2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析Ⅰ: 亚非副热带急流低频波

2024年1月31日—2月6日和2月19—25日我国中东部地区先后发生两次持续性低温雨雪冰冻过程,均表现为降水范围广、持续时间长、降水量极端、降水相态复杂、气温显著偏低等特征,春运出行受到其较大影响。采用国家站气象观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,对这两次过程的大尺度环流异常特征进行分析,试图揭示西太平洋副热带高压(以下简称副高)北抬原因及强冷空气活动的平流层前兆信号。结果表明：(1) 我国大陆上空500 hPa “西低东高”环流形势有利于中东部地区出现持续性降水。2024年1月31日—2月6日(以下简称过程Ⅰ)乌拉尔山附近并无明显的阻塞系统;2月19—25日(以下简称过程Ⅱ)在贝加尔湖以北地区有阻塞高压发展维持。两次过程副高较常年同期偏北、显著偏强,与南支槽共同作用有利于暖湿气流向我国中东部地区输送,低层冷空气南下、暖湿空气沿低层冷垫爬升,为大范围雨雪天气提供重要的动力抬升和温度层结条件。(2) 过程Ⅰ主要的水汽来源是孟加拉湾北部的偏西风输送,过程Ⅱ来自西北太平洋的水汽输送贡献更大,且江南地区整层水汽辐合强于过程Ⅰ。(3) 副高偏北的原因可能是受到来自西非至北欧一带对流层中高层Rossby波能量在中纬度和副热带地区向下游传播的影响。(4) 发生在2月第3候前后的平流层极涡下传可作为过程Ⅱ寒潮活动的前兆信号,平流层极涡下传超前于对流层,可为冬季我国冷空气过程提供预报依据。

     

2018年1—2月中国地区低温雨雪天气特征分析

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料和国家气象信息中心观测站温度资料,对2018年1月26日至2月4日中国地区的典型低温雨雪天气事件进行分析。结果表明：低温雨雪天气发生前,极涡开始向西倾斜收缩并逐渐呈椭圆状,受极涡异常增强影响,冷空气南下加强。强高压脊在低温雨雪天气发生前15 d左右形成,并在乌拉尔山地区发展形成稳定且强大的西伯利亚高压,该高压在欧亚大陆北部不断增强且向东移动。低温雨雪天气发生前2 d, 850 hPa风场的两支异常偏南气流配合异常的水汽输送,与500 hPa乌拉尔山上游呈东北—西南方向并逐渐减弱的位势高度正距平共同作用,导致西伯利亚地区的异常强冷中心聚积大量冷空气并南下,为此次中国地区低温雨雪天气提供了有利条件。     

2011年初贵州持续低温雨雪冰冻天气成因研究

2011年1月贵州再次出现仅次于2008年初的低温雨雪冰冻天气,过程长达32天,伴随3次明显的冷空气影响,具有持续时间长、间断性突出、中期降雪突出的特点。本文利用NCEP（美国国家环境预报中心）1°×1°再分析资料、2.5°×2.5°再分析资料、MICAPS（气象信息综合分析处理系统）观测资料,对2011年1月发生在贵州的低温雨雪冰冻天气进行了分析。分析表明：（1）2011年1月北半球极涡呈偶极型分布,极涡偏于东半球,亚欧地区位势高度距平呈“北高南低”;亚欧中高纬度出现了2次强大、稳定、持久的阻塞高压;（2）副热带南支锋区活跃,12月31日～1月2日、1月9～11日、17～20日、27～29日有4次活跃期,水汽输送具有间断性特点;（3）维持在25°N附近的低层切变为低温雨雪天气的发生提供了辐合条件,地面上稳定持久的准静止锋是低温雨雪天气发生的重要影响系统;（4）强冻雨、冰粒及降雪天气的温度场、锋区结构、大气运动状况等存在差异。出现强冻雨天气时,锋面逆温高度最低、逆温梯度最大、逆温厚度最薄,逆温区有较厚的暖层,云层伸展高度在600 hPa以下,气流上升区高度低,具有暖云降水的特点。出现冰粒天气时,锋面逆温高度较低、逆温梯度大、逆温厚度较薄,逆温区有浅薄的暖层,云层伸展高度较高,气流上升区高度较低,也具有暖云降水的特点;出现降雪天气时,锋面逆温高度较高、逆温梯度最小、逆温厚度薄,逆温区无暖层,云层伸展高度超过500 hPa,具有深厚的垂直上升运动和冷云降水的特点。     

