气候变化背景下北极海冰对我国冬季气温的影响研究

利用1961—2015年中国冬季气温资料、中国气象局逐月北极海冰密集度指数资料和美国国家海洋和大气管理局(NCEP/NCAR)环流资料,采用滑动相关、时滞相关及偏相关等分析方法,探讨了秋季北极海冰对中国冬季气温的影响。结果表明,秋季北极海冰改变了后期冬季西西伯利亚高压和华北高压强弱,导致我国西北地区和长江与黄河之间地区冬季气温异常。进一步分析发现,西北地区冬季气温的异常主要是受西西伯利亚高压影响,而长江与黄河之间冬季气温的异常主要是受华北高压影响。而秋季北极海冰通过改变后期冬季欧亚中高纬度环流,进一步影响高原地区冬季气温。     

云南红河2008年2月罕见低温的气候环境诊断分析

采用北半球500 hPa高度场、700 hPa热带流场和海平面气压场资料,对2007年12月至2008年2月的大气环流特征进行分析。得到2008年2月红河州出现罕见低温的大气环流特征为经向环流明显,欧亚大陆中高纬地区高度场偏高,中低纬地区高度场偏低,使得冷空气和暖湿气流容易交绥,导致冷空气在红河长期盘踞,出现持续阴冷天气。通过相关性分析,发现La Nina事件与红河州2月气温呈负相关,La Nina事件也是此次罕见低温的重要原因。     

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。     

2008年贵州罕见低温雨雪冰冻灾害成因及影响分析

2008年1月下半月到2月上半月,贵州所遭遇的历史罕见的低温雨雪冰冻灾害,具有降温幅度大、持续时间长、影响范围广、冰冻灾害重等特点.文中分析了这次灾害的可能成因及其影响.分析表明,2007年8月发生的拉尼娜事件所造成的大气环流异常是导致贵州大范围持续低温雨雪冰冻灾害的重要原因.乌拉尔山地区环流场偏高,中亚至蒙古国西部直到俄罗斯远东地区偏低的环流异常持续时间长,有利于冷空气自西北向东南活动:西太平洋副热带高压异常偏西偏北及青藏高原南缘的南支槽异常稳定活跃,有利于暖湿气流不断向云贵高原输送,为贵州雨(雪)天气提供更充足的水汽来源.分析还表明,逆温层的长时间维持是贵州大范围冻雨持续出现的主要原因.这场低温冰冻灾害给贵州春运、能源电力、农业、林业、居民生活等造成了极大的影响.     

近50年长江中下游地区夏季气温变化与东半球环流异常

采用中国气象局整编的气温资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了1960-2005年中国长江中下游地区夏季气温变化与东半球环流异常的联系.结果表明:近50年来,中国长江中下游地区夏季气温呈现出明显的非对称趋势变化特征,夏季气温的上升趋势在很大程度上是日最低气温上升带来的结果;典型高、低温年,在环流场的垂直分布均呈准正压结构的情况下,从对流层低层一直到高层,东半球大部分区域的异常值符号相反.此外,出现在江淮流域上空的异常环流的形成和维持可能与三支不同源头的波列有关;地面长波辐射对气温的影响在夜间超过白天,气温分别与感热通量和潜热通量呈负相关以及正相关关系;典型高(低)温年,垂直温度平流引起的异常动力增(降)温和非绝热加热引起的异常增(降)温可以作为解释高(低)温年气温异常维持的原因.     

1月北极涛动异常程度特征及其对北半球同期温度的影响

将1月北极涛动（AO）大气遥相关型的强度分为：正常、异常和极端异常3类典型年进行讨论,发现其同期大气环流及其对北半球温度影响存在显著的异同性：当AO呈异常和极端异常时,均表现为东亚大槽、乌拉尔山、贝加尔湖阻塞高压、阿留申低压的持续、稳定异常,但对应极区涡旋的强度、面积及其向南、向北的扩展等有所差异,与NPO、NAO正、负位相对应,致使冷空气在极地和中、高纬度活动范围不同。极端异常年的影响强度和范围较异常年偏大、偏南,高低空配置使冷空气向北半球中低纬度地区延伸,异常低温可扩展至北太平洋暖池区。     

