近60 a来中国西南春季持续性干旱异常特征分析

利用1953-2012年中国西南地区44个气象台站的逐日降水、温度以及NCAR/NCEP月平均高度场、风场、地面气压、比湿、垂直速度和NOAA月平均海表温度资料,分析了西南地区4～5月持续性干旱的大气环流特征,并对前期印度洋海表温度对西南地区4～5月持续性干旱的影响进行了初步探讨,结果表明：在西南4～5月持续性干旱年,同期4、5月乌拉尔山脊偏弱,东亚大槽南段偏弱,南支槽也偏弱,中高纬西风带偏强,这样北方冷空气和西南暖湿气流均偏弱;对应西南地区表现为异常的下沉运动,同时水汽输送通量表现为异常的辐散中心,从而使得西南地区发生干旱。另外,在西南4～5月持续性干旱年,从前期2月中印度洋异常偏暖的海表温度区逐渐向东移动,在4～5月到达东印度洋,东印度洋异常偏暖的海表温度加热该地区的大气,使得该地区表现出异常的上升运动,导致哈德莱环流增强,而我国西南地区对应异常的下沉气流,从而使得西南地4～5月发生干旱。     

北极涛动异常对西北地区东部沙尘暴频次的影响

利用西北地区东部沙尘暴日数资料、北极涛动指数资料、东亚高低空大气环流形势场资料,分析了沙尘暴日数与北极涛动的关系,进而研究了北极涛动异常年东亚大气环流分布特征,探讨了北极涛动影响西北地区东部沙尘暴的可能途径。结果表明：西北地区东部沙尘暴频次呈波动减少之势,20世纪80年代中期发生气候突变;北极涛动指数与西北地区东部沙尘暴频次显著负相关,二者年际、年代际变化都有较好的应关系,北极涛动正位相年,西北地区东部沙尘暴偏少,反之亦然。究其原因：北极涛动异常对东亚冬季风强度、东亚高低空气压场、风场分布形势有重要影响：北极涛动正位相年,东亚冬季风、蒙古高压均偏弱;500 hPa高度场上,春季西风带纬向环流占优势,极涡面积偏小,强度偏弱,贝加尔湖阻塞高压异常强盛,蒙古国及我国华北和西北地区位于贝加尔湖阻塞高压底部的暖区里,地面至高空西北风偏弱;在这种形势下,整个中高纬度冷空气势力较弱,活动次数偏少,不利于大风、寒潮天气的发生,因此沙尘暴频次也偏少。而北极涛动负位相年基本相反。     

中国地区水汽输送异常特征及其 与长江流域旱涝的关系

利用中国地区1981-2002 年的常规观测资料和ECMWF 再分析资料, 研究了中国地区水汽输送的异常特征、水汽输送异常与长江流域降水的关系及其环流特征。研究表明: 中国地区水汽输送异常存在一些主要的模态, 其中第一模态最为显著, 其空间分布表现为在长江流域的水汽辐合或辐散, 其变化与长江流域的降水存在很好的关系。当西太平洋副热带高压偏南偏西偏强, 印度季风低压偏弱, 我国北方地区处于中高纬度槽后时, 大量来自孟加拉湾、南海、西太平洋的水汽在长江以南形成强大的西南风水汽, 与我国北方的冷空气在长江流域辐合, 容易导致长江流域降水偏多。当西太平洋副热带高压偏北偏东偏弱, 印度季风低压偏 强, 中高纬为平直西风气流时, 不利于引导低纬海洋水汽进入我国, 长江流域以南没有稳定的西南风水汽输送, 我国北方冷空气偏弱, 不易南下到长江流域, 导致在长江流域没有明显的水汽辐合, 降水容易偏少。     

曲靖罕见夏秋冬连旱天气分析

利用1951～2009年沾益测站的降水资料以及NCEP/NCARR的月平均气象场再分析资料分析了2009～2010年曲靖严重干旱天气成因。采用Z指数对曲靖秋冬春连旱异常年份进行划分,表明2009年是夏秋冬连旱最严重的年份。并通过分析曲靖历史上夏秋冬降水偏少年和偏多年的500 hPa高度距平场差值场来为2009年严重的连旱天气提供成因分析,认为:冷空气和偏南气流异常是造成曲靖降水正负异常的成因。2009年夏秋冬季环流与历史上旱年同期的中高纬槽脊强弱分布形势并不一致。从夏季到冬季,贝加尔湖附近位势高度经历了从偏高到异常偏低的变化,孟加拉湾到西太平洋的环流场位势高度持续性异常偏高,暖湿气流缺乏,即使北方有冷空气南下,由于云南下沉运动较常年明显偏强,冷空气也无法与水汽汇合,水汽输送少是产生持续气象干旱的关键原因。     

