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。     

中国南方大范围持续性低温、雨雪和冰冻组合性灾害事件:客观识别方法及关键特征

组合性灾害事件是指同时出现的若干个天气灾害的组合,它的发生会明显加重致灾程度。本文利用1961～2013年冬季我国南方区域206个台站的日平均温度、日降水量及雨凇资料,建立了冬季大范围持续性低温、雨雪和冰冻组合性灾害事件的客观识别方法,并揭示了三类组合性灾害事件的关键特征。首先,基于低温、雨雪、冰冻天气的强度和面积阈值以及持续天数建立了大范围持续性低温事件、雨雪事件以及冰冻事件各自的客观判识方法。在此基础上界定出了三类常见组合性灾害事件,即低温—雨雪灾害事件（C-RS）、低温—冰冻灾害事件（C-F）以及低温—雨雪—冰冻灾害事件（C-RS-F）。三类组合性灾害事件常见于1月上旬至2月中旬。尽管三类组合性灾害事件在低温和降水等方面有相似之处,但其形成条件却明显不同。充沛的水汽供应和大范围强烈的水汽辐合是低温—雨雪灾害事件和低温—雨雪—冰冻灾害事件发生的关键条件,而逆温层和冷垫则是低温—冰冻灾害事件和低温—雨雪—冰冻灾害事件发生的必要条件。亚洲中高纬大型斜脊系统是低温—冰冻灾害事件和低温—雨雪—冰冻灾害事件的关键环流特征,为强冷空气活动提供了有利环流条件。低温—雨雪灾害事件期间亚洲中高纬则盛行波状环流,有利于适度冷空气活动。在水汽供应和逆温层形成方面,三类组合性灾害事件受控于不同的副热带异常环流系统。孟加拉湾南支槽和南海上空异常反气旋分别是低温—雨雪灾害事件和低温—冰冻灾害事件形成的副热带关键环流系统,而孟加拉湾南支槽和西北太平洋异常反气旋相结合为低温—雨雪—冰冻灾害事件形成的副热带关键环流系统。     

中国南方冬季持续性温湿异常事件的分类和特征分析

利用1981-2010年中国测站逐日气温和降水异常序列,将中国南方冬季持续性异常事件分为冷湿、冷干、暖湿和暖干4类持续性异常事件,并用NCEP-DOE逐日再分析资料对各类持续性异常事件的环流特征进行了分析。结果表明,欧亚大陆中高纬度上空"北高南低"的异常环流形势使得温带急流减弱、副热带急流增强,有利于冷空气向南爆发;而中纬度地区"东高西低"的异常环流则对应西太平洋副热带高压增强北移和南支西风槽的活跃,有利于偏南风水汽输送达到中国南方地区,中国南方降水偏多。受南北异常环流的共同影响,中国南方冬季经常出现持续性异常天气,冷湿（低温雨雪冰冻）事件正是在上述两种异常环流型影响下发生的。因此,考虑与冷湿事件相联系的关键环流系统可能有助于提高中国南方冬季低温雨雪冰冻事件的预报能力。      

2013年12月大气环流和天气分析

2013年12月大气环流主要特征是：极涡呈偶极性分布,中心气压均较常年平均偏低,欧亚中高纬环流呈两槽一脊型;南支槽较活跃,平均位置大致位于90°E附近,副热带高压较常年同期偏强,位置偏西、偏北。12月,全国平均降水量为15.4 mm,较常年同期（10.5 mm）偏多46.7%;但地区差异较大,南方较常年同期偏多2~4成,淮河以北偏少,其中华北、黄淮等地几乎无降水。全国平均气温为-2.8℃,较常年同期（-3.2℃）偏高0.4℃;就区域来看,呈现“北暖南冷”的特征。月内,我国出现3次主要的冷空气过程和1次主要的降水过程。南方地区中旬出现一次大范围强降水和持续低温天气;中东部地区分别于上旬和下旬各出现一次雾霾天气。     

