2002年北半球大气环流特征及其对中国气候异常的影响

2002年春末夏初一次新的厄尔尼诺事件形成；1～12月北半球大气环流的主要特征表现为：中纬度地区纬向环流盛行，西太平洋副热带高压持续偏强偏西，我国大部地区气温偏高，降水呈南多北少分布；欧亚地区夏季500hPa位势高度距平场上，中高纬从西到东呈现为“ - ”分布形式，贝加尔湖地区为正距平中心，7月在贝加尔湖地区出现典型阻高；东亚夏季风偏强，南亚夏季风及热带对流指数偏弱；夏季赤道辐合带偏弱等。在上述大气环流的影响下，我国的天气气候发生了异常。     

夏季贝加尔湖阻塞高压的年际变化及其与我国降水的关系

采用1952—2008年NCEP/NCAR逐日500 hPa高度场再分析资料及中国国家气象中心整编的全国160站降水资料,对夏季贝加尔湖地区阻塞活动的年际变化特征及其同期与我国降水的可能联系,进行了分析。结果表明: 夏季贝加尔湖阻塞区域的阻塞活动具有明显的年际变化;在年际尺度上,夏季贝加尔湖地区阻塞活动偏多(少)对我国内蒙古东北部,华北部分地区,四川盆地与云南地区附近及广东南部的涝(旱)有一定的影响;同时对我国内蒙古中部,秦岭东北部,华北东部及川西高原的旱(涝) 也有一定的影响。     

2017年汛期气候预测先兆信号的综合分析

2017年夏季（2017年6—8月）,全国平均降水量348.6 mm,较常年同期（322.6 mm）偏多8.1%,呈现南、北两条多雨带。东亚夏季风偏弱,西太平洋副热带高压显著偏强,脊线位置偏南;欧亚中高纬呈现“两槽一脊”环流型,贝加尔湖地区为正距平控制。赤道中东太平洋海温从前冬冷水向春、夏季暖水发展,20世纪80年代以来容易出现南方多雨的Ⅳ类雨型,夏季贝加尔湖阻塞高压发展。2017年赤道中东太平洋海温从前冬冷水向春、夏季暖水发展,春季北大西洋三极子正位相和2016年欧亚积雪从秋到冬的减少,均有利于夏季贝加尔湖阻塞高压发展,这是夏季主要多雨带位于长江以南的重要前兆信号。     

春季东大西洋/西俄罗斯遥相关型异常与我国气温异常的联系

利用1979—2017年逐月中国160站气温资料和美国NCEP-DOE再分析资料,研究了春季东大西洋/西俄罗斯(East Atlantic/West Russia,EATL/WRUS)遥相关型异常与我国气温异常的联系,并初步探讨了这一联系的可能物理机制。研究结果表明,春季EATL/WRUS遥相关型正(负)位相表现为北大西洋至欧亚大陆中高纬地区的500 hPa位势高度场“+-+”(“-+-”)纬向波列,该波列的三个主要活动中心分别位于西欧、乌拉尔山附近和贝加尔湖南侧。在垂直方向上,春季EATL/WRUS遥相关型具有明显的相当正压结构。春季EATL/WRUS遥相关型异常与我国西北地区春季气温异常具有显著的正相关关系。当春季EATL/WRUS遥相关型处于正(负)位相年,乌拉尔山附近地区为负(正)位势高度异常和气旋性(反气旋性)环流异常,贝加尔湖南侧地区出现正(负)位势高度异常和反气旋性(气旋性)环流异常,使得影响我国西北地区的冷空气减弱(加强),从而导致我国西北地区春季气温异常升高(降低)。     

