东亚地区北方气旋和南方气旋活动频数的时空特征

利用1953-2007年NCEP／NCAR再分析逐日海平面气压场资料,统计分析东亚地区北方气旋和南方气旋的时间和地域分布特征。结果表明：南、北气旋活动频数存在明显的年际和年代际变化,伴随着一次全球性的年代际气候跃变,20世纪80年代初期北方气旋活动频数出现了显著的突变。从月际分布可知,5月北方气旋频数最多,8月南方气旋频数最多;春季北方气旋活动频繁,存在着明显的两个高值中心,分另Ij位于蒙古国中部和中国东北地区北部;夏季南方气旋活动频繁,主要集中在中国东部沿海及日本南部海面。南北气旋活动频数的季节变化与大气环流的变化密切相关。相关统计结果可增加对东亚温带气旋活动规律的认识和了解,并为预测和预报提供参考。     

春季影响中国北方地区的蒙古气旋及其背景环流

基于1948~2013年NCEP/NCAR逐日再分析资料,采用850 hPa相对涡度场气旋追踪方法,统计了春季蒙古气旋的活动特征,包括其源地、盛期位置、消亡地以及路径的分布。在此基础上,根据蒙古气旋的不同移动路径,界定了蒙古气旋的两种路径,即向东路径和东南路径,并统计了这两类气旋的频数与强度的年际和年代际变化。同时还揭示了这两类蒙古气旋的低频背景环流特征。本文主要结论如下:(1)蒙古气旋主要生成于贝加尔湖南侧和东侧的山脉背风坡,并在蒙古东部地区以及我国东北地区达到盛期,多数气旋消亡于东北亚及其临海区域;(2)两类气旋的生成个数均有显著的年代际变化。向东路径气旋在1950年代的个数偏少,1970年代至1990年代的个数整体偏多,之后有所减少,但进入21世纪后气旋有个数呈现增多的趋势。东南路径气旋在1970年代以前一直处于偏少阶段,1970年代至1980年代中期处于偏多阶段,2005年以后东南路径气旋个数有减少的趋势;(3)向东路径蒙古气旋的背景低频环流由斯堪的纳维亚半岛正异常中心、贝加尔湖及西侧的负异常中心以及环日本海地区的正异常中心所组成的正位相斯堪的纳维亚环流型为主要特征。东南路径蒙古气旋则以俄罗斯西部的负异常中心、拉普捷夫海附近延伸到我国西北地区的正高度异常区以及东北低涡环流为主要特征。     

近50 a春季东亚温带气旋活动频数的气候特征及其变化

根据1948-2000年共53 a的NCEP/NCAR逐日海平面气压再分析资料,分析了春季(3、4、5月)东亚内陆和沿海地区气旋活动频数、气旋移动路径等气候特征及其年际、年代际变化,结果表明在春季的3、4、5月份中,内陆存在三个明显的气旋活动频数较大的地区,分别位于101°E、45°N附近的蒙古高压南缘、贝加尔湖以东的115°E、53°N附近地区和126°E、53°N我国东北北部附近地区.蒙古地区春季气旋活动频数存在明显的年代际变化,50年代气旋活动频数较少,60年代开始到70年代后期气旋活动频数较多,从70年代末至今又进入一个气旋活动频数较少的时期.贝加尔湖东部地区在50年代初气旋活动频数较多,50年代中期到60年代中期气旋活动频数较少,而60年代后期到70年代后期气旋活动频数又较多,此后气旋活动频数逐渐减少.我国东北地区春季各月气旋活动频数没有明显的年代际变化,只有80年代以来气旋活动频数的振幅较大.东亚沿海春季气旋活动频数较高的地区主要位于我国东北到俄罗斯远东和我国长江中下游到日本一带.从气旋活动路径来看,我国长江中下游到日本一带气旋活动路径在各个年代基本相同,没有明显的年代际变化,而我国东北到俄罗斯远东地区气旋活动路径在不同年代略有差异.进一步分析发现,气旋活动频数与北方地区春季降水量及沙尘暴发生次数具有一定关系.     

