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。     

2017年7月陕西高温热浪天气成因及前期信号初探

利用陕西98个气象观测站最高气温逐日资料和NCEP/NCAR再分析逐日、逐月资料、NOAA逐月海表温度资料以及国家气候中心逐月环流指数资料,分析了2017年7月陕西极端高温热浪天气的成因,探寻其前期信号。结果表明:此次高温演变过程分为两个阶段,第一阶段为9—14日,陕西大部处于新疆至河套一带高度场正异常控制中,异常下沉运动和低层暖平流位置偏北造成陕西中北部出现高温;第二阶段为19—27日,西太平洋副热带高压明显北抬西伸、高空急流与南亚高压东进,造成异常下沉运动增强、南移,加之低层暖平流范围增大、强度增强,使得高温向陕西南部扩展,高温中心南移且强度增大。前期5—6月赤道西太平洋关键区(10°S—15°N、160°E—140°W)海温异常与7月陕西中南部高温呈显著正相关,它是7月陕西中南部高温一个可靠的前期信号。当前期5—6月关键区海温偏高时,其可通过激发遥相关波列与西太副高、南亚高压及东亚上空纬向风发生联系,进而影响陕西中南部气温变化,这可能是造成该地区7月极端高温事件的主要原因。     

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。     

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。      

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。     

2020年5月上旬粤东异常高温过程分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和粤东20个国家气象观测站常规气象资料对2020年5月上旬粤东地区出现的持续性异常高温天气过程进行分析。结果表明:(1)持续的强下沉气流是造成此次高温过程发生的主要原因,而南亚高压强度异常偏强、中心位置异常偏东以及西太平洋副高强度异常偏强、范围大为下沉气流的发生提供有利的大气环境背景场;(2)低层存在暖平流以及地面弱的风速使得粤东上空热量得以补充聚集,从而使得高温天气维持;(3)粤东地区上空存在高层辐合低层辐散的散度场抑制对流发生、较常年偏高的地表感热通量以及较常年偏低的潜热通量有利于近地面大气吸收更多热量,为高温天气的维持提供了另一有利条件。     

2017年5—7月内蒙古中东部地区气象干旱及环流特征分析

利用内蒙古自治区116个气象站1981—2017年5—7月逐日降水量、平均气温观测资料和逐日综合气象干旱指数(MCI)监测值。美国NCEP/NCAR 1981—2017年5—7月平均再分析资料等,分析了2017年5—7月内蒙古中东部地区发生的大范围持续气象干旱的气候背景、季风和大气环流特点等,得出:(1)2017年5—7月内蒙古中东部地区降水量异常偏少,气温异常偏高,且持续时间长,影响严重,是近36a来少有的。(2)北极涛动指数维持正位相,冷空气活动势力弱,欧亚地区盛行纬向环流;青藏高原高度场持续偏高,印缅槽持续偏弱;太平洋副热带高压强度偏强、面积偏大、西伸脊点偏西;南海夏季风较常年偏弱,我国主雨带位置偏南。大气环流的异常分布和共同影响,使得内蒙古中东部地区长时段处于高温的环流影响下,没有系统性的西南水汽输送,出现了大范围持续异常高温少雨天气,导致内蒙古中东部地区持续重旱。     