2008年初广西异常低温雨雪冰冻天气影响因子分析

2008年1月12日至2月20日,广西出现了1951年以来持续时间最长,平均气温最低的低温雨雪冰冻灾害天气过程,过程气温偏低程度达到了异常偏低的标准。利用数理统计、对比分析方法对广西历史上同期6次严重低温过程与2008年低温雨雪过程环流形势和主要影响因子进行了分析,并对相关性显著的4种环流指数进行了经验模态分析。结果表明:北半球500 hPa环流为偶极型,欧亚大陆中高纬度和北太平洋地区为持续稳定的高压脊,同时巴尔喀什湖以南的青藏高原地区及孟加拉湾地区为持续稳定的低压槽,这种"北脊南槽"分布形势是造成广西异常低温过程的主要环流背景;蒙古低槽、孟加拉湾低槽、东北太平洋阻高持续偏强,及副高西伸脊点位于南海至菲律宾一带海面的日数偏多是2008年初广西异常低温雨雪天气过程的主要影响因子,它们组合异常,导致了广西异常低温雨雪天气的发生。     

夏季东亚高空急流月际变化与淮河流域降水异常的关系

利用1979～2008年NCEP/NCAR再分析资料与中国160站降水资料,探讨夏季逐月东亚高空急流异常与淮河流域降水的关系.研究表明,夏季淮河流域降水多寡与东亚高空急流月际变化密切相关.6月淮河流域降水偏多(偏少)的环流特征为东亚高空西风急流位置比气候态偏北(偏南),亚洲中高纬地区呈两脊一槽(两槽一脊)环流型,影响我...     

2009年早春苏南连阴雨和环流特征

利用常规气象资料分析了2009年早春苏南地区连阴雨期间的降水特点和环流形势特征。分析表明,此次连阴雨过程具有持续时间特别长、降水量特别多、最高气温偏低、雷暴天气频发等特点。连阴雨期间,欧亚上空高层中高纬环流经历贝湖低槽型、阻塞型和一槽一脊型3个阶段,亚洲中纬度地区多短波槽东移,保证了连阴雨天气的冷空气来源。孟加拉湾南支槽活跃,西太平洋副高偏北,从南海和菲律宾海经副高外围气流的水汽输送是此次连阴雨天气的主要水汽来源。由于冷暖空气在长江下游持续的相互作用,造成了苏南地区长达21天的阴雨天气。     

热带季节内振荡对2008年初南方持续性冰冻雨雪天气的影响

利用滤波、EOF和合成分析等统计方法及NCEP和NOAA提供的资料,分析了与2008年初我国南方罕见持续性冰冻雨雪天气有关的水汽输送演变情况,发现持续性与热带大气季节内振荡（MJO）和中低纬地区高低层环流的30 ~ 60天低频振荡关系体现为：当MJO活动以印度洋中东部赤道地区对流加强、印度尼西亚对流受抑制为特征时,印度地区700 hPa出现低频气旋有利于70 ~ 80 ?E的槽加深。与此同时,我国台湾以东洋面出现低频反气旋,有利于西太平洋副高加强。低压槽和副热带高压（副高）之间的偏南风导致孟加拉湾和南海的水汽同时向我国南方地区输送。与低层系统相配,200 hPa低频反气旋位于南压大陆,在该低频反气旋东北侧则为低频气旋,二者之间的低频西北风与低层的低频南风构成了反Hadley型局地经向环流,并导致高层西风急流入口区反气旋侧的高层辐散区向南偏移,使低频经向环流的上升支控制我国南方地区,该上升气流将来自孟加拉湾和南海的水汽抬升至高层,十分有利2008年初我国罕见冻雨的降水异常。通过对比分析相同时段降水异常偏少的1993年中低纬高低层低频环流场,发现1993年的低频环流分布形势与2008年的相反,说明了季节内振荡确实是造成2008年初我国南方地区持续性降水的重要因素之一。     

2018年12月大气环流和天气分析

2018年12月大气环流主要特征为：北半球极涡为单极型分布,欧亚中高纬呈两槽一脊型,环流经向度大,有利于引导冷空气南下;南支槽偏强,且副热带高压位置偏西,有利于水汽向我国南方地区输送。12月,全国平均降水量为18.7 mm,较常年同期偏多73.1%;全国平均气温为-3.8℃,较常年同期（-3.2℃）偏低 0.6℃。月内共出现2次大范围降水过程、3次冷空气过程和2次雾 霾天气过程。其中,12月5—11日及12月27日至2019年1月1日,我国中东部地区出现两次大范围持续性低温雨雪天气,多地最低气温突破历史极值。     

