东北初夏极端低温事件的空间分布特征及其成因机理分析

采用东北三省150个测站1961~2008年的逐日温度资料和同期美国环境预报中心(NCEP)、国家大气研究中心(NCAR)2.5°×2.5°分辨率的全球再分析资料,探讨东北三省初夏极端低温事件的空间分布及其大气动力学特征,结果表明:该区初夏气温与夏季气温变化在时空尺度上相关显著,具有重要的预警作用;给出初夏极端低温事件的定义,其空间分布可归为3种类型,随纬度的增加极端低温事件发生的频率也显著增加;20世纪90年代以来,极端低温事件明显减少,仅出现2次,但影响范围遍布东北三省全境;阻高与冷涡的配置和大气低频Rossby波扰动对初夏东北冷涡活动气候基本流的同位相强迫,更增强了500 hPa位势高度距平场由北向南的"+、-"局域环流的异常,是极端低温事件的强弱与空间范围大小的重要动力机制;较为偏东的鄂霍次克海阻高和冷涡,以及冷平流的作用与以黑龙江省(包括吉林省的一部分)为主出现极端低温Ⅰ、Ⅱ类事件的关系更加密切,贝加尔湖阻高和鄂霍次克海阻高与偏南的强冷涡相互匹配、大气低频Rossby波扰动很强易出现第Ⅲ类极端低温事件。     

中国西北地区大范围极端高温事件的大气环流异常特征

 利用中国西北5省(区)90个台站1961—2005年的逐日气温资料,分析了西北五省(区)发生大范围极端高温事件时的大气环流异常特征。结果表明,当出现大范围极端高温事件时,100 hPa南亚高压强度偏强并北移至西北地区上空,副高脊线偏北,同时500 hPa高度场上有一与温度暖中心相匹配的闭合高压单体控制着西北地区,西北地区上空大气高(中低)层为负(正)温度距平。此外,西北地区上空下沉气流强度明显偏强,下沉运动加强中心在300 hPa高度左右。与此同时,除了新疆西南部,西北其他地区的散度场形势都是大气上层辐合,下层辐散,并且辐合辐散强度都偏强,其中的辐合带主要位于150～300 hPa高度,辐合中心及其加强中心在200 hPa高度左右。     

北半球夏季中高纬度大气阻塞对北极海冰变化的影响

利用NCEP/NCAR再分析逐日500 h Pa高度场资料,对北半球夏季中高纬度大气阻塞特征进行统计分析,发现大气阻塞活动频率高的地区主要集中在白令海峡区域、鄂霍次克海区域、欧亚大陆区域及格陵兰区域。而通过NSIDC提供的卫星观测资料发现近30年夏季海冰容易减少的区域正好对应阻塞活动北部的高纬度地区。分别通过对以上4个区域有阻塞发生相对没有阻塞发生时的500 h Pa位势高度场、地面温度场、850 h Pa经向瞬变热通量输送和平流输送等异常变化场进行对比分析,结果发现夏季中高纬度阻塞频率的增加对海冰的减少有显著影响,主要体现在阻塞的发生发展可通过增加高纬度地面温度、对极地的热量输送和暖平流输送来加快海冰的融化。这种阻塞引起的热力作用在鄂霍次克海和欧亚大陆区域效果更为显著。     

冬季北大西洋海温年际、年代际变化与中国气温的关系

利用NCEP/NCAR月平均再分析资料(1951~2001年)海洋表面月平均温度资料、500 hPa月平均高度场以及中国160站月平均气温资料,采用旋转方差极大正交旋转法(REOF)和小波变换等方法研究了冬季大西洋中低纬海表温度分布的主要模态及其与中国冬季气温的关系。结果表明,冬季北大西洋中部海表温度异常主要表现为2个基本模态,其中反映冬季大西洋20°~50°N区域海表温度异常的第二特征模态,在年际、年代际变化关系上与中国冬季平均气温关系非常密切。进一步研究表明,冬季北大西洋中部海表温度异常,可激发欧亚EU型环流,致使中国冬季气温异常。     

