亚洲阻塞高压分类及其与东北冷涡活动和东北夏季低温的联系

利用1948~2009年美国环境预报中心(NCEP)500 hPa高度场逐日再分析资料,按照通用的阻塞高压天气学定义,采用机器自动识别方法,检索和分析近62 a亚洲夏季阻高活动时空变化特征,结果表明:共统计到1 337个阻塞高压个例,以生命期3~7 d的过程居多,占80.1%,阻高活动累计个数和累计天数集中区可分为偏东类(鄂霍次克海)、偏西类(乌拉尔山)、中间类(贝加尔湖)和其他类4类,其中中间类阻塞高压活动累计个数最多,占总个数的30.4%,偏东类次之,占27.5%,其他类占23.8%,偏西类最弱,占18.3%;20世纪90年代以来,乌拉尔山地区阻高处于明显偏弱期,鄂霍次克海阻高处于偏强期;但是,21世纪初叶,乌拉尔山地区阻高活动开始呈上升趋势,而鄂霍次克海阻高却呈明显下降趋势,值得关注;夏季阻塞高压与东北冷涡活动天数呈显著同期正相关,与长春、哈尔滨同期平均气温呈显著负相关;亚洲夏季阻塞高压是影响东北夏季低温重要的环流系统;鄂霍次克海阻高6月活动异常年,850hPa风距平场在120°E~140°E,40°N~55oN存在很强的偏东气流,有利于来自鄂霍次克海偏东北路径的冷空气入侵东北亚及中国东北地区。     

东北夏季极端低温天气事件的定义及其冷空气路径分析

采用东北三省150 个测站1961~2010 年的逐日温度资料和同期美国环境预报中心（NCEP）以及国家大气研究中心（NCAR）2.5°×2.5°分辨率的全球再分析资料,定义了东北夏季极端低温天气事件（extreme low-temperatureevent 以下简称ELTE事件）,统计给出了ELTE事件的发生、峰值和持续时间的日历表。根据该日历分析,发现了影响东北地区夏季ELTE事件的最主要的2 条冷空气路径（西北路径和东北路径）,1961~2010 年期间,影响东北地区的ELTE事件最主要是受西北路径的冷空气的影响,其次是东北路径。同时也发现,ELTE事件20 世纪80 年代发生频率最高,90 年代后开始减少,但是东北路径的ELTE事件在90 年代以后开始明显的增加。还发现,ELTE事件发生的前4 d,贝加尔湖地区若是被低压槽覆盖,易发生西北路径的ELTE事件,若该区域被一个东北-西南走向的高压斜脊控制,同时鄂霍次克海区域存在一个低压中心,形成西北“+”东南“-”的跷跷板形态,易发生东北路径的ELTE事件。     

5～8月东北冷涡客观识别分类及北半球大气环流特征分析

采用美国国家环境预报中心(NCEP)500 h Pa高度场逐日再分析资料,基于计算机客观识别方法,统计了1948~2012年5~8月东北冷涡活动过程。结果表明:共计发生东北冷涡过程956次,平均每年5~8月发生约14.7次;东北冷涡活动共4 129 d,5~8月平均分别为14 d、18 d、18 d和14 d,共64 d,占5~8月总天数的52%;5~8月东北冷涡过程以持续3~6 d为主,冷涡活动主要位于121°E~131°E,48°N~53°N区间;5~8月东北冷涡发生频次和活动天数均存在显著增长趋势。7~8月东北冷涡活动异常多年份,贝湖至鄂海阻高与东北冷涡多同时发生,异常少年份,贝湖至鄂海阻高亦不盛行,且阻高先发生冷涡后发生年份占多数。5~6月和7~8月东北冷涡典型特多年高度距平合成场与特少年的主要异常区分布呈反位相,且这种反位相特征在对流层中、高层(200 h Pa、500 h Pa)均呈近半球尺度的波列分布;5~6月和7~8月东北冷涡活动特少年和特多年差值高度场合成分布相近,均呈现显著的南北向"+、-"波列分布(置信度水平≥99%),正负波列分别位于西北太平洋区域和鄂霍次克海至白令海区域,该波列对应高度层风场中的相对位置为气旋和反气旋式环流。     