曲靖50年不遇的低温冰冻天气成因分析

针对2008年1月下旬到2月上旬发生在曲靖罕见的低温冰冻天气过程进行分析,利用NCEP1°×1°格点资料和常规观测资料分析发现:500 hPa上中高纬度长时间维持稳定的型环流形势,使得冷空气不断缓慢补充,地面没有回暖机会,冷空气维持时间长,导致了低温天气长时间持续。700 hPa到500 hPa形成逆温层,500 hPa上为正垂直速度的特征是分析降水相态的关键所在。     

长江下游越冬期冷暖长期变化与大型环流低频振动

本文运用上海112年月平均温度资料和1月、10月的月平均海平面气压场110年资料,分析了以上海资料为代表的长江下游地区越冬季节温度由偏冷转向偏暖的长期变化及其有关联的大型环流系统的低频振动。发现近百年中前冬11月、12月和后冬2月这三个月的冷暖长期变化相似,特点是前50年左右偏冷占优势;后50年左右偏暖占优势,相应地10月大型环流中亚洲大陆冷高压的优势是前50年偏强偏东;后50年偏弱偏西,北太平洋高压的变化趋势则是前50年偏弱;后50年偏强。1月气温的长期变化与上述11月、12月和2月的冷暖变化不同,对应的大型环流低频振动也不同。     

近百年北极涛动对中国冬季气候的影响

北极涛动 (AO) 是北半球冬季热带外行星尺度大气环流最重要的一个模态,对北半球及区域气候有重要影响。利用中国近50年和近百年气温和降水资料分析了北极涛动对我国冬季气候的影响。当AO指数偏强时,我国大部分地区冬季气温偏高,同时降水也偏多。AO和西伯利亚高压对我国冬季气候的影响在年际和年代际尺度上有不同的特征, 在年际尺度上西伯利亚高压对我国气温的影响要远强于AO,而AO对我国降水的影响则比西伯利亚高压的影响要显著。这种关系也可以通过比较分析对流层低层和中高层环流形势在AO不同位相时的变化得到进一步验证。这说明AO对我国冬季气温和降水影响的机制是不一样的。在年代际尺度上,AO对气温和降水都有显著的影响。AO和西伯利亚高压一起能解释近百年来我国冬季温度和降水方差的35% 和11%。     

宁夏冬季气温的变化及同期500hPa环流特征量的变化特征

通过近40多年来宁夏冬季气温的变化进行了研究,结果表明:宁夏冬季气温总趋势是变暖的,冬季平均气温在1985年前后发生突变,突变后升温最明显的是中部干旱带;宁夏冬季气候变暖与大区域有不同之处,1967-1990年宁夏冬季升温过程,最低气温是主要的,但1990年以后宁夏冬季的变暖,并不完全是由于最低气温的变暖而形成,最高气温的变暖也是20世纪90年代以来宁夏冬季气候变暖的重要特征;宁夏极端气温变化具有明显阶段性特征,80年代末期以后极端最低气温的变率明显增大;冬季北半球500 hpa极涡面积、亚洲西风环流指数、东亚大槽位置、西太平洋副热带高压强度与宁夏冬季平均气温有较为一致的年代际气候特征;小波分析发现,以上环流特征量与宁夏冬季平均气温存在相同的4年左右的主周期变化,且在时、频域上有较为一致的对应关系。     

宁夏高温气候特征及其大气环流异常分析

利用宁夏24个气象观测站1960-2009年逐日最高气温观测资料和NCEP／NCAR再分析高度场资料,分析了宁夏高温日数的空间分布及年际、年代际变化趋势,并对高温异常对应的大气环流背景进行了分析。结果表明,宁夏中北部地区高温相对多发,大武口和同心为两个高发中心;7月高温出现频率最大;1971、2000、2001年和2005年为高温日数最多的4个年份,而1962、1979年和1989年没有高温日出现;宁夏高温日数在20世纪90年代中期发生了年代际突变,1997年以来宁夏平均高温日数较1996年以前增加了3.4倍。高温日数的年际、年代际异常对应中高纬度大范围大气环流异常,即从西欧到白令海峡的大范围地区中高层高度异常场波列分布。亚洲中高纬度经向环流弱,高纬度冷空气不易南下,宁夏高温日数偏多。高温日数偏少年经向环流强,有利于北方冷空气南下。     