我国南方冬季异常低温和异常降水事件分析

统计分析1951 年以来1 月份以及1880 年以来冬季, 我国南方的异常低温与降水事件, 结果表明1 月异常低温(温度距平< -1σ) 有12 次, 降水异常偏多(降水距平> +1") 有10 次, 冷湿组合有3 次(1969、1993、2008); 冬季异常低温有29 次, 降水异常偏多有16 次, 冷湿组合有2 次(1886/87、1904/05)。利用NCEP/NCAR 再分析资料等, 采用合成方法分析异常低温与异常降水事件时大气环流特征, 结果表明有利于南方低温的环流特征是: 西伯利亚高压、东亚大槽及东亚急流异常偏强。有利于降水偏多的环流特征是: 东亚大槽偏弱; 200 hPa 上中东急流异常偏强、东亚急流偏弱; 东亚从对流层低层到中高层都有异常南风。当发生冷湿组合时, 低温主要是受到西伯利亚冷高压异常偏强的影响, 而降水主要受对流层850 hPa 至200 hPa 环流异常的作用。南方冬季水汽主要来自南支槽的西南气流和南海上空的转向 气流, 在降水偏多时有异常西南水汽输送距平。西伯利亚高压、欧亚遥相关型、西太平洋遥相关型、北极涛动4 个环流因子能解释南方1 月和冬季气温方差的47.2%和51.5%; 而中东 急流、东亚经向风、欧亚遥相关型则能共同解释南方1 月和冬季降水方差的49.4%和48.4%。 统计降水异常与ENSO 的对应关系表明, 当发生El Niño 事件时南方冬季降水偏多的概率较 大, 当发生La Niña 事件时, 降水偏少的概率较大, 而温度与ENSO 没有明显的统计相关。     

贵州主汛期极端降水事件及其环流特征分析

利用贵州地区52个测站1961-2006年历年主汛期(6-8月)逐日降水资料,定义了不同台站的极端降水阈值,统计了贵州近46年主汛期极端降水事件发生的频次,并分析了极端降水的时空分布特征、周期振荡特征以及极端降水事件典型多年、少年的环流特征.结果表明:贵州主汛期极端降水自北向南逐渐增大,极端降水事件存在着明显的年际、年代际变化特征,并存在2.9 a、20 a的周期振荡特征,在贵州主汛期极端降水事件偏多和偏少时期,其环流特征存在着显著的差异.     

云南红河2008年2月罕见低温的气候环境诊断分析

采用北半球500 hPa高度场、700 hPa热带流场和海平面气压场资料,对2007年12月至2008年2月的大气环流特征进行分析。得到2008年2月红河州出现罕见低温的大气环流特征为经向环流明显,欧亚大陆中高纬地区高度场偏高,中低纬地区高度场偏低,使得冷空气和暖湿气流容易交绥,导致冷空气在红河长期盘踞,出现持续阴冷天气。通过相关性分析,发现La Nina事件与红河州2月气温呈负相关,La Nina事件也是此次罕见低温的重要原因。     

5～8月东北冷涡客观识别分类及北半球大气环流特征分析

采用美国国家环境预报中心(NCEP)500 h Pa高度场逐日再分析资料,基于计算机客观识别方法,统计了1948~2012年5~8月东北冷涡活动过程。结果表明:共计发生东北冷涡过程956次,平均每年5~8月发生约14.7次;东北冷涡活动共4 129 d,5~8月平均分别为14 d、18 d、18 d和14 d,共64 d,占5~8月总天数的52%;5~8月东北冷涡过程以持续3~6 d为主,冷涡活动主要位于121°E~131°E,48°N~53°N区间;5~8月东北冷涡发生频次和活动天数均存在显著增长趋势。7~8月东北冷涡活动异常多年份,贝湖至鄂海阻高与东北冷涡多同时发生,异常少年份,贝湖至鄂海阻高亦不盛行,且阻高先发生冷涡后发生年份占多数。5~6月和7~8月东北冷涡典型特多年高度距平合成场与特少年的主要异常区分布呈反位相,且这种反位相特征在对流层中、高层(200 h Pa、500 h Pa)均呈近半球尺度的波列分布;5~6月和7~8月东北冷涡活动特少年和特多年差值高度场合成分布相近,均呈现显著的南北向"+、-"波列分布(置信度水平≥99%),正负波列分别位于西北太平洋区域和鄂霍次克海至白令海区域,该波列对应高度层风场中的相对位置为气旋和反气旋式环流。     

