2011年夏季气候异常及主要异常事件成因分析

本文对2011年夏季的中国气候及大气环流异常特征进行分析,发现我国总体气温偏高,降水偏少。西北西部、华北南部、江淮至江南一带,西南地区东部等地出现了阶段性的较大范围极端高温天气过程。西南地区东部和广西等地出现严重干旱;而长江下游地区降水显著偏多。进一步对中国气候异常事件的成因分析表明：异常高压的长期维持,孟加拉湾的向北水汽输送偏弱及西太平洋副热带高压位置偏东使其西侧的东南和偏南水汽输送对我国西南地区影响小是导致西南地区严重干旱的大气环流因素;2010年秋季出现的中部型拉尼娜事件可能是西南干旱的一个重要外强迫条件。2011年夏季亚洲极涡偏弱偏小,欧亚中高纬地区经向环流偏强,有利于冷空气南下;同时,中纬度西太平洋地区海温持续偏低而激发反气旋性环流产生,造成西太平洋副高偏大偏强,冷暖气流在长江下游地区交汇造成降水显著偏多。     

2006年夏季西南地区东部特大干旱及其大气环流异常

利用1959-2006年西南地区东部20个测站的逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及国家气候中心提供的环流特征量资料,分析了2006年夏季西南地区东部特大干旱的时空分布及其同期大气环流的异常特征.结果表明,2006年夏季西南地Ⅸ东部少雨时段从6月中旬初开始一直持续到9月上旬中后期,达80多天,其中7月下旬中期到9月上旬中期降水尤其稀少.西南地区东部区域6、7、8月及整个夏季(6-8月)降水都偏少,降水指数显示2006年是西南地区东部1959年以来夏季降水最少的年份.2006年夏季西南地区特大干旱与大气环流异常有很大的关系,中高纬度环流及西太平洋副热带高压、西风带环流、南亚岛压、低层流场、水汽输送以及垂直运动等都持续异常.西太平洋副高异常偏北且偏西和副高异常偏弱且偏东时,两南地区东部都日,能出现严重干旱,2006年夏季属于副高控制性高温伏旱.西太平洋副高偏强偏北偏西,同时伴随南亚高压偏强偏东,西南地区东部在副高控制下,盛行下沉气流,同时也抑制了向该地的水汽输送,再加上西风带环流以及中高纬环流配置不利于冷空气南下,因而2006夏季西南地区东部少雨干旱.青藏高原热源偏弱,菲律宾附近地区对流非常活跃,是引起2006年夏季西太平洋副商偏强偏北偏西的重要原因.     

2014年夏季豫西北高温干旱成因分析

2014年夏季河南省西北部出现持续性的高温干旱少雨天气,干旱给农业生产和人民生活造成严重灾害。选取豫西北的焦作为代表,利用1979~2010年的温度、降水以及NCEP 1°×1°资料,分析了2014年6~7月豫西北高温干旱的大气环流形势和相关物理量场,归纳出这次63 a不遇的夏旱成因:100 h Pa南亚高压异常西伸北抬的同时,东伸指数偏强;中层500 h Pa西太平洋副热带高压较常年异常偏西偏北,副热带高压脊线在30°N附近维持,使得豫西北在6~7月多为副高控制,冷空气活动偏北无法南下,造成豫西北地区出现持续高温天气。豫西北地区处在水汽通量辐散区域,水汽输送通道较气候平均呈现偏弱和断裂的状态,6~7月持续副高控制下的下沉运动造成豫西北地区局地气温上升,对流活动偏弱,同时大气可降水量较常年同期偏少3成左右,导致豫西北地区夏季降水偏少,形成干旱。     

2015年初夏辽宁降水异常偏少的大尺度环流特征

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料和辽宁省逐日站点降水资料,分析了2015年初夏辽宁降水异常偏少的大尺度环流特征。结果表明:2015年初夏是1962年以来辽宁同期降水最少的年份。2015年初夏辽宁降水异常偏少的大尺度环流特征并不是共性,高空急流、西太副高的强度和位置以及是否有西南暖湿气流输送在6个典型少雨年里各有不同。大尺度环流系统的异常配置是导致2015年初夏辽宁降水严重偏少的主要原因,高空急流较气候平均偏南偏强,辽宁位于急流轴以北,高层辐合不利于上升运动发展;西太平洋副热带高压较气候平均偏东偏南,冷空气位置偏北,辽宁缺少冷暖空气交绥;低空急流较气候平均偏东偏南,辽宁缺少暖湿水汽输送及低层辐合上升运动。2015年初夏辽宁降水异常偏少与北太平洋海表面温度"东高西低"导致的大规模上升和下沉运动密切相关。     