北太平洋风暴轴的异常活动与辽宁省冬季最低气温的联系

利用1975-2015年辽宁省52站逐日最低气温资料和NCEP/NCAR再分析资料,通过合成分析、相关分析等统计方法,对辽宁省冬季最低气温及北太平洋风暴轴的时空演变特征进行研究,初步探讨了北太平洋风暴轴的异常活动与辽宁省冬季最低气温的可能联系。结果表明,辽宁省冬季最低气温突变年为1986年,20世纪80年代中期以后气温表现出偏暖特征。北太平洋风暴轴与辽宁省冬季最低气温间存在同步一致地变化特征,风暴轴活动强年,辽宁省受西南气流控制,阿留申低压、西伯利亚高压强度减弱,同时东亚大槽减弱北退,东亚西风急流偏北,东亚冬季风系统活动减弱,不利于冷空气向南侵袭,辽宁省冬季最低气温偏高,反之在风暴轴活动弱年,辽宁省冬季最低气温偏低。与北太平洋风暴轴相关联的中高纬度大气环流异常变化是风暴轴强度与辽宁省冬季最低气温关系产生变化的主要原因。     

2011年初广西异常低温冰冻灾害成因分析

利用NECP再分析资料和Micaps站点资料,对2011-01-03-28广西地区出现的异常低温冰冻灾害过程的环流背景场、物理量场和影响系统等特征进行了分析.结果表明:1)此次过程的异常环流特征表现为中高纬倒Ω流型,低纬南支槽异常活跃,构成典型的“北脊南槽”形势,有利于北方冷空气与南方暖湿气流在广西地区交汇;2)蒙古地面冷高压强度较往年偏强,位置偏东、偏南,有利于地面冷空气的堆积和不断分裂南下,影响广西地区;3)逆温区主要位于桂北,长时间降水普遍以小到中雨为主,容易形成过冷水滴,造成冻雨灾害;4)华南静止     

南极长城站附近地区冰川的温度状况

根据十多米深度钻孔温度的测量和分析,对长城站附近地区的冰川温度状况进行了讨论。近表面层温度在消融区稍低于-1℃,在积累区绝大部分区域接近或处于0℃。除海拔足够高的地方,如乔治王岛冰帽顶部,那里由于融化微弱且厚度不很大而致使冰与底床冻结在一起,该地区冰川大部分属于温型。     

气候变暖背景下祁连山区秋季层状云变化特征

利用祁连山区及周边29 个气象观测站近41 年秋季云形状和气温观测资料, 分析了祁连山区秋季层状云出现频率的空间分布与时间变化特征, 探讨了秋季层状云出现频率与气候变暖的关系, 并选用同期NCEP/NCAR全球再分析资料, 对祁连山区秋季层状云的环流特征和水汽输送进行了分析。结果表明:①祁连山区秋季层状云出现频率为8%～26%, 呈西少东多的空间分布。②近41 年来, 祁连山区秋季增温1.2℃, 气温变化的倾向率为0.29℃/10a, 80 年代中期以后发生了增温的突变。③祁连山区秋季层状云的出现频率呈明显的减少趋势, 近41 年来减少约11%, 倾向率为-2.7%/10a, 尤其在20 世纪80 年代中期以后与同期祁连山区显著增温相对应, 层状云出现频率减少更为明显, 层状云出现频率与气温呈明显的反相变化趋势。④在气候变暖的背景下, 祁连山区的层状云出现频率减少, 减少的幅度从西北向东南递增。当祁连山区秋季平均气温在升高1℃ 时, 祁连山区层状云出现频率减少2%～10%, 祁连山西段、中段减少2%～4%, 祁连山东段减少4%～10%。⑤祁连山区秋季层状云偏多与偏少年在欧亚500 hPa 环流场上存在明显的差异, 层状云偏多年, 极涡向亚洲北部伸展, 东亚大槽较偏弱, 乌拉尔山高压脊偏强, 脊前偏北气流引导极地冷空气沿偏西北路径向中国西北地区输送, 中亚地区到高原上不断有低值系统发展东移, 同时南支槽加强, 来自阿拉伯海、南海、东海的暖湿气流向内陆地区的输送明显加强, 与进入高原北部的冷空气交绥, 从而使祁连山区层状云出现频次增多;层状云偏少年, 中亚-中国西北地区暖性高压异常加强, 东亚大槽偏强, 冷空气活动路径偏东, 亚洲大陆至西太平洋冬季风特征明显, 偏北风加强, 不利于东南暖湿气流向西北内陆地区的输送, 冷暖气流在祁连山区交绥次数减少, 从而使祁连山区层状云出现频次减少。⑥印度洋沿孟加拉湾的向北的水汽输送, 副热带西太平洋的偏东气流在南海和中南半岛附近转为向北的水汽输送, 地中海、里海的西风带纬向水汽输送是3支影响祁连山区秋季层状云多寡的水汽输送通道, 进而对祁连山区秋季降水产生影响。     

