2008年1月中国南部低温雨雪冰冻天气特征及其与东亚大气环流异常探讨

根据NCEP／NCAR提供的1968--1996年全球逐月、2008年1月全球逐日再分析资料以及中国气象局提供的降水资料,分析了2008年1月中国南部持续低温雨雪冰冻天气期间东亚地区中低空大气环流异常特征。结果表明,乌拉尔山阻塞高压和地面蒙古冷高压是这次灾害性天气重要的冷空气源地;700hPa异常偏强的低空西南风急流以及低空急流大风速中心随时间沿急流轴的传播为此次低温雨雪冰冻天气提供了充足的动量、热量和水汽;850hPa流场西太平洋上空异常东南风、印度洋上空异常西南风以及850hPa垂直速度场中国南部大陆异常上升气流,在很大程度上影响着2008年1月中国南部的天气;赤道辐合带、西太平洋副热带高压以及南支槽的异常,致使东亚上空不仅存在异常的南支槽前西风带水汽输送和西太平洋副热带高压西南侧东风带水汽输送,还存在异常的由印度洋经孟加拉湾向中国南方大陆的水汽输送。     

2018年夏季海洋大气特征及对我国气候的影响

为更好地了解2018年夏季（6—8月）我国主要气候异常特征及成因,本文利用我国气象要素站点资料、再分析大气环流资料和全球海温数据分析了2018年夏季我国降水和气温的异常特征、东亚大气环流特征及海温对我国气候的影响。结果显示2018年夏季全国平均降水量较常年同期偏多9.6%,我国中东部地区降水呈现“南北多、中间少”的分布特征,北方和华南大部降水较常年同期偏多、长江中下游降水明显偏少。降水的上述异常特征受到东亚副热带和中高纬大气环流的共同影响。2018年夏季东亚副热带高空急流和西太平洋副热带高压位置都明显偏北,东亚沿岸由南至北为“负—正—负”的高度距平分布, 呈现出“东亚—太平洋型”遥相关负位相的特征,菲律宾附近对流层低层大气维持异常的气旋式环流,东亚副热带夏季风异常偏强。同时,欧亚中高纬度大气呈现“两槽一脊”的异常高度分布特征。在副热带和中高纬大气环流的这种配置下,我国北方地区以异常偏南风为主,有利于暖湿气流的输送,降水偏多;华南地区在偏强的热带对流活动影响下,降水也总体偏多;而长江中下游地区则以明显的辐散下沉运动为主,降水偏少。从外强迫因子来看,2017年10月至2018年4月发生的La Nina事件对东亚夏季风偏强及我国降水“南北多、中间少”的异常特征起到了重要作用。     

2018年5月大气环流和天气分析

2018年5月大气环流的主要特征是北半球极涡呈偶极型分布,强度偏强;中高纬环流呈三波型,欧亚环流经向度不大;西太平洋副热带高压偏强,南支槽强度比常年略偏弱。全国平均气温为17.1℃,较常年同期（16.2℃）偏高0.9℃,全国平均降水量73.1 mm,较常年同期（69.5 mm）偏多5.2%。月内,我国南方地区出现7次大范围强降雨天气过程,且多省遭受风雹袭击,局部地区受灾较重。此外,东北地区发生干旱,下旬有所缓和;中下旬江南、华南地区出现持续高温天气;北方地区出现2次沙尘天气过程。     

2012年1月大气环流和天气分析

2012年1月大气环流及我国天气主要特征如下：北半球高纬度地区极涡呈偶极型,位于加拿大北部的中心偏强,亚洲东北部地区的中心偏弱,中高纬度地区环流呈现经向型,东亚大槽偏强,平均南支槽位于80。E附近,强度偏强。2012年1月全国平均气温为－7．2℃,较常年同期偏低1．7℃。全国平均降水量为16．8mm,较常年同期偏多3．9mm。月内出现两次中等以上强度的冷空气过程以及4次降水过程,新疆、内蒙古等地出现极端低温事件,南方出现大范围持续低温阴雨（雪）天气。     