贵州省旱涝急转时空特征与大气环流异常的联系

本研究利用1961～2019年贵州省5～8月逐月降水资料和同期NCEP/NCAR的再分析资料,结合长周期旱涝急转指数,分析贵州省夏季旱涝急转事件的时空变化特征及其与大气环流异常的联系。结果表明:贵州省夏季旱涝急转存在连续性和阶段性变化的特征,年代际差异较大,但总体涝转旱次数少于旱转涝次数。贵州省旱涝急转事件更容易出现在南部及东部。分析环流特征发现:旱转涝年,旱期中高纬地区纬向型环流,西太平洋副热带高压(下称:副高)面积偏小,脊点偏东,贵州省位于其北侧,低层为下沉运动;涝期为经向型环流,副高脊线位置偏南,面积偏小,贵州省位于副高西侧边缘,低层为上升运动。涝转旱年,涝期环流经向度大,冷空气活跃,副高位置偏南偏东,冷暖空气交汇于长江流域,利于贵州省降水偏多;旱期副高偏北偏东,贵州省受高压脊控制,干旱少雨。      

绍兴市近49 a降水和旱涝变化特征分析

利用1961—2015年夏季(5—8月)湖南89个台站的逐月降水资料和NCEP/NCAR再分析资料、海温资料,计算了湖南近55 a的旱涝急转指数(LDFAI),挑选出湖南夏季旱涝急转(旱转涝和涝转旱两种类型)异常年,分析了异常年的同期大尺度环流和前期海温的基本特征,结果表明：(1)旱转涝年,旱期对流层中层鄂霍次克海有阻塞高压,副高偏西偏南,湖南受中纬度偏西气流控制,南亚高压较常年整体偏北偏强,湖南上空伴随着下沉运动加强,水汽辐散,致使湖南少雨干旱;涝期副高较同期偏南,湖南受中纬度低槽和副高共同影响,南亚高压北移,东伸脊点位于川渝交界附近,且高压中心呈青藏高压模态,湖南上空伴随着强烈的上升运动和水汽汇合,导致湖南降水增多。(2)涝转旱年,涝期副高较常年偏东,冷暖空气交汇在湖南地区,南亚高压整体较常年偏南偏弱,湖南上空伴随着上升运动和水汽汇合,湖南偏涝;旱期副高较常年偏西,湖南受副高控制,此时南亚高压主体偏强偏东,东伸脊点位于湖北一带,高压中心呈伊朗高压模态,加上湖南上空下沉运动和水汽输送辐散异常偏强,干旱少雨。(3) LDFAI指数与前期(前一年夏、秋、冬季和当年春季)太平洋相关海区海温存在显著相关性,这为湖南夏季旱涝急转类型的预测提供了参考信号。

     

湖南夏季旱涝转折异常特征分析

利用1961—2015年夏季(5—8月)湖南89个台站的逐月降水资料和NCEP/NCAR再分析资料、海温资料,计算了湖南近55 a的旱涝急转指数(LDFAI),挑选出湖南夏季旱涝急转(旱转涝和涝转旱两种类型)异常年,分析了异常年的同期大尺度环流和前期海温的基本特征,结果表明:(1)旱转涝年,旱期对流层中层鄂霍次克海有阻塞高压,副高偏西偏南,湖南受中纬度偏西气流控制,南亚高压较常年整体偏北偏强,湖南上空伴随着下沉运动加强,水汽辐散,致使湖南少雨干旱;涝期副高较同期偏南,湖南受中纬度低槽和副高共同影响,南亚高压北移,东伸脊点位于川渝交界附近,且高压中心呈青藏高压模态,湖南上空伴随着强烈的上升运动和水汽汇合,导致湖南降水增多。(2)涝转旱年,涝期副高较常年偏东,冷暖空气交汇在湖南地区,南亚高压整体较常年偏南偏弱,湖南上空伴随着上升运动和水汽汇合,湖南偏涝;旱期副高较常年偏西,湖南受副高控制,此时南亚高压主体偏强偏东,东伸脊点位于湖北一带,高压中心呈伊朗高压模态,加上湖南上空下沉运动和水汽输送辐散异常偏强,干旱少雨。(3)LDFAI指数与前期(前一年夏、秋、冬季和当年春季)太平洋相关海区海温存在显著相关性,这为湖南夏季旱涝急转类型的预测提供了参考信号。     