夏季贝加尔湖南侧环流异常的前兆信号

利用1978—2012年NCEP/NCAR逐月再分析资料,对夏季贝加尔湖南侧环流异常的前兆信号进行分析。结果表明:前期冬季印度尼西亚到西太平洋地区对流与夏季贝加尔湖南侧反气旋式环流异常存在一致的变化,为预测夏季贝加尔湖南侧环流异常的前兆信号之一。即当前期冬季印度尼西亚到西太平洋地区对流活动偏强时,夏季对流区北抬至青藏高原西侧,进而有利于贝加尔湖南侧反气旋式环流异常的发生和维持。但是,进一步研究表明,夏季西印度洋对流活动异常将干扰青藏高原及其西侧的对流上升运动对贝加尔湖环流的影响。当夏季西印度洋对流偏强时,前期冬季印度尼西亚到西太平洋对流和夏季青藏高原西侧对流变化表现出不一致。偏强的西印度洋对流将干扰青藏高原及其西侧的对流上升运动对贝加尔湖环流的影响,进而不利于贝加尔湖南侧反气旋式环流异常的形成。当夏季西印度洋对流异常弱时,前期冬季印度尼西亚到西太平洋地区的对流可能引起夏季贝加尔湖南侧环流异常,两者呈现一致的变化;但当夏季西印度洋对流强盛时,将可能改变上述两者的变化关系。     

东亚中纬度夏季陆面增暖与土壤湿度异常的联系

利用1979—2015年ERA-Interim再分析土壤湿度、云量资料,NCEP/NCAR再分析环流资料和CPC土壤湿度资料,分析了东亚中纬度夏季陆面热力异常的时空分布特征及其与前期春季土壤湿度异常的联系,探讨了前期春季土壤湿度影响东亚中纬度夏季陆面增暖的可能途径。结果表明,东亚中纬度夏季土壤表层温度呈全区一致增暖趋势,其中贝加尔湖及以南地区温度变化最剧烈、增暖最迅速,且1990年代中期前后存在一个明显由冷向暖的年代际转变。进一步分析发现,春、夏季西西伯利亚到贝加尔湖北部地区的土壤湿度与夏季贝加尔湖及以南地区的土壤表层温度在年代际和年际尺度上均存在紧密联系:西西伯利亚到贝加尔湖北部地区土壤湿度异常偏高,通常对应贝加尔湖及南部地区夏季土壤表层温度偏高。西西伯利亚到贝加尔湖北部地区春、夏土壤湿度异常可以引起夏季大气环流异常,从而对东亚夏季中纬度陆面热力异常产生影响:春、夏土壤湿度偏高时,贝加尔湖及其南部地区上空位势高度为正异常,对应为反气旋性异常环流,云量减少,有利于东亚中纬度陆面增暖;反之,则对应为气旋性异常环流,不利于陆面增暖。     

2013年8月大气环流和天气分析

2013年8月环流特征如下：极涡呈单极型分布、贝加尔湖以东地区为明显负高度距平,我国中高纬多短波槽活动,东北冷涡活动频繁,西太平洋副热带高压强度较常年偏强、偏西。8月全国平均降水量101.0 mm,较常年同期（105.3 mm）偏少4.1%;全国平均气温22.0℃,较常年同期（20.8℃）偏高1.2℃,与2006年并列为1961年来同期最高。8月我国的大范围强降水过程有7次。月内东北地区暴雨过程频繁,共出现5次局地强降水过程,造成松花江、嫩江和黑龙江流域等出现大范围洪涝灾害。8月共有6个热带气旋在南海和西北太平洋活动,其中“飞燕”、“尤特”和“潭美”等3个热带气旋在我国登陆。我国黄淮西部及淮河以南大部地区出现35℃以上异常高温天气,其中黄淮西部、江淮大部、江汉、江南以及广西北部、重庆、贵州东部、四川东部、新疆南部和东部最高气温普遍达38～40℃,部分地区超过40℃。     