近50年川渝地区夏季极端高温事件的时空演变特征

利用川渝地区1961～2006年145个台站夏季的平均温度资料,分析了该地区夏季极端高温事件的时空演变特征,结果表明：川渝地区极端高温事件高发区位于103°E以东,由西向东呈带状横贯四川盆地中部直至重庆地区北部,发生频次最低的是川西南山地区;根据川渝地区夏季极端高温事件发生频次的异常空间分布特征,可以分成4个区域,分别是四川盆地西北部区、盆地东南部区、川西高原西南部区以及川西南山地区;从长期变化趋势来看,夏季极端高温事件发生频次分别在四川盆地西北部呈显著增长趋势,盆地东南部呈显著减少趋势,川西高原西南部和川西南山地区呈弱增长趋势;近50年中,四川盆地西北部夏季极端高温事件年代际变化特征非常明显,两次主要转变发生在1972年和1993年前后,盆地东南部年代际变化特征明显,主要转变发生在1972年前后。     

非汛期影响海南热带气旋的活动变化特征

根据1949～2002年共54年的台风资料对非汛期(10月～次年4月)西北太平洋台风活动的气候特点进行了统计分析,指出:非汛期内影响、严重影响海南的热带气旋频次均无明显的减少趋势,其频次存在准10年、15～20年的主周期,其年代际变化表现为1950年代中期～1960年代后期偏少,1970年代前期偏多,1970年代后期偏少,1980年代偏多,1990年代偏少;非汛期内严重影响海南的较强的热带气旋主要出现在拉妮娜年且其年代际变化也存在15～20年的主周期,1950年代后期到1960年代前期活动的热带气旋偏弱,1960年代后期～1970年代前期偏强,1970年代后期偏弱,1980年代偏强,1990年代又偏弱;较强的热带气旋(中心极值940hPa以下)均生成于135°E以东的洋面,而其源地越西,其强度越小;非汛期登陆海南的热带气旋的登陆点均处于海南岛的东侧海岸线上,1970年代中期以后,登陆点有南移趋势,且均以台风形式登陆。     

北半球夏季大气季节内振荡对中国东南沿海热带气旋暴雨的影响

本文采用美国台风联合警报中心整编的1981—2012年的best-track热带气旋资料、中国大陆743站逐日降水数据、亚太经合组织气候中心的北半球夏季季节内振荡(BSISO)指数和美国国家环境预报中心及大气研究中心的再分析资料,分析了中国东南部地区热带气旋暴雨特征及其与BSISO 8个位相的联系。结果表明:7、8月,中国东南沿海地区的热带气旋暴雨发生的频次最多,多个站点热带气旋暴雨占总暴雨频次的比例达40%以上。7、8月热带气旋暴雨主要发生于BSISO1的第1、2、7、8位相,发生的暴雨频次占总频次的78.4%,主要分布于福建省沿海地区和西南部;BSISO2的第5、6、7位相热带气旋暴雨发生的频次也较多,占总频次的73.6%,主要分布于福建省沿海地区及西南部和广东省西南沿海地区。对发生较多热带气旋暴雨的BSISO1和BSISO2位相背景下的环流合成异常的诊断显示,西北太平洋伸向中国东南沿海地区,大尺度引导气流为显著的异常东风带,有利于热带气旋登陆中国大陆;显著异常的纬向东风切变、气旋性相对涡度和整层水汽的异常辐合,有利于热带气旋登陆过程强度的维持,促使热带气旋暴雨发生在中国大陆。     

江淮气旋的气候特征分析

利用中央气象台的历史天气图资料对近49 a江淮气旋的发生路径、源地、年发生频数、强度进行统计分析.结果表明:江淮气旋发生频数的年际变化呈下降趋势,生成的强度呈上升趋势;通过小波分析发现江淮气旋的频数有明显的年际、年代际变化周期;以及有显著的月、季变化特征,春季及其每年的4月是江淮气旋出现最为活跃的季节和月份;受地形、下垫面等因素的影响,江淮气旋出现的源地主要集中在大别山及其东北侧、淮河上游及苏皖浙交界处、鄱阳湖这3个区域;江淮气旋的平均路径主要有3条:西北东移、偏南东移和偏北东移,且江淮气旋的移动路径有明显的季节性变化.     

