于天山北坡中部上空的低值系统和锋区的加强。高空急流加强了特大暴雪天气的上升运动;强盛的低空西南暖湿急流将里咸海地区的高温高湿不稳定气流输送到天山北坡中部上空,为特大暴雪天气提供了热力、水汽和不稳定能量的条件。     

2003年淮河流域特大暴雨期间低纬环流分析

利用NCEP NCAR提供的OLR和气象要素场再分析资料 ,对 2 0 0 3年 6～ 7月淮河流域特大暴雨期间西南季风和东亚季风以及热带低纬地区环流的异常特征及其对梅雨暴雨的贡献进行了分析。结果表明 ,暴雨期间 ,长江流域附近地区维持准稳定的比常年明显偏强的南风带 ,北方冷空气亦比常年偏强 ;三次强降雨过程 ,低层均表现为稳定的强南风与阶段性增强的偏北气流的经向辐合。三次强降水过程中有两次 ,来自西北太平洋的东南气流的水汽输送占主导地位。异常环流分析表明 ,淮河流域强降雨时段 ,东南亚季风和南海季风异常偏弱 ;赤道西北太平洋地区东风气流比常年同期异常偏强。诊断分析认为 ,高原东部和南部地区对流活动比常年同期偏弱 ,80～1 1 5°E地区越赤道气流比常年异常偏弱 ,可能是西南季风异常偏弱原因。而偏强的WAKER环流可能是西北太平洋地区低纬地区东风异常偏强的原因。另外 ,印度尼西亚地区低层气流辐合异常偏强有利于副高的稳定和加强 ,进而使我国东南部地区长时间维持强异常偏强的东南气流 ,从而为淮河流域的持续暴雨提供了源源不断的来自南海和西北太平洋的暖湿气流     

2013年夏季湖南严重高温干旱及其大气环流异常

利用湖南省97个台站降水、气温资料和NECP/NCAR再分析资料以及NOAA卫星观测的OLR场资料,系统分析了2013年6月30日至8月14日湖南持续高温干旱的时空分布及同期大气环流异常特征。结果表明：2013年夏季是湖南1951年以来降水最少、高温干旱程度最严重的一年。西太平洋副热带高压强度偏强、西伸脊点偏西,湖南处在副高控制下,盛行下沉气流是发生持续高温干旱的直接原因;西太平洋副高内增强的下沉气流,致使多数县市高温日数和极端高温突破历史同期最高记录。位于菲律宾附近的OLR低值带中心偏西,致使副热带地区下沉区偏西,进而造成西太平洋副高偏强偏西。此外,湖南地区上空为水汽输送异常辐散中心,这在一定程度上促使了干旱的发生发展。     

热带环流系统异常对2003年淮河持续性暴雨的影响

利用高低层环流场及热带季风特征指数研究热带环流系统异常对2003年6～7月淮河持续性暴雨的影响。分析表明：来自南半球的越赤道气流向北半球推进的过程与大暴雨过程紧密联系;淮河流域上空高、低层异常偏强的辐散、辐合环流,为黄河与长江之间降水异常偏多提供了有利的高、低层环流条件;2003年南海夏季风爆发日期较常年偏晚,热带夏季风及环流强度较常年稍偏弱,它的逐月变化相似于1991年,是2003年淮河流域持续多雨的热带环流成因。     

江苏沿江地区一次强冰雹天气的中尺度特征分析

利用常规气象资料、卫星、多普勒天气雷达、风廓线雷达等资料,对发生在江苏沿江地区一次强冰雹天气形势背景、环境热动力条件、强冰雹发生前地区环境场变化、超级单体雷达回波中尺度特征等进行了详细分析。结果表明:(1)在东北冷涡槽后干冷气流影响下,中高层干冷、低层暖湿的不稳定层结,高低空急流以及地面辐合系统的配置为此次强对流天气的产生提供了有利热动力条件;高CAPE值、逆温层、低层适当水汽条件及较强的深层垂直风切变有利于强冰雹天气的发生。(2)利用多普勒天气雷达、风廓线仪数据反演垂直分布的物理量场(平均散度、平均垂直速度、相对风暴螺旋度、垂直风切变)能够反映本站上空环境场的快速变化情况:强对流系统移入本站前雷达站上空逐渐调整为低层辐合、中高层辐散的风场配置结构,螺旋度和垂直风切变数值逐渐增加,表明环境场有利于强对流系统的维持发展。(3)强降雹超级单体除具有三体散射现象、入流缺口等雷达回波中尺度特征外,持久深厚的中气旋存在造成了显著的有界弱回波区和高悬垂强回波区。应用双多普勒雷达风场反演技术揭示了超级单体内部环流结构:低层气旋性旋转,中层旋转加强,高层风场辐散。超级单体内部涡旋特征的出现和维持有利于支撑空中大冰雹的增长。     