2022年2月大气环流和天气分析

2022年2月大气环流的主要特征是北半球极涡呈偶极型,次中心位于鄂霍次克海至北太平洋一带,较常年同期偏强;欧亚中高纬地区由“两槽一脊”型逐渐转变为“一槽一脊”型,乌拉尔山至贝加尔湖间高压脊稳定维持,我国中高纬度地区位于高压脊前西北—东南向锋区内,多高空槽活动,冷空气较活跃,南支槽强度接近常年同期,对我国南方的影响较为频繁,导致南方地区多雨雪天气过程。2月,我国冷空气活动频繁,但强冷空气过程较少,全国平均气温为-3.2℃,较常年同期偏低1.9℃。月内,全国平均降水量为25.5 mm,较常年同期(16.1 mm)偏多58%。另外,2月中下旬我国南方地区出现持续性低温阴雨雪天气过程。     

2001年北半球大气环流特征及其对中国气候异常的影响

2001年受前期赤道东太平洋海温长期冷水位相的影响，北半球大气环流的主要特征表现为：500hPa西太平洋副热带高压冬春季偏强，夏季秋偏弱；欧亚地区夏季500hPa位势高度距平场上中高纬从西到东呈现为“－＋－”分布形式，贝加尔湖地区为正距平中心；东亚冬、夏季风偏弱；7月赤道辐合带异常偏强、偏北等。在上述大气环流的影响下，我国的天气气候发生了异常。     

贝加尔湖南侧大陆高压与东亚夏季风和中国夏季气候的关系

利用NCEP/NCAR再分析逐日500 hPa高度场资料,尝试对夏季亚洲中纬度出现的大陆高压（脊）进行统计分析。结果表明：50 a夏季大陆高压以维持日数在3 d及以上的占绝大多数;大陆高压存在较明显的年代际变化,其中在贝加尔湖南侧（35～55°N,90～105°E）区域的大陆高压自20世纪70年代末期以来异常偏多,尤其在7和8月。这正与气候突变后我国北方干旱的频繁发生相对应,说明大陆高压的异常活动与中国的气候年代际异常有密切的关系。运用NCEP/NCAR再分析月平均高度、势函数、风场和我国160站月降水、气温资料,分析了贝加尔湖南侧大陆高压与东亚夏季风环流和我国夏季气候的关系。结果表明：大陆高压正异常年,东亚Hadley环流偏强,导致贝加尔湖南侧发生异常偏强的下沉运动,在我国东部的低层存在北风异常;高低纬环流相互作用削弱了东亚夏季风,与其相联系的季风水汽输送减弱,造成我国夏季长江以北大部分地区水汽通量散度正异常,华北大部降水偏少,长江流域降水偏多,中国北方地区气温偏高。     

2006年夏季主要天气系统及环流特征分析

简要介绍了2006年夏季的主要天气过程和形势。2006年夏季我国华南地区出现严重洪涝,淮河流域、东北大部、河套西部降雨异常偏多,而长江流域降雨偏少。6月造成华南地区强降雨的影响天气系统为切变线和地面静止锋,7、8月则为台风。2006年的梅雨期在典型梅雨常见的中高纬度乌拉尔山和鄂霍次克海阻塞高压均未建立,中高纬度高压位于贝加尔湖以西,低纬度副高位置比气候平均稍偏北。华北地区的暴雨过程多为低槽冷锋造成。东北地区多低涡活动。2006年夏季登陆我国的台风偏早、偏多、偏强,特别是4号台风“碧利斯”和8号台风“桑美”给我国造成了巨大的经济损失。与2005年相比,2006年我国西南地区的高温日数异常偏多,四川、重庆出现了特大伏旱,华北地区的高温日数偏少,但也出现了持续闷热天气,江南部分地区的高温天数也偏多,东北基本未出现高温天气。     

—3θ曲线图在“98.4.23”强对流天气预报中的应用

1998年 4月 2 3日长江中下游地区出现了大范围大风、冰雹、暴雨等强对流天气。这次过程是 50 0hPa贝加尔湖横槽南摆 ,槽前强冷空气南侵 ,中低层长江流域有暖中心发展及副热带高压稳定维持在华南沿海上空等共同影响而造成的。运用溃变图和V - 3θ曲线图对“98.4 .2 3”强对流天气形势进行了分析。结果表明 :溃变图对天气形势的演变有较好的指示意义 ,用V — 3θ曲线图可以预报出“98.4 .2 3”强对流天气过程。     

