2021年7—8月四川盆地高温热浪大气环流背景及影响分析

极端天气过程环流及影响分析是精细化防灾减灾服务的基础。利用气象观测资料、再分析数据及卫星资料分析2021年7月25日至8月9日四川盆地极端高温热浪特征、大气环流背景及其主要影响。此次高温热浪过程中,四川盆地有13站气温突破有记录以来历史最高值,6站高温日数多达14 d。高温热浪中心位于盆地中部、南部,过程强度8月初达到峰值,日最高气温极值（42.4℃）出现在宜宾兴文站。分析表明,本次高温热浪的大气环流背景与以往大多数高温热浪过程有所不同：西太平洋副热带高压（简称“副高”）在本次过程中的直接作用不明显,而东南沿海台风活动阻碍了副高西伸,其外围气流有利于盆地上空反气旋系统维持,同时使南来水汽不易到达四川盆地,对高温热浪的发展维持起到重要作用。高温热浪过程中,成都市区域平均高温日数达8.36 d,热岛效应显著。高温热浪及城市热岛对成都此类人口密集超大型城市的影响值得引起关注。     

华北-华东地区高温热浪与土壤湿度的关系研究

利用观测站点的日最高气温、土壤湿度旬观测资料以及土壤湿度再分析资料等,分析了华北-华东地区高温热浪次数的时空变化特征及其与土壤湿度的关系。结果表明:1960s以及1990-2010年为高温热浪次数的高值期,1970s-1980s为低值期。利用旋转经验正交函数分解得到土壤湿度的3个气候分区,分区内前期(3-5月)和同期(6-7月)的土壤湿度与6、7月份高温热浪次数基本呈负相关关系,并且同期相关性更显著。在华北-华东北部与中部,5月下旬土壤湿度与6月高温热浪次数、6月上、中旬平均土壤湿度与6月高温热浪次数、7月平均土壤湿度与7月高温热浪次数的相关性均显著。     

近138年上海地区高温热浪事件分析

深入了解特大城市高温热浪的变化特征和发生条件对于科学防御其引发的灾害具有重要的实际意义.根据中国气象局高温日和高温预警信号阈值定义了上海地区高温热浪三级标准,并引入高温有效积温,基于1873-2010年上海市徐家汇站日最高气温资料分析了上海地区高温热浪的多尺度时频特征;基于环流指数和NCEP再分析资料,探讨了上海地区高温热浪异常偏强年的大气环流异常特征.结果表明:(1)将高温有效积温与高温热浪发生频次结合,可更合理地表征高温热浪的炎热程度.(2)近138年来上海共发生214次高温热浪事件,其平均高温有效积温为8.3℃,7月高温热浪发生频次和高温有效积温均多于8月.(3)近138年来上海地区高温热浪有三段持续偏多与偏强期:19世纪90年代初至19世纪末、20世纪20年代末至50年代初、80年代末尤其是21世纪初以来;最强的高温热浪事件出现在1934年;而21世纪初的10年,其炎热程度正呈明显上升趋势.(4)上海地区高湿热浪异常偏强年的主要环流特征是夏季北半球副热带高压异常偏强、西太平洋副热带高压异常偏西和印缅槽异常偏弱,如高温热浪异常偏强年夏季平均的西太平洋副热带高压西伸脊点伸展至我国东南沿海约122°E附近,而低纬地区印度半岛至孟加拉湾的低槽区基本消失.     

合肥市高温热浪对市民死亡及中暑的影响分析

为了定量评估合肥市高温热浪对人群造成的超额死亡风险和制定疾病预防控制措施提供必要的定量数据支撑,利用2010-2016年逐年（6～9月）合肥市夏季死亡数据和同期高温气象资料,计算夏季热浪相关超额死亡,并利用流行病学的描述性研究方法来揭示合肥市高温热浪对人体健康的影响。结果表明：总高温日数和总热浪次数对应较好,在2013年达到最大;人群超额死亡率绝大部分小于10%,同期的女性超额死亡率稍小于男性;中暑描述性统计中2013年最多,达到609例,男性和女性的比例达到2:1;中暑年龄序位分级影响中来看,急诊数随着年龄的增加而增大,且41-50岁的急诊数显著增大。本研究表明高温热浪期间合肥市居民死亡人数有所增加,中暑发生率较高,需采取综合干预措施,以提高居民高温热浪风险认知水平并及时采取适应性行为。     

