塔里木东风低空急流与南疆降水

中亚低涡是中亚干旱气候和独特地理结构背景下形成的具有区域特色的切断低涡系统,是影响中亚天气气候的重要天气系统。从20世纪60年代开始我国气象学者就关注并对其天气学特征进行了初步研究,直到2000年以后随着观测资料不断丰富和气象学理论发展,学者对中亚低涡定义、分类、活动特点、形成机制及其对新疆强降雨的影响进行了深入研究。本文梳理和总结了近20 a中亚低涡系统活动特征及其对新疆降雨影响研究,以及中亚低涡背景下典型暴雨天气环流配置和水汽特征、与暴雨和短时强降水相关的中尺度系统、暴雨多尺度天气系统协同作用等方面的进展,并提出需要进一步深入研究的科学问题。

     

A Preliminary Analysis of Features and Causes of the Snow Storm Event over the Southern Areas of China in January 2008

Four successive freezing rain/heavy snowfall processes occurred in the southern part of China from 11 January to 2 February 2008 （named ＂0801 Southern Snow Disaster＂ hereafter）, during which a large-scale blocking circulation lasted for a long time over the mid-high latitudes of the Euro-Asian continent. This severe event is featured with a broad spatial scale, strong intensity, long duration, and serious damage. During the event, the blocking situation in the mid-high latitudes maintained quasi-sationary, but weather systems in the lower latitudes were active. Abundant water vapor was supplied, and favorable weather conditions for ice storms were formed over the large areas across the southern part of China. The results in this paper demonstrate that the significant factors responsible for the abnormal atmospheric circulation and this severe event include： 1） the very active Arctic Oscillation （AO）, which helped the permanent maintenance of the planetary-scale waves; 2） the continuous transfer of negative vorticity from the upstream region around 50°E into the blocking area, which caused the blocking situation reinforced repeatedly and sustained for a long time; and 3） the active air currents south of the Tibetan Plateau, which ensured abundant moisture supply to the southern areas of China. The 0801 Southern Snow Disaster was accompanied by extremely severe icing. In this paper, the data from Cloud-Profile Radar onboard the satellite CloudSat are used to study the dynamic and microphysical features of this event. The results show that there existed a melting layer between 2 and 4 km, and ice particles could be found above this layer and in the layer near the ground surface. Surface temperature kept between -4℃ and 0℃ with relative humidity over 90%, which provided the descending supercooled waterdrops with favorable synoptic and physical conditions to form glaze and ice at the surface via freezing, deposition and/or accretion. Causes of the event might be, as a whole, traced back to the planetary-scale systems. The study on the polar vortex anomaly in this paper reveals that changes in the polar vortex in the stratosphere preceded those in the troposphere, especially in early December 2007, while the intensification of the polar vortex in the troposphere delayed dramatically until middle January and early February of 2008. This implies that changes in the polar vortex in the stratosphere may be a precursor of the ensuing severe event and a meaningful clue for extended forecasts of such a disaster.     

Unprecedented Warming Revealed from Multi-proxy Reconstruction of Temperature in Southern China for the Past 160 Years

Using the southern limit of snowfall recorded in Chinese documents, chronologies of tree-ring width, and tree-ring stable oxygen isotope(δ~(18)O), the annual temperature anomaly in southern China during 1850–2009 is reconstructed using the method of signal decomposition and synthesis. The results show that the linear trend was 0.47℃(100 yr)~(-1)over 1871–2009,and the two most rapid warming intervals occurred in 1877–1938 and 1968–2007, at rates of 0.125℃(10 yr)~(-1)and 0.258℃(10 yr)~(-1), respectively. The decadal variation shows that the temperature in the moderate warm interval of the 1910s–1930s was notably lower than that of the 1980s–2000s, which suggests that the warming since the 1980s was unprecedented for the past 160 years, though a warming hiatus existed in the 2000s. Additionally, there was a rapid cooling starting from the 1860s,followed by a cold interval until the early 1890s, with the coldest years in 1892 and 1893. A slight temperature decline was also found from the 1940s to the late 1960s. This study provides an independent case to validate the global warming for the past 160 years and its hiatus recently, because the proxy data are not affected by urbanization.     

2008年1月我国南方冻雨过程的热力异常及其形成原因

利用中国604个地面台站的气象观测资料和NCEP 2.5°×2.5°再分析各等压面温度和环流场资料,从地面和大气垂直热力结构配置及其气候异常的角度出发,诊断分析了2008年1月我国南方雨雪冰冻过程的形成。结果表明,冻雨受灾的核心区域约为108°～113°E和25°～28°N范围,在该区域内2008年1月平均地面气温〈0...     

