异常冷冬的短期气候预测方法探讨

本文通过对四川省广安市近50年冬季气候资料的聚类分析,研究冷冬气候的演变规律;结合太阳黑子活动资料、夏季极端异常气候事件分析,发现广安市异常冷冬年的发生发展和一月太阳黑子活动存在着密切的相关关系,与本市盛夏期间极端气候事件有明显的周期性对应关系;从而探索得出对异常冷冬年的短期气候预测方法,为准确预测冷冬,特别是预测异常冷冬将发挥重要的作用。      

增暖背景下新疆冷冬与极端低温事件的联系

为了客观准确地描述新疆冬季偏冷的特征，基于新疆99个国家气象观测站1981－2020年逐日最低气温、日平均气温和欧洲数值预报中心再分析资料（ERA5）逐日最低气温再分析资料，对于冬季气温异常偏低年、冷冬年、强冷冬年以及单站极端低温事件、区域性持续极端低温事件进行了识别。结果表明：1981—2020年，新疆区域冬季平均气温异常偏低年与冷冬年有差异。新疆冬季单站极端低温事件总体呈减少趋势；12月和2月的出现频次高于1月，但12月减少速率大于2月，1月总体呈增加趋势。新疆共出现53次冬季区域性持续极端低温事件，其中，全疆型出现频次最高，北疆型次之，南疆型第三，山区型最少；出现频次最多的是持续10～15 d的事件；新疆冬季区域性持续极端低温事件发生频次减少，但单站事件持续时间并没有明显减少，而且影响范围在扩大。当冬季极端低温事件出现频次高、持续时间长时，50%以上的测站出现冷冬（强冷冬）时，区域内冬季平均气温一致偏低的概率较大；当冬季极端低温事件出现频次低、持续时间在10d以内时，出现冷冬的测站很少或没有，冬季平均气温一致偏低的概率较小。     

近40年海南岛冷冬气候特征及其成因分析

利用海南岛17个市、县近40年气象观测站逐月气温观测资料,参照《暖冬等级》国家标准,对海南岛异常冷冬事件的时空分布规律进行了分析。在此基础上,利用国家气候中心提供的74项环流指数以及1977—2017年NCEP/NCAR全球再分析格点资料、NOAA ERSST全球海表温度格点资料以及Nino3. 4指数和AO指数,对海南岛冷冬事件形成机制进行了研究。结果表明:海南岛冬季平均气温存在明显的年代际变化特征,近40年海南岛冷冬频发,共出现12次冷冬年。南部市、县发生冷冬的频次大于中部及北部,北部市、县冷冬发生的强度强于南部。海南岛冷冬形成原因主要是对流层大气环流异常,西伯利亚高压增强,东亚冬季风显著偏强,对应副热带高压偏弱、位置偏东,影响海南岛的冷空气更加活跃,使得海南岛冬季气温偏低。另外,南海海温较常年偏低,ENSO冷位相叠加AO指数正位相,有利于进一步诱发大气环流异常,促使海南岛冬季气温偏低,出现异常冷冬事件。     

太阳黑子活动对厄尔尼诺的影响和预测

太阳辐射是地球热能的总来源,是气候形成的决定性因子,所以太阳辐射的异常变化必将引起气候的异常变化。太阳黑子的峰值年和谷值年是太阳辐射的一种异常变化,厄尔尼诺现象是气候的一种异常变化,它们之间应有一定的内在联系。为此,我们利用1943～1994年资料,对它们进行了对比分析,并取得了较满意的效果。1太阳黑子活动与厄尔尼诺的关系利用1943～1994年资料[1],对太阳黑子的峰谷年与厄尔尼诺发生年进行了对比分析,结果如表1。注：1997年为实际预测验证情况。通过表1分析,我们可以发现以下规律：1．1太阳黑子的峰谷年与厄尔尼诺发生…     

2004年河南北中部冷冬的气候特征

分析结果发现:2004年河南北中部出现的冷冬年气候特点是寒冷时间长,日平均气温低,逐日气温日较差较小,极端低温出现少;历史上冷冬出现的气候演变有连续性,一般≥4年;2004年冬季(12月~翌年2月)亚洲中高纬地区500 hPa高度距平北高南低,西风带纬向环流占优势,咸海到巴尔喀什湖间较长时间维持冷低中心,是造成当年冬季寒冷的大气环流特征。     

2004年河南北中部冷冬的气候特征

分析结果发现2004年河南北中部出现的冷冬年气候特点是寒冷时间长,日平均气温低,逐日气温日较差较小,极端低温出现少;历史上冷冬出现的气候演变有连续性,一般≥4年;2004年冬季(12月～翌年2月)亚洲中高纬地区500 hPa高度距平北高南低,西风带纬向环流占优势,咸海到巴尔喀什湖间较长时间维持冷低中心,是造成当年冬季寒冷的大气环流特征.     