ENSO事件与青藏高原积雪和东亚大气环流的可能联系

本文利用1951 ～1998 年的北太平洋高温和北半球大气环流及1961 ～1993 年的青藏高原积雪等资料,分析了ENSO事件与青藏高原冬季积雪、亚洲季风、夏季东亚阻塞高压和西太平洋副热带高压之间的可能联系,分析表明ENSO事件与青藏高原积雪和东亚大气环流之间存在着较好的关系。     

1995年北半球主要环流特征及其影响

１９９５年北半球大气环流的主要特征是：５００ｈＰａ西太平洋副热带高压异常偏强，初夏脊线位置偏南，盛夏偏北；亚洲西风带，春季经向环流发展，初夏东亚阻塞形势稳定，盛夏纬向环流盛行；５００ｈＰａ青藏高原位势高度夏半年偏高，冬半年偏低；北半球１００ｈＰａ位势高度低纬度持续偏高，中高纬度持续偏低，南亚高压偏强；１９９４年开始的厄尔尼诺事件于１９９５年３月结束。     

2008年1月濮阳市低温阴雪成因分析

利用2008年1月欧亚地区500 hPa平均位势高度距平场、1月中下旬500 hPa平均位势高度场、1月气候监测资料及本市1961-2008年1月气候要素资料,采用气候统计和天气学方法,对2008年1月濮阳市出现的低温阴雪天气成因进行了分析,结果表明:濮阳市2008年1月出现持续低温阴雪天气的主要原因是与大气环流异常和"拉尼娜"事件两方面的大气候背景有关.1月中下旬大气环流稳定少动,西南暖湿气流与北方不断南下的冷空气在黄河及以南地区多次交汇,是濮阳市出现持续低温、阴雪天气的根本原因.在中高纬度欧亚地区大气环流经向度加大和副热带高压异常偏北的环流背景下,濮阳市1月易出现气温偏低、降雪偏多的天气.乌拉尔山有阻塞高压存在,在贝加尔湖两侧(50-60°N之间)有东西向横槽形成,冷空气活动频繁且势力较强,是濮阳市冬季出现低温阴雪天气的主要环流形势.在"拉尼娜"事件负距平峰值出现时间最临近年的冬季,1月濮阳市出现低温多雪的气候概率较大.     

中国南方雨雪冰冻异常天气原因的分析

2008年1月我国南方发生了罕见的持续严重雨雪冰冻灾害,对于这次小概率极端天气气候事件的初步分析表明,虽然这个冬季在赤道东太平洋存在明显的La Ni(n)a事件,但2008年1月无论是我国的异常降水场和温度场,还是亚洲和西太平洋地区的大气环流异常场都与历史上11个La Ni(n)a事件盛期1月的合成场有显著的差别,因此La Ni(n)a事件不是造成持续雨雪冰冻天气的直接罪魁祸首.进一步的分析发现这次持续严重雨雪冰冻天气的发生与多个大气环流系统的异常有关,而且更为重要的是它们的异常形成了某种形式的配合,我们称其为组合性异常.其中,乌拉尔山阻塞高压和贝加尔湖-巴尔喀什湖的横槽,为不断有冷空气从西路向南爆发提供了条件;东亚和日本地区的高度正异常使得北方冷空气的势力不是很强,适于锋面在我国南岭及其以北地区较长时间停留,为持续降水确立了背景;西太平洋副高偏强和偏西也对冷空气的向南推进起了阻挡作用;印缅槽的持续偏强和西太平洋副高的偏强一起使暖湿空气源源不断地输送到华南地区,有利持续降水的发生;持续的冷空气活动和持续的降水,导致持续的低温,为冰冻创造了条件.可以认为,大气环流的组合性异常是造成持续雨雪冰冻天气的直接原因.     

