北极海冰对2008年1月乌拉尔高压异常的影响

2008年1月我国南方发生了大范围的雨雪冰冻灾害天气,造成此次灾害的一个重要原因是乌拉尔高压异常的长期维持,而作为下垫面的海洋,2007/2008冬季环北欧海海冰异常偏少。观测资料合成分析表明,乌拉尔山地区出现高压异常与巴伦支海和喀拉海的海冰偏少存在密切对应关系。利用大气环流模式试验研究了(90°W~60°E)区域海冰异常对大气的影响,模拟结果显示海冰对乌拉尔高压异常有正的贡献,线性模式诊断表明天气尺度瞬变波是海冰影响乌拉尔高压异常的一种重要机制。     

2008年初中国南方雪灾大尺度环流背景分析

分析2008年1月到2月初发生在中国南方雪灾冻雨的大尺度环流场,结果表明:这次南方强雨雪天气过程是北方冷空气和南方暖空气在中国南方地区持续维持、高低纬系统相互作用的一个典型个例.AO指数在1月中旬由负变正,表明了半球尺度环流的大幅度调整,高纬度80°E附近地区阻高形势的维持是1月中下旬到2月初阴雨雪天气过程持续的清晰指标;阻塞高压所伴随的能量频散使得准定常波持续从中高纬地区传播到较低纬度的长江及其以南地区,使得当地的气旋性环流得以维持;在乌拉尔山到贝加尔湖的强大阻塞高压的控制下,冷空气不能大举南下、只是不断的渗透到南方,与此同时受拉尼娜影响西太平洋暖池的海温不断增高,暖湿空气势力也是持续增强,代表暖势力暖池海温达到历史最强,冷空气在南方受阻形成静止态势.一旦阻塞高压在1月30日前后崩溃,供给江南地区气旋性环流的能源被切断,所以2月1日的降水过程以后江南地区的持续性降水也就随之结束.     

La Nia年冬季亚洲中高纬环流与我国南方降雪异常关系

2007/2008年冬季,赤道中东太平洋形成了一次中等强度的La Nia事件。本文根据NCAR/NCEP再分析资料,探讨La Nia气候背景下亚洲中高纬大气环流及南亚上空南支槽强度与我国南方（25～35°N,110～125°E）多雪、少雪以及2008年1月我国南方大范围低温雨雪冰冻灾害的关系。分析指出,La Nia气候背景下,500 hPa高度场亚洲高纬位势高度偏高易出现阻塞型,当乌拉尔山阻塞高压强度、位置比鄂霍次克阻塞高压偏强、偏北时,入侵我国南方的偏北气流主要来自乌拉尔山地区,南方偏冷（距平达-40 ℃）多雪;当鄂霍次克阻塞高压强度、位置比乌拉尔山阻塞高压偏强、偏北,入侵我国南方的偏北气流主要来自鄂霍次克海地区,南方偏暖（距平达10 ℃）少雪。2008年1月500 hPa高度上亚洲高纬乌拉尔山阻高偏北、强度偏强（正距平中心值达120 gpm）,入侵我国南方的2支偏北气流都来自乌拉尔山地区,南方出现了低温（温度距平达-40 ℃）雨雪冰冻天气;分析指出,200 hPa高度场南亚地区南支槽的强弱对我国南方降雪多寡有重要影响。     

中高纬瞬变涡旋活动对我国东部夏季降水的影响

基于1981—2020年日本气象厅(Japanese Meteorological Agency,JMA)再分析资料JRA-55(Japanese 55-year Reanalysis)以及美国国家气候中心(Climate Prediction Center,CPC)卫星降水资料,分析了瞬变涡旋活动特征及其对我国东部夏季降水异常的影响,并对其可能机制展开讨论。研究表明,蒙古国至我国东北和华北地区既是瞬变涡旋活动的活跃区域,也是其输送的大值区域,其中瞬变涡旋对热量和水汽的经向输送占主导地位,是中高纬热量和水汽的重要来源。根据瞬变涡旋经向热量和水汽输送变率的强度确定了瞬变热量和水汽输送的关键区域,分别为(45°~60°N,100°~130°E)和(35°~50°N,100°~120°E),并定义了瞬变热量和水汽指数,其与我国东部夏季降水异常的回归结果表明,瞬变涡旋活动对我国东部夏季降水存在显著影响。中高纬天气尺度瞬变涡旋对热量、水汽和动量的输送异常,通过波流相互作用过程,对平均流形成了反馈,导致季节平均环流、水汽分布和水汽输送的异常,从而在热力、动力和水汽条件的共同作用下引起降水异常。     