中国东部气温极端特性及其气候特征

基于百分位等统计方法构建极端气候指数,分析中国东部气温极端特性变化的时空格局和趋势特征,探讨其与全球变暖和区域气候变率的关联性。结果表明,近60 a来,中国东部长期增暖趋势明显,高纬度北方地区和冬、春季节气温对全球变暖响应最为显著;相比于日最低气温,日最高气温上升趋势不明显,黄河与长江之间部分地区日最高温度出现下降趋势。全域日较差总体亦呈减小趋势;与日气温极值的平均状况和气候趋势相一致,极端低温事件强度下降趋势明显,黄河以北及东南沿海地区减弱显著。极端高温事件强度增加趋势并不明显,黄淮地区出现减小趋势;年霜冻日数和冰冻日数以及寒潮持续期的长期变化趋势以减少为主。高温热浪的持续期则以增加为主;中国东部极端气温事件频次与强度的演变格局存在同向一致性。极端低温影响指数的分布呈现北部大于南部、内陆大于沿海地区的特征,全域以一致性下降趋势为主,特别是东部沿海降低最为明显。另外,春季极端低温的影响指数大于冬季,且未有明显减小趋势。极端高温的影响指数增强趋势不明显,地区差异较大,指数的大值区影响增强的趋势显著。相比于强度,极端气温事件频次对全球气候变化的响应更为敏感。同时,副热带高压、南极涛动和北极涛动等区域性气候变率可能是调控中国东部极端气温事件形成和演化的重要因素。     

京津冀冬季冷空气过程的低频特征及西伯利亚高压低频变化的影响

本文使用1981—2015年京津冀地区逐日气温和NCEP/NCAR再分析资料,分析了京津冀地区冬季冷空气过程的低频环流特征,以及西伯利亚高压（SH）的低频变化特征及其对京津冀冷空气过程的影响。分析表明,冬季京津冀气温和SH都存在10~30 d显著低频周期,且二者的低频分量之间存在显著的超前滞后相关。京津冀冷空气过程主要发生在低频气温从零位相到谷值的下降阶段,以及低频SH从峰值到零位相的下降阶段。随着京津冀气温和SH的10~30 d低频变化,亚洲近地面层和中层大气环流均表现出一个从西北向东南传播的低频变化周期。影响京津冀地区的低温异常最早出现在喀拉海附近并在亚洲高纬地区维持和积累,产生持续冷却作用;同时中层相应区域维持的强气旋性环流异常表明有持续的大气辐合,中层辐合下沉与近地面持续冷却作用配合形成近地面异常高压。异常高压伴随异常低温南下过程中与中层加强的东亚大槽配合,使京津冀地区处于整层北风异常中,易形成冷空气过程。     

气候变暖的适应行为与黑龙江省夏季低温冷害的变化

与气候变暖相联系的极端天气、气候事件及其影响的研究正日益受到重视,极端事件与气候变化直接相关,而极端事件的影响还与人类的适应行为密切相关。本文以农业对温度变化最敏感的黑龙江省为例,分析了变暖对夏季低温冷害事件的影响。结果显示,变暖后夏季出现低温冷害临界气温的概率减小;但由于人们追求更高经济效益的适应行为,在变暖的情况下种植更适应较暖气候条件的农作物,低温冷害的发生的频率和强度并不一定随变暖而减少,但作物单产期望值还是会增加。     

基于CMIP6气候模式的华北平原极端气温指数评估和预测

随着全球气候变暖,极端气候事件频发,对自然生态系统、社会经济及人类生产生活带来重要影响.预估未来气候情景下极端气候事件的发生有助于准确评估气候变化的影响程度.该文基于华北平原54个气象站的气候观测资料及CM IP6中20个全球气候模式(GCM)在4个气候情景下的未来气候预测数据,计算9种代表性极端气温指数,利用独立权重均值法(IWM)对多GCM s预测结果进行集合平均,旨在揭示华北平原历史(1971-2010年)和未来(2061-2100年)极端气温指数的时空变化.结果表明:基于IW M方法获得的多模式集合平均值与观测值的均方根误差(RMSE)和相对标准偏差(RSD)均低于算术平均法,能更好地反演历史极端气温指数的变化趋势;预测未来极端高温指数呈显著上升趋势,而极端低温指数将显著降低;极端气温指数(D T R除外)在历史和未来时期均存在明显的空间差异,其中高辐射强迫情景(SSP585)下的极端气温指数变幅最大,空间差异最显著.     