中国干旱发生频率的年代际变化特征及趋势分析

利用1951年1月—2007年10月中国160站逐月降水资料计算了12个月时间尺度的标准化降水指数（ISP）。依据旱涝等级划分标准统计中国各年代干旱发生的频率,并用Mann-Kendall法分析干旱的年代际变化趋势。结果表明,20世纪50年代中国干旱集中发生在新疆南部,60年代主要发生在新疆北端至黄河上游一带地区和以长江中下游为中心的东南部地区,70年代发生在黑龙江、吉林一带以及长江中游地区,80年代发生在西南、华北的两条纬向分布带上,90年代发生在长江、黄河中游地区,21世纪初干旱主要集中在华北北部和内蒙古东部地区。和此前10a相比,趋向干旱的地区在20世纪50—60年代主要位于新疆北部、内蒙古东部以及长江下游至东南部地区,60—70年代主要位于东北地区,70—80年代主要位于山东、西南东部,80—90年代主要位于长江、黄河中游之间,90年代至今主要位于华北北部、内蒙古东部和黑龙江东部地区。80年代前后中国干旱高发区的地理分布发生了一次年代际跃变。50—70年代中国干旱主要发生在西北、东北、江淮流域以及长江中下游至华南地区,而80年代至今干旱高发区转移到以前的干旱低发区。50年代至今,吉林和黑龙江东部以及自河北至贵州的狭长干旱带的干旱化趋势增长迅速,而新疆、甘肃、青海一带的干旱化趋势显著下降。     

近50年来东北地区暴雪时空分布特征

利用东北地区(黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古东部)93个气象台站近50年(1958-2007年)的逐日观测资料,分析了东北地区暴雪发生的时空分布特征。结果表明:该地区暴雪发生具有明显的季节分布特征,其中春季(3-4月)和秋季(10-11月)为暴雪主要发生期;东北暴雪在空间分布具有明显的地域性,暴雪主要集中出现在东南部的长白山区、南部的辽东半岛和西北部的大兴安岭山区;近50年来,东北地区全年暴雪量呈现出一定的增加趋势,其中春季在北部和南部呈现明显的上升趋势,然而秋季东北大部分地区暴雪存在显著的下降趋势。     

登陆广东热带气旋的降水分布和移速变化

利用1980～2001年登陆广东的72个热带气旋的路径和降水资料,计算了热带气旋登陆前后的移动速度和加速度,比较分析了热带气旋主要降水落区与热带气旋移速变化的关系.计算结果统计表明登陆广东的热带气旋中,有66.1%的个例在登陆时移速加快.当主要降水落区位于热带气旋前进方向右侧时,热带气旋的12小时平均加速度为正的占了大部分(81.8%);当主要降水落区位于热带气旋前进方向左侧时,近八成(78.6%)的热带气旋平均加速度为负.这些统计结果进一步从诊断事实上说明了地形以及非绝热加热等因子对台风移动的可能影响.     

A Climatology of Extratropical Cyclones over East Asia During 1958–2001

A climatology of extratropical cyclones (ECs) over East Asia (20 -75 N, 60 -160 E) is analyzed by applying an improved objective detection and tracking algorithm to the 4-time daily sea level pressure fields from the European Centre for Medium-range Weather Forecasts (ECMWF) reanalysis data. A total of 12914 EC processes for the period of 1958-2001 are identified, with an EC database integrated and EC activities reanalyzed using the objective algorithm. The results reveal that there are three major cyclogenesis regions: West Siberian Plain, Mongolia (to the south of Lake Baikal), and the coastal region of East China; whereas significant cyclolysis regions are observed in Siberia north of 60 N, Northeast China, and Okhotsk Sea-Northwest Pacific. It is found that the EC lifetime is largely 1-7 days while winter ECs have the shortest lifespan. The ECs are the weakest in summer among the four seasons. Strong ECs often appear in West Siberia, Northeast China, and Okhotsk Sea-Northwest Pacific. Statistical analysis based on k-means clustering has identified 6 dominating trajectories in the area south of 55 N and east of 80 E, among which 4 tracks have important impacts on weather/climate in China. ECs occurring in spring (summer) tend to travel the longest (shortest). They move the fastest in winter, and the slowest in summer. In winter, cyclones move fast in Northeast China, some areas of the Yangtze-Huaihe River region, and the south of Japan, with speed greater than 15 m s 1 . Explosively-deepening cyclones are found to occur frequently along the east coast of China, Japan, and Northwest Pacific, but very few storms occur over the inland area. Bombs prefer to occur in winter, spring, and autumn. Their annual number and intensity in 1990 and 1992 in East Asia (EA) are smaller and weaker than their counterparts in North America.     