2019年江西严重夏秋连旱特征及成因分析

2019年江西出现罕见夏秋连旱过程,为有气象记录以来范围最广、强度最强的气象干旱,持续时间长达５个多月之久。期间出现了4轮大范围持续晴热高温天气过程,全省平均高温日数达45.4 d,多项气象指标创历史之最。利用MICAPS观测资料、江西省93个气象台站降水、气温资料以及NCEP/NCAＲ再分析资料、NOAA海表温度和向外长波辐射资料,对此次夏秋连旱天气过程的特征及成因进行了分析,结果表明：1） 中高纬环流平直,强盛西风气流阻挡了南北气流交换,冷空气难以南下,而副热带高压面积偏大、强度偏强、位置偏西,切断西南气流路径,暖湿空气难以北上,使得冷暖空气不能在长江及其以南地区交汇,是江西长时间持续干旱的主要原因;大气环流在本该发生调整的时期没有及时调整,是江西夏旱连秋旱的另一主要原因。2） 东海和南海的水汽偏南向西北方向输送,孟加拉湾的水汽偏西向北方向输送,三条水汽通道在四川及以北地区汇合,到达江西的水汽通量输送较常年同期异常偏弱,不利于江西降水的产生。3） 赤道中东太平洋海面异常降温,引起赤道太平洋Walker环流发展,Hadley环流加强,使得包括江西在内的长江中下游以南地区下沉运动增强;而副热带西太平洋低值系统活跃,使得副热带高压长时间稳定维持在偏北的位置,加剧了江西干旱的发生。     

湖南2022/2023年夏秋冬季持续极端干旱事件特征及成因分析

湖南是干旱灾害多发区,针对湖南地区开展干旱事件特征与成因分析,对于提高湖南干旱灾害的监测预测水平、减少灾害损失具有重要现实意义。基于地面观测站日降水数据和再分析资料,分析2022/2023年夏秋冬季湖南发生的持续极端干旱事件特征和成因。结果表明,这次湖南夏、秋、冬三季连旱具有降水显著偏少（全省平均累积降水量为1961年以来历史同期最少）、持续时间长（历时201 d）的特点,同时2022年夏季还伴随罕见的长江全流域性极端高温热浪,湖南平均气温、高温天数等多项指标均达到1961年以来历史同期极值,给湖南工农业生产和人民生活带来严重影响。本次夏秋冬持续干旱事件与海温和环流异常密切相关,前期春季拉尼娜事件和印度洋偶极子负位相模态导致沃克环流增强,西太平洋副热带高压（简称“西太副高”）加强西伸和北抬。2022年8—11月西太副高西伸至105°E,湖南地区受其控制,盛行下沉气流,导致湖南夏秋干旱发展;12月至2023年2月上旬,西太副高相比历年同期偏弱,东亚大槽增强,且位置在湖南以东,难以引导冷空气南下影响湖南,印缅槽偏弱,不利于槽前西南气流发展,湖南地区水汽输送受阻,导致冬季湖南干旱持续。     

春季青藏高原感热对中国东部夏季降水的影响和预测作用

利用1980-2012年青藏高原中、东部71个站点观测资料、全中国756站的月降水资料、哈得来中心提供的HadISST v1.1海温资料以及ERA-Interim再分析资料,综合青藏高原的感热加热以及全球海温,研究了春季青藏高原感热对中国东部夏季降水的影响,并建立预报方程,探讨了青藏高原春季感热对中国降水的预报作用。结果表明,青藏高原春季感热与中国东部降水关系密切,青藏高原春季感热异常增强伴随着长江流域中下游同期降水增多,后期夏季长江流域整流域降水也持续偏多,华南东部降水偏少。春季青藏高原感热的增强与环北半球中高纬度的罗斯贝波列密切相关,扰动在北太平洋形成的反气旋环流向西南方向延伸至西北太平洋,为长江流域输送大量的水汽,有利于降水的发生。夏季,伴随着前期青藏高原感热的增强,南亚高压位置偏东,西北太平洋副热带高压（西太副高）位置偏西偏南,西太副高北侧为气旋式环流异常。在西太副高的控制下,华南东部降水减少;西太副高西侧的偏南气流为长江流域带来大量水汽,并与来自北部气旋式环流异常西侧的偏北风发生辐合,降水增多。青藏高原春季感热异常是华南和长江流域夏季降水异常的重要前兆信号。加入青藏高原春季感热后,利用海温预报的华南、长江流域夏季降水量与观测值的相关系数有所提高,预报方程对区域降水的解释方差提高约15%。      