1979~2005年青藏高原位势高度场变化趋势的时空特征

利用NCEP/NCAR位势高度再分析资料分析了1979~2005年青藏高原及其邻近地区30hPa、100hPa、300hPa和500hPa位势高度场变化趋势的时空特征。研究表明:(1)1979~2005年青藏高原区域平均位势高度场在对流层中层存在上升趋势,且主要发生在冷半年;随着等压面的升高,高度场上升趋势减弱;到平流层高度场呈显著降低趋势,且主要发生在暖半年。(2)从空间上看,平流层位势高度场年平均变化整体呈显著降低趋势,大致呈纬向分布,南部降低趋势强于北部,特别是高原东南、孟加拉湾北部降低趋势最强;对流层中层位势高度场变化趋势以上升为主,高原东北部上升趋势尤其显著。(3)尽管与高原各层位势高度值本身相比,变化趋势是一个小量,但国内外不同区域及不同空间尺度的研究都发现有类似现象,故对此应给予重视。今后应进一步加强青藏高原位势高度场时空变化趋势的驱动机制、影响及其对全球变暖的区域响应研究。(4)1979年以来NCEP/NCAR位势高度再分析资料用于青藏高原及其邻近地区的气候变化研究是有效的。     

影响中国东北地区气候的关键区、关键时段和关键因子

使用东北地区近50多a(1956~2007年)气温和降水数据及相关研究成果,研究和总结并分析影响中国东北地区夏季气温、夏季降水、冬季气温的关键区、关键时段和关键因子。东北夏季较多降水主要发生在极涡偏心、东亚高纬阻塞高压盛行、副热带高压偏西偏北、青藏高原上空西风急流中心强度偏强的环流系统配置下;东北夏季低温主要出现于伊朗高压和南亚高压区域高度场为负距平、上一年10月极涡中心强度正常或偏强、夏季副热带高压强度偏弱位置偏东、偏南时;西伯利亚高压和阿留申低压均偏强(偏弱)、前期北大西洋海温偏低(偏高)对应东北地区的冷(暖)冬年。     

SAM和ENSO对罗斯海和阿蒙森海区域冬季气候的影响

本研究利用ERA5数据对南半球环状模(SouthernAnnularMode,SAM)正、负位相和ENSO (El Ni?o-SouthernOscillation)事件发生时罗斯海和阿蒙森海冬季风场、气温和海平面气压进行合成分析,并深入分析了SAM和ENSO对冬季阿蒙森低压(Amundsen Sea Low, ASL)的影响,通过对典型区域进行经验正交分解(Empirical Orthogonal Function, EOF),结合ASL中心的位置变化,解释了SAM和ENSO事件同时发生时该区域风场的变化特征。结果表明,在罗斯海和西阿蒙森海,主要由SAM和ENSO通过影响ASL的纬向位置来影响该区域的风场,当SAM正位相和拉尼娜事件同时发生时,ASL的位置显著靠东,造成了西罗斯海南风减弱,东罗斯海南风加强,西阿蒙森海沿岸东风减弱。而在东阿蒙森海,主要由SAM通过影响ASL的经向位置来影响该区域的风场, SAM负位相时, ASL中心位置靠北会造成东阿蒙森海东风增强。此外,ASL位置的偏移也会造成该区域大气环流的改变,当SAM正位相和拉尼娜事件同时发生时, ASL偏移至西阿蒙森海沿岸,而...     