1981—2018年中国东北地区秋冬季霾日变化及其与北极海冰的关系

利用中国东北地区1981—2018年166个地面气象观测站资料, 定义了中国东北地区秋冬季霾日指数, 分析了年际尺度上该地区霾日数与同期大气环流异常的内在关系。结果表明: 中国东北地区秋冬季霾日指数存在显著的年际变化特征, 欧亚—太平洋遥相关型(Eurasia-Pacific Teleconnection Pattern, EUP)负位相、东亚大槽偏弱等大气环流异常配置导致中国东北地区秋冬季霾的发生频次增加。巴伦支海与喀拉海北部海域是影响中国东北地区秋冬季霾日年际变化的海冰关键区, 该区域海冰面积与霾日数呈显著负相关, 北极海冰通过改变大气环流间接影响中国东北地区秋冬季霾日发生频次, 当北极海冰异常偏少时, 东亚冬季风偏弱, 近地面风速偏低, 环境湿度偏高, 中国东北地区受东北亚异常反气旋西侧的异常偏南风控制, 且受“EUP”负位相模态影响, 东亚大槽减弱, 有利于大气污染物和水汽向中国东北地区输送, 该地区秋冬季霾的发生频次增加。     

赤道太平洋对流活动异常对我国夏季降水和气温的影响

利用月平均ＯＬＲ、降水和气温资料,研究了ＥＮＳＯ期间赤道太平洋对流活动与我国夏季降水和气温的关系。结果表明：春季、夏季中、西太平洋对流活动异常与我国夏季江淮地区的降水有密切关系;春季和前一年冬季西太平洋对流活动异常与东北地区夏季降水有显著相关。前一年冬季中、西太平洋对流活动异常与我国降水的显著相关区是不同的,前者为华南、西南地区,后者为东北至内蒙古一带。气温与同期中、西太平洋对流活动的相关不显著。     

赤道太平洋对流活动异常对我国夏季降水和气温的影响

利用月平均ＯＬＲ、降水和气温资料,研究了ＥＮＳＯ期间赤道太平洋对流活动与我国夏季降水和气温的关系。结果表明：春季、夏季中、西太平洋对流活动异常与我国夏季江淮地区的降水有密切关系;春季和前一年冬季西太平洋对流活动异常与东北地区夏季降水有显著相关。前一年冬季中、西太平洋对流活动异常与我国降水的显著相关区是不同的,前者为华南、西南地区,后者为东北至内蒙古一带。气温与同期中、西太平洋对流活动的相关不显著。     

Characteristics and Changes of Cold Surge Events over China during 1960-2007

This paper demonstrates regional characteristics, a long-term decreasing trend, and decadal variations in the frequency of cold surge events based on daily mean temperature and daily minimum temperature data in mainland China from 1960 to 2008. During these 48 years, four high frequency centers of cold surge events were located in Xinjiang, central North China, northeast China, and southeast China. A main frequency peak of cold surge events occurs in autumn for the four regions and another peak is detected in spring over northeast China and southeast China. The regional pattern of cold surge frequencies is in accordance with the perturbation kinetic energy distribution in October-December, January, and February-April. The long-term decreasing trend （-0.2 times/decade） of cold surge frequencies in northeast China and decadal variations in China are related to the variations of the temperature difference between southern and northern China in the winter monsoon season; these variations are due to the significant rising of winter temperatures in high latitudes.     