中尺度对流系统引发的致灾雷电过程分析

本文对2007年3月3日-5日华北区域爆发的强寒潮,从大尺度环流形势特征、天气过程特点及特强降温的成因进行了分析,得出了强寒潮天气爆发预报着眼点。此次寒潮天气是由于西路冷空气和极地冷空气在贝加尔湖附近地区合并加强;横槽转竖,偏北气流引导冷空气南下,并且又有补充冷空气南下造成的。欧亚500hPa中纬度大“Ω”流型为寒潮天气的产生提供了有利的环流背景。该大“Ω”流型与常见寒潮倒“Ω”流型的槽脊位置在东北亚地区接近反位相。且波长更长。     

我国南方低温雨雪冰冻灾害期间阻塞高压异常特征分析

利用NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析资料和PV-θ阻高指数,分析了2008年初我国南方发生的低温雨雪冰冻灾害。结果表明,欧亚大陆3个关键区的阻塞高压(简称阻高)在此次灾害发生的环流背景中起着非常重要的作用,并存在异常特征。与1950—2008年历史同期相比,2008年初乌拉尔山和贝加尔湖阻高发生的日数显著偏多,而鄂霍茨克海地区无阻高发生;乌拉尔山阻高的强度偏强,而贝加尔湖阻高的强度则偏弱;乌拉尔山地区最大PV-θ阻高指数发生的位置比大多数年份偏东,而贝加尔湖地区最大PV-θ阻高指数发生的位置比大多数年份偏西,这种位置的异常特征说明此次我国南方低温雨雪冰冻灾害期间欧亚大陆关键区阻高在位置上很集中。3个关键区的阻高在发生日数、强度以及位置上异常特征的共同配置,使得分裂出的小槽活动偏多,造成冷空气活动频繁并不断南下补给,加之此时的异常环流特征,共同造成这次低温雨雪冰冻灾害。     

2008年5月东北冷涡持续性活动的异常特征分析

利用美国NCEP/NCAR的再分析资料和中国辽宁地区逐日降水资料,对2008年5月东北冷涡异常活动进行分析。结果表明：2008年5月东北冷涡活动较比历年明显偏多;500 hPa月平均高度场在50°—180°E范围内为典型的“Ω”阻塞高压环流形势,乌拉尔山与贝加尔湖之间的高压脊明显偏强;高度脊加强或维持时,在高度脊后西南方有暖平流输送,高度脊减弱阶段,在高度脊后西北方向有强冷平流输送;东北冷涡频繁活动时,贝加尔湖到中国东北地区高度场表现为强负距平,副热带高压与东北冷涡的位置密切相关,中国大陆东部副热带高压较比历年弱且位置偏东时,出现中涡的几率增大。     

(V)-3θ曲线图在"98.4.23"强对流天气预报中的应用

１９９８年４月２３日长江中下游地区出现了大范围大风、冰雹、暴雨等强对流天气。这次过程是５００ｈＰａ贝加尔湖横槽南摆,槽前强冷空气南侵,中低层长江流域有暖中心发展及副热带高压稳定维持在华南沿海上空等共同的影响而造成的。运用溃变图和Ｖ－３θ曲线图对“９８．４．２３”强对流天气形势进行了分析。结果表明：溃变图对天气形势的较好的擀示意义,用Ｖ－３θ曲线图可以预报出“９８．４．２３”强对流天气过程。     