云南极端干旱和多雨年5月异常环流的合成特征

应用1961 2010年NCEP/NCAR全球逐月再分析资料,对云南4次极端干旱年(下称干旱年)5月大气环流与4次5月降水偏多年(多雨年)大气环流进行合成对比分析,结果表明,两者从高纬到低纬都存在显著差异。干旱年500 hPa欧亚中高纬为两槽一脊,对应距平场呈"-+-"分布,西风带季节性北移晩;海平面气压场上亚洲为大范围负距平,影响云南的冷空气偏弱。而多雨年则相反,欧亚中高纬为两脊一槽,对应距平场呈"+-+"分布,西风带季节性北移早,乌拉尔山至里海的低槽引导冷空气入侵中国,海平面气压场上高原东部为正距平中心,影响云南的冷空气偏强。干旱年低纬地区环流差异表现为低层西太平洋副热带高压(下称西太副高)偏强、偏西,赤道西风向东、向北推进受阻,孟加拉湾、中南半岛的夏季风偏弱,爆发偏晚;而多雨年的环流形势则相反,西太副高偏弱、偏东,索马里越赤道气流和赤道西风偏强,孟加拉湾、中南半岛的夏季风偏强,爆发偏早;高层南亚高压反气旋环流多雨年比干旱年西伸更明显,范围更大、更强。与多雨年云南上空为异常上升运动不同,干旱年北半球低纬为大范围深厚的异常下沉运动,云南仍为Hadley经圈环流的下沉支控制。对水汽分析表明,多雨年西太副高偏东,云南以西南季风水汽输送为主,水汽通量辐合较常年偏强,水汽含量比多年平均增加,干湿季转换早;而干旱年西太副高偏西、偏南,云南以西风带水汽输送为主,对应异常的水汽通量辐散,水汽含量较常年减少,干湿季转换迟。亚洲夏季风强度指数WYI与5月降水有显著的正相关,并与5月极端降水有较好的对应关系。     

云南极端干旱和多雨年5月异常环流的合成特征北大核心CSCD

应用1961 2010年NCEP/NCAR全球逐月再分析资料,对云南4次极端干旱年(下称干旱年)5月大气环流与4次5月降水偏多年(多雨年)大气环流进行合成对比分析,结果表明,两者从高纬到低纬都存在显著差异。干旱年500 hPa欧亚中高纬为两槽一脊,对应距平场呈"-+-"分布,西风带季节性北移晩;海平面气压场上亚洲为大范围负距平,影响云南的冷空气偏弱。而多雨年则相反,欧亚中高纬为两脊一槽,对应距平场呈"+-+"分布,西风带季节性北移早,乌拉尔山至里海的低槽引导冷空气入侵中国,海平面气压场上高原东部为正距平中心,影响云南的冷空气偏强。干旱年低纬地区环流差异表现为低层西太平洋副热带高压(下称西太副高)偏强、偏西,赤道西风向东、向北推进受阻,孟加拉湾、中南半岛的夏季风偏弱,爆发偏晚;而多雨年的环流形势则相反,西太副高偏弱、偏东,索马里越赤道气流和赤道西风偏强,孟加拉湾、中南半岛的夏季风偏强,爆发偏早;高层南亚高压反气旋环流多雨年比干旱年西伸更明显,范围更大、更强。与多雨年云南上空为异常上升运动不同,干旱年北半球低纬为大范围深厚的异常下沉运动,云南仍为Hadley经圈环流的下沉支控制。对水汽分析表明,多雨年西太副高偏东,云南以西南季风水汽输送为主,水汽通量辐合较常年偏强,水汽含量比多年平均增加,干湿季转换早;而干旱年西太副高偏西、偏南,云南以西风带水汽输送为主,对应异常的水汽通量辐散,水汽含量较常年减少,干湿季转换迟。亚洲夏季风强度指数WYI与5月降水有显著的正相关,并与5月极端降水有较好的对应关系。     

陕西省2021年极端秋雨成因分析

利用NCEP/NCAR2.5°×2.5°的逐月再分析资料和NOAA提供的逐月海温资料等从海温异常、大尺度环流异常、水汽输送异常等角度分析了2021年秋季陕西降水异常偏多的原因,结果表明：（1）小波交叉谱分析显示Ni?o3.4区海温距平与陕西秋季降水存在2～4年的共振周期,前期冬季海温与次年秋季降水关系呈正相关的周期共振。（2）受双峰型La Ni?a事件影响,2021年9-11月副热带高压（下文简称“副高”）控制的范围明显偏大,副高脊线位置较气候态偏北1度,西伸脊点较气候态偏西23度,造成主雨带偏西偏北。（3）中低层西北太平洋到我国华北北部的异常反气旋,与孟加拉湾北侧异常的气旋中心,造成气流在我国西北地区东部异常辐合。（4）从水汽收支来看,陕西2021年秋季水汽净流入较气候态偏多66.7%,尤其是东边界的异常水汽输送,还增强了低层冷垫,利于暖湿气流在冷垫上爬升导致陕西降水较常年异常偏多。     