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。     

江苏省冬季连阴雨（雪）期间异常环流特征及其成因

利用江苏省24个国家站降水、日照时数观测资料,以及NCEP/NCAR再分析资料、海温指数、HadISST全球海表温度资料,采用EOF分析、合成分析等方法,分析了1961—2019年江苏省冬季连阴雨（雪）出现次数全省一致偏多年份的异常环流特征及其成因。结果表明：江苏省冬季连阴雨（雪）出现次数的空间分布主要为全省一致型和南北相异型,前者为主要模态。连阴雨（雪）出现次数全省一致偏多型年份,中高纬高层欧亚地区上空环流形势为“＋ － ＋”分布型,位于青藏高原北部高压脊以及东亚大槽和欧洲东部低压槽均较常年偏弱。低层位于欧亚地区中部的冷高压较常年偏弱,导致冷空气势力偏弱。中低纬低层西太平洋(菲律宾附近)存在异常反气旋环流,其西部的异常偏南气流加强了水汽的向北输送,冷暖气流在30°N交汇抬升,为江苏省连阴雨（雪）天气过程提供了有利的水汽条件和抬升条件。当中部型El Nio事件发生时,Walker环流在西太平洋的异常下沉气流会激发出异常反气旋,使得东亚冬季风减弱,向北水汽输送加强,导致江苏省一致偏多型连阴雨（雪）天气的发生。     

近10年海南岛后汛期特大暴雨环流配置及其异常特征

通过对2000年10月11—14日、2008年10月12—14日和2010年10月1—8日3次持续性特大暴雨典型个例的对比分析,总结了近10年来后汛期特大暴雨的环流配置和异常特征。研究结果表明,近10年后汛期特大暴雨个例的天气系统配置都具有非常相似的特征：在对流层上层,南亚高压位于南海北部上空,高层存在稳定的辐散区。在对流层中、低层,热带低值系统、中纬槽后冷高压和副热带高压三者之间的相互作用,使得南海北部地区南北向和东北—西南向气压梯度加大,海南岛上空锋区结构建立,涡旋增强和维持,同时诱发偏东低空急流;南海北部存在强盛的偏东风低空急流是后汛期特大暴雨的天气学特征中最显著的强信号,其由热带低值系统东北侧的东南风,冷高压前缘的东北风和副热带高压南缘的偏东风汇合而成。最强降水发生前急流核的变化呈现出自东向西移动,高度逐日上升,风速脉动剧烈三个明显的特征。后汛期特大暴雨过程中大尺度环流相对气候同期平均态的异常特征也很显著：北半球亚洲区内热带辐合带(ITCZ)异常活跃,南海季风槽和印度季风槽南撤速度缓慢,比常年平均异常偏北偏强。南亚高压的位置比常年同期明显偏东偏南,东亚中纬槽,副热带高压的强度也比常年明显偏强。异常偏强的天气系统配置为强天气的发生提供了有利的环流背景;造成暴雨增幅的水汽主要来自大陆冷高压东南侧的东北气流和副热带高压南侧的偏东气流。     