北半球阻塞高压的维持Ⅱ:瞬变扰动强迫和平均流位涡平流的形成

着重探讨大西洋阻高和东亚阻高个例中瞬变扰动位涡（涡度）输送强迫和太平洋阻高中平均流位涡平流的形成机理。结果表明，扰动在阻高西南部西风分流区因形变而产生的扰动拟能向更小尺度串级过程，并不是扰动位涡输送强迫形成的必要机理。扰－流相互作用在阻高西（北）部非分流气流中也十分显著。数值试验表明，这一相互作用也可能是扰动强迫作用形成的机理。而青藏高原和附近海陆对比的强迫作用则可能是太平洋阻高中平均流的位涡平流形成的重要因素。对比分析表明，阻高维持机制的地域性差别可能与其上游（如青藏高原地区、落基山脉）地形和热源强迫作用不同有关。     

2008年初中国南方低温雨雪冰冻事件的等熵位涡分析

利用等熵位涡理论对2008年初发生在我国南方的低温雨雪冰冻事件进行了诊断分析,结果表明,这次低温雨雪冰冻天气事件第一阶段的强冷空气主要来自新地岛以东洋面的平流层下部和对流层上部,从第二到第四阶段除了新地岛以东洋面外,还有来自北欧和拉普帖夫海、地中海的高位涡强冷空气补充。伴随着高层高位涡向南传播,高位涡气块在垂直方向强烈向下伸展、对流层顶动力异常,引起高位涡区气块旋转加强、正涡度增加及其前方低层正涡度的产生,而其后方,因绕高位涡中心气流沿等熵面下沉,地面高压迅速发展,低位涡气块则相反。过程期间,由于巴尔喀什湖高位涡中心和地中海高位涡主体(低涡)的存在和维持,孟加拉湾上空正相对涡度输送频繁,使得南支槽不断生消;而乌拉尔山低位涡带(高脊)和贝加尔湖高位涡中心(低涡)由于低、高位涡空气的不断注入,发生一次次的替换和发展,在引导冷空气持续南下与孟加拉湾北上的暖湿气流长时间在我国华南上空汇合的同时,还导致地面西伯利亚高压反复增强并分裂小高压数次南下,地面强冷空气不断补充,最终造成华南低温雨雪冰冻天气的长时间持续。     

强厄尔尼诺事件下2016年1月中国南方超级寒潮的动力学机制:瞬变波对大气长波异常的调制

本文采用Plumb三维波活动通量和局地Eliassen-Palm通量诊断方法,利用欧洲中期天气预报中心的逐日再分析资料ERA-Interim,分析了超强厄尔尼诺背景下2016年1月下旬中国南方超级寒潮的动力学机制：瞬变波对大气长波异常的调制。前期2015年12月的北大西洋海表热通量正异常,有助于后期大西洋阻塞形势的维持。大气长波能量沿大圆路径从大西洋阻高经乌拉尔地区向东亚中低纬度传播并在此辐合,导致了乌拉尔阻高和华北横槽的经向结构,更多强冷空气聚集在异常偏南的纬向槽线附近。寒潮爆发前夕,2支瞬变波列活跃在亚欧大陆。北支瞬变波列调制了北方的大气长波,使横槽转竖;南支瞬变波列协同调控了南方的大气长波,使南支印缅槽减弱;两者共同作用,促使冷平流大举南下,直达华南沿海,南方寒潮发生。     