东北区夏季低温事件概率空间分布与亚洲阻塞流型域及其冷空气活动路径

采用国家气候中心的全国160个和东北88个测站1960~2010年的逐月观测资料、美国NCEP/NCAR的再分析资料,对东北区夏季低温事件概率的空间分布与冷空气活动路径及其环流特征进行了分析,结果表明:东北区测站严重冷夏A事件≥20%概率区主要分布在黑龙江省的大部和吉林省的中东部,概率大值轴呈东北-西南向分布;东北区测站冷夏B事件≥20%概率区主要分布在东北区的中西部和长白山东部区,概率大值轴呈西北-东南向分布;5 个A事件典型年的500 hPa 亚洲地区呈现乌拉尔山与鄂霍次克海阻高,与东北区均为负距平区构成双阻塞偶极子流型,偏东和偏北区域为温度场负距平极值中心;5 个B事件典型年则巴尔喀什湖和贝加尔湖为正异常区,东北亚至北太平洋阿留申群岛附近上空为负距平区,构成亚洲地区东西向偶极子阻塞流型,温度场负距平分布为偏西北-东南走向;选择850 hPa 的假相当位温θse 的316 K候平均等值线的变化,反映来源于极地或超极地的冷空气活动路径的时空范围,其A和B事件典型年冷空气活动路径均分别与与东北区A、B事件大概率区的主要轴向分布是吻合的.     

1965-2013年黄土高原地区极端气温趋势变化及空间差异

基于黄土高原地区52个气象站点逐日平均气温、最高和最低气温数据,采用一元线性趋势分析、相关分析等方法,分析该地区极端气温趋势变化及空间差异。结果表明：① 日最高（低）气温极低值、日最高（低）气温极高值、热夜日数、暖昼（夜）日数、热持续日数、夏季日数和生物生长季日数呈增加的趋势,其余极端气温指数呈减小的趋势。② 空间分布上,表征低温事件的冰冻日数、霜冻日数、冷昼（夜）日数和冷持续日数下降最显著的区域位于黄土高原北部;表征高温事件的热夜日数、夏季日数、暖昼（夜）日数和热持续日数上升最显著的区域主要位于黄土高原西北部;生物生长季日数上升最显著的区域主要位于黄土高原中部地区。③ 相关分析表明除了极值指数和气温日较差与其余极端气温指数相关性较差外,其余各极端气温指数之间均具有较好的相关性。④ 多数极端气温指数的变化趋势与平均气温关系密切,平均气温突变前后极端气温指数存在明显差异。⑤ Hurst指数结果表明黄土高原地区极端气温变化均呈同向变化特征。     