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。     

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。     

2017年7月榆林异常高温天气成因分析

利用常规气象资料对2017年7月7—14日榆林出现的极端高温天气成因进行了诊断分析,结果表明：青藏高压、大陆高压和副热带高压的强大动力下沉增温使地面升温明显;中纬度维持纬向环流,冷空气活动受阻,有利于700 hPa暖脊发展和维持;高层辐合、中低层辐散,加强了下沉运动的发展;强下沉运动造成的绝热加热使地面温度升高,暖平流进一步加强了升温过程;地面热低压形成和发展时,近地层气压梯度小,风力微弱,有利于高温天气的出现;近地面附近大气水汽含量低,空气干燥,且有逆温层稳定存在,增强了近地层的异常升温。     

2021年陕西极端秋雨事件环流特征及成因

利用国家气候中心提供的88项环流指数资料、 陕西省101个气象站逐日降水资料、NCEP/NCAR 25°×25°逐日再分析资料,分析了2021年陕西极端秋雨期间的大气环流特征及成因,结果表明：持续受冷暖气流共同影响,陕西出现了长达52 d的秋雨事件,秋雨出现早、结束晚,呈现自北向南增多的空间分布特征,较气候态降水量异常偏大;500 hPa高度场距平在中高纬“东高西低”的环流分布形态和巴尔喀什湖到贝加尔湖地区的显著负异常区,有利于引导高空槽底部分裂冷空气南下;低纬度异常偏强、偏西、偏大的副热带高压有利于外围暖湿气流向西北地区东部输送水汽和能量;850 hPa风场上东北地区东部存在的异常反气旋环流引导偏东路径的冷湿气流与来自孟加拉湾、南海及西北太平洋的充沛暖湿气流在西北地区形成水汽汇,造成陕西降水偏多;陕西持续位于40°N的高空急流入口区南侧,具备高空辐散、低层辐合的有利动力条件;稳定维持在105°E～110°E的θse能量锋区,多次受弱冷空气侵入,是导致秋雨中出现暴雨的主要原因。     

2016年夏季我国东部降水异常特征及成因简析

2016年夏季(6—8月),我国东部降水呈南、北两条多雨带,长江中下游和华北大部降水均较常年同期明显偏多。其中,6—7月的降水主要发生在长江流域,而8月发生显著转折,除了华南地区降水偏多外,我国东部大部地区降水都较常年同期明显偏少。6—7月长江流域的降水偏多主要是受到偏强、偏西的西太平洋副热带高压（以下简称副高）的影响,副高脊线位置总体接近常年,但南北摆动较大,阶段性偏南对应了长江流域降水明显偏多的时段。同时,菲律宾附近低层异常反气旋环流导致来自副高西侧的水汽通量异常辐合区主要位于长江中下游。热带印度洋全区一致暖海温在超强El Ni〖AKn~D〗o衰减年的持续发展是导致上述环流异常的重要外强迫因子。8月,副高发生断裂,西北太平洋对流层低层转为异常气旋性环流控制,水汽输送异常辐散区控制我国东部大部地区,长江流域持续高温少雨。8月的热带大气季节内振荡（Madden Julian Oscillation,MJO）活动偏强,MJO东传至西太平洋并持续长达25 d,为历史少见。异常的MJO活动是导致8月热带和副热带大气发生转折的重要原因。     