中国低温雨雪冰冻灾害危险性评估与区划

利用1960-2009年全国542个站点的常规气象观测资料,从灾害成因角度筛选评估指标,建立灾害危险性评估的气象指标体系,基于不同强度频率的评估思路构建综合危险性指数,对中国低温雨雪冰冻灾害危险性进行评估和区划.结果表明:(1)中国大部地区属于低危险区,高危险区主要集中于黑龙江—吉林—辽宁东部—内蒙古东部、新疆北部、青海南部—西藏东北部—甘肃南部.南方绝大部分地区均处于极低危险区.(2)南方地区内部相对高危险区主要集中在四川中南部—云南东北部—贵州西部、湖南东部、安徽南部—江西北部、河南北部.(3)高危险区的分布与地形、纬度均有着密切的关系.     

Simulation of a Freezing Rain and Snow Storm Event over Southern China in January 2008 using RIEMS 2.0

The Regional Integrated Environmental Model System(RIEMS 2.0) with NCEP Reanalysis II is utilized to simulate the severe freezing rain and snow storm event over southern China in January 2008,which caused severe damage in the region.The relationships between the freezing rain process and the large-scale circulation,in terms of the westerly and low-level jets,water vapor transportation,and northerly wind area/intensity indices,were analyzed to understand the mechanisms of the freezing rain occurrence.The results indicate the following:(1) RIEMS 2.0 reproduced the pattern of precipitation in January 2008 well,especially for the temporal evolution of daily precipitation averaged over the Yangtze River valley and southern China;(2) RIEMS 2.0 reproduced the persistent trough in the South Branch of the westerlies,of which the southwesterly currents transported abundant moisture into southern China;(3) RIEMS 2.0 reasonably reproduced the pattern of frequencies of light and moderate rain,although it overestimated the frequency of rain in southern China.This study shows that RIEMS 2.0 can be feasibly applied to study extreme weather and climate events in East Asia.     

桂林2008年1～2月连续低温雨雪冰冻天气初步分析

通过对2008年1~2月下旬连续低温雨雪冰冻天气过程进行分析总结,分别得到连续低温雨雪冰冻天气过程开始、持续、结束的典型环流形势;归纳了冰冻、冻雨、降雪、化雪天气的温度指标;结合各站探空剖面图资料,得到冻雨与降雪天气的温度垂直结构特征;为建立低温冰冻、降雪天气概念模型提供了参考依据。     

2008年初柳北罕见低温雨雪冰冻灾害分析

利用柳北地区40个加密自动气象站监测资料及三江、融安、融水三县建站以来的气温资料,对2008年初柳北地区的低温雨雪冰冻灾害进行了综合分析,结果表明:此次低温雨雪冰冻天气过程为柳北地区近50 a来最严重的冰冻灾害天气过程,在这次过程中,海拔越高、纬度越高的地带灾害程度越严重,纬度相同的地带又以海拔高的受害严重。     

广东2008年低温雨雪冰冻灾害及气象应急响应

2008年初我国南方遭受了百年一遇低温雨雪冰冻灾害,广东的受灾程度属80年一遇,造成了重大经济损失和严重社会影响.分析发现:灾害过程在近年来最严重的一次"拉尼娜"事件背景下发生的,与欧亚地区持续大气环流异常密切相关.在"北脊南槽"和西太平洋副高偏北偏强的形势下,冷暖气流在我国南方地区频繁交汇,使对流层中低层形成逆温层和局地经向环流产生异常,造成了此次持续低温雨雪冰冻过程.面对灾害引发的公共事件,广东省气象部门打破常规、准确预警,启动预案,通过媒体和"公共事件预警信息发布平台",及时传播权威的公共预警信息,为安定民心、稳定社会、减少灾害起到积极作用.灾后反思发现,山区冰灾的监测、灾害的评估、公共信息发布等的能力和规范均亟待加强.     

2008年桂西低温雨雪冻害特点及成因分析

利用观测实况、数值预报产品等资料,通过一般统计学和天气学诊断分析的方法,对2008年1~2桂西低温雨雪冻害极端天气事件进行分析,揭示了该次灾害有平均气温低、持续时间长、冻雨和冰冻影响及受灾特别严重等特点,造成灾害的主要成因为蒙古高压长期稳定偏强,高纬乌拉尔山高压和巴湖横槽不断重建崩溃,低纬南支西风槽异常活跃,冷暖空气在华南地区上空交绥等大气环流异常。     