2008年1月乌拉尔阻塞高压异常活动的分析研究

不少研究已经表明, 乌拉尔阻塞高压的持续活动对2008年1月中国南方雨雪冰冻灾害的发生有重要作用。本文针对2008年1月乌拉尔阻塞高压的异常, 利用NCEP再分析逐日环流资料、 哈德莱中心的海温资料等, 从对流层北极涛动(AO)、 平流层极涡(PV) 以及海温异常等几方面, 对2008年1月乌拉尔阻塞高压异常产生的原因进行了分析研究。结果显示, 虽然从以往多年情况来看, 前期AO及平流层极涡的异常很可能会导致其后乌拉尔阻塞高压发生异常, 然而就2008年1月的情况而言, 2007～2008年冬季对流层AO和平流层极涡的异常都不能成为异常乌拉尔阻塞高压产生和偏强的原因, 因为它们的关系与多年存在的长期关系相反。进一步的分析研究则显示, 2007年12月和2008年1月赤道太平洋的La Niña事件也对乌拉尔阻塞高压的活动没有明显影响; 而北大西洋海温正异常, 尤其是北大西洋副热带海温正异常的存在, 是2008年1月乌拉尔阻塞高压持续的重要外强迫因素。     

北半球冬季非定常扰动的气候分析

本文利用Hoskins提出的E向量和曾庆存提出的波包理论对北半球冬季非定常扰动的强度及其性质进行了气候分析。结果表明，非定常扰动的强度和高空急流及大地形有密切关系。非定常扰动的形状和传播揭示出:低频扰动大多是西退的，并且在急流出口区是正压衰减的；高频扰动大多是东进的，并且在急流入口区是正压发展的。高频扰动的分布和传播反映了Rossby波的波导及地面气旋、反气旋的路径。非定常扰动的气候分析为气候和大气环流的诊断提供了有用的背景材料。     

Energetics of Boreal Wintertime Blocking Highs around the Ural Mountains

Based on the daily Japanese 55-yr reanalysis data, this study analyzes the maintenance mechanism for 53 boreal winter blocking highs around the Ural Mountains (...     

正、斜压涡度拟能相互作用对乌拉尔阻塞过程的影响

研究表明,正压涡度拟能的增强和减弱是乌拉尔山上空阻塞过程的重要特征,正压涡度拟能增强的主要机制是斜压涡度拟能向正压涡度拟能的转换,而斜压涡度拟能的来源则是阻塞区外斜压涡度拟能向阻塞区的净输送和阻塞区内斜压涡度拟能的净生成。正压涡度拟能减弱的主要机制足耗散机制和β效应。因此。阻塞过程是正、斜压涡度拟能相互作用的结果。纬向斜压风对斜压涡度的输送在阻塞的维持和崩溃中具有重要的作用,经向斜压风对斜压涡度的输送在阻塞环流的建立中具有重要的作用,经向正压风对正压涡度拟能的净输送和斜压风对涡度拟能的净输送也具有重要贡献。     

12月乌拉尔山阻塞形势的建立与亚洲地区大气环流及蒙古高压强度变化的关系

本文主要通过相关统计分析,研究了12月乌拉尔山(以下称乌山)阻塞形势的建立与其下游亚洲地区大气环流及蒙古高压强度变化的关系.并对极地热状况(用北极海冰作为代替指标)的异常变化对乌山阻塞形势的可能影响进行讨论,最后分析了乌山阻塞形势的建立对欧亚大部地区气温变化的影响问题.得到如下主要结果:乌山阻塞形势建立时,其下游蒙古地区500hPa高度场明显下降,东亚大槽位置较常年偏西,强度变弱.同时,地面蒙古高压显著偏强.前期夏季(6—8月)北极Ⅰ、Ⅲ区海冰冰情变化对乌山阻塞形势的建立具有一定的指示性,尤以7月指示性较好.表现为,Ⅰ、Ⅲ区冰情越重,后期12月乌山地区越易出现阻塞彤势.乌山阻塞形势对欧亚地区气温变化的影响,主要表现为,乌山地区及其西部的欧洲地区分别在高压脊或脊后西南暖湿气流的控制之下,气温较常年偏高:而亚洲大部地区,尤其是我国在脊前西北干冷气流的控制之下,气温较常年明显偏低.     