地理因子在北疆极端气温趋势变化中的作用

论文利用1961—2017年北疆地区37个观测站的逐日气温资料以及高程数据,选取了3类(冷指数、暖指数和极值指数)15项极端气温指数,采用相关分析和灰色关联度统计分析方法,研究了地理因子在北疆极端气温趋势变化中的作用。结果表明：① 北疆地区气候变暖显著,极端气温冷指数呈非常显著的下降趋势,暖指数及极值指数呈显著或非常显著的上升趋势;气候变暖主要体现为极端冷事件频次降低、夜间温度以及极端低温升高,具有白天和夜间变化的不对称性以及低温和高温变化的不平衡性等特征。② 极端气温指数在北疆中部盆地地区上升(下降)趋势最强,在北疆北部及南部山区地带,上升(下降)趋势相对较小。地形分布对气候趋势的影响程度暖指数大于冷指数,海拔高度对极端气温事件的出现频次有较大影响。③ 极端气温指数趋势的经向分布是其空间分布的主导模态。北疆地区极端气温指数趋势性变化北部大于南部、西部大于东部,南北趋势性变化差异最大处位于北疆中部地区。极端气温指数趋势性变化的南北差异与海拔高度呈负相关,在山地地区,纬度对于极端气温指数的气候趋势影响较小,而在盆地地区,纬度为影响极端气温指数气候趋势的重要因子。经向上,除炎热夜数增加趋势与海拔高度的相关性较低外,北疆东部极端气温指数的趋势性变化与海拔高度相关性高于北疆西部。④ 地理因子对极端气温指数的趋势变化具有显著的影响(灰色关联度均大于0.6,为高度关联),影响程度暖指数大于冷指数。地理因子对冷指数的影响在山地、丘陵地区较强,而对暖指数的影响主要为地势较为平缓的丘陵和盆地地区。     

夏季鄂海阻高活动天数的年际变化及其前期征兆分析

利用1951-2009年NCEP/NCAR高度场月平均资料、全球海表温度月平均资料、国家气候中心提供的东北地区24站逐月温度资料、鄂霍次克海阻塞高压（东阻）活动天数等数据,采用相关和奇异值分解分析（SVD）方法,分析夏季（6-8月）东阻活动天数的年际变化及其前期征兆,结果表明：夏季东阻活动天数年际变化阶段性明显,21世纪以来不仅处于强盛后期明显下降趋势阶段,而且年际变率显著增大;夏季东阻活动天数与中国东北地区中部及东部的温度呈显著负相关;春季至夏季赤道东太平洋（NINO3区）SSTA（特别是1977-2009年）呈El Niño位相是夏季东阻活动的最重要强迫源,当赤道东太平洋为El Niño状态,以及阿拉伯海与北太平洋西风漂流区为暖海温时,夏季东阻活动天数偏多;与夏季同期大西洋海温的SVD1模态表明,当大西洋海温SSTA整体上处于冷（暖）位相分布时,东阻活动天数偏少（多）;夏季东阻活动天数与春季NPO和极涡面积指数相关存在着的年代际变化特征,1951-1976年,夏季东阻活动天数仅与春季北半球极涡面积指数、亚洲极涡面积指数呈显著正相关, 1977-2009年,不仅与春季极涡面积指数呈正相关信号消失,而且,1951-2009年与春季NPO指数呈显著的正相关信号,在此期间也迅速减弱消失。     

东北气候和生态过渡区近50年来降水和温度概率分布特征变化

文章从中国160个站的观测资料中选取位于东北气候和生态过渡区内9个测站的冬、夏季降水和温度资料,分析该地区近50年来冬夏季降水和温度的年际变化及其概率分布特征,结果表明,东北气候和生态过渡区的冬夏季降水和温度有明显的年代际变化特征,在不同的年代际变化阶段,降水和温度的总体概率分布特征差异较大,这种概率分布形式的差异与高温、干旱等极端天气气候事件的频繁发生具有密切关系。20世纪80年代以来降水处于平均值减小的总体分布中,温度则处于平均值增加的总体分布中,因此该地区冬季发生暖冬和少雨(雪)的机会增大,夏季出现严重干旱和高温的可能性增大。     

影响中国东北地区气候的关键区、关键时段和关键因子

使用东北地区近50多a(1956~2007年)气温和降水数据及相关研究成果,研究和总结并分析影响中国东北地区夏季气温、夏季降水、冬季气温的关键区、关键时段和关键因子。东北夏季较多降水主要发生在极涡偏心、东亚高纬阻塞高压盛行、副热带高压偏西偏北、青藏高原上空西风急流中心强度偏强的环流系统配置下;东北夏季低温主要出现于伊朗高压和南亚高压区域高度场为负距平、上一年10月极涡中心强度正常或偏强、夏季副热带高压强度偏弱位置偏东、偏南时;西伯利亚高压和阿留申低压均偏强(偏弱)、前期北大西洋海温偏低(偏高)对应东北地区的冷(暖)冬年。     