气候变暖对我国南方水稻可种植区的影响

利用我国南方稻区214站1961—2009年逐日气象资料,研究气候变化对南方水稻可种植区的影响。研究结果显示：气候变暖使南方稻区活动积温（日平均气温≥10℃）明显增加,49年增加了324.4℃?d。同时水稻生长季长度也明显延长,49年延长了17.9 d。双季稻可种植区北界明显北移,三季稻可种植区北界略有北移,20世纪60—80年代,双季稻可种植区仅限于长江以南地区,但21世纪初以来的10年双季稻可种植区北界移到长江以北,即向北推移近300 km,从而使新增双季稻可种植区扩展到四川东北部、贵州东部、重庆、湖北大部、安徽中部以及江苏南部。     

中国南方2008年1月罕见低温雨雪冰冻灾害发生的原因及其与气候变暖的关系

2008年1月中国南方发生的低温、雨雪、冰冻灾害不是一个局地或地区性现象,它是同期发生的亚洲大范围冰雪灾害链中的一环,在影响范围和灾害程度上是最严重的一环。它有3个主要特征：（1）降雪、冻雨和降雨3种天气并存,冻雨是导致南方致灾的主要原因;（2）低温、雨雪、冻雨天气强度大,根据中国国家气候中心和南方各省气象部门的统计及分析,有8项气象要素打破同期中国历史记录;（3）低温、雨雪、冰冻天气持续时间长,破历史记录。这次低温、雨雪冰冻灾害形成的原因不是单一的,是多种因素在同一时段,同一地区相互配合和迭加的结果,其中La Nina事件是灾害发生的气候背景,它为雨雪冰冻天气提供了冷空气侵袭中国南方的前提条件;欧亚大气环流异常持续性是造成冷空气不断侵袭中国南方的直接原因;孟加拉湾和南海地区暖湿气流的北上是大范围冻雨和降雪形成并持续在中国南方的 必要条件。     

贵州一次严重冰冻雨雪过程环境场分析

2008年1月10日至2月2日,我国南方发生了大范围的持续冰雪灾害,贵州是受灾最严重的省份之一。通过对高度场、温度、降水量、流场、涡度等要素场的分析,重点探讨此次极端气象事件对贵州影响最明显的第3次过程,以及形成严重冰冻雨雪天气和温度异常偏低的主要环流特征。结果表明,在强拉尼娜的背景下,稳定在乌拉尔山以东的阻塞高压持续存在、极涡异常偏强偏东、西太平洋副高偏西偏强、南支槽较常年活跃等,是造成这次过程的主要原因。主要特征是850 hPa以下出现温度低于0℃的冷空气层,在700 hPa附近是相对较暖的气层,其上层是较冷的冰晶层,西南低空急流及槽前正的相对涡度平流明显,急流带来的暖湿平流提供了充足的水汽,并保证了融化层中源源不断的热量供应,上下层涡度平流的差异有利于上升运动的发展,为贵州第3次雨雪过程的发生提供了条件。     

未来我国南方低温雨雪冰冻灾害变化的数值模拟

使用高分辨率区域气候模式（RegCM3）,单向嵌套一个全球模式,对未来我国南方冰雪灾害在IPCC SRES A2情景下的变化进行了数值模拟。结果表明：未来南方地区低温日数整体将减少,但在广东和广西北部部分地区连续低温日数有增加现象;降雪日数和连续降雪日数会减少,但在江西等地降雪量将有所增加,同时强降雪事件在江西等地将增多,引起地面最大积雪深度和最大持续积雪日数的增加;湖南和贵州东部地区冻雨日数会减少,而在青藏高原东麓等地冻雨日数会增加。     

未来我国南方低温雨雪冰冻灾害变化的数值模拟

 使用高分辨率区域气候模式（RegCM3）,单向嵌套一个全球模式,对未来我国南方冰雪灾害在IPCC SRES A2情景下的变化进行了数值模拟。结果表明：未来南方地区低温日数整体将减少,但在广东和广西北部部分地区连续低温日数有增加现象;降雪日数和连续降雪日数会减少,但在江西等地降雪量将有所增加,同时强降雪事件在江西等地将增多,引起地面最大积雪深度和最大持续积雪日数的增加;湖南和贵州东部地区冻雨日数会减少,而在青藏高原东麓等地冻雨日数会增加。     