滇黔静止锋减弱北抬期间环流特征分析

采用2010—2021年深秋初冬时节（11—12月）ECMWF细网格2 m温度预报资料,以及实况地面气压场、综合观测资料、卫星资料与NCEP/NCAR提供的FNL再分析资料,对滇黔静止锋减弱北抬期间贵州境内84个国家观测站72 h内逐日最高温、最低温进行检验评估。结果发现,滇黔静止锋活动期间相对于平均状态,其预报准确率均显著降低而平均均方根误差明显增加,其中2014年ECMWF预报准确率不足20%,几乎丧失预报能力。为此,以2014年发生的19次滇黔静止锋减弱北抬个例进行合成分析,发现各层环流和要素场特征较平均状态均发生了明显变化。主要表现为：200 hPa上,静止锋摆动期间较平均状态急流入口有所东移,其南北界区域总体变窄,急流中心平均强度由65.0 m/s下降到60.0 m/s;500 hPa上,中高纬两槽一脊形势变得更加不明显,冷空气势力减弱,环流纬向度增大;要素场上,相对平均状态,0℃线均位于600 hPa附近,中低层气温呈现明显增温状态,700~850 hPa逆温状态变弱甚至消散,在低层风场上表现为南风增强、涡度增大。因此,当滇黔静止锋发生减弱北抬时,其环流和要素场特征相对平均状态均发生强度和位置上的变化,在预报工作中,可以此特征判断静止锋是否减弱北抬,更好地进行地方预报与服务。     

新疆冬季气温年际异常的主模态及其成因分析

基于新疆1961—2016年89个观测站冬季平均气温经验正交分解的空间模态，讨论了与各空间模态及其相联系的北半球中高纬度环流特征，结果表明：新疆冬季平均气温的年际异常空间模态分为全区一致类、南北反相类、东西反相类，根据这三类空间模态的正负位相不同分别分为一致偏冷型、一致偏暖型、北冷南暖型、北暖南冷型、东冷西暖型和东暖西冷型等6个空间分布型。新疆冬季平均气温各空间分布型的环流影响因子既表现了极地和中纬度环流相互作用，也有纬圈方向的波列传播的影响。当北半球中纬度西风偏弱，中高纬度环流经向度加大，乌拉尔山地区的高压脊发展和东亚大槽偏深，50°N以南为负高度距平，新疆冬季平均气温一致偏低；反之则一致偏高。北冷南暖型在40°N以北的区域与一致偏冷型的环流特征基本类似，但在中亚至新疆40°N偏南的区域位势高度偏高；北暖南冷型出现时，乌拉尔山负高度距平和东亚大槽偏弱，新疆上空为浅脊控制，新疆南部受脊后的浅槽影响。东冷西暖型和东暖西冷型区别在于中纬度的500 hPa正高度距平中心的位置和700 hPa气流方向。北极涛动（AO）、区域西风指数、乌拉尔山关键区因子、欧亚纬向环流指数、西藏高原-1指数、西藏高原-2指数、斯堪的纳维亚遥相关型指数(SCA)、亚洲区极涡面积指数等8个气候指数都对新疆冬季平均气温产生了重要的影响。     

Definition and characteristics of the south edge of the subtropical winter monsoon in East Asian

Based on observational daily data of 730 meteorological stations in China, the south edge of the subtropical winter monsoon is defined according to relevant criterion and its variation characteristics are analyzed. Results show that this south edge has obvious inter-annual variation characteristics and shows a northward moving tendency as a whole, but since the 21st century it has moved southwards and date of the south edge entering winter becomes earlier. Wind fields of the anomalously northward south edge of the subtropical winter monsoon in East Asia has an obvious southerly wind component which prevents cold air from moving southward. The index of this south edge and winter temperature has a positive correlation. Climate warming might be the main reason for the northward movement of the south edge of the subtropical winter monsoon.