雷州半岛干旱的特征及其环流分析

利用1961—2007年雷州半岛的逐日降水资料,采用季节无雨日数作为划分干旱的指标,对雷州半岛的干旱特征进行了分析;利用NCAR/NCEP再分析逐月资料,采用合成方法,对干旱年份环流背景进行了研究。结果表明:雷州半岛干旱南部比北部严重,全区旱(涝)型是主要的分布型态;西太平洋副高脊线偏北造成的华南较强的偏南风和东亚大槽偏弱直接影响雷州半岛春季降水偏少;夏季阿拉伯海、孟加拉湾及南海的海温偏高,海陆热力差异偏弱引起东亚、南亚西南季风减弱,导致雷州半岛易旱,热带气旋路径偏东也是导致雷州半岛夏旱的诱因;秋季亚洲大陆气压场异常偏高,导致向华南水汽输送减少,造成雷州半岛易旱;雷州半岛冬旱发生与东亚冬季风异常偏弱/El Nio事件有密切联系,一般来说,El Nio成熟的当年冬季雷州半岛易发生干旱。     

2011年后汛期干旱特点及成因诊断分析

对2011年后汛期桂西北的天气气候特点及大气环流特征进行分析,得出桂西北气温偏高,高温日数多,降水偏少,各地出现严重干旱.环流分析表明:西太平洋副热带高压位置持续偏东偏北不利于水汽向桂西北的输送;大陆高压长期控制,下沉气流为主,不利于云雨形成;欧亚中高纬以纬向环流为主,不利于冷空气南下.同时热带气旋的活动偏少,对桂西北的影响弱;且季风槽的强度偏弱也是造成此次严重干旱的主要因素.     

西北地区东部夏季降水年际变化特征及其与环流的关系

利用1961-2012年夏季西北地区东部降水站点资料和NCEP/NCAR同期逐月再分析资料,采用"均一化处理"和合成分析等方法分析了西北地区东部夏季降水的年际变化特征及其对应的环流异常。结果表明:(1)西北地区东部的夏季降水异常主要与南边界的水汽异常输送相联系;(2)西北地区东部夏季降水与西北太平洋副热带高压(简称西太副高)的位置及强度密切相联:当西太副高偏强偏西时,西太副高脊线西伸至我国华南地区,对应的西北地区东部上空表现为西南风异常,将大量的水汽从西北地区东部的南边界输入,有利于该地区夏季降水增多;当西太副高偏东偏弱时,西太副高脊线西伸带来的降水影响无法到达西北地区东部,对应着西北地区东部降水偏少。     

2022年夏季四川持续高温干旱特征及初步分析

利用1961—2022年四川155个国家气象站逐日气温、降水资料和NCEP/NCAR再分析资料等,对2022年四川持续高温干旱事件特征及成因进行分析。结果表明：2022年夏季四川出现极端高温干旱天气,全省平均气温、最高气温、高温日数均突破历史同期极值,73%的站点出现重旱及以上旱情,为1961年以来最严重高温伏旱天气气候事件。南压高压北跳东进,异常偏强偏北,500 hPa青藏高压发展东移,或西太平洋副高加强西伸北抬,与南压高压叠加,形成稳定正压结构控制四川,是造成高温干旱主要原因。亚洲中纬度地区盛行纬向环流,伊朗高压、青藏高压和西太平洋副高打通形成高压带,盛行下沉辐散气流,阻挡中高纬冷空气南下和低纬暖湿气流北上,导致四川地区降水异常偏少是高温干旱间接原因。     

安阳区域性夏季大旱成因分析

利用1957～1998年安阳区域夏季降水资料,确定安阳区域性夏季大旱的标准,分析了大旱成因 东亚沿海低槽较常年异常深厚和偏东以及西太平洋副高异常偏东、偏南和偏弱;当年6～8月太阳黑子相对平均数处于谷点或从谷点开始上升时期;当年春季出现厄尔尼诺或存在厄尔尼诺现象,绝大部分安阳降水偏少或特少,出现干旱或大旱;6～8月西风急流轴异常偏北,也是造成安阳区域性夏季大旱的原因之一.     

2017年陕西高温事件的大气环流异常及成因

利用陕西省自动气象站逐日气温资料、NCEP/NCAR 25°×25°全球再分析资料,对2017年极端高温事件进行分析,研究大气环流异常特征及成因。结果表明：在全球变暖背景下,2017年7月陕西出现的极端高温天气过程,持续时间长、极端高温强,为历史同期罕见。通过对大气环流异常的诊断分析表明,西太平洋副热带高压（简称副高）较常年偏强并显著西伸、南亚高压偏东偏北是导致2017年7月陕西出现大范围极端高温天气的直接原因。垂直下沉运动较常年异常显著,副高中心强烈的晴空辐射和深厚的下沉增温作用使整层气温持续偏高。水汽通量异常表现为北风通量,不利于水汽输送和降水天气形成,湿度条件较常年差,造成了陕西的高温少雨天气。     