南北半球高低层环流切变与长江流域夏季降水异常的关系

利用奇异值分解 (SVD)方法分析和讨论了夏季 85 0hPa和 2 0 0hPa高低层纬向风距平差与我国夏季降水异常的关系 ,发现澳大利亚东北部高低层纬向风切变与长江中下游地区降水有较好的反相关 ,并定义了澳大利亚季风指数。 9个澳大利亚冬季风 (南半球 )指数低值年与 7个高值年我国夏季降水的平均差值图表明 ,显著的降水差异出现在长江中下游 ,低值年有利于长江中下游地区降水偏多 ;澳大利亚冬季风指数与夏季北半球 5 0 0hPa高度场的相关图在东亚至西太平洋的相关分布呈现出“ - -”结构 ,在我国长江以南的中低纬和贝加尔湖的高纬地区是负相关区 ,正相关在我国北方至日本的中纬地区。     

东亚夏季风异常活动的空间多模态特征

利用ERA40再分析资料,采用相关、合成、自然正交函数展开（EOF分析）等方法,探讨了东亚地区夏季风活动的多空间模态特征及其与大气环流异常的可能联系。结果表明：1）东亚夏季风活动存在3种差异明显的典型空间模态。第一模态反映了夏季风活动在我国东部沿海及以东洋面与其以西地区的反相变化,主要体现了夏季风活动主体位置的东西变动;第二模态反映了自我国华南,经长江中下游、山东半岛、渤海湾至我国东北及朝鲜半岛一带夏季风活动的一致性变化,体现了东亚夏季风活动的整体强弱;第三模态主要反映了夏季风活动在中国以东洋面、朝鲜半岛、东北亚一带与我国华南地区的反相变化,主要体现了夏季风活动主体位置的南北移动。2）东亚夏季风活动的多空间模态对应的大气环流异常存在显著差异。东亚夏季风第一空间模态与亚洲南部区域以及鄂霍次克海上空的SLP呈负相关,而与北极极区、贝加尔湖地区及日本以东洋面的SLP呈正相关;而与同期500hPa高度场的相关分布主要表现为自极地经鄂霍次克海至日本以东洋面的“＋-＋”的波列分布特征。第二模态与SLP和500hPa高度场的相关分布具有非常相似的空间分布形势,均表现为东北、朝鲜半岛、日本海一带与菲律宾洋面、鄂霍次克海地区的反位相分布,自低纬向高纬呈现“＋-＋”的波列分布特征。第三模态与SLP和500hPa高度场的相关分布,主要表现为菲律宾附近洋面、日本及以东洋面、贝加尔湖到亚洲北部的负正相间的分布形势。     

初夏至盛夏东亚副热带西风急流突变早晚与东亚环流异常的关系

利用1961-2004年NCEP／NCAR再分析逐候资料和全国160站月平均降水资料,分析了初夏至盛夏东亚副热带急流北跳和急流中心西移发生早晚对7月东亚大气环流和我国降水的影响。结果表明,急流北跳时间与7月长江中下游地区降水异常正相关,急流中心西移时间则与7月淮河流域降水异常正相关,与华北和河套地区降水异常负相关。急流北跳时间与南亚高压和西太平洋副热带高压南北位置异常及高纬贝加尔湖以东高压脊强度相关;而急流中心西移时间与南亚高压和西太平洋副热带高压的东西伸展及贝加尔湖以西高压脊强度相关,在急流中心西移偏晚年,南亚高压西缩,贝加尔湖西南侧高压脊增强,南下至华北和河套地区冷空气偏强,且西太平洋副热带高压东撤,冷暖空气在淮河流域交汇,使得华北和河套地区降水减少而淮河流域降水偏多;偏早年情况与偏晚年情况相反。     

2003年夏季中高纬度环流与淮河流域降水

研究了 2 0 0 3年夏季中高纬环流特征以及乌拉尔山、鄂霍茨克海和贝加尔湖三个地区阻高指数逐候的变化情况。 6月下旬至 7月上旬东亚中高纬出现“双阻”形势 ,造成淮河流域持续一个多月的集中强降水 ,但是在 7月底 ,鄂霍次克海阻高再度建立并持续 ,致使盛夏西太平洋副热带高压较常年偏南 ,所以雨带的位置也未能北移。因此 2 0 0 3年夏季主要雨带维持在淮河流域