青藏高原低频振荡对2013年夏季长江流域高温热浪的影响

利用1971～2013年台站逐日最高气温、平均气温站点资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,通过小波分析、Butterworth带通滤波、相关分析、合成分析等方法,分析了青藏高原的低频振荡特征及其对长江流域高温热浪的影响。结果表明:2013年夏季,长江中下游地区最高气温、平均气温均存在40～70d和10～20d的两个振荡周期,并且,高原季风变化存在显著的40～70d振荡周期,200hPa上空南亚高压也以40～70d周期变化为主;在40～70d的低频振荡尺度上,高原季风偏强对应600hPa从伊朗高原到青藏高原再到长江中下游地区均为低频气旋环流系统,南亚高压偏强对应200hPa高原主体为低频反气旋系统;长江中下游地区受到高原和东海地区低频系统的影响,近地面气压升高,可能导致温度上升;高原季风的低频分量增大(减小)可能导致滞后其20d的长江中下游地区温度升高(降低),而南亚高压的低频分量增加(减少)可能导致滞后其13d的长江中下游地区温度升高(降低)。     

青藏高原低频振荡对2013年夏季长江流域高温热浪的影响

利用1971～2013年台站逐日最高气温、平均气温站点资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料,通过小波分析、Butter-worth带通滤波、相关分析、合成分析等方法,分析了青藏高原的低频振荡特征及其对长江流域高温热浪的影响.结果表明:2013年夏季,长江中下游地区最高气温、平均气温均存在40～70d和10～20d的两...     

宁波城市化进程对夏季极端气温和高温热浪的影响

利用浙江省沿海宁波鄞州站(城区)、台州洪家站(郊区)和宁波石浦站(海岛)1956-2018年夏季(6-8月)逐日最高、最低气温和1978-2017年宁波城市化进程参数资料,研究城市化进程与夏季极端气温及高温热浪之间的关系。结果表明:1)宁波城区夏季的最高、最低气温的增幅分别为0.306℃/10a、0.271℃/10a,台州郊区增幅与之接近,海岛增幅最小;城区气温的突变时间均早于郊区和海岛的;热岛效应对城区的最高、最低气温变化贡献率分别为57.8%和53.5%,不仅对气温增幅占比大,而且其突变时间要早于城区及对比站气温本身的突变时间。2)宁波是高温热浪袭击较为频繁的城市,20世纪90年代开始强高温热浪较集中,21世纪以来高温热浪尤为严重;台州郊区20世纪各级高温热浪频次变化不大,但21世纪较20世纪明显增多。3)宁波城市化发展对高温热浪影响显著,城市化对高温热浪贡献率,相对于郊区站为46.1%,相对于海岛站接近100.0%。4)宁波城市化进程参数K的突变时间与城区的夏季平均最高、最低气温的突变时间一致,与高温日数、平均及极端最高气温、高温热浪频数均显著正相关,其中与平均最高气温的相关性最高。     

海南省不同人群对高温热浪及其影响与适应的感知分析

为了分析海南省不同人群对高温热浪及其影响与适应的感知程度,抽取海南省18周岁以上居民1 448名作为调查对象进行问卷调查。结果显示,调查对象对高温天气相关知识熟悉程度较低,仅有4.2%的居民非常熟悉,但对高温产生原因和未来变化趋势都有较为正确的认识。高温天气对海南省居民健康有较大的不利影响,九成以上的调查对象都曾在高温天气中出现不适,部分人群因此前往医院就诊。高温预警后,约77%的调查对象都能采取有效措施进行防御,但60岁以上的人群采取有效防护措施的比重相对较低,因此在高温天气中该类人群应加强高温防护。     

华北夏季大气水汽输送特征及其与夏季旱涝的关系

本文利用ECMWF再分析资料ERA40和中国160站的降水资料,分析了我国华北地区1958年-2002年夏季的大气水汽含量和水汽输送的基本气候特征,研究了华北夏季旱涝年的大气水汽含量和水汽输送异常情况,最后利用线性回归的方法探讨了该地区大气水汽含量和水汽输送的变化趋势.结果表明:华北地区夏季降水的大气水汽来源主要有3支:来自孟加拉湾的水汽、来自我国南海和西太平洋的水汽以及中高纬西风带的水汽输送.华北地区对流层低层以经向水汽输送通量为主,到了中高层则以纬向输送通量为主;与华北地区夏季旱涝密切相关的异常水汽输送主要是南海和西太平洋以及西风带水汽输送异常,华北地区南边界水汽输入异常和东边界水汽输出异常是造成华北夏季旱涝年水汽收支异常的主要原因;近半个世纪以来,伴随着华北干旱化的加剧,华北地区南边界输入的大气水汽呈现显著的减少趋势.     