气候变化背景下新疆北部2009/2010年冬季雪灾

利用新疆北部43个气象观测站资料,引用异常气候事件和极端气候事件的判别标准,定量分析了2009/2010年冬季新疆北部的异常气候特征,总结了这一阶段的降水、气温的极端事件特征。分析表明,新疆北部2009/2010年冬季降水量大,积雪厚,积雪时间长,气温变化幅度大,多种表征降水和积雪的气象要素突破历史极值;极端事件发生频次高、范围广,极端冷事件与暖事件并存。在全球气候变暖的大尺度背景下出现降雪如此大、积雪如此厚、灾害如此重的极端气候事件,在新疆实属罕见,这也凸显了极端气候事件的多元性和复杂性。     

天气和气候极端事件的变化及其与全球变暖的联系——纪念2002年世界气象日“减低对天气和气候极端事件的脆弱性”

2002年3月23日世界气象日的主题是“减低天气和气候极端事件的脆弱性”。针对这个主题,作者对以下四方面问题作了阐述：（1）天气与气候极端事件以及脆弱性的定义;（2）近百年来全球天气与气候极端事件的变化及其与全球气候变化的关系;（3）未来天气与气候极端事件及其影响的预测;（4）天气与气候极端事件的适应与减缓对策。由于篇幅有限,未介绍中国在这方面的研究。     

极端天气气候事件监测与预测研究进展及其应用综述

极端天气气候事件(简称"极端事件")分为单站极端事件和区域性极端事件。本文回顾了极端事件的研究进展,首先回顾了单站极端温度、极端降水和干旱事件的观测研究及相关指数,进而对近年来不断增多的区域性极端事件研究做了简要回顾,最后还回顾了极端事件气候预测研究进展。同时,对国内外在极端事件气候监测和预测业务现状进行了初步总结,并指出:在极端事件气候监测方面中国的业务产品较丰富,并率先开展了针对区域性极端事件的监测业务,但在产品表现形式上缺乏统一组织,特别是英文产品表现力严重不足;在极端事件气候预测方面,国家气候中心发展了两种方法:一个是基于物理统计的BP-CCA和OSR的干旱预测方法,另一个基于国家气候中心月动力延伸预报模式(DERF)的高温预测方法。最后,对极端事件监测和预测业务发展及相关科学问题给出展望,指出应根据极端事件的业务需求继续加强相关研究和业务能力建设。     

新、旧气候态的差异及对东北地区气候业务的影响

选取参与东北地区短期气候预测业务质量评估的53个气象站的月平均气温、降水资料,NCEP/NCAR再分析的月平均500 hPa位势高度场资料,以及由NOAA重构的海温场资料,对比了新、旧气候平均态下,冬、夏季东北地区气温、降水及全球500 hPa位势高度场及海温场差异, 并分析了气候平均值改变对气候变化、影响评价和预测业务的影响。结果表明：就东北大部分地区而言,新气候态（1981-2010年）表征的气候较旧气候态（1971-2000年）更暖湿;新气候态的全球500 hPa位势高度值和海温值较旧气候态均有所增大;新气候态下东亚大槽强度和西伯利亚高压强度变弱是造成东北冬季气温升高的主要原因;西太副高和鄂霍次克海阻塞高压强度增强,是造成东北地区大部分月份降水量增加的主要原因;而东北冷涡强度减弱是造成东北地区6月降水量减少的主要原因;9月和10月降水量减少可能与海温的变化有关。气候平均值的改变会对气候业务产生影响,如需对冷冬事件和ENSO事件重新评估,对极端事件重新分析,及对要素预报量级和趋势产生影响。     