新疆塔城地区极端气温变化特征及其影响因子分析

利用塔城地区7个国家气象观测站1961—2018年逐日气温资料,选用国际通用的10个极端气温指数,分析塔城地区极端气温的时空变化特征及其影响因子。结果表明:(1)塔城地区极端气温指数暖化趋势明显,最低气温极低值以0.97℃·(10a)^-1的倾向率显著升高,最高气温极高值以0.09℃·(10a)^-1的倾向率不显著升高;冷昼、冷夜、霜冻、冰冻日数分别以1.75、5.24、4.07、1.84 d·(10a)^-1的趋势减少,暖昼、暖夜、夏季、热夜日数分别以1.79、5.89、2.18、2.08 d·(10a)^-1的趋势显著增加;选取的10个极端气温指数未来变化趋势均与过去58 a趋势相同,且持续性较强。(2)冷指数与暖指数变幅表现出明显的不对称性,最低气温极低值变幅大于最高气温极高值,夜指数的变幅大于昼指数;大部分极端气温指数表现为地区北部的变暖幅度大于地区南部。(3)最低气温极低值、冷昼、冷夜在20世纪80年代初期发生暖突变;暖昼、暖夜、夏季、热夜、霜冻在90年代中期发生暖突变。(4)整体上来看,大气环流变化对冷指数的影响高于暖指数,其中冷昼、冷夜、霜冻、冰冻日数与冬季北半球、亚洲极涡面积指数正相关,与太平洋、北美、大西洋欧洲区极涡面积及欧亚、亚洲经向环流指数正相关,与欧亚、亚洲纬向环流、西藏高原指数负相关;暖昼、暖夜、夏季、热夜日数与夏季北半球、西太平洋副热带高压面积及西藏高原指数正相关。(5)冷、暖指数受大西洋、热带太平洋地区海表温度变化的影响存在差异;夜指数比昼指数对海表温度的响应更明显。     

云南2009～2010年秋冬春连旱成因分析

2009年秋季至2010年春季,云南降水量比常年同期偏少50%～78%,创有记录以来最少,气温比常年同期偏高0.9～2.5℃,发生了百年不遇的秋、冬、春连旱。分析其发生的原因主要是：2009年秋季开始,西太平洋副热带高压偏强,阻断了从孟湾和南海到云南的水汽输送,加之东亚大槽偏弱偏北、亚洲极涡偏弱,导致冷暖空气不能在云南上空＂相遇＂,造成降水偏少。2009年6月开始El Nino事件开始显现,冬季达到旺盛期,在其影响下,南海、中南半岛到西印度洋的对流活动受到抑制,造成输送至云南的水汽偏弱。全球气候变暖使各种气象要素的变化偏离了平均值,容易引发极端气候事件,导致近年来干旱发生的频率增多增强。     

西北东部气候异常特征及其对冬季高原感热的响应

利用1960—2000年西北东部100个测站,经过面积权重区域平均的降水、气温资料,对该区域气候异常进行分析。结果表明：①对异常旱涝年,亚洲西风带环流及西太平洋副热带高压的位置最为关键。异常涝年,亚洲地区经向环流占优势,东亚大槽偏东,西太平洋副热带高压偏北;异常旱年,亚洲地区纬向环流占优势,东亚大槽偏西,西太平洋副热带高压偏南。②对异常冷暖年,极涡、西风带环流以及西太平洋副热带高压的状况最为关键。气温异常偏高年,北半球极涡强度及亚洲极涡强度均偏弱,欧亚地区盛行纬向环流,西太平洋副热带高压面积偏大,强度明显偏强,西伸脊点明显偏西,位置偏北;气温异常偏低年,北半球极涡强度及亚洲极涡强度均偏强,欧亚地区盛行经向环流,西太平洋副热带高压面积偏小,强度明显偏弱,西伸脊点明显偏东,位置偏南。③冬季高原感热与滞后一个季度的夏季降水、气温的相关较春季的相关更好。