2007/2008年湖北省冬季异常低温雨雪过程成因分析

通过对2007/2008年秋冬季海洋及大气的异常特征的分析表明：秋冬季的拉尼娜现象是2007/2008年冬季持续低温雨雪过程的基础,但它并不是决定性的因素,在拉尼娜现象发生的气候背景之下,西太平洋副高的持续偏强对这次异常低温雨雪过程起着非常重要的作用,因而,加强对大气候背景之下的环流异常的研究是一项极为重要的科研任务,对今后的短期气候预测有重要的意义。     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析III：青藏高原-孟加拉湾气压槽

针对2008年1月24日～2月2日我国南方地区雨雪低温过程,分析了其中期演变特征及其可能机理。在亚非副热带地区,Rossby波能量从北非东北侧传播到东亚地区,引起青藏高原附近气压槽的加深和西太平洋副热带高压的加强及北扩,并与亚洲北部的高压脊配合,造成了这次较长时间的雨雪低温过程。东北大西洋和西欧的反气旋式异常环流为亚非副热带急流Rossby波与欧亚高纬度Rossby波活动的主要波源区。在对流层上层,贝加尔湖一带的高压脊在过程之前已形成,而在这次过程中缓慢减弱,来自上游Rossby波能量主要起抵消摩擦耗散的作用。西太平洋副热带高压在偏北位置上维持主要由来自青藏高原和孟加拉湾地区Rossby波能量的注入所致。亚洲冷高压系统的强度、位置及形态决定了这次我国南方地区低温过程的重要特性。     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析I：亚非副热带急流低频波

在中期时间尺度上分析了2008年1月10~16日我国南方雨雪过程特征及其可能机理,得到了以下结果：1）3个环流系统的演变过程相互匹配,共同造成了此次雨雪过程,它们分别为南支槽在我国南方地区的形成和加深、西太平洋副热带高压的北扩以及叶尼塞地区高压脊的东扩南侵;2）源自东北大西洋和西欧的Rossby波能量沿亚非副热带急流向下游传播,导致南支槽在我国南方地区形成和加深;3）与西太平洋副热带高压北扩所对应的异常环流中心,其实质为副热带急流扰动,来自上游南支槽区的Rossby波能量频散是其形成维持的主要原因,它也受来自贝加尔湖地区及热带西太平洋对流区的Rossby波能量的影响;4）亚非副热带纬向基本流制约着其一系列异常环流中心的纬向联系,里海冷堆及异常中心的形成恰好对应着南支槽在我国南方地区的加深和西太平洋副热带高压的北扩。     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析Ⅲ:青藏高原-孟加拉湾气压槽

针对2008年1月24日～2月2日我国南方地区雨雪低温过程,分析了其中期演变特征及其可能机理。在亚非副热带地区,Rossby波能量从北非东北侧传播到东亚地区,引起青藏高原附近气压槽的加深和西太平洋副热带高压的加强及北扩,并与亚洲北部的高压脊配合,造成了这次较长时间的雨雪低温过程。东北大西洋和西欧的反气旋式异常环流为亚非副热带急流Rossby波与欧亚高纬度Rossby波活动的主要波源区。在对流层上层,贝加尔湖一带的高压脊在过程之前已形成,而在这次过程中缓慢减弱,来自上游Rossby波能量主要起抵消摩擦耗散的作用。西太平洋副热带高压在偏北位置上维持主要由来自青藏高原和孟加拉湾地区Ross-by波能量的注入所致。亚洲冷高压系统的强度、位置及形态决定了这次我国南方地区低温过程的重要特性。     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析Ⅰ:亚非副热带急流低频波

