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。     

1961—2018年陕西极端气温时空变化特征

基于陕西1961—2018年94个气象台站逐日气温资料,选取世界气象组织(WMO)提出的10种极端气温指数,分陕北、关中和陕南三个气候区,采用线性趋势分析、Mann-Kendall突变分析和Morlet小波分析,分析了陕西极端气温事件的时空变化特征。结果表明：陕西各极端气温指数在近60 a发生了显著变化,热指数的增加趋势较冷指数的减少趋势更为明显且年际间波动较大,夜指数的变化较相应的日指数变化更为突出,其中暖夜天数的增幅达到了7.4 d/10 a。除极端最低气温外,其余冷指数在1995年前后出现突变,而暖夜和暖昼天数突变发生在2005年以后。冰日、冷昼和热夜天数变化趋势呈现出明显的纬向特征,关中的极端最低气温、冷夜天数、暖夜天数、霜冻天数和夏日天数变化趋势较其他两个区域更为显著。极端指数的周期性变化主要集中在2—8 a。相较于极值指数,相对指数和绝对指数的变化均能较好的反映陕西年平均最高和最低气温的变化趋势。     

气候变化背景下陕西冷暖冬事件的多尺度特征研究

基于陕西省1960-2019年94个气象站点冬季逐日气温资料,分陕北、关中和陕南3个气候区,从时间和空间2种尺度分析了陕西冷、暖冬事件的变化特征。结果表明:近60 a陕西冬季增温明显并在1987年前后发生突变,冬季平均0℃等温线北抬1~2个纬度,增温幅度以陕北最强陕南最弱。从时间尺度上,气候变化导致暖冬指数以9.5%·(10a)-¹增加、冷冬指数以9.6%·(10a)^-1减少,20次区域性暖冬事件在冬季气温突变后发生16次,而19次区域性冷冬有16次发生在突变之前。从空间尺度看,陕北和陕南的冷、暖冬发生频次相对较高,但强暖冬区域主要集中在关中,强冷冬区域分布在陕南和关中。后期应重点关注区域性暖冬事件引发的作物安全越冬、疾病传播以及病虫害发生等不利影响。     

关中一次重污染天气过程气象特征分析

利用常规观测资料、风廓线资料、PM2.5质量浓度资料及HYSPLIT-4模式,对2016年12月31日—2017年1月6日陕西关中盆地一次霾重污染天气过程的气象特征进行了分析。结果表明:此次过程发生在500hPa纬向平直气流、地面东高西低的典型环流形势下,稳定的大气层结和边界层逆温强烈抑制了污染物的垂直扩散;边界层风场存在500m之下的偏南风、500~1 000m偏北风和1~1.5km的纬向小风速区的三层结构特征,弱偏南风的水汽输送、弱对流不稳定和中高层的弱纬向风的阻挡,使得污染物在边界层内充分混合并堆积。污染物质量浓度与低层风关系密切,当低层为弱偏南风时,相对湿度逐渐上升,PM2.5质量浓度升高;反之,当气流转为偏北风时,相对湿度明显下降,PM2.5质量浓度降低。输送至西安的气团路径共有西北、偏南及本地路径三类,西北气流携带的大颗粒污染物、偏南气流的增湿效应及污染物的输送和本地污染源的叠加,共同造成了盆地的重污染天气的发生,其中直行偏南路径占比最高为38%,本地路径次之,占比25%。     

西北涡与西南涡共同作用引发秦巴区域大暴雨的成因分析

利用常规观测资料、 ERA-5再分析数据、 FY-4A卫星资料,对2021年9月3-4日一次西北涡与西南涡共同作用引发的秦巴区域大暴雨过程进行了研究,探讨了两涡作用导致大暴雨的中尺度环境场特征,并对西南涡的形成过程进行诊断分析。结果表明：秦巴区域的大暴雨是在西北涡与西南涡共同作用下由中尺度对流复合体（Mesoscal Convective Complex, MCC）引起的,强降水位于MCC云顶亮温冷中心及后部偏冷空气一侧的亮温梯度大值区。西南涡生成前,西北涡后部的偏北气流与西南气流形成了中尺度切变线,在秦巴区域触发对流不稳定而激发出中尺度对流云团而产生降水;西南涡生成后与西北涡共同作用,使秦巴区域水汽的输送加强,对流层低层形成强烈辐合,正涡度和垂直上升运动加强,使MCC强烈发展并具有较长生命史,同时伴随β和γ中尺度的对流云团发展,加强了该区域的强降水,从而造成大暴雨。该过程中西南涡是由500 hPa低涡产生的正涡度和高位涡向下传递强迫,使西北涡后部偏北风与西南气流气旋性运动加强从而形成涡旋环流,西南涡与500 hPa低涡的垂直耦合使其发展为强大的涡旋系统,从而加强水汽的辐合上升运动以加...