陕甘宁地区暖冬气候特征分析

利用陕甘宁地区22个气象观测站1961—2015年的冬季日气温资料,分析该地区的冬季气温变化,并依据中国国家标准《暖冬等级》,分析陕甘宁地区暖冬事件的变化特征,结果表明:近55年陕甘宁地区冬季平均气温呈明显的升高趋势,升幅为0.451℃/10a,1980年后冬季气温增加更加明显。区域暖冬指数表现为显著上升趋势,线性趋势为10%/10a,各站点的暖冬发生频率在22%~33%之间。陕甘宁地区区域性暖冬事件发生共16次(年),其中区域强暖冬事件共5次(年),暖冬强度最大、范围最广,暖冬现象存在2 a、4 a短时间以及9 a、15 a长时间振荡周期。利用NCEP再分析资料进一步分析表明,在温室效应导致全球变暖的大背景下,500 hpa位势高度场偏高,东亚大槽减弱,冷空气活动减弱以及厄尔尼诺现象的发生可能是造成陕甘宁地区暖冬事件发生的主要原因。     

2014年夏初南疆一次持续性强降雨过程的水汽和动力条件分析

全球变暖背景下,极端降水事件频次增多强度增大,对年降水量变化影响显著。2014年6月17~24日,塔里木盆地出现了持续性强降水过程.利用观测资料和NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料,对强降水过程的水汽和动力条件进行了诊断分析。结果表明,此次强降水过程,垂直上升运动剧烈区域及水汽辐合区域与大降水的落区近乎吻合。中低空偏东急流加强了气旋的发展,增强了上升运动,且急流的大小决定了塔里木盆地大降水的强度,急流西伸的位置决定了降水的区域。中低空偏东急流轴末端的左侧,对应着大降水的发生区域。主要水汽源地为中亚地区、阿拉伯海和孟加拉湾,其中孟加拉湾和阿拉伯海的水汽通过季风环流输送至青藏高原,再通过高空平流和中低空回流的方式输送至塔里木盆地。     

复杂地形条件下的降水相态预报指标研究

利用2003-2013年地面观测资料、探空资料及NCEP 1°×1°再分析资料,分析了近10 a甘肃省雨雪转换的时空分布特征,获得了复杂地形条件下相态转换的温度预报组合指标,结果表明:(1)雨雪相态转化主要发生在过渡季节的春季和秋季,占总次数的83.5%,空间上有三个高发区。(2)相态的转换发生在高原槽东移产生降水的环流形势下,通常500 h Pa冷平流清晰并沿西北、西方、北方等3条路径影响甘肃。当沿西北路径移动时,高原槽主体深厚,冷平流强度最强,河东大部发生雨雪转换,当沿西方路径移动时,高原槽浅且位置偏南,北方冷空气较弱,仅高原边坡、陇中及陇东中南部出现转换。(3)T_(地面)3.0℃、T_(地面)-1.0℃、-1.0℃T_(地面)3.0℃是雨、雪、雨夹雪相态转换的前提条件,在此前提下获得了三类站点相态转换的不同层次温度组合指标,经检验,该指标预报效果较好。     

近45年雅鲁藏布江流域极端气候事件趋势分析

利用雅鲁藏布江流域10个气象台站1961-2005年逐日最高气温、最低气温和日降水量资料,分析了该流域气温和降水等气候极端事件的变化趋势.研究表明:近45年以来,雅鲁藏布江流域夜间和白天极端低温日数分别以1.94和0.97天/10年的趋势在显著减少,夜间极端低温日数减少在冬季最明显,白天极端低温日数在秋季减少最明显:夜间极端高温日数和白天极端高温日数分别以3.03和1.26天/10年的速度显著增加,夜间极端高温日数增加在夏季最明显,白天极端高温日数增加在冬季最明显;日较差以0.11℃/10a的速度在显著减少,主要发生在冬季:最大的1天降水总量和逐年连续无降水天数有减少趋势,最大的5天降水总量、中雨天数、逐年平均降水强度和逐年连续降水天数有增加趋势,90年代以来增加趋势明显,与该地区经向风与水汽通量增加有关.     