红河州2005年5月高温天气分析

采用北半球100hPa、500hPa高度场和700hPa热带流场资料,对2005年5月的大气环流特征进行分析。得到2005年5月云南出现高温干旱天气大气环流特征为西风带强劲,南亚高压偏弱偏南,西太平洋副高偏强偏南。印度西南季风未能建立,无充足水汽输送至云南,导致高温少雨。分析红河州的地形,发现海拔高差悬殊,各站气温相差很大,低纬度低海拔和焚风效应影响,是元阳出现极端最高气温的原因。     

2020年夏季我国气候异常特征及成因分析

2020年夏季我国天气气候极为异常,全国平均降水量为373.0 mm,较常年同期偏多14.7%,为1961年以来次多;季节内阶段性特征显著,6—7月多雨带主要位于江南大部—江淮地区,8月则主要在东北、华北及西南地区,致使2020年夏季雨型分布异常,不是传统认识上的四类雨型分布。通过对同期大气环流和热带海温等异常特征分析发现,6—7月,欧亚中高纬环流表现为“两脊一槽”型,东亚副热带夏季风异常偏弱,西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)较常年同期显著偏强、偏西,第一次季节性北跳偏早,第二次北跳明显偏晚,且表现出明显的准双周振荡特征;使得来自西北太平洋的转向水汽输送偏强,并与中高纬不断南下的冷空气活动相配合,水汽通量异常辐合区主要位于长江中下游地区,导致江淮梅雨异常偏多。热带印度洋持续偏暖对维持6—7月西太副高偏强偏西及东亚夏季风异常偏弱起到了重要作用。8月,欧亚中高纬环流调整为“两槽一脊”型,蒙古低压活跃;西太副高也由前期偏纬向型的带状分布转为“块状”分布,脊线位置偏北;沿西太副高外围的异常西南风水汽输送延伸至华北—东北南部,形成自西南到东北的异常多雨带,与6—7月江淮流域降水异常偏多的空间分布有明显不同。异常的热带大气季节内振荡活动是导致8月中低纬大气环流发生调整的重要原因。     

2009年盛夏湖南持续高温干旱及同期大气环流异常分析

利用湖南省97个台站降水、气温资料、NCEP/NCAR再分析资料,分析了2009年8月湖南持续高温干旱的时空分布及同期大气环流的异常特征。结果表明:高温时段从8月中旬初开始一直持续到下旬后期,其中8月中旬到下旬高温范围和持续时间大部分地区为1959年以来最严重的时段。西太平洋副热带高压面积偏大、强度偏强、西伸脊点偏西,湖南地区在副高控制下,盛行下沉气流是引起持续高温干旱的直接原因。从南海到湖南地区存在经向水汽输送的负异常中心,这种水汽输送形势有利于持续高温干旱的发展。     

2014年夏末秋初三门峡市连阴雨成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1° 6 h分析资料和2.5°×2.5°日平均再分析资料、自动雨量站资料,采用统计对比分析、诊断分析等方法,对三门峡市2014年9月7—18日连阴雨过程的环流形势、物理量场进行分析,找出此次连阴雨天气的主要成因,结果表明：1）南亚高压的异常偏北偏强为连阴雨天气提供了有利的大尺度环流背景。2）副热带高压的长时间稳定维持,对减缓低槽和切变线移速、促使暖湿气流向北输送十分有利。3）乌拉尔山高压脊较常年同期偏弱,与常见连阴雨天气乌拉尔山高压脊异常偏强的形势有所不同。4）稳定的副热带高空西风急流与副高外围的西南低空急流耦合,为连阴雨提供了持续的上升运动和水汽辐合。5）强降水的产生只有充足的水汽供给是不够的,还必须在水汽的输送区有明显的水汽辐合。6）低层强烈的垂直上升运动为此次连阴雨期间暴雨的形成提供了有利的动力条件。