2018/2019年冬季浙江罕见持续阴雨天气的环流异常与海温强迫

利用NCEP/NCAR全球再分析资料、地面观测资料和自动站降水资料,分析了2018/2019年冬季浙江罕见连续阴雨寡照天气过程中冬季风环流和南支槽等环流异常,并从西风带波动、海温强迫等方面研究了局地环流异常的成因。结果表明:2018/2019年冬季连阴雨事件中雨日、日照破历史记录,雨量较常年同期明显偏多。主要的环流异常为西北太平洋异常反气旋（WNPAC）明显偏北,同时阿留申低压和西伯利亚高压亦偏北,东亚地区40°N以南有强的偏南风异常,冬季风偏弱;南支槽较常年偏强,保证了浙江上空有持续的水汽和扰动输送。对流层中层存在沿欧洲向东亚—西太平洋传播的波动能量,波能在东亚地区一直向南传播至20°N以南,可能导致WNPAC明显北抬和南支槽加强。ENSO是WNPAC的重要强迫源,ENSO暖位相使得海洋性大陆出现异常对流冷却,而浙江上空对流加强,ENSO对南支槽活动强度亦有明显的制约作用。中国近海海温偏高是WNPAC和阿留申低压明显偏北的重要影响因素。2018/2019年冬季局地环流异常可能由ENSO和中国近海海温协同强迫所致。     

长江中下游2015年盛夏低温的大气环流特征及ENSO的影响

利用NCEP再分析资料和ERSST资料分析了长江中下游2015年盛夏低温的大气环流特征,并探讨2015/2016年厄尔尼诺事件的可能影响。研究表明：长江中下游2015年盛夏气温为1961年以来第二低。造成长江中下游低温的直接原因是2015年盛夏欧亚大气环流异常稳定,在亚洲地区表现亚洲北部阻塞高压与东亚低槽形成的偶极子形势,导致冷空气不断南下影响到长江中下游地区;而2015年夏季厄尔尼诺快速发展可能是2015年盛夏欧亚大气环流异常的主要原因。     

2008年1月我国严重低温雨雪冰冻灾害与东亚季风系统异常的关系

鉴于2008年1月我国低温雨雪冰冻灾害所造成的经济损失的严重性,作者从东亚季风系统有关成员的异常来探讨此灾害的发生成因。分析结果表明,2008年1月在中高纬度乌拉尔地区阻塞高压异常发展和长时间的维持及东亚大槽位置的长时间的稳定,这使得异常强冷空气不断沿蒙古高原东侧南下入侵我国华中、华东和华南地区;而西太平洋副热带高压异常偏北,大量暖湿空气沿副高西侧北上,并与南下冷空气在长江流域相遇,从而导致我国长时间的低温雨雪冰冻天气。进一步的分析结果表明,利用在热带中、东太平洋的LaNi a事件对我国冬季气候异常的影响并不能很好地说明此次灾害的发生,而利用热带西太平洋和西北大西洋海温异常对中高纬度和副热带地区大气环流异常的影响可以较好地说明这次灾害的发生成因。此外,2007年冬季北半球准定常行星波向低纬度地区上空对流层上层传播的加强和平流层极涡的下传也可能是2008年1月我国低温雨雪冰冻灾害的重要原因之一。     

2014年1月大气环流和天气分析

2014年1月大气环流主要特征如下：北半球极涡呈偶极型分布,位置较常年同期明显偏南;欧亚中高纬环流经向度较小;南支槽平均位置位于70°E附近,位置较常年同期明显偏西;同时,西太平洋副热带高压较常年同期略偏弱。1月,全国平均降水量为6.2 mm,较常年同期（13.2 mm）偏少53.0%。全国平均气温为-3.4℃,较常年同期（-5.0℃）偏高1.6℃。月内,我国出现1次主要冷空气过程和4次主要降水过程。北方冬麦区降水偏少,气象干旱持续;中东部地区出现大范围雾或霾天气;南方地区出现低温雨雪天气     

冬季华南降水年际变化的环流特征及对前期海面温度异常响应

利用我国160站降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料以及英国哈德莱中心的海表面温度资料，分析了华南冬季（12月至次年2月）降水年际变化的大气环流特征以及对前期海面温度（Sea Surface Temperature,SST）异常的响应。结果表明，东亚高空急流异常偏南（偏北），东亚大槽减弱（增强），天气瞬变扰动和南支槽加强（减弱），来自孟加拉湾和南海的西南风在华南形成异常辐合（辐散），从而有利于该地区降水异常偏多（偏少）。ENSO型SST异常不能完全解释华南降水异常年南支槽和低层环流特征，进一步研究表明，导致华南降水异常的南支槽和低层风场变化与热带印度洋和赤道西太平洋SST异常关系更为密切。由前期热带印度洋和赤道西太平洋构建的SST指数和华南冬季降水相关达到0.44，两者相关系数在SST指数超前1个月时达到最大，对华南冬季降水具有一定潜在预报意义。     