Interannual Variations of the Blocking High over the Ural Mountains and Its Association with the AO/NAO in Boreal Winter

This paper analyzes interannual variations of the blocking high over the Ural Mountains in the boreal winter and their association with the Arctic Oscillation/North Atlantic Oscillation (AO/NAO).In Jan...     

Seasonal Cumulative Effect of Ural Blocking Episodes on the Frequent Cold events in China during the Early Winter of 2020/21

Starting in mid-November,China was hit by several cold events during the early winter of 2020/21.The lowest temperature observed at Beijing station on 7 January reached?19.6°C.In this paper,we show that the outbreak of the record-breaking extreme cold event can be attributed to a huge merging Ural blocking(UB)ridge over the Eurasian region.The sea-ice cover in the Kara and East Siberia Seas(KESS)in autumn was at its lowest value since 1979,which could have served as a precursor signal.Further analysis shows that several successive UB episodes occurred from 1 September 2020 to 10 January 2021.The persistent UB that occurred in late September/early October 2020 may have made an important contribution to the October historical minimum of sea ice in the KESS region.Our results also show that,after each UB episode in winter,significant upward propagation of wave activity occurred around 60°E,which resulted in weakening the stratospheric vortex.Meanwhile,each UB episode also caused a significant reduction in sea-ice extent in KESS and a significant weakening of the westerly jet in mid-high-latitude Eurasia.Results suggest that the Arctic vortex,which is supposed to enhance seasonally,became weaker and more unstable than the climatic mean under the seasonal cumulative effects of UB episodes,KESS warming,and long-lasting negative-phase North Atlantic Oscillation(NAO-).Those seasonal cumulative effects,combined with the impact of La Ni?a winter,led to the frequent occurrence of extreme cold events.     

夏季乌拉尔长阻塞过程及其与热带热力异常关系个例分析

2010和1998年均为长江洪涝年,这两年大气环流的一个共同特征是乌拉尔阻塞的频繁发生和异常维持。利用NCEP/NCAR逐日再分析的大气环流资料和向上射出长波辐射资料,对比分析了2010和1998年夏季乌拉尔地区环流持续异常的特征、大尺度环流形势、热带加热背景及其可能影响。结果显示:(1)2010年夏季乌拉尔发生了一次持续正异常过程,该过程是自1948年以来持续时间第二长(共37天)的,其最大异常中心在乌拉尔略偏西,持续时间比1998年的那次过程长(1998年的那次过程持续时间为22天);(2)异常过程期间存在行星波活动异常,2010年的过程行星波活动以2、4波的贡献为主,而1998年为1、2波的贡献为主;(3)异常过程期间,热带对流活动存在显著差异。这可能是它们行星波活动不同的原因;(4)两次异常过程期间,一个共同特点是在苏门答腊西侧的热带印度洋区域存在明显的对流增强。该区域强对流可能激发了类似东亚—太平洋遥相关型的波列向中高纬传播,从而调制行星波活动,再影响乌拉尔位势高度异常的形成和持续维持。     

冬季乌拉尔山阻塞与东亚冬季风的联系分析

利用美国国家环境预报中心和美国大气科学研究中心(NCEP/NCAR)1948/1949~2012/2013年的逐日再分析资料,从年际变化和季节内演变两种时间尺度分析了冬季乌拉尔山阻塞与东亚冬季风的联系。结果表明,从年际变化角度,东亚冬季风综合指数(EAWMII)与冬季乌拉尔山阻塞频数显著相关,且两者的线性趋势与周期一致。当乌拉尔山阻塞频繁发生时,对流层中层西伯利亚反气旋异常,东亚大槽加深;对流层低层表现为贝加尔湖及东亚沿岸北风显著加强,中亚和东亚大部分地区地表温度降低,东亚冬季风较常年加强。乌拉尔山阻塞的由强盛到崩溃的过程对应着西伯利亚高压由加强到减弱东移的季节内演变,850 h Pa风场对应为异常北风由贝加尔湖以北逐渐影响至低纬度菲律宾以东的演变特征。