2018年7月北半球极端天气气候事件及环流特征分析

2018年7月北半球天气气候显著异常,极端事件高发。欧洲、北非、东亚以及北美的大部分地区均遭受严重的高温热浪侵袭;印度、东南亚、中国西南部以及日本西部等地出现极端降水;西太平洋台风活动异常活跃,移动路径偏北。初步诊断表明,北半球中高纬度,由低层到高层稳定维持的异常高压系统是导致北半球中高纬度大部分地区高温热浪持续发生的直接原因。其中异常偏强、偏北的副热带高压,以及增强、东伸的南亚高压与东亚地区持续高温和极端降水事件直接相关;低层菲律宾周围异常活跃的对流活动和强盛的西南水汽输送共同导致南亚、东南亚地区极端降水发生。热带太平洋大部分地区偏暖的海温条件和菲律宾附近异常气旋性环流则与异常活跃的台风活动有关。更需要关注的是,北半球尤其是东亚地区大气环流的异常主要受海洋表面热力状况以及其他区域大气环流遥相关的影响。     

珠穆朗玛峰登山气象条件分析

利用珠穆朗玛峰地区定日气象站1959—2009年气象探测资料,分析了珠穆朗玛峰地区的降水、气温、高空风等气象要素变化特征并重点总结珠穆朗玛峰地区主要登山期(春季)成功登顶的天气、气候背景及大气环流形势。结果表明,5月500 hPa环流中高纬度为宽广的低值区,乌拉尔山地区基本维持长波槽或低值中心,咸海—里海和贝加尔湖附近多存在脊区;伊朗高压偏北且东伸至印度半岛,印度副热带高压与咸海、里海附近高压脊同位相叠加且北抬加强,西太平洋副热带高压维持在中南半岛以西;孟加拉湾、印度半岛低槽或低压中心建立,高原南部南支槽不明显;东亚大槽偏强、偏东。对应西藏高原和珠穆朗玛峰地区降水偏弱等特征,5月是攀登珠穆朗玛峰的最佳时机,且20时至凌晨之间更适合登顶。     

副热带高压与巴马县独特气候成因分析

通过对广西巴马县独特气候与西太平洋副热带高压关系的分析,找出副热带高压与巴马县气温和降雨量的时空变化的关系,以及副热带高压边缘小气候和巴马县乡村山地小气候形成机理。结果显示,巴马县夏天不酷热,独特气候宜人、宜居的原因与副热带高压活动及周边的大气环流运动有密切联系,西太平洋副热带高压主导下形成的特定大气环流形势,是形成世界长寿之乡巴马县独特气候环境重要原因之一。     

近138年上海地区高温热浪事件分析

深入了解特大城市高温热浪的变化特征和发生条件对于科学防御其引发的灾害具有重要的实际意义.根据中国气象局高温日和高温预警信号阈值定义了上海地区高温热浪三级标准,并引入高温有效积温,基于1873-2010年上海市徐家汇站日最高气温资料分析了上海地区高温热浪的多尺度时频特征;基于环流指数和NCEP再分析资料,探讨了上海地区高温热浪异常偏强年的大气环流异常特征.结果表明:(1)将高温有效积温与高温热浪发生频次结合,可更合理地表征高温热浪的炎热程度.(2)近138年来上海共发生214次高温热浪事件,其平均高温有效积温为8.3℃,7月高温热浪发生频次和高温有效积温均多于8月.(3)近138年来上海地区高温热浪有三段持续偏多与偏强期:19世纪90年代初至19世纪末、20世纪20年代末至50年代初、80年代末尤其是21世纪初以来;最强的高温热浪事件出现在1934年;而21世纪初的10年,其炎热程度正呈明显上升趋势.(4)上海地区高湿热浪异常偏强年的主要环流特征是夏季北半球副热带高压异常偏强、西太平洋副热带高压异常偏西和印缅槽异常偏弱,如高温热浪异常偏强年夏季平均的西太平洋副热带高压西伸脊点伸展至我国东南沿海约122°E附近,而低纬地区印度半岛至孟加拉湾的低槽区基本消失.     