川西地区夏季降水的年际变化特征及与大尺度环流的联系

分析了106°E以西的四川西部地区1951～2000年夏季降水的气候变化特征及其与大尺度环流异常的联系,通过分析得到的主要结论如下:(1)川西地区降水的季节和年际变化特征与华北地区的变化特征比较一致.川西地区的涝年与中高纬500hPa的乌拉尔山高脊、巴尔喀什湖至贝加尔湖之间的低压槽以及亚洲东部的高脊的两脊一槽环流型密切相关,在这种环流型下有利于川西地区降水偏多.(2)川西地区盛夏降水有显著的年代际变化,20世纪50年代至60年代初,为川西多雨时期,干旱发生的次数相对较少且弱,1961年以后降水有减少的趋势,进入20世纪90年代以后,降水明显偏少.(3)20世纪50年代与90年代,中高纬环流形势有显著的不同,50年代中高纬两脊一槽型偏强,90年代则偏弱,这是川西地区50年代明显多雨和90年代少雨的主要原因.(4)高原前期的热源偏弱时,7、8月川西地区的降水偏多.     

与厄尔尼诺和拉尼娜相联系的中国南方冬季降水的年代际异常特征

利用NCEP/NCAR再分析大气环流资料、哈得来中心海温资料、中国700多站降水资料以及全球格点降水资料,详细分析了中国南方冬季降水异常的特征,并揭示了其所对应的欧亚大气环流和东亚冬季风异常与ENSO事件的联系,以及ENSO暖/冷位相对其影响的非对称性。研究进一步证明了厄尔尼诺是导致中国南方冬季降水偏多的重要外强迫因子,并指出拉尼娜对中国南方冬季降水的影响表现出明显的年代际变化特征。1980年之前的拉尼娜年冬季,东亚冬季风显著偏强,东亚大槽偏深,西北太平洋副热带高压偏弱偏东,中国南方受一致偏北风影响,气温偏低,降水偏少,多表现为冷干的气候特征。但1980年之后的拉尼娜年冬季,东亚大槽偏弱,印缅槽偏强,同时在菲律宾以西激发出异常气旋性环流,使得异常偏东风控制中国南方,有利于热带水汽输送增强,因此降水偏多。同时,1980年之后的拉尼娜事件还使得东亚副热带西风急流偏强偏北,中国南方处于急流入口区的右侧,通过二级环流使得中国南方上空的上升运动偏强,有利于降水偏多。因此,1980年之后的拉尼娜年冬季,中国南方易表现出冷湿的气候特征,有时也容易发生低温雨雪冰冻灾害。进一步分析表明,1980年以后拉尼娜成熟期海温异常空间分布型的变化,以及北半球大气环流的年代际变化可能是导致拉尼娜对东亚大气环流的影响在1980年之后发生变化的重要原因。     

Decadal Anomalies of Winter Precipitation over Southern China in Association with El Nio and La Nia

Using multiple datasets, this paper analyzes the characteristics of winter precipitation over southern China and its association with warm and cold phases of E1 Nifio-Southern Oscillation during 1948 2011. The study proves that E1 Nifio is an important external forcing factor resulting in above-normal winter precipitation in southern China. The study also reveals that the impact ofLa Nifia on the winter precipitation in southern China has a decadal variability. During the winter of La Nifia before 1980, the East Asian winter monsoon is stronger than normal with a deeper trough over East Asia, and the western Pacific subtropical high weakens with its high ridge retreating more eastward. Therefore, anomalous northerly winds dominate over southern China, leading to a cold and dry winter. During La Nifia winter after 1980, however, the East Asian trough is weaker than normal, unfavorable for the southward invasion of the winter monsoon. The India-Burma trough is intensified, and the anomalous low-level cyclone excited by La Nifia is located to the west of the Philippines. Therefore, anomalous easterly winds prevail over southern China, which increases moisture flux from the tropical oceans to southern China. Meanwhile, La Nifia after 1980 may lead to an enhanced and more northward subtropical westerly jet over East Asia in winter. Since southern China is rightly located on the right side of the jet entrance region, anomalous ascending motion dominates there through the secondary vertical circulation, favoring more winter precipitation in southern China. Therefore, a cold and wet winter, sometimes with snowy and icy weathers, would occur in southern China during La Nifia winter after 1980. Further analyses indicate that the change in the spatial distribution of sea surface temperature anomaly during the La Nifia mature phase, as well as the decadal variation of the Northern Hemisphere atmospheric circulation, would be the important reasons for the decadal variability of the La Nifia impact on the atmospheric circulation in East Asia and winter precipitation over southern China after 1980.     