2006年杭嘉湖平原夏秋天气异常分析

2006年杭嘉湖平原出现夏季特长、秋季极短,梅雨量极少、高温天数多、夏旱连秋旱的气候异常现象,对大气环流进行分析发现,西太平洋副高持续偏强偏西,北半球极涡偏弱,冷空气活动偏北,亚洲地区盛行纬向环流.区域气候的异常与大气环流的季节转换异常有关,并且大气环流的异常可以追溯到其前期环流的异常.2006年前冬和春季中高纬度较强的经向环流和持续偏强的副热带高压使得该年夏季副高继续偏强,并且春季的这一环流异常现象,导致秋季大气环流向冬季过渡较快.对涡动高度的分析表明,5月平流层正中心的异常两移、6～7月平流层持续分裂出两个正中心,以及9月正中心的异常增强,预示和促进了夏季低层大气环流的异常发展,从而夏季偏长、夏秋季节转换推迟;11月冷低压的异常增强南压和暖高压的突然减弱,使秋冬季节转换较快,从而秋季极短.     

中国柯本气候分类

利用中国734个气象站点1957-2016年的气温和降水量数据,结合柯本气候分类,采用薄板样条插值法,研究中国柯本气候分类的时空分布及变化特征。结果表明：1957-2016年中国包括5个气候带,其中赤道气候带（0.17%）包括热带季风和热带疏林草原气候,干旱气候带（41.38%）包括冷性沙漠和冷性草原气候,暖温气候带（25.53%）包括热夏冬干暖温、温夏冬干暖温、热夏常湿暖温以及温夏常湿暖温气候类型,冷温气候带（28.44%）包括热夏冬干冷温、温夏冬干冷温、冷夏冬干冷温、热夏常湿冷温、温夏常湿冷温以及冷夏常湿冷温气候类型,极地气候带（4.48%）仅有苔原气候。在此60 a,气候变化主要体现在冷温气候带向干燥气候带和暖温气候带的转移,以及冷温气候带中冷夏向温夏的转移和温夏向热夏的转移。     

历史寒冬极端气候事件的复原研究——1670/1671 年冬季严寒事件

1670/1671 年冬季中国东部地区异常严寒。本文依据历史文献记载复原该寒冬实况,绘制了雪、冰、冻雨和动植物冻害的地域分布图,连续降雪日数分布图和最大积雪深度分布图,可见河流封冻南界达27°N,是小冰期我国河流封冻的最南位置。依据各地寒冷记录和江河封冻、树木冻死的临界温度条件定量推断各地极端最低温度值,指出1671年1 月湖南衡山县的最低气温低至-15 ℃,比现代（1951—2000 年）极端最低气温记录低7 ℃。1670/1671 年寒冬之后华北、长江中下游地区夏季高温酷暑。这是小冰期寒冷阶段的典型寒冬之一,又是冬季严寒、夏季异常炎热的罕见个例。     

江西省冬季异常气候特征分析

引入异常度的概念,对江西省48a冬季气候进行分析,建立了冬季异常气候(干湿冷暖)划分的客观标准,并根据天气气候学原理对形成干湿冷暖异常冬季气候的成因进行了对比分析,得出了一些有意义的结果。这些结果在冬季气候预测中有参考价值。     

贵州省旅游气候品牌效应初探

旅游业是贵州经济发展的重要支柱产业。气候资源作为不可或缺的一种旅游资源,既造就了贵州多彩多姿的自然风光和人文景观,又以“冬无严寒、夏无酷暑”的气候优势,极大地增加了贵州旅游的吸引力,尤其是在“气象+旅游”模式下,形成了由避暑旅游辐射开来的全省生态旅游“集团化”品牌,对贵州地方经济、社会发展、生态建设和乡村振兴产生极大的推动作用。文章在分析贵州气候优势条件的基础上,研究探讨了旅游气候品牌效应,提出在继续深挖夏季气候优势,持续打造避暑旅游品牌的前提下,应根据贵州立体气候特征及贵州独具特色的喀斯特地域地貌,深入发掘贵州冬季避寒、康养、低纬度地区冬季赏雪观景等气候旅游资源,为打造贵州全域旅游、全时旅游品牌提供参考。     