Combined impact of in-phase and out-of-phase variation between the northern East Asian low and western North Pacific subtropical high on East Asian summer rainfall

东亚夏季降水受到对流层低层的东北亚陆地低压和西北太平洋副热带高压(西太副高)的影响。本文采用NCEP/NCAR再分析资料,考察了东北亚低压和西太副高同位相变化及反位相变化对东亚夏季降水的影响。研究发现与环流系统同位相和反位相对应,东亚夏季降水呈现不同的变化特征。当东北亚低压和西太副高同位相变化时,东亚地区降水异常为偶极子型,表现为长江南北降水变化相反;而当两环流系统处于反位相变化时,降水异常主要集中在长江流域。     

中国夏季热浪持续天数的年际变化及环流异常分析

利用NCEP/NCAR再分析大气资料和中国台站观测温度资料,本文分析了1960—2015年中国夏季6—8月热浪持续天数的年际变率及其环流异常。研究发现,中国的热浪主要集中发生于东南地区和新疆地区。通过对不同区域热浪持续天数进行经验正交分解,分析了东南地区和新疆地区热浪的年际变化的空间模态,并进一步研究了不同模态对应的同期大气环流异常的空间特征。为了揭示热浪不同模态的可能预报源,本文进一步分析了热浪发生前期春季海温的异常特征。诊断分析表明,春季赤道印度洋的一致偏暖,有利于夏季西太平洋副热带高压偏强偏西,引起我国东南地区夏季容易出现高温异常。春季北太平洋中部、里海、黑海的海温偏暖有利于夏季对流层高层大陆高压的增强,使得新疆地区夏季易出现热浪。     

1998年汛期嫩江松花江流域大暴雨成因分析

分析了 1 998年汛期嫩江、松花江流域大暴雨形成的大尺度环流异常特征 ,指出东亚阻塞高压持续强盛位置偏西 ,乌拉尔山到西西伯利亚维持长波高压脊和西太平洋副热带高压与东亚阻高在 1 30°E附近同位相叠加是形成 1 998年汛期嫩江、松花江流域大暴雨的大尺度环流主要特征。它们为大暴雨的形成提供了优越的大尺度环流背景。频繁活动的东北冷涡是在这一大尺度环流背景下形成大暴雨的天气尺度系统。进一步分析了东北冷涡生成维持的环流条件和活动特征 ,得出东北冷涡在蒙古东部滞留少动是形成嫩江松花江流域特别是嫩江流域持续性大暴雨的主要原因     

副热带高压的研究和长期预报

引言副热带高压(以下简称副高)是影响我国天气气候的主要大气环流系统之一,很多的工作表明,无论是我国大范围的水涝和干旱,还是区域性的以至局地天气,都与这个大气活动中心有密切的关联,尤其是西北太平洋副高的盛衰及其位置的异常变化,往往能酿成我国大范围天气气候的异常,历史上影响我国国民经济和人民生活的严重旱涝的年份,无一不与它的异常相联系,因此对副高环流系统特别是西北太平洋副高活动的分析和研究,一直为我国气象工作者所重视。随着气象事业的发展以及历年高空环流平均图和海水温度等资料的积累和收集,近年来对于副高环流系统,特别是直接影响我国天气气候变化的西北太平     

1998年夏欧亚阻塞高压对西太平洋副热带地区大气环流影响的数值研究

利用T63L9大气环流模式，详细地研究了阻塞高压位于不同地区对我国东部西太平洋副热带高压地区大气环流的影响，得到了一些有意义的结果。个例研究表明：1998年夏季，中国大部分地区发生特大洪涝灾害期间，阻塞高压在欧亚中高纬地区的稳定维持量大气环流的主要特征之一；阻塞高压位于不同的位置，对副热带高压的强弱、东西进退以及南撤北挺均有较大影响。     

2013年长江中下游地区夏季高温事件的环流特征及成因

采用ERA-interim和NCEP CFSR逐日再分析资料以及长江中下游29个测站的逐日温度资料,分析了2013年7月23日-8月14日长江中下游地区夏季异常高温的特点、环流特征及成因。研究结果表明,2013年夏季高温期间西太平洋副热带高压较往年异常偏强,西太平洋副热带高压控制区内大范围异常下沉运动产生的大气绝热加热是高温形成的主要原因。同时,与强大西太平洋副热带高压相联系的异常强大反气旋环流使得长江中下游地区上空的水汽向东北方向大量输出,导致了该区域水汽含量的减少,致使到达地面的太阳短波辐射增加,这是高温形成的又一原因。进一步分析表明,2013年夏季海洋性大陆地区大气热源异常偏强,该地区大气热源的异常增强可能是导致2013年夏季西太平洋副热带高压异常偏强的主要原因。     