2011～2012年冬季欧亚大陆低温严寒事件与平流层北极涛动异常下传的影响

利用NCEP-NCAR 再分析资料分析了2011～2012 年冬季发生在欧亚大陆的一次异常低温严寒事件的大气环流演变过程以及可能的成因。这次低温事件,主要出现在2012 年1 月下旬至2 月上旬,持续大约3 周左右,非常强的低温异常覆盖了几乎整个欧洲以及东亚的西伯利亚、蒙古国和我国东北、华北等地。这次低温事件的演变与对流层北极涛动(AO)由正位相转变为负位相的时间相匹配,意味着AO 可能发挥重要作用。进一步分析表明,前期行星波的异常上传导致平流层发生爆发性增温现象,极夜急流减弱,AO 位相首先在平流层由正变负;在2～3 周左右的时间内,平流层AO 异常信号逐渐下传,使得对流层AO 也转为负位相;随后,乌拉尔山阻塞高压异常发展,极区的冷空气不断向南爆发,先后在东亚和欧洲造成剧烈的降温,导致低温严寒事件。因此,考虑平流层环流的异常可能有助于提高欧亚大陆冬季低温严寒事件的预测能力。     

东亚大气环流与埃尔尼诺相互影响的一个分析研究

通过对多年地面气压和500hPa高度等资料的统计分析,本文发现在埃尔尼诺现象发生的前一年10—12月和当年1—3月,东亚和西太平洋地区的大气环流都有明显异常,主要特征是东亚有频繁强冷空气活动,且环流异常有由高纬向低纬地区推移的现象.冬季东亚频繁的强冷空气活动使西太平洋副热带高压位置逐渐偏南,造成中、西太平洋信风减弱,可能是埃尔尼诺发生的原因之一。 埃尔尼诺年夏季,由于遥相关机制,东亚及西太平洋中纬地区出现地面气压和高度场的负距平,西太平洋副高位置持续偏南. 基于统计分析结果,本文绘出了一个东亚及西太平洋大气环流与埃尔尼诺相互影响的模型。     

2013年1月大气环流和天气分析

2013年1月大气环流特征为:北半球极涡呈偶极型,极涡范围及强度较常年偏弱,中高纬环流呈三波型,欧亚大陆槽位于西西伯利亚,位置偏北,引导多股冷空气影响我国北方,月内中高纬环流形势调整较大,上旬以经向型环流为主,中下旬则转为纬向型环流;西太平洋副热带高压接近常年同期,东亚大槽位于西北太平洋西岸,较常年偏强,南支槽位于90°E附近,较常年略偏弱.2013年1月,全国平均气温为-5.2℃,略低于常年同期(-5.0℃).月内气温阶段性调整明显,上旬,较同期偏低3℃,下旬,较同期偏高1.7℃.全国平均降水量为6.5 mm,较常年同期(13.2 mm)偏少50.8％.月内出现一次强冷空气过程,雾霾天气频繁,共出现3次较大范围雾霾过程.南方部分地区遭受低温雨雪冰冻灾害,北方局地遭受雪灾,云南大部、贵州西部及四川南部等地气象干旱持续.     