在中期时间尺度上分析了2008年1月10～16日我国南方雨雪过程特征及其可能机理,得到了以下结果：1）3个环流系统的演变过程相互匹配,共同造成了此次雨雪过程,它们分别为南支槽在我国南方地区的形成和加深、西太平洋副热带高压的北扩以及叶尼塞地区高压脊的东扩南侵;2）源自东北大西洋和西欧的Rossby波能量沿亚非副热带急流向下游传播,导致南支槽在我国南方地区形成和加深;3）与西太平洋副热带高压北扩所对应的异常环流中心,其实质为副热带急流扰动,来自上游南支槽区的Rossby波能量频散是其形成维持的主要原因,它也受来自贝加尔湖地区及热带西太平洋对流区的Rossby波能量的影响;4）亚非副热带纬向基本流制约着其一系列异常环流中心的纬向联系,里海冷堆及异常中心的形成恰好对应着南支槽在我国南方地区的加深和西太平洋副热带高压的北扩。     

2008年初云南低温雨雪冰冻天气的气候成因分析

2008年1月下旬~3月上旬云南出现了一次持续性的低温雨雪冰冻天气, 给交通、 电力、 通讯以及人民的生产、 生活带来了极大危害。本文首先对云南高低层大气的异常状况及大尺度环流背景场特征对这次天气过程的影响进行诊断分析, 然后进一步探讨了赤道东太平洋海温异常对东亚冬季风活动和云南天气气候异常的影响。结果表明, 这次低温冷害过程主要发生在冷空气由北至南逐渐加强南压, 南支西风波动配合, 以及西太平洋副热带高压减弱东退的大尺度环流背景之下。同时, 云南区域的大气异常状态表现出了明显的高湿、 强上升运动以及对流层中高层温度升高而低层温度降低。另外, 本文分析还进一步表明了2008年赤道东太平洋地区的冷海水异常对这次云南低温冷害天气过程的重要作用。     

2008年初粤北罕见的低温雨雪冰冻天气过程分析

利用NCEP地面、探空、海温等分析资料,以及本地自动站和灾情资料,对2008年1月中旬-2月中旬粤北一场罕见的低温雨雪冰冻天气过程的特点、气候背景、地面和高空形势进行研究分析。结果发现：长时间的冻雨和雨夹雪是造成粤北损失巨大的主要原因,冷暖空气长时间在粤北上空交汇是造成雨雪天气的直接原因,拉尼娜事件引起大气环流异常是这次过程的气候背景,异常偏强的副热带高压和孟加拉湾到广西一带低槽的共同作用,为粤北上空输送了强盛的西南暖湿气流,北方长时间稳定的强冷空气从边界层侵入粤北后的冷舌,与对流层中低层的暖舌构成的逆温层,为冻雨的出现提供了有利的大气层结,极涡异常偏心对这次过程有指示意义。     

拉尼娜现象和日食的关系

通过资料分析 ,找出了日食和拉尼娜现象的因果关系 ,并揭示了日食形成拉尼娜现象的机制     

2011年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

本文基于实时和历史观测资料,利用气候统计和气候机理诊断方法,对2011年气候异常及成因进行总结分析。结果表明,全球海洋外源强迫和大气内部动力过程共同作用下的大气环流系统组合异常,是造成2011年中国大部地区降水异常偏少,温度明显偏高,呈现暖干型气候特征的主要原因。具体表现为,拉尼娜事件在2011年夏季短暂中断后,9月再次进入拉尼娜状态;西太平洋副热带高压在5月之前异常偏弱、偏东,致使长江中下游出现严重春旱,之后副热带高压有所加强,尤其在6月异常偏强,使长江中下游地区梅雨量偏多、旱涝急转;秋季副热带高压脊线偏北、中高纬度冷空气活动阶段性活跃,致使华西、黄淮地区秋雨异常偏多;热带印度洋海温演变经历负偶极型海温模态后,夏季转为全区一致型暖海温;2010／2011年东亚冬季风偏强,2011年南海夏季风爆发偏早、结束偏晚,东亚夏季风正常偏弱;西北太平洋和南海热带气旋生成数量处于偏少的年代际时段,2011年热带气旋生成数量偏少。     