THE EFFECTS OF GENERAL CIRCULATION ANOMALIES ON PRECIPITATION IN THE RAINING SEASON OF SHANDONG

1 INTRODUCTION Locating in mid-latitude East Asia monsoon region, the Shandong province is marked by significant monsoon climate. Precipitation in summer (from June to August) takes up about 60% of the annual total[1] and drought and flood damages take place frequently. The province is in a zone where the northern and southern climates change into each other for it is between two plains, the North China Plain and Chang Jiang R (the Yangtze).-Huai He R. Plain. Droughts and floods in …     

西北地区东部降水的大气环流及水汽特征

基于西北地区东部81站1961—2010年夏季(6—8月)逐月降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,利用距平合成分析,探讨其多雨年和少雨年逐月500 hPa高度场和700 hPa湿度场特征。结果表明:西北地区东部多雨年,影响降水的天气特征表现为乌拉尔山脊逐月偏强,7月鄂霍次克海脊偏强,贝加尔湖高压脊转为低槽,7月巴尔喀什湖低槽较6月偏强。8月贝加尔湖长波槽较7月偏强;少雨年天气系统表现为6—8月西北地区东部受高压脊前西北气流控制。西太平洋副热带高压(以下简称:副高)多雨年较少雨年偏西偏强。6—8月多(少)雨年比湿的变化表明,西北地区东部降水多雨年,大气的含水量较高,西北地区东部降水少雨年,大气的含水量较低。     

1999—2008年夏季华北冷涡的异常特征

利用1999—2008年5—8月中国160站月平均气温资料、每日2次的MICAPS资料及每日4次的NCEP 1°×1°资料,通过定义一个夏季华北冷涡强度指数(NCCVI),研究了夏季华北冷涡异常年西太平洋副高、东亚季风、高空急流及低层垂直运动的异常特征。结果表明：夏季NCCVI异常强年500 hPa上贝加尔湖地区有气旋性环流发展,从贝加尔湖至我国华北地区为一显著的高空槽所控制,冷空气较活跃并随槽后引导气流扩散南下影响华北地区。对流层各层偏暖湿,200 hPa上高空急流偏强,700 hPa上高纬冷涡后部偏北气流加强,低纬偏南气流加强,冷暖空气在华北交汇,华北和东北地区低层上升运动发展。同期副热带高压偏强,位置略偏南;东亚夏季风偏强, 加强了水汽输送。夏季NCCVI异常弱年相反。     

西北区中东部2000年与2001年秋季连阴雨分析

2000年和2001年秋季(9—10月)西北区中东部——陕、甘、宁、青四省连续两年出现了自20世纪80年代中期以来范围最大、持续时间最长的连阴雨天气。分析了500hPa和100hPa的环流特征及海温，特别是西太平洋副高和海温对秋季连阴雨的影响，总结出西北地区连阴雨出现时亚欧500hPa候环流的几种分型及它们的共同点。     

东亚副热带急流的空间结构及其与中国冬季气温的关系

本文利用1950～2012 年NCEP/NCAR 逐月再分析风场资料和中国542 个台站逐日观测资料研究东亚副热带急流(EAJ)的空间结构及其与中国冬季气温的关系。结果表明,东亚副热带急流在空间呈不规则管状结构,冬季急流体积最大,垂直厚度范围自500 hPa 至100 hPa;夏季急流体积最小,仅存在于200 hPa 附近。急流管在秋、冬、春季略呈西南—东北走向,在夏季呈西—东走向。不同高度上的最大风速轴线在南北方向的移动不尽一致,春、秋季低层风速轴比高层偏北。东亚急流管不同区域下方的垂直运动及其年变化存在差异。冬季东亚副热带急流强度与同期中国气温关系密切,特别是高原上空的急流越强时,中国大部分地区冬季气温偏低。     

中国东部夏季极端降水事件及大气环流异常分析

主要利用1961~2014年中国东部地区438个台站的逐日降水资料和NCEP/NCAR的再分析资料,从大气内部动力角度对夏季不同极端降水情况下的环境场进行分析,结果表明:对长江中下游地区而言,在极端降水频次偏多年时,850 hPa风场及整层水汽输送距平场均表明东亚夏季风偏弱,有利于更多的水汽输送到长江中下游地区,500 hPa鄂霍次克海阻塞高压持续日数偏多,有利于冷空气南下,200 hPa东亚副热带急流偏南,且30°N以南偏西风异常有利于辐散,而在斜压波包从西北东南向传播为极端降水事件分发生集聚了能量;对华北地区极端降水频次偏多年而言,850 hPa风场及整层的水汽输送距平场均表明东亚夏季风偏强,有利于更多的水汽输送到华北地区,500 hPa高度距平场日本海正距平,贝加尔湖蒙古地区为负距平,华北地区东高西低,200 hPa东亚副热带急流偏北,从而导致我国华北地区极端降水频次偏多,能量传播也为西北东南向。这些结果表明极端降水的变化,与大气内部的动力作用和能量的传播有密切的关系。     