玉溪5月旱涝分布及环流特征分析

1951～2012年玉溪5月降水极其不稳定,局部干旱、洪涝突出,其中洪涝37.8％,干旱42.2％,正常年仅有20％.影响5月洪涝的主要原因是经向环流、青藏高压、南亚高压和副热带高压偏强,极涡深厚,东亚大槽偏西偏强,南支槽频繁,海温处于冷位相,夏季风暴发偏早,冷空气和暖湿气流配合,保障了降雨所需的水汽条件.造成5月干旱的主要原因是极涡偏西,东亚高压偏强,青藏高压偏弱,极地冷空气活动弱,南亚高压和副热带高压偏南,强劲的西风带不利于北方冷空气南下和孟加拉湾水汽北上.     

云南省2009/2010年秋冬季罕见干旱诊断分析

利用气候诊断方法,对云南省2009/2010年秋冬季干旱的成因进行初步分析。结果表明:云南出现严重干旱与西太平洋副高、西风带环流等大气环流系统出现异常有直接关系。副高出现明显异常,较常年同期偏强、偏西,700hPa流场上孟加拉湾长时间为东北气流控制,不利于将暖湿气流输送到云南;2009/2010年秋冬北半球500hPa极涡偏于西半球,强度偏弱,不利于冷空气向云南输送,由于冷空气和暖湿气流的输送都受到阻碍,冷暖空气难以在云南上空交汇;云南上空为较干燥的气流控制、云南及孟加拉的OLR值偏高,对流活动受到抑制,降水云系偏少等是云南降雨异常偏少,高温干旱的重要原因。     

我国西南地区2009年秋季特大旱灾大气环流特征分析

利用西南地区5省市126个气象站1961―2009年逐月降水资料以及NCEP/NCAR月平均资料,分析了西南地区2009年秋季特大旱灾降水变化特征以及同期的环流特征。结果显示:(1)2009年秋季,来自孟加拉湾地区、南海地区暖湿水汽与来自内蒙古水汽均减弱;西南地区大部分地区水汽净获得减少或者由水汽净获得转换为水汽净失去。(2)2009年9―10月份西风带纬向环流较往年增强,西风槽偏东,东亚大槽西翼偏北;11月份西风带经向环流较强,但内蒙古西部、宁夏、甘肃、青海东部南下偏北风经向分量较往年减弱,西风槽偏北。(3)2009年9月份副高偏西偏强,西南在副高控制下,辐合上升水汽减少;10月份云南、贵州、广西大部分地区受控副高;11月份副高西伸至孟加拉湾地区,偏南风只存在17.5°N以北的孟加拉湾地区,这削弱了孟加拉湾地区向我国西南地区输送的水汽量。     

2006年云南省盛夏高温干旱成因分析

对2006年云南盛夏严重的高温干旱及其成因进行分析。结果表明：西太平洋副热带高压强度偏强,位置偏西、偏北,不利于将孟加拉湾等地的暖湿气流带到云南、四川等地,使这些地区7-8月降水明显偏少;亚欧地区经向环流偏弱,纬向环流偏强,中高纬地区大气环流以纬向环流占优势,不利于冷空气向南方地区输送;阿拉伯湾、孟加拉湾、南海及云南、四川等地的OLR值偏高,对流活动受到抑制,不利于水汽的输送及降雨的产生;850 hPa温度场上,云南多处于高温暖区内,7-8月无明显冷空气影响云南等都是形成高温干旱的重要原因。     

临沧市“2007.7.20”致洪暴雨成因分析

利用M ICAPS资料,对临沧市2007年7月20日的暴雨天气从环流特征、物理量场、卫星云图进行分析,结果表明：（1）强降水主要是由于青藏高压脊前的偏北气流引导冷空气南下,与印度北部低压东侧和副热带高压西侧的西南暖湿气流配合造成的;（2）临沧上空水汽条件充沛,不但有水汽向暴雨区上空输送,而且有水汽在该区辐合;（3）涡度、散度和垂直速度有利于对流发展,形成比较深厚的对流;（4）临沧上空积累了大量的不稳定能量,为此次暴雨的发生提供了重要的物理机制。     

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。     

对北极极涡的认识

极涡是北极中上层对流层和平流层大气的持续性大尺度气旋性环流,它的活动和变化控制着泛极地半永久性活动中心和副极地短时间尺度的气旋活动。极涡强度变化直接关系到北极大气、海洋、海冰和生态环境,影响低层大气环流,影响副极地甚至中纬度天气。中国第2次北极科学考察期间正是北极平流层中上层暖性反气旋性环流向冷性气旋性环流转变和极涡建立时期。一些学者已通过平流层和对流层耦合机制的研究探索极涡变化对低层环流的作用。平流层爆发性增暖对极涡变化影响早已引起人们关注。本文概述我们对极涡的认识,总结近期有关极涡变化对低层环流的作用以及它对气候影响的机制研究的进展,并讨论对一些问题的看法。     