Large-Scale Circulation Features Typical of Wintertime Extensive and Persistent Low Temperature Events in China

A pair of northeast-southwest-tilted mid-tropospheric ridges and troughs on the continental scale was observed to be the key circulation feature common among wintertime extensive and persistent low tempera-ture events (EPLTE) in China.During the persistence of such anomalous circulations,the split flow over the inner Asian continent and the influent flow over the southeast-ern coast of China correspond well to the expanded and amplified Siberian high with tightened sea level pressure gradients and hence,a strong,cold advection over south-eastern China.The western Pacific subtropical high tends to expand northward during the early stages of most EPLTEs.     

南半球环流异常与我国夏季旱涝分布关系及其影响机制

利用1951—2000年NCEP/NCAR风场和高度场再分析资料及全国160站降水量资料, 采用奇异值分解、相关和合成分析方法, 研究6—8月南半球500 hPa高度、高低层纬向风距平差异常 (Δu₈₅₀-Δu₂₀₀) 与我国夏季旱涝分布的关系及其影响机制。结果表明:当500 hPa澳大利亚高压脊偏强及西南太平洋热带地区高低层纬向风距平差为负值时, 来自南半球冷空气活动偏弱, 有利于西北太平洋副热带高压位置偏南, 热带季风偏弱, 我国夏季雨带偏南。反之, 当澳大利亚高压脊偏弱及西南太平洋热带地区高低层纬向风距平差为正值时, 我国北方降水偏多。同时, 定义了澳大利亚冬季风指数, 指出澳大利亚冬季风强年和弱年影响我国夏季旱涝分布异常的水汽输送型式不同。     

2015年夏季东亚和南亚降水异常与热带太平洋海温异常的联系及机理

2015年我国东部夏季降水呈现南北反位相的空间分布,河套地区降水异常偏少、长江中下游地区降水异常偏多,同期印度中部地区降水负异常,上述三个区域2015年夏季降水距平百分率绝对值极大值均超过55%。东亚和南亚地区2015年夏季降水异常的形成机理主要是由于该年夏季处于El Niňo事件的发展位相,菲律宾群岛及邻近区域反气旋环流异常,江淮地区至日本列岛气旋式环流异常,对流层低层位势高度异常场和整层水汽异常输送场亦存在相一致的空间分布,表现为负位相的EAP(East Asian-Pacific)/PJ(Pacific-Japan)型遥相关,有利于河套地区降水偏少和长江流域降水偏多。热带太平洋海温异常引起热带地区Walker环流负异常,热带西太平洋地区上空受异常下沉气流控制,热带印度洋区域对流层盛行东风异常,减弱了印度夏季风,并造成了印度中部地区夏季降水偏少。另一方面,印度上空对流层低层受异常反气旋控制,该异常反气旋北侧的西风异常沿着青藏高原南麓向东运动,增强了与EAP/PJ型遥相关相联系的异常水汽输送,有利于维持和增强河套地区降水负异常和长江中下游地区降水正异常。     

华南6月降水异常及其与东亚—太平洋遥相关的关系

利用1959～2010年共52年的大气环流和降水资料,我们分析了华南前汛期季风降水 (6月降水) 的变化特征,发现6月华南降水与同期EAP (East Asia-Pacific,东亚—太平洋) 遥相关型有显著的相关关系,两者之间的相关系数为0.35.EAP指数为正时,长江中下游以南的地区降水偏多,而长江以北和黄河之间的地区降水偏少.将华南6月降水分为与EAP相关的降水序列和与EAP独立的降水序列,比较了二者所对应环流异常的异同点.结果表明,与EAP相关的降水异常对应着EAP相关型的环流异常分布特征,降水为正异常时,850hPa风场从低纬度到高纬度呈现“反气旋、气旋、反气旋”的异常分布,湿的偏南风和干的偏北风在华南上空交汇,降水增多;而整个淮河流域上空为偏北风异常,导致南风带来的水汽输送减少,降水偏少,因此降水异常呈现偶极子分布.相比之下,与EAP独立的降水正异常对应的环流异常表现为热带西北太平洋上空的反气旋性环流异常,华南地区上空为显著的西南风异常,输送到华南地区的水汽增多,导致降水偏多.     