近53年中国寒潮的变化特征及其可能原因

利用1951～2004年中国740站逐日温度资料, 对中国寒潮频次的气候特征及其变化进行了分析, 并在此基础上对中国寒潮频次减少的可能原因进行了讨论: 冬季西伯利亚高压和东亚冬季风强度与中国寒潮频次呈显著的正相关.秋冬季节西伯利亚上空低层冷堆温度和中国寒潮频次呈显著的负相关.在气候变暖的大背景下, 西伯利亚高压和冬季风强度的减弱使得冬季中国地表温度持续升高, 而温度的这种变化与中国寒潮频次及其相伴随大风频次的减少均有密切的联系.西伯利亚高压和冬季风强度的减弱, 西伯利亚上空低层冷堆温度和中国地表温度的显著升高是中国寒潮及其相伴随大风频次减少的可能原因.     

东亚冬季风寒温度的气候特征分析

基于ERA-Interim 1979—2019年的再分析资料,本文研究了东亚地区月平均、极端和强冷风寒温度空间分布。研究表明,在冬季3个月里,东亚地区风寒温度表现为自南向北递减,同时还具有较强的局地特征;最低极端风寒温度主要出现在内蒙古东北部、蒙古国东部和黑龙江地区;冬季3个月比较而言,平均风寒温度和极端风寒温度最低的月份为1月。强冷风寒温度发生频率最高的月份为2月。在成因方面,东亚大部分地区的风寒温度是由温度决定的,而中蒙交界区(蒙古和内蒙古东部地区)以及青藏高原北部地区,风速对风寒温度的影响最显著。此外,在所研究的几个区域中,京津冀城市群极端风寒温度与风速的负相关性最强。     

蒙古气旋的气候特征及变化研究

基于1979-2001年ECMWF海平面气压(SLP)再分析资料,采用改进的气旋客观识别与追踪算法,计算分析了蒙古气旋的频数及强度,结果表明,蒙古气旋活动存在明显的季节、年际和年代际变化。1979-2001年,蒙古气旋频数减少,强度减弱。20世纪80年代中期,蒙古气旋活动最强,80年代末开始到90年代,蒙古气旋日数明显下降。此外,春季蒙古气旋出现的频数最高,冬季出现的频数最低。从80到90年代,春、夏、秋、冬四季蒙古气旋活动呈一致的波动减少趋势,其中春季变化与全年最为一致。蒙古气旋活动的年际差异也十分明显,蒙古气旋活动偏多年和偏少年对流层低层温度场距平分布存在明显差异,说明大气环流是影响气旋活动的一个重要因素。     

春夏季青藏高原积雪对中国夏末秋初 降水的影响及其可能机制

本文首先利用最大协方差分析方法,探讨青藏高原积雪与中国降水之间的联系,发现中国夏末秋初（8～10月,简称ASO）降水与前期及同期高原积雪有着显著联系,当春夏季青藏高原西部多雪时,其后ASO中国长江及其以南地区多雨,而东部沿海的狭长区域少雨。进一步引入最大响应估计等方法,研究中国区域降水对高原积雪异常的响应及其可能的物理机制,结果表明,冬春季高原多雪异常可持续到夏季,并通过改变地表热力状况,导致ASO南亚高压减弱,同时在高、低空激发出两支波列:高层200 hPa波列沿中高纬西风急流传播,自高原经蒙古到达日本呈现明显的“负—正—负”位势高度异常传播,日本上空为气旋性异常环流;低层850 hPa波列起于高原,经孟加拉湾至中国南海,沿着西南气流传播,导致台湾附近的反气旋性异常环流,其西侧的偏南气流,将南海丰富的水汽输送至中国南部湖南、广西;而高层中心位于日本的气旋性异常环流西侧的偏北气流利于北方天气尺度扰动向南移动,它们为长江中下游及其以南地区多雨提供了有利条件。进一步计算定常波波数也表明,高层西风急流与低层西南季风气流作为波导,有利于高原上空的扰动沿着高、低空2支通道向东传播。由于东部沿海浙江、福建为正位势高度异常区,低层反气旋性异常环流则抑制了该区域的降水。