海陆气协同作用对华北地区夏季高温热浪的影响

通过统计分析并利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式进行多组敏感性试验研究发现,华北地区前期土壤湿度异常与夏季高温热浪的关系受到西太平洋副热带高压（西太副高）强度的影响。当西太副高异常偏强时,其西侧南风携带来自热带海洋的大量水汽至华北地区南部并增加该区域降水,不利于前期土壤湿度干异常的维持,从而限制了前期土壤湿度异常对高温热浪的贡献。相反,当西太副高偏弱时,华北地区前期土壤湿度干异常持续能力较强,有利于局地高温热浪的发展。西太副高强度与热带中东太平洋地区海温有关。当夏季热带太平洋海温异常处于暖位相时,西太副高强度相对较弱且华北地区南部降水偏少,有利于前期较干土壤条件的维持。此类情况下前期土壤湿度异常可以作为高温热浪的预测信号。     

The relationship between spring soil moisture and summer hot extremes over North China

The increase in the occurrence of hot extremes is known to have resulted in serious consequences for human society and ecosystems. However,our ability to seasonally predict hot extremes remains poor,largely due to our limited understanding of slowly evolving earth system components such as soil moisture,and their interactions with climate. In this study,we focus on North China,and investigate the relationship of the spring soil moisture condition to summer hot extremes using soil moisture data from the Global Land Data Assimilation System and observational temperature for the period 1981–2008. It is found that local soil moisture condition in spring is closely linked to summer hot days and heat waves over North China,accounting for 19%–34% of the total variances. Spring soil moisture anomalies can persist to the summer season,and subsequently alter latent and sensible heat fluxes,thus having significant effects on summer hot extremes. Our findings indicate that the spring soil moisture condition can be a useful predictor for summer hot days and heat waves over North China.     

一次华北冷涡动力热力结构及发展机制分析

通过对2008年6月22-30日产生强对流天气过程中的华北冷涡动力、热力结构和演变特征的分析,发现:此次冷涡发展深厚,300 hPa冷涡中心明显,冷涡还在地面诱发了锋面气旋.在冷涡发展直至初步减弱阶段对流层整层都为正涡度区,中高层正涡度逐渐向低层传播.冷涡发展加强阶段,冷涡南侧高空西风急流发展加强,东西两侧的经向风分布...     

近20年华北地区土壤水储量变化趋势及水分管理与调配对策

从35个台站土壤湿度实测资料出发,探讨了近20年华北地区土壤水储量变化趋势及时空特征。结果表明:全区年平均0~50 cm土壤水储量总体呈减少趋势,但区域差异明显。土壤变干最显著的两个中心区域分别为京津塘地区和山西西部,次显著中心为内蒙古东部。在0~50 cm深度范围内,从地表面开始,随深度增加,土壤水储量的减少幅度逐渐增加,且季节特征明显,即春秋季减少幅度大于夏冬季。各分区土壤水储量的变化趋势呈现出显著的年代际特征,就0~50 cm土壤水储量而言,各分区存在一个共同特点:1995~2002年均呈明显的波动下降变化趋势。土壤变干的趋势,对华北地区农业和生态具有一定的不利影响,因此结合区域实际提出相应的水分管理与调配措施。     

Structural variation of an atmospheric heat source over the Qinghai-Xizang Plateau and its influence on precipitation in northwest China

NCEP/NCAR reanalysis data and a 47-year precipitation dataset are utilized to analyze the relationship between an atmospheric heat source (hereafter called < Q₁ >) over the Qinghai-Xizang Plateau (QXP) and its surrounding area and precipitation in northwest China. Our main conclusions are as follows: (1) The horizontal distribution of < Q₁ > and its changing trend are dramatic over QXP in the summer. There are three strong centers of < Q₁ > over the south side of QXP with obvious differences in the amount of yearly precipitation and the number of heat sinks predominate in the arid and semi-arid regions of northwest China (NWC), beside the northern QXP with an obvious higher intensity in years with less precipitation. (2) In the summer, the variation of the heat source's vertical structure is obviously different between greater and lesser precipitation years in eastern northwest China (ENWC). The narrow heat sink belt forms between the northeast QXP and the southwestern part of Lake Baikal. In July and August of greater precipitation years, the heating center of the eastern QXP stays nearly over 35^oN, and at 400 hPa of the eastern QXP, the strong upward motion of the heating center constructs a closed secondary vertical circulation cell over the northeast QXP (40^o--46^oN), which is propitious to add precipitation over the ENWC. Otherwise, the heating center shifts to the south of 30^oN and disappears in July and August of lesser precipitation years, an opposite secondary circulation cell forms over the northeast QXP, which is a disadvantage for precipitation. Meanwhile, the secondary circulation cell in years with more or less precipitation over the ENWC is also related to the heat source over the Lake Baikal. (3) The vertical structure of the heat source over the western QXP has obvious differences between greater and lesser precipitation years in western northwest China in June and July. The strong/weak heat source over the western QXP produces relatively strong/weak ascending motion and correspondingly constructs a secondary circulation cell in lesser/greater precipitation years.     