大气环流系统组合性异常与极端天气气候事件发生

根据2008年1月我国南方发生的持续严重雨雪冰冻灾害、1998年长江流域的特大洪涝灾害和2009/2010年冬季云南的极端干旱灾害的分析结果,再次强调指出,对于一些小概率的极端天气气候事件的发生,大气环流系统的组合性异常起着极其重要的作用。对于2008年的严重雨雪冰冻灾害的发生,多个大气环流系统的组合性异常包括:乌拉尔山阻塞高压和贝加尔湖-巴尔喀什湖的横槽,这为不断有冷空气从西路向南爆发提供了条件;东亚和日本地区的高度正异常使得北方冷空气的势力不是很强,适于锋面在我国南岭及其以北地区较长时间停留,为持续降水确立了背景;西太平洋副高偏强和偏西也对冷空气的向南推进起了阻挡作用;印-缅槽的持续偏强和西太平洋副高的偏强共同使暖湿空气源源不断地输送到华南地区,有利持续降水的发生,为冰冻造成了条件。对于1998年夏季长江流域的特大洪涝的发生,多个环流系统的异常包括:夏季西南季风涌的活动,西太平洋副热带高压活动,北方冷空气活动和青藏高原对流系统东传的共同作用。对于2009/2010年冬季云南的极端干旱灾害的发生,多个环流系统的异常包括:对流层高层中东地区副热带西风急流减弱,影响Rossby波的活动,不利于青藏高原-孟加拉湾槽的建立;西太平洋副热带高压偏强、位置略为偏南,对低层水汽输入云南起到抑制作用;NAO的负异常所导致的遥相关波列异常,使得东亚北方冷空气活动偏东,不易到达云南地区,还使得南支槽偏弱,暖湿气流也不易到达云南地区。ENSO虽然对中国天气气候变化有相当重要的影响,但并非每次异常天气气候事件的发生都是它的直接影响。对于ENSO影响必须具体分析,才能决定它在异常事件、特别是极端天气气候事件中的确切作用。     

2008年1月我国大范围低温雨雪冰冻灾害分析

2008年1月10日至2月初,我国发生了大范围低温雨雪冰冻灾害,其主要特征为灾害范围广、灾害强度大、连续低温时间长、雨雪持续时间长、冰冻日数多和灾害损失严重.为今后更好地开展此类事件的短期气候预测业务,作者从气候角度分析了这次灾害的可能成因.分析表明,2007年8月发生至今的拉尼娜事件发展非常迅速,其所造成的大气环流异常是导致我国大范围持续低温雨雪冰冻灾害的重要原因.在1月,乌拉尔山地区位势高度场异常偏高、中亚至蒙古国西部直到俄罗斯远东地区位势高度场偏低的环流异常持续时间很长,非常有利于冷空气不断分裂南下;西太平洋副热带高压异常偏北,有利于大量暖湿空气向我国输送,并决定了低温暴雪冻雨灾害发生的区域;青藏高原南缘的南支槽异常稳定活跃,有利于来自印度洋和孟加拉湾的暖湿气流沿云贵高原不断向我国输送.为我国长江中下游及其南部地区的强降雪天气提供了更加充足的水汽来源.分析还表明,1月中旬以来,湖南、贵州等地逆温层不断加强并长时间维持是上述地区大范围冻雨持续出现的主要原因.     

2008年1月河南低温雨雪天气的中期环流特征

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,对2008年1月中下旬河南省出现的低温雨雪天气的特征、大尺度环流形势以及高低层大气的状态进行分析.结果表明: 2008年1月西太平洋副热带高压异常偏强偏北,有利于西南暖湿气流沿副高边缘向北输送,影响河南;东亚地区500 hPa高度距平东西部差距显著,标志着亚洲中纬度地区槽脊加强,环流经向度加大;东亚有较强冷空气活动,东亚从36候850 hPa明显的经向风负距平,也反映该时段冷空气活动较强.分析结果还显示,河南省冬季的持续低温雨雪天气与乌拉尔山阻塞高压的建立和维持有紧密联系:从乌拉尔山阻高的建立、维持到河南省低温雨雪天气的开始,从乌拉尔山阻高的崩溃到河南省雨雪天气的结束,中间的时间间隔约为510天.因此,乌拉尔山阻高的建立、维持和崩溃,对河南省低温雨雪天气的开始和结束有一定的指示意义.     

2008年海南省长低温阴雨天气主要成因及其预报

利用ECMWF和MICAPS提供的常规观测资料,分析了海南省2008年1月24日至2月16日长低温阴雨天气过程期间的高低空环流特征,发现欧亚大陆阻塞形势稳定少变,西风带低槽活动频繁,同时西太平洋副热带高压较常年偏强及位置偏北,使大气环流形势异常稳定,是导致低温阴雨天气持续性的直接原因;低纬度南支低压槽活跃,偏南风将暖湿气流持续向海南省地区输送,使得冷、暖气流持续交汇于海南省地区,是造成此次低温阴雨天气过程的主要原因;另外,海南低空相对湿度大,850hPa水汽通量的变化及上升运动都对阴雨天气的维持有利。