A CASE STUDY ON THE RELATIONSHIP BETWEEN A PRECEDING LA NINA EVENT AND EAST ASIAN SUMMER ATMOSPHERIC CIRCULATION*

This study examined the relationship between mature phase of the cold event in 1999 and the East Asian summer atmosphere circulation in 2000.The cold event reaches its mature phase in the autumn and winter of 1999,which is the strongest La Nina episode in recent 11 years.There is a clear anomalous pattern of the atmosphere circulation around East Asia in the summer of 2000, i.e.the negative anomaly centers around the Cherski Mountains and 20°N,170°E at 500 hPa,the main body of the subtropical high keeps in further northern position than usual and the negative anomaly of precipitation located in southern central China.This pattern is thought as the response to the preceding strong cold event in autumn of 1999.It is also identified that the response of the East Asian atmosphere circulation in summer of 2000 to the strong La Nina event in 1999 belongs to the top rank in recent 43 years.On the other hand,the inactive blocking anticyclone around East Asia in summer of 2000 is associated with the positive SST anomaly and the 850 hPa temperature anomaly around the Bering Sea simultaneously.Nevertheless,although the impact on the summer atmosphere circulation around East Asia from La Nina events could not rank with that from E1 Nino,the impact could not be neglected especially in a strong La Nina case.     

1999年北半球大气环流特征及其影响

１９９９年北半球主要环流特征为：５００ｈｐａ西太平洋副热带高压较常所明显偏弱,春、夏季副高位置异常偏东;东亚地区夏季５００ｈｐａ位势高度距平场上表现为北高南低,大陆高压较强。亚洲中纬度经、纬向环流交替出现,阶段性明显;冬季冷空气异常偏弱,东亚夏季风加强。冬、春季热带对流活动强盛,入夏以后迅速减弱。在Ｌa－ｎｉｎａ和大气 环流的共同影响下我国天气气候发生了明显异常。     

冷暖事件对大气能量循环和纬向平均环流影响的模拟研究

利用中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室新发展的GOALS 5全球海 陆 气耦合模式研究了暖事件 (ElNi no)和冷事件 (LaNina)对大气能量循环和纬向平均环流的影响 ,并用观测资料进行了对比分析。结果表明 :对于纬向平均资料来说 ,冷、暖事件在热带和副热带地区的大气环流相关量的反相变化特征非常清晰 ,中高纬度地区并不明显。此外 ,还发现 ,暖事件时定常涡动的经向热通量的变化是北半球对流层热带外地区温度异常的主要原因 ,而瞬变波的影响则起抵消作用。冷事件时定常波和瞬变波相互抵消的局地特征也依然存在 ,但瞬变波的影响有所增强。     

肇庆两次持续低温过程的比较分析

利用常规气象观测资料和NCEP/NCAR的再分析资料从天气特征、大尺度环流及拉尼娜事件的影响等方面对2008年和2011年初肇庆发生的两次持续低温过程进行比较.结果表现:2008年过程的主要冷害天气为低温阴雨,2011年为低温、霜冻和冰冻.两次持续低温过程的环流特征共同点是西伯利亚冷高压中心和500 hPa中高纬槽脊都较常年偏强.不同点则是2008年过程中南支槽活跃,副热带高压偏强,联合向北输送的暖湿空气与北方不断南下的冷空气在我国南方汇合,造成持续的低温阴雨天气;2011年的过程中东亚大槽位置较为偏东,副热带高压异常偏弱,中低纬的环流较为平直,850 hPa暖湿气流不明显,且蒙古高压和阿留申低压异常偏强,有利于东亚冬季风的加强,导致过程降水也不明显.此外,分析结果还显示,在中等强度以上,且为东部型的拉尼娜事件背景下,肇庆在冷事件结束年的年初容易发生持续时间较长的低温寒冷天气.     