一次大气河背景下华北地区暴雨的诊断分析

利用2018年5月15-16日的ERA5再分析资料和观测资料,对大气河背景下一次华北地区暴雨过程的天气形势、大气河在暴雨过程中的作用及其在暴雨前后的演变特征以及结构特征进行了诊断分析.结果 表明此次降水过程的直接影响系统是位于华北地区的高空槽、低空切变线、地面冷锋和高低空急流,这些系统使得华北地区低层辐合高层辐散,带来...     

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.     

中国区域大气本底站近地面臭氧来源贡献及区域代表性

回顾了关于长距离输送对中国区域本底大气臭氧的影响,以及中国区域大气本底站臭氧变化及其区域代表性两方面的研究进展。来自不同污染源区O₃的长距离输送对中国区域O₃影响的研究结果分歧较大,贡献最显著的源区和受体地区也存在争议;同时,鲜有研究考虑到平流层对对流层的O₃贡献,而这部分贡献在前体物排放很少的本底地区非常重要。中国区域各大气本底观测站分别与其周围一定范围内的区域具有相同的对流层O₃柱浓度最大值月份分布,而对与人体健康密切相关的近地面O₃区域特征的分析尚未深入开展;鉴于研究方法的局限性,也尚未深入揭示形成O₃变化区域特征的复杂成因。基于现有研究进展和不足之处,如何利用全球大气化学-环流模式的示踪模拟结果,定量评估来自全球不同地区的O₃对中国本底大气O₃的影响,并进一步评估中国区域6个大气本底站近地面O₃季节变化的区域代表性,是亟待解决的科学问题。     

中国华北地区冬季降水异常特征及其与大气环流和海温的关系

利用1951—2012年中国冬季160站降水资料、NCEP/NCAR再分析资料及NOAA海温资料,分析了中国华北地区冬季降水的异常变化特征及其与大气环流和海温的关系。结果表明:华北地区冬季降水主要呈现为全区一致变化的特征,且年际变率较大,具有2~4 a的年际变化周期。降水异常偏多(少)年,西伯利亚高压偏弱(强),阿留申低压偏弱(强),850 h Pa上华北地区盛行的西北风较弱(强),控制该地区的东亚冬季风偏弱(强),该地区有偏南(北)风距平,500 h Pa上东亚槽脊系统偏弱(强)。影响华北地区冬季降水的异常水汽主要来源于南海及其以东的西太平洋。前期夏季日本以东的西风漂流区、同期冬季近海的黄渤海区域的海温均与中国华北地区冬季降水存在显著的正相关关系。     

北半球夏季亚洲—北太平洋间大气质量迁移规律及其与气候异常的联系

通过构建海陆间大气质量迁移(MAMLO,Migration of Atmospheric Mass over regions between Lands and Oceans)指数,对北半球夏季亚洲—北太平洋上空大气质量的迁移规律及其与气候异常的联系进行了研究。结果表明:在北半球中高纬亚洲大陆和中低纬北太平洋上空异常大气质量呈现反相变化。夏季MAMLO指数总体呈缓慢下降的趋势,同时还具有准3 a振荡周期以及显著的年代际变化特征。亚洲大陆中高纬地表气压变化与北太平洋低纬气压变化的反相关关系主要归因于:异常大气质量环流;海陆异常加热对比;Rossby波能传播。MAMLO与欧亚、太平洋地区夏季气候异常关系密切,尤其在中国地区。MAMLO为正(负)时,中国大体呈现出北方降水偏多(偏少)南方降水偏少(偏多)、北方偏冷(偏暖)南方偏暖(偏冷)的空间分布。     

SRES A2 情景下中国区域性高温热浪事件变化特征

随全球变暖,应对高温热浪事件是未来现代化城市面临的难题之一。本文利用全球模式-HadAM3p提供的3组不同边界场和初始场驱动区域气候模式系统PRECIS的输出结果,模拟未来情景下中国区域性高温热浪事件发生频率、强度及持续时间的变化趋势。结果表明：全球PRECIS对基准时段（1961-1990年）的高温热浪事件的发生的频率、强度和持续时间及对应的大气环流特征具有较强的模拟能力。相对于基准时段,未来情景下未来时段（2071-2100年）中国各地区的高温热浪的强度增加,发生频率增幅超过了100 %,且持续时间增加30 %以上。此外,观测资料和模拟结果均表明武汉和哈尔滨地区的高温热浪与500 hPa高度场的正距平密切相关。而未来情景下,武汉和哈尔滨地区500 hPa高度场的正距平呈增加趋势,表明这些地区未来可能面临危害更严重的高温热浪事件。