Some discussions on Arctic vortex

The Arctic vortex is a persistent large-scale cyclonic circulation in the middle and upper troposphere and the stratosphere. Its activity and variation control the semi-permanent active centers of Pan-Arctic and the short-time cyclone activity in the subarctic areas. Its strength variation, which directly relates to the atmosphere, ocean, sea ice and ecosystem of the Arctic, can affect the lower atmospheric circulation, the weather of subarctic area and even the weather of middle latitude areas. The 2003 Chinese Second Arctic Research Expedition experienced the transition of the stratosphereic circulation from a warm anticyclone to a cold cyclone during the ending period of Arctic summertime, a typical establishing process of the polar vortex circulation. The impact of the polar vortex variation on the low-level circulation has been investigated by some scientists through studying the coupling mechanisms of the stratosphere and troposphere. The impact of the Stratospheric Sudden Warming (SFW) events on the polar vortex variation was drawing people's great attention in the fifties of the last century. The Arctic Oscillation (AO), relating to the variation of the Arctic vortex, has been used to study the impact of the Arctic vortex on climate change. The recent Arctic vortex studies are simply reviewed and some discussions on the Arctic vertex are given in the paper. Some different views and questions are also discussed.     

Interdecadal correlation of solar activity with Tibetan Plateau snow depth and winter atmospheric circulation in East Asia

Studies on the impact of solar activity on climate system are very important in understanding global climate change. Previous studies in this field were mostly focus on temperature, wind and geopotential height. In this paper, interdecadal correlations of solar activity with Winter Snow Depth Index (WSDI) over the Tibetan Plateau, Arctic Oscillation Index (AOI) and the East Asian Winter Monsoon Index (EAWMI) are detected respectively by using Solar Radio Flux (SRF), Total Solar Irradiance (TSI) and Solar Sunspot Number (SSN) data and statistical methods. Arctic Oscillation and East Asian winter monsoon are typical modes of the East Asian atmospheric circulation. Research results show that on interdecadal time scale over 11-year solar cycle, the sun modulated changes of winter snow depth over the Tibetan Plateau and East Asian atmospheric circulation. At the fourth lag year, the correlation coefficient of SRF and snow depth is 0.8013 at 0.05 significance level by Monte-Carlo test method. Our study also shows that winter snow depth over the Tibetan Plateau has significant lead and lag correlations with Arctic Oscillation and the East Asian winter monsoon on long time scale. With more snow in winter, the phase of Arctic Oscillation is positive, and East Asian winter monsoon is weak, while with less snow, the parameters are reversed. An example is the winter of 2012/2013, with decreased Tibetan Plateau snow, phase of Arctic Oscillation was negative, and East Asian winter monsoon was strong.     

气候变暖背景下祁连山区秋季层状云变化特征

利用祁连山区及周边29 个气象观测站近41 年秋季云形状和气温观测资料, 分析了祁连山区秋季层状云出现频率的空间分布与时间变化特征, 探讨了秋季层状云出现频率与气候变暖的关系, 并选用同期NCEP/NCAR全球再分析资料, 对祁连山区秋季层状云的环流特征和水汽输送进行了分析。结果表明:①祁连山区秋季层状云出现频率为8%～26%, 呈西少东多的空间分布。②近41 年来, 祁连山区秋季增温1.2℃, 气温变化的倾向率为0.29℃/10a, 80 年代中期以后发生了增温的突变。③祁连山区秋季层状云的出现频率呈明显的减少趋势, 近41 年来减少约11%, 倾向率为-2.7%/10a, 尤其在20 世纪80 年代中期以后与同期祁连山区显著增温相对应, 层状云出现频率减少更为明显, 层状云出现频率与气温呈明显的反相变化趋势。④在气候变暖的背景下, 祁连山区的层状云出现频率减少, 减少的幅度从西北向东南递增。当祁连山区秋季平均气温在升高1℃ 时, 祁连山区层状云出现频率减少2%～10%, 祁连山西段、中段减少2%～4%, 祁连山东段减少4%～10%。⑤祁连山区秋季层状云偏多与偏少年在欧亚500 hPa 环流场上存在明显的差异, 层状云偏多年, 极涡向亚洲北部伸展, 东亚大槽较偏弱, 乌拉尔山高压脊偏强, 脊前偏北气流引导极地冷空气沿偏西北路径向中国西北地区输送, 中亚地区到高原上不断有低值系统发展东移, 同时南支槽加强, 来自阿拉伯海、南海、东海的暖湿气流向内陆地区的输送明显加强, 与进入高原北部的冷空气交绥, 从而使祁连山区层状云出现频次增多;层状云偏少年, 中亚-中国西北地区暖性高压异常加强, 东亚大槽偏强, 冷空气活动路径偏东, 亚洲大陆至西太平洋冬季风特征明显, 偏北风加强, 不利于东南暖湿气流向西北内陆地区的输送, 冷暖气流在祁连山区交绥次数减少, 从而使祁连山区层状云出现频次减少。⑥印度洋沿孟加拉湾的向北的水汽输送, 副热带西太平洋的偏东气流在南海和中南半岛附近转为向北的水汽输送, 地中海、里海的西风带纬向水汽输送是3支影响祁连山区秋季层状云多寡的水汽输送通道, 进而对祁连山区秋季降水产生影响。     