El Nio事件次年中国东部夏季气温分布特征研究

利用Had ISST和NCEP/NCAR再分析资料,采用统计学方法分析了1949年以来El Nio事件次年夏季中国东部气温分布特征。结果表明,混合型El Nio次年夏季,中国东部气温距平表现为山东—淮河流域及华南沿海出现负距平,其余地区为正距平;东部型,则表现为中国东部地区整体的负距平气温,且北方降温幅度明显大于长江以南地区;中部型,主要表现为长江以北气温负距平远大于长江以南。结合环流形势分析发现,三类El Nio事件次年夏季的赤道地区(5°S~5°N)异常纬向垂直环流均表现为三圈型,但3类异常Walker环流不仅强度有差异,纬向范围也有所不同。500 h Pa上西太平洋副高的强度和范围,是造成三类El Nio事件次年夏季中国东部地区气温距平分布差异的主要原因之一,850 h Pa上西南暖湿气流的输送对其也存在明显影响。     

2018年夏季东北极端高温事件物理机制分析

基于观测资料和再分析资料,研究分析了2018年夏季中国东北地区持续多日出现高温异常事件的形成机理。首先分析了整个夏季该地区观测台站逐日的温度资料,计算了观测台站的超热因子（Excess Heat Factor,EHF）指数,发现东北地区出现高温异常的时段主要是7月和8月,异常高温的发生区域集中在东北南部。在此期间,东亚大气环流形势的异常主要表现为南亚高压和西太平洋副热带高压强度异常增强,作用相互重叠和位置持续偏北。进一步的分析可以注意到,二者的重叠造成研究区域内有负涡度异常增强,使得南亚高压和西太平洋副热带高压在北推的过程中不断带动东北南部上空负涡度异常增强,并伴随有异常下沉气流,下沉绝热增温与晴空辐射增温,这可能是东北南部地表增温的一个重要原因。相关分析证实,在整个夏季东北南部地表气温与其上空300 hPa至500 hPa涡度异常都有显著的负相关关系。因此,南亚高压和西太平洋副热带高压之间的相互叠加组合是导致东北南部在2018年夏季7、8月份出现高温异常的主要原因。进一步的研究发现,夏季副热带西风急流中准定常Rossby波能量的传播与南亚高压和西太平洋副热带高压异常增强有密切联系,同时夏季西太平洋暖池的显著增暖导致了菲律宾地区异常旺盛的对流活动,进而在500 hPa高度场上激发出PJ（太平洋—日本涛动）波列,从另一个路径上促进了西太平洋副热带高压偏强偏北。     

广东6月持续性暴雨期间的大气环流异常

利用1979—2011年共33年广东86个观测站日降水和全球大气多要素日平均资料,分析广东前汛期降水异常(包括暴雨和无雨)的环流特征。结果表明,广东6月持续性暴雨和持续性无雨期间大气存在显著的经向遥相关波列,其中,持续性暴雨过程波列更完整,非持续性暴雨(或非持续性无雨)则波列不显著,而4、5月的持续性暴雨或持续性无雨过程都没有波列出现。在经向波列存在的情况下,对流层中高层大气西风带环流经向度增大、槽脊发展增强,中高纬度这种持续稳定的环流形势,有利于冷空气和高空槽影响华南;在高层200 hPa,华南处于偏西风和西南风异常之间的气流辐散区域,有利于高层辐散;对流层中低层西太平洋副热带高压偏强、西脊点偏西,华南上升、南海下沉的垂直异常经圈环流建立;同时对流层低层来源于印度和孟加拉湾北部以及热带太平洋的水汽输送明显加强,从而为持续性暴雨过程提供有利的环流背景以及暴雨区所需的动力和水汽条件,可见经向波列通过对流层高、中、低层大气环流异常影响持续性暴雨。在没有经向波列的情况下,当500 hPa华南地区有西风槽活动、850 hPa南海北部西风偏强,广东局地动力上升条件和水汽输送条件达到一定程度,则只能出现非持续性暴雨。因此,经向波列可为区分持续暴雨与非持续暴雨预报提供参考。与广东降水持续异常相关的经向波列受中高纬度罗斯贝波、热带对流以及中低纬度太平洋地区大气异常等多方面的共同影响。