2008年初我国南方冻雨雪天气环流及垂直结构分析

利用美国国家环境预报中心NCEP 1971\_2000年1月及2008年1月的再分析值高度、 温度和风的气候平均场, 以及国家气象中心要素库中的2008年1月8日～2月6日08：00～08：00 24 h降水和冻雨实况等实测资料, 对2008年初我国南方的持续冰冻过程的异常成因做了分析。结果表明, 在稳定的高空环流形势下, 来自极地的冷空气和来自南支槽前暖湿气流及东海、 南海的偏东气流交绥于我国大陆东南部, 加之稳定的滇黔静止锋、 华南静止锋和近地面冷高压前东北冷平流, 多因素综合导致了这场罕见持续冰冻天气; 冻雨出现在冷暖空气交界的锋区附近, 偏在能量锋区低值一侧。对流层中低层为西南暖湿气流, 强逆温层是冻雨天气突出的垂直特征, 贵州西部以没有融化层的“单层结构”为主, 贵州中部“单层结构”和“二层结构”均存在; 湖南省西部冻雨垂直结构表现为“单层结构”和“二层结构”, 以“二层结构”居多, 东南部郴州的冻雨垂直结构主要为“三层结构”和“二层结构”。逆温层之下湿度很大, 逆温层之上湿度迅速减小, 干\, 暖空气有利于稳定层结, 抑制低层湿空气向上扩散, 对南方阴雨天气和冻雨天气的维持起了不可忽视的作用。     

2008年1月南方一次冰冻天气中冻雨区的层结和云物理特征

2008年1月中下旬, 我国南方经历了四次历史罕见的冰冻雨雪天气。本文针对2008年1月25~29日的一次典型冻雨天气过程, 在实测资料、NCEP再分析资料综合分析的基础上, 利用中国气象科学研究院 (CAMS) 中尺度云分辨模式对1月28日~29日的冻雨天气过程进行了数值模拟, 研究了冰冻天气形成的大气层结及云系冻雨区云的宏微观结构特征, 初步分析了冻雨形成的云微物理过程及云物理成因。结果表明, 深厚而稳定的逆温层和低空冷层的存在是大范围冻雨出现的直接原因。此次南方冰冻过程中, 湖南和贵州两地冻雨形成的云物理机理不同, 不同冻雨区上空为两种不同类型的云, 对应两种不同的云微物理结构和大气层结结构。湖南冻雨区云层较厚, 云顶温度较低, 属于混合相云, 云中高层存在丰富的冰相粒子 (雪的比含水量最大)。湖南冻雨在 "冷—暖—冷" 层结下, 通过 "冰相融化过程" 形成, 即在锋面之上的对流层中层水汽辐合中心内形成的雪, 从高空落入暖层, 雪融化形成雨, 再下落到冷层后, 形成过冷雨滴, 最后接触到温度低于 0℃的物体或降落到地面上, 迅速冻结形成冻雨。而贵州冻雨区云层较薄, 云顶温度较高, 属于暖云, 中高层基本无冰相粒子, 低层为云水和雨水 (云水的比含水量最大)。贵州冻雨是在 "暖—冷" 层结下通过 "过冷暖雨过程" 形成的。即水汽沿锋面抬升, 在对流层中低层的水汽辐合中心内, 经过冷却凝结成云滴, 通过碰并云滴增长的雨滴下落到低空冷层, 形成的过冷却雨滴直接冻结形成冻雨。     

低温雨雪冰冻灾害天气与大范围霜冻天气对比分析

利用ECMW F客观分析格点资料对2008年1~2月历史罕见的低温雨雪冰冻天气过程与183例广西大范围霜冻天气过程前一天20时的环流、气象要素作了合成后的对比、统计分析,结果表明:造成两种低温寒害过程的南下冷空气都在相同强度以上,都有一定程度的东亚槽引导。但由于形成条件不同,两种低温寒害过程在500hPa高度场、地面气压场、低层850hPa风场、温度场、湿度场存在较大差异。     

2008年初湖北省低温雨雪冰冻天气温度平流配置分析

利用NCEP／NCAR再分析资料,对2008年1月11日-2月1日湖北省低温雨雪冰冻过程进行温度平流空间分布诊断分析。结果表明：低温雨雪冰冻期间,湖北省近地层不断有弱冷空气补充和渗透;中层暖平流、低层冷垫和南方沿冷垫向上爬升的暖空气是湖北省降雪最基本的条件,而湖北省东部出现强降雪的另一个更重要的原因就是低层偏东回流带来的暖平流;当冷空气充斥湖北省上空整层大气时,则预示雨雪将减弱停止。     

2008年初冻雨强度变化以及与逆温层特征之间的关系

利用NCEP/NCAR 2008年1月10日至2月2日的再分析资料和常规地面观测资料分析了造成我国南方低温雨雪冰冻灾害的4次主要冻雨过程的强度变化特征以及在此期间逆温层的时空分布特征,并讨论了两者之间的联系.结果表明,四次冻雨过程第三次最强、第二次过程次之,第一次最弱.同时,无论从区域平均还是从水平分布上看,逆温层强度...