1951～2007年南疆地区气温异常的时空变化特征

采用1951～2007年南疆地区站点月平均气温资料和NCAR/NCEP气候月平均资料,运用二项式系数加权平均法、Morlet小波变换等方法分析了南疆地区冬季和夏季气温的季节—年际气候变化特征,及气温异常的时空变化特征.结论如下:南疆地区冬季和夏季气温在气候态上差异明显,1980年代以前的冬季主要为气温负异常,1980年代以后呈现气温异常升高,到2000年以后又开始出现偏冷趋势;夏季气温偏差小于冬季,57 a间南疆夏季气温大致出现两波振荡,异常偏热期大致处于1950年代、1970年代后期和21世纪初,呈20～25 a振荡.冷冬年的频次多于暖冬年,热夏年的频次多于凉夏年.偏冷年在57a时间段内所占比例最多,气温异常低的幅度大于气温异常高的幅度.南疆冬季气温存在2个显著振荡:6～10 a的年际周期和18～20 a的年代际周期;夏季气温有1个最显著的振荡,稳定的20 a为中心的周期.不同的年代和季节气温及气温偏差分布各不相同.从气温长期演变趋势来看不论冬夏南疆北部(天山山脉以南)气温升高,塔里木盆地以及南疆南部地区气温降低.冬季升温区的升温幅度比夏季升温区大,夏季降温区的降温幅度比冬季降温区大.     

Mean and variance evolutions of the hot and cold temperatures in Europe

In this paper, we examine the trends of temperature series in Europe, for the mean as well as for the variance in hot and cold seasons. To do so, we use as long and homogenous series as possible, provided by the European Climate Assessment and Dataset project for different locations in Europe, as well as the European ENSEMBLES project gridded dataset and the ERA40 reanalysis. We provide a definition of trends that we keep as intrinsic as possible and apply non-parametric statistical methods to analyse them. Obtained results show a clear link between trends in mean and variance of the whole series of hot or cold temperatures: in general, variance increases when the absolute value of temperature increases, i.e. with increasing summer temperature and decreasing winter temperature. This link is reinforced in locations where winter and summer climate has more variability. In very cold or very warm climates, the variability is lower and the link between the trends is weaker. We performed the same analysis on outputs of six climate models proposed by European teams for the 1961–2000 period (1950–2000 for one model), available through the PCMDI portal for the IPCC fourth assessment climate model simulations. The models generally perform poorly and have difficulties in capturing the relation between the two trends, especially in summer.     

1966—2018年秦皇岛气候舒适度时空变化特征

利用1966—2018年气象资料,采用气候舒适度评价及趋势分析方法,对秦皇岛地区近53 a气候舒适度变化进行分析。结果表明：秦皇岛北部山区、中部平原和东南沿海三个区域的气候舒适度变化趋势一致,存在空间差异性。整体上,秦皇岛气候舒适度以舒适至冷凉特征为主,各区域舒适和较舒适等级占47%—49%,冷不舒适等级占34%—37%,炎热及更热不舒适等级极少。近53 a,夏季、冬季气候舒适度均呈增暖趋势,冬季增暖幅度大于夏季。热不舒适日数自20世纪90年代开始激增且持续偏多,寒冷不舒适日数呈逐年代减少态势;在空间上,热不舒适日数随着测站高程和纬度的降低而增多,寒冷不舒适日数与之相反。5—10月气候舒适或较舒适,秦皇岛全域皆为旅游、疗养适宜期;7—8月无酷暑,“微热”的天气为人们提供畅游大海的有利气象条件;3月、4月和11月气候偏冷凉,是户外登山的大好时机;12月至翌年2月寒冷不舒适,不适宜大众旅游疗养,适宜开展冰雪旅游活动。因此,可以认为秦皇岛全域、全季皆适宜旅游,由此为秦皇岛市旅游开发与规划及研究气候变化对旅游业的影响提供依据,为来到“秦皇山海、康养福地”的康养群体提供生活和出游气象服务指导。     

博州近45年气温变化特征分析

用博州4个气象站1960～2004年的月平均气温资料,分析了博州3个气候区域近45a来的气温变化特征.结果表明：45a来博州地区气候逐渐变暖,特剐是上世纪80年代中期以来增温尤为明显,中部博河河谷区及东部平原增温幅度明显大于博州山区.博州山区的夏季气温略有下降.上世纪60年代异常冷冬、凉夏事件最多,80年代异常冷暖事件最少.