东亚副热带西风急流位置异常对长江中下游夏季降水的影响

利用NCEP/NCAR 200 hPa月平均风场再分析资料,定义东亚大陆对流层上层不同经度上最大西风所在位置的平均纬度为东亚副热带西风急流轴线指数,该指数能准确反映东亚副热带西风急流位置的南北变化及其对长江中下游降水的影响,并能较好地体现东亚夏季风盛行期间对流层低层与高层的纬向风场变化特征。分析表明,该指数的时间变化具有与长江中下游夏季降水较一致的年代际变化及年际振荡特征。对东亚副热带西风急流位置异常年的大气环流差异分析表明,急流异常偏北时,南亚高压偏弱,位置偏北偏西,呈伊朗高压型;西太平洋副热带高压(下称西太副高)偏弱、位置偏东偏北;气流的辐合上升区北移至华北一带,而长江流域低层风场为辐散异常,上升气流较常年偏弱,降水偏少。急流异常偏南时,南亚高压偏强,位置偏南偏东,呈青藏高压型;西太副高偏强、位置偏西偏南;长江流域地区上空低层有较强辐合上升气流,高层有较强的气流辐散,对流旺盛,雨带在此维持,容易引发洪涝。     

青藏高原气温的年际变率与大气环状波动模

基于1961年3月至2002年2月间青藏高原地区64个台站的地面气温观测资料和ERA40再分析数据集,研究了青藏高原上空气温的年际变率及其与大尺度环流的关系。结果表明除夏季外,高原地面气温与整个北半球副热带、极地对流层的温度和位势高度有显著的同位相变化关系,而与中高纬度对流层有显著的反位相变化关系。其中北半球副热带还有5个分别位于青藏高原、西太平洋、北美西部、大西洋中部、北非到阿拉伯半岛的活动中心。这3条环状活动带和5个副热带活动中心共同组成了一种北半球大气环状波动模,其纬向特征为异常偏强的中纬度西风气流以及热带和高纬度东风气流,并伴有中纬度大气长波槽脊的减弱;经向基本特征为异常偏强的Hadley和Ferrel环流以及副热带下沉气流和中纬度上升气流,垂直方向呈相当正压结构。当这种环状波动模处于正位相时,异常增强的绝热下沉增温效应和减弱的冷空气活动共同使得高原上空对流层中、低层气温异常偏暖。     

宝鸡夏季高温气候特征及极端高温年环流分析

利用1970—2019年宝鸡11个国家级自动气象站夏季逐日最高气温和逐月NCEP/NCAR再分析资料,统计分析宝鸡夏季高温的气候特征,并对极端高温年的环流形势进行合成分析。结果表明：受地形和海拔高度影响,宝鸡夏季高温日数呈现中部平原多,南北山区少的特点。夏季宝鸡区域高温频次呈增多趋势,气候倾向率为189 站次/10 a;区域高温频次具有明显的年代际变化,2010年代最多,且8月明显偏多,6月明显偏少;高温出现时段差异大,2000—2014年多出现在6—7月,2015年以后多出现在7—8月。极端高温年环流特征为西太平洋副热带高压面积大、强度大、脊线位置偏北、西伸脊点偏西,东亚大槽偏强,西藏高压偏强。在极端高温年,中纬度地区对流层为位势高度正距平,宝鸡在对流层高层受南亚高压控制,中层处于脊前西北气流中,低层为异常反气旋环流;物理量场具有高温低湿的特征,下沉运动较常年明显偏强,下沉增温明显,水汽通量输送较常年偏少。     

青藏高原春季地表感热异常对西北地区东部降水变化的影响

利用青藏高原地区代表站点的实测地表热通量数据、JRA-55和NCEP再分析资料以及中国西北地区东部代表站点的降水资料等数据,通过波文比分析、奇异值分析(下称SVD)以及环流场的合成分析等方法,研究了青藏高原地区春季地表加热场异常与同期中国西北地区东部降水变率的关系,结果表明:(1)高原春季波文比值的变化反映出高原地表的非绝热加热中,春季感热加热的贡献较为显著,是高原春季地表加热的主要成分;(2)SVD分析表明,春季高原地表感热的异常与同期中国西北地区东部的降水存在负相关关系,春季高原地表感热增强的年份,中国西北地区东部的春季降水减少;(3)春季地表感热强-弱年的高原周边垂直环流偏差场表明,春季高原地表感热的年际异常增强(减弱)会引起高原周边地区的垂直环流场上升气流的减弱(增强);(4)相对涡度场、位势高度场、风场和水汽通量散度场的合成分析表明,春季高原地表感热偏强的年份,中国西北地区东部对流层高层以正涡度和气流的辐合运动异常为主,中低层以负涡度和辐散下沉运动异常为主,因此中国西北地区东部春季的水汽辐合由低层向高层逐渐减弱,不利于春季降水的发生。