影响贵州低频强降水的主要气象因子特征

本文基于贵州低频降水和东亚水汽输送路径,对比分析低频降水多少年的水汽差异和先兆海温差异,得到主要结论有：（1）7月开始在欧亚大陆的中纬度地区开始形成“两槽一脊”的环流形势;8、9月“两槽一脊”环流形势稳固。副热带高压的西伸脊点位于120oE附近,环流形势逐渐稳定,南方地区降水有所减弱;（2）影响贵州地区水汽输送的水汽通道主要为为孟加拉湾、南海和西北太平洋,尤其是从孟加拉湾经中南半岛进入的西南风水汽输送和南半球经南海的越赤道气流;（3）低频强降水年频次多年与拉尼娜事件从准备到爆发再衰弱的不同位相期相对应,低频强降水年频次少年与厄尔尼诺事件从准备到爆发再衰弱的不同位相期相对应     

中国不同区域气候条件对冬季雾日形成的差异性分析

雾是一种严重的天气灾害,极大地影响了交通和日常生活,并可能带来巨大的经济损失。利用1958～2007年678个中国地面观测站点的雾日数资料,采用相关系数分析、合成分析等方法分析了冬季雾日数的时空特征,发现冬季多雾地区和年际变率较强地区集中在西南、华北和华南等地区。根据冬季雾日分布特征,将中国划分为3个较为独立的雾区,从水汽条件、大气稳定度及大气环流背景等方面讨论了区域气候条件差异对局地雾形成机制的影响,发现不同区域冬季雾日产生的气候条件有着明显的差异性。结论如下:西南区冬季雾的形成受水汽输送影响较小,受大气稳定度影响较大,且巴尔喀什湖东侧高压脊加强,冷空气南下,西南较易发生雾;华北冬季雾日的形成受水汽输送影响较大,伴随长江中下游水汽异常推进偏北,水汽异常大值中心偏北,且西伯利亚高压、东亚大槽以及东北低压减弱,冷空气活动较弱,华北较易发生雾。华南冬季雾日的形成受水汽输送影响较大,伴随长江中下游水汽异常推进偏弱,水汽异常大值中心偏南,且东亚大槽减弱,华南较易发生雾。     

春末环贝加尔湖地区环流的年际和年代际变化及与中国温度和降水的关系

本文利用1951~2011年的再分析资料及观测资料,探讨了春末环贝加尔湖地区环流的年际和年代际变化特征及其与中国温度、降水的关系,主要结论如下:(1)春末贝加尔湖脊(简称贝脊)在1951~1979年间较弱,但在1980~1999年期间显著增强。进入21世纪后,春末贝脊呈显著减弱的趋势;(2)强(弱)贝脊使我国北方地区的温度显著升高(降低),使西南地区的温度降低(升高)。贝脊的强弱变化,对北方地区温度的影响在1951~1979年期间最为显著,对西南地区温度的影响在1980~2011年期间显著。在1951~1999年期间,贝脊的强弱变化与长江下游的降水量存在明显的反位相变化关系。进入21世纪后,贝脊的强弱变化与西南地区降水量之间存在较为显著的正相关关系(99%置信度);(3)强贝脊与由北大西洋/欧洲上空向东传播的定常行星波密切相关,而弱贝脊主要与欧亚大陆次极区纬向伸展的行星尺度脊相联系。在不同的年代际时段,与贝脊强弱变化相联系的北半球异常环流特征也存在一定的差异;(4)5月份的强贝脊环流以前期的北大西洋涛动、东大西洋型以及弱东亚大槽环流为前兆信号。同年3月乌拉尔山气旋式异常环流为5月份贝脊弱的前兆信号。     

Extensive Cold-Precipitation-Freezing Events in Southern China and Their Circulation Characteristics

Concurrence of low temperature,precipitation and freezing weather in an extensive area would cause devastating impacts on local economy and society.We call such a combination of concurrent disastrous weather“extensive coldprecipitation-freezing”events(ECPFEs).In this study,the ECPFEs in southern China(15°?35°N,102°?123°E)are objectively defined by using daily surface observational data for the period 1951?2013.An ECPFE in southern China is defined if the low temperature area,precipitation area and freezing area concurrently exceed their respective thresholds for at least three consecutive days.The identified ECPFEs are shown to be reasonable and reliable,compared with those in previous studies.The circulation anomalies in ECPFEs are characterized by a large-scale tilted ridge and trough pairing over mid-and high-latitude Eurasia,and the intensified subtropical westerlies along the southern foot of the Tibetan Plateau and the anomalous anticyclonic circulation over the subtropical western Pacific.Comparative analysis reveals that the stable cold air from the north and the warm and moist air from the south converge,facilitating a favorable environment for the concurrence of extensive low-temperature,precipitation and freezing weather.