2011年1月贵州冻雨天气成因分析

利用2011年1月NCEP1°×1°6 h再分析资料和贵州省气象局提供的84个地面气象站1970—2011年冬季（12月至次年2月）资料对贵州省2011年1月持续的低温冻雨天气进行了气候统计和诊断分析。此次冻雨天气范围广,强度大,34个站气温达到40年来历史同期最低值。此次过程中的亚欧大陆环流异常的主要表现是乌拉尔山阻塞高压阶段性活跃,在里海槽前西南气流的持续补充下两次崩溃三次重建,在脊前形成深厚低压中心,导致频繁有冷空气南下影响贵州地区。     

Atmospheric Circulation and Dynamic Mechanism for Persistent Haze Events in the Beijing–Tianjin–Hebei Region

In this study, regional persistent haze events(RPHEs) in the Beijing–Tianjin–Hebei(BTH) region were identified based on the Objective Identification Technique for Regional Extreme Events for the period 1980–2013. The formation mechanisms of the severe RPHEs were investigated with focus on the atmospheric circulation and dynamic mechanisms. Results indicated that:(1) 49 RPHEs occurred during the past 34 years.(2) The severe RPHEs could be categorized into two types according to the large-scale circulation, i.e. the zonal westerly airflow(ZWA) type and the high-pressure ridge(HPR) type. When the ZWA-type RPHEs occurred, the BTH region was controlled by near zonal westerly airflow in the mid–upper troposphere.Southwesterly winds prevailed in the lower troposphere, and near-surface wind speeds were only 1–2 ms~(-1). Warm and humid air originating from the northwestern Pacific was transported into the region, where the relative humidity was 70% to 80%, creating favorable moisture conditions. When the HPR-type RPHEs appeared, northwesterly airflow in the mid–upper troposphere controlled the region. Westerly winds prevailed in the lower troposphere and the moisture conditions were relatively weak.(3) Descending motion in the mid-lower troposphere caused by the above two circulation types provided a crucial dynamic mechanism for the formation of the two types of RPHEs. The descending motion contributed to a reduction in the height of the planetary boundary layer(PBL), which generated an inversion in the lower troposphere. This inversion trapped the abundant pollution and moisture in the lower PBL, leading to high concentrations of pollutants.     

辽宁汛期暴雨的大气环流特征分析

应用合成分析、距平分析和位势平均等方法,基于美国NCEP/NCAR的再分析资料和辽宁地区逐日降水资料,对辽宁地区汛期暴雨的大气环流、风场、温度场和湿度场特征进行对比分析。结果表明：在厄尔尼诺或拉尼娜背景下,辽宁夏季多暴雨月与少暴雨月相比,对应的500 hPa高度距平场、500 hPa风矢量与温度距平叠合场以及850 hPa水汽输送矢量场,均存在着显著的差异;同样是暴雨多（少）的月份,对应的厄尔尼诺与拉尼娜背景相比,500 hPa高度距平场、500 hPa风矢量与温度距平叠合场以及850 hPa水汽输送矢量场均有不同的表现。     

2011年汛期预测回顾

2011年夏季(6—8月),全国降水偏少,气温偏高,高温日数偏多,区域性、阶段性旱涝灾害重,旱涝转换快,登陆热带气旋(中心附近最大风力≥8级)强度弱,灾害损失偏轻。本文对2011年夏季(6—8月)天气气候异常特征进行了成因分析,并对2011年的汛期预测进行了回顾和总结。总的来说,2011年汛期预测总体趋势与实况接近,但是对于长江中下游的降水偏多估计不足。