广东干旱害的气候成因及其防御对策

分析了广东干旱害的气候成因 ,特别对 1998年下半年以来广东气候异常、旱情严重、春耕生产受阻作了具体分析 ,并提出了防御干旱害的对策。     

云南2009～2010年秋冬春连旱成因分析

2009年秋季至2010年春季,云南降水量比常年同期偏少50%～78%,创有记录以来最少,气温比常年同期偏高0.9～2.5℃,发生了百年不遇的秋、冬、春连旱。分析其发生的原因主要是：2009年秋季开始,西太平洋副热带高压偏强,阻断了从孟湾和南海到云南的水汽输送,加之东亚大槽偏弱偏北、亚洲极涡偏弱,导致冷暖空气不能在云南上空＂相遇＂,造成降水偏少。2009年6月开始El Nino事件开始显现,冬季达到旺盛期,在其影响下,南海、中南半岛到西印度洋的对流活动受到抑制,造成输送至云南的水汽偏弱。全球气候变暖使各种气象要素的变化偏离了平均值,容易引发极端气候事件,导致近年来干旱发生的频率增多增强。     

夏季北极涛动与西北夏季干湿特征的年代际关系

 摘要： 利用中国西北地区（新、青、甘、宁、陕及内蒙古西部地区）1960—2003年131个测站夏季降水量、小型蒸发皿蒸发量，NECP/NCAR月平均再分析资料及夏季北极涛动指数，首先通过降水量和蒸发量定义了均一化干湿指数，进而分析了夏季北极涛动同西北地区夏季干湿特征之间的关系。研究表明：夏季北极涛动与西北地区大部分地区夏季干湿特征之间存在着显著的正相关关系，特别是年代际尺度上关系尤其密切。夏季北极涛动与西北地区夏季干湿特征空间变化的南北差异密切相关，在夏季AO偏强年代，海平面气压场在东亚大陆为正距平，太平洋为负距平;700 hPa风场在贝加尔湖地区及其下方有较强的反气旋性距平环流，西北西风带区出现西风距平，季风区出现北风距平，而500 hPa高度场在中国西北地区表现为西低东高结构。这样使得东亚夏季风偏弱，西北西风带区在夏季以西风气流为主，降水偏多，气候偏湿，而季风区盛行偏北气流，降水偏少，气候偏干。反之亦然。     

春季天气变率对华北沙尘暴频次的影响

利用欧洲中期数值天气预报中心再分析资料及地面台站观测资料,分析华北春季沙尘暴日数与500 hPa月平均环流及与近地面环流天气变率长期变化的关系,分析时段为1962~2000年。研究发现华北地区春季沙尘暴频次与东亚地区中高纬度500 hPa高度场有显著的负相关,相关中心区在蒙古国及西伯利亚一带,这可能说明高空环流场在这种形势下易于造成高纬度冷空气南下,因此使得华北沙尘暴频次增加。天气过程是形成沙尘暴的直接原因,东亚地区天气变率存在明显的年际和长期变化,研究发现天气变率与沙尘暴频次之间有非常显著的关系：当天气尺度变率增大 (减少) 时,沙尘暴频次也增加 (减少)。其中具体分析了850 hPa低压和地面冷高压活动与沙尘暴的关系,发现东北低压及自蒙古和西伯利亚南下的冷空气活动都对华北沙尘暴频次有明显的影响。近40年来东亚天气变率有显著的减弱趋势,这也在很大程度上解释了沙尘暴频数的显著减少。另外,北极涛动对东亚天气变率和华北沙尘暴频次的年际变化也有一定的影响,北极涛动强的年份华北沙尘暴次数偏少。