西北东部极端降水事件及异常旱涝季节变化倾向

利用西北地区东部100个气象观测站1960\_2000年逐日降水资料,对降水、极端降水事件及异常旱涝区域面积的季节变化倾向进行了分析。结果表明:春、秋、冬季,虽然极端降水事件频次的变率小于降水距平百分率的变率,但两者的变化趋势一致,春、秋季呈上升趋势,冬季呈下降趋势,表明极端降水事件出现的多与少,基本决定了季节降水趋势的变化;夏季,暴雨出现的多与少不能完全决定夏季降水量的趋势,而大雨频次的变化趋势与降水距平百分率的变化趋势一致,略呈上升趋势。夏季降水异常偏少的区域面积呈减少趋势,表明干旱发生的区域面积缩小了;秋季降水异常偏少的区域面积从20世纪80年代中期开始明显的扩大,表明干旱发生的区域面积增大了;春、冬季,降水异常偏多、偏少的区域面积是对称变化的,即降水异常偏多的区域面积增多,则异常偏少的区域面积减少;反之亦然。     

中国西北汛期极端降水事件分析

利用中国西北五省（区）1960—2004年125个台站汛期（5—9月）逐日降水资料,首先定义了不同台站的极端降水阈值,然后统计出了不同台站近45 a逐年汛期发生极端降水事件的发生频次,并进行了时空分布特征分析,结果表明:中国西北汛期极端降水事件发生频次同降水量的空间分布有很大的差异;一致性异常分布特征是中国西北汛期极端降水事件发生频次的最主要空间模态;中国西北汛期极端降水事件发生频次的空间分布可分为以下6个分区:高原东部区、南疆区、北疆区、西北东部区、青海高原区及河套区;从长期变化趋势来看,高原东部区近45 a来汛期极端降水事件发生频次没有明显的变化趋势,北疆区、南疆区、青海高原区及河套区表现为较明显的的增长趋势,而西北东部区表现为较明显的减少趋势;中国西北汛期极端降水事件发生频次的各主要空间分区中,近45 a来13 a左右的周期振荡表现得比较显著。     

云南二月气温与环流特征的相关分析

计算云南2月气温与同期及前期74项环流特征相关系数场,对相关性较显著的环流因子作了分类和分析,发现影响云南2月冷暖的最主导因子是西藏高原(高度场),并对2008年初低温事件预测困难的原因作了讨论。     

中国北方春季沙尘暴频数与北半球500hPa高度场的SVD分析

选取1957-2000年中国北方地区春季沙尘暴发生次数资料和北半球500hPa秋、冬、春季的平均高度场资料,对沙尘暴和高度场作SVD分析。结果表明,我国北方春季沙尘暴次数各地具有比较一致的变化趋势,表明可能与大尺度气候背景的变化有联系。变化的最敏感区域为内蒙古中西部地区、新疆西部、青海西部和东北地区。我国北方春季沙尘暴发生次数与同期及前期500hPa高度场有较好的相关关系,前期环流形势对春季沙尘暴频数有一定的指示和预测意义,冬季环流场尤其具有预报指示意义,因为前一年冬季北大西洋涛动对我国春季北方沙尘暴发生次数有影响。     

内蒙古中西部春季沙尘暴年代际振荡及环流特征分析

利用内蒙古中西部50个气象观测站1961—2000年春季沙尘暴日数资料,国家气候中心提供的北半球月平均500 hPa高度场网格尺度为10°(经度)×5°(纬度)的网格点资料、北半球500 hPa月平均环流特征量资料、东亚季风资料分析研究冬春季中高纬度大气环流的年代际尺度的演变特征及其对内蒙古中西部沙尘暴的影响,进一步揭示内蒙古中西部春季沙尘暴年代际变化的原因。结果表明：青藏高原位势高度、贝加尔湖地区位势高度、乌拉尔山地区位势高度、东亚冬季风、亚州经向环流、印缅槽、西太平洋副热带高压强度都对内蒙古中西部春季沙尘暴年代际振荡产生不同的影响。为内蒙古中西部春季沙尘暴的短期气候预测提供年代际尺度上的基本环流背景。