2009年浙江省罕见的夏季连阴雨过程分析

通过实测降水资料和NCEP/NCAR提供的逐日再分析资料,对2009年夏季浙江省连阴雨天气的大尺度环流特征和动力热力学结构进行诊断分析,并与气候同期环流形势进行对比,结果表明:(1)此次夏季持续阴雨天气发生持续性时间长,累计雨量大,期间短时强降水和雷暴天气频繁发生,强降水日数多,气温持续偏低,均为历史同期罕见;(2)极涡强度较气候平均明显偏强,冷空气活动频繁,60°E附近的乌拉尔山地区不断有低槽东移,携带冷空气南下,而副高位置偏南偏东,强度偏弱,有利于冷暖空气在浙江省频繁交汇,维持长期低温阴雨天气;(3)连阴雨期间,长江中下游地区一直有较大水汽通量存在,副高西侧偏南气流为浙江省输送充足的水汽,假相当位温密集带主要位于江苏省和浙江北部一带,密集带南侧的浙江省是假相当位温高值区。     

2016年夏季我国东部降水异常特征及成因简析

2016年夏季(6—8月),我国东部降水呈南、北两条多雨带,长江中下游和华北大部降水均较常年同期明显偏多。其中,6—7月的降水主要发生在长江流域,而8月发生显著转折,除了华南地区降水偏多外,我国东部大部地区降水都较常年同期明显偏少。6—7月长江流域的降水偏多主要是受到偏强、偏西的西太平洋副热带高压（以下简称副高）的影响,副高脊线位置总体接近常年,但南北摆动较大,阶段性偏南对应了长江流域降水明显偏多的时段。同时,菲律宾附近低层异常反气旋环流导致来自副高西侧的水汽通量异常辐合区主要位于长江中下游。热带印度洋全区一致暖海温在超强El Ni〖AKn~D〗o衰减年的持续发展是导致上述环流异常的重要外强迫因子。8月,副高发生断裂,西北太平洋对流层低层转为异常气旋性环流控制,水汽输送异常辐散区控制我国东部大部地区,长江流域持续高温少雨。8月的热带大气季节内振荡（Madden Julian Oscillation,MJO）活动偏强,MJO东传至西太平洋并持续长达25 d,为历史少见。异常的MJO活动是导致8月热带和副热带大气发生转折的重要原因。     

东北夏季降水的年代际特征及环流变化

利用1961-2012年中国东北地区91个气象站逐月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和海温资料,以及经验正交函数分解EOF、显著性检验等方法,分析了东北地区夏季降水的时空分布特征、年代际变化特征及相应的环流分布型变化,探讨了不同年代际背景下东北夏季降水年际变化的环流差异。结果表明,东北夏季降水存在明显的年代际变化特征,在1961 1983年(P1)期间降水偏少,19841998年(P2)期间降水偏多,1999年之后(P3)又进入偏少时段。P2与P1时段相比,东北气旋式环流和蒙古反气旋式环流异常增强,而西北太平洋副热带地区为气旋式环流异常,来自西北太平洋偏东水汽输送贡献明显。P3与P2时段相比,东北冷涡活动偏弱,东北地区东部在850 h Pa为偏北风异常,偏南水汽输送有所减弱。进一步分析证实,北太平洋年代际振荡(PDO)对于东北地区夏季降水及相关环流型的年代际变化有重要的调制作用。P1与P3同为降水偏少时段,PDO都处于负位相,东北地区反气旋式环流都偏强;然而P1时段的多雨年,水汽输送主要来自较强的夏季风偏南气流;P3时段的多雨年,水汽输送可能主要来自西北太平洋地区。     

2013年夏季湖南严重高温干旱及其大气环流异常

利用湖南省97个台站降水、气温资料和NECP/NCAR再分析资料以及NOAA卫星观测的OLR场资料,系统分析了2013年6月30日至8月14日湖南持续高温干旱的时空分布及同期大气环流异常特征。结果表明：2013年夏季是湖南1951年以来降水最少、高温干旱程度最严重的一年。西太平洋副热带高压强度偏强、西伸脊点偏西,湖南处在副高控制下,盛行下沉气流是发生持续高温干旱的直接原因;西太平洋副高内增强的下沉气流,致使多数县市高温日数和极端高温突破历史同期最高记录。位于菲律宾附近的OLR低值带中心偏西,致使副热带地区下沉区偏西,进而造成西太平洋副高偏强偏西。此外,湖南地区上空为水汽输送异常辐散中心,这在一定程度上促使了干旱的发生发展。