单站寒潮降温过程强度评估指标及其在乌鲁木齐市的应用

利用1951年1月1日至2015年12月31日乌鲁木齐市日最低气温资料,基于《寒潮等级》标准细化了寒潮降温过程的6项单要素强度指标,基于不同指标对乌鲁木齐市寒潮过程的强度进行了评估,并分析了乌鲁木齐市寒潮降温过程强度的变化特征。结果表明:以过程降温幅度或过程最低气温指数为评估指标,乌鲁木齐市冬季寒潮过程强度最大;以过程最大24 h降温幅度指数为评估指标,春季寒潮过程强度最大;以过程最大48 h降温幅度或过程最强气温距平偏低幅度指数为评估指标,秋季寒潮过程强度最大。基于综合强度指数IZ,1951—2015年乌鲁木齐市最强的寒潮过程出现在1952年11月25日至12月1日,春季最强的寒潮过程出现在2003年4月15—16日。近65 a乌鲁木齐市冬季寒潮降温过程强度最大,秋季次之,春季寒潮强度较弱。乌鲁木齐市秋季和冬季最强的10次寒潮过程中,有6次寒潮过程均出现在20世纪50年代;但春季最强的10次寒潮过程中,有5次出现在2000年之后。1951—2015年乌鲁木齐市年寒潮过程发生频数呈显著减少的趋势,寒潮过程强度也呈显著减弱的趋势,秋季寒潮过程发生频数的减少幅度最大;春季寒潮过程强度自20世纪80年代后略增大,在7个时间段中,2011—2015年春季寒潮过程的平均强度最大。     

近56 a伊犁河谷冷空气过程气候变化特征

利用1961—2016年伊犁河谷10个气象站逐日观测资料,依据冷空气过程监测标准,采用线性趋势、Morlet小波和相关分析等方法,对河谷各站9月至次年5月期间不同等级冷空气过程的频数与强度气候变化特征进行分析。结果表明:(1)近56 a来,伊犁河谷年平均冷空气过程频数为18. 5次,河谷中、西部的冷空气过程频数较多,向东、西两侧明显减少。其中,寒潮和中等强度冷空气过程频数在河谷中部较多,向东、西两侧逐渐减少;强冷空气过程频数自西向东逐渐减少。(2)伊犁河谷冷空气过程频数1月最多,5月最少。其中,寒潮和强冷空气过程高发期在冬季,中等强度冷空气过程高发期在秋季9—10月。(3)各级冷空气过程平均最低气温均1月最低、5月最高,且寒潮和强冷空气过程降温幅度均以12月最强,而中等强度冷空气过程降温幅度最强在10月。(4) 1961—2016年,伊犁河谷寒潮过程频数、累积日数均呈显著减少趋势,而冷空气累积降温幅度整体呈显著减小趋势;寒潮频数于2004年发生由多到少的突变,且寒潮与强冷空气过程频数分别存在26 a和31 a的年代际变化周期。(5)伊犁河谷各级冷空气过程频数与同期平均最低气温呈反相关关系,其中寒潮频数与最低气温的相关程度最高,而与降水、平均风速相关程度较弱。     

1951—2015年乌鲁木齐市降温过程频数及强度气候特征

利用乌鲁木齐市气象站1951年1月1日至2015年12月31日的逐日气温资料,以日最低气温及其降温幅度为指标,整理出乌鲁木齐市近65年降温过程数据库,将降温过程分为Ⅰ级（弱）、Ⅱ级（中等强度）、Ⅲ级（较强）、Ⅳ级（强）以及Ⅴ级（寒潮）5个等级,分析了乌鲁木齐市各级降温过程的频数、持续日数、过程不同时段降温幅度、过程最低气温、过程最低气温距平偏低幅度等要素气候特征。结果如下：（1）1951—2015年,乌鲁木齐市出现降温过程5834次,平均每年89.8次,其中Ⅰ级（弱）降温过程占78.1%。降温过程的频数季节分布较均匀,但Ⅳ级（强）和Ⅴ级（寒潮）降温过程在春季最多。在降温过程异常偏多与偏少年之间,6—8月的过程频数差异最大,4和9月过程频数差异较小。年平均降温过程频数在7个年代际中差异不大;随年代际增长,Ⅰ级（弱）降温过程频数在增加,Ⅴ级（寒潮）降温过程频数却在减少。（2）1951—2015年,乌鲁木齐市5834次降温过程的持续日数平均为1.89 d,其中持续1 d的过程占49.0%。随降温过程等级由Ⅰ级到Ⅴ级提高,过程持续日数最高出现频率也从1 d过渡到3 d。Ⅳ级（强）和Ⅴ级（寒潮）降温过程均表现为秋末到冬季各月的持续日数长,春季各月短。（3）65年来,乌鲁木齐市过程降温幅度平均为-4.4℃,秋季降温幅度最强,夏季最弱。Ⅳ级（强）以及Ⅴ级（寒潮）过程的降温幅度最强的月份分别是6和12月。65年来,乌鲁木齐市降温过程的最大24、48和72 h降温幅度平均值分别为-3.1、-5.5和-7.4℃,最大24 h降温幅度是春季最强,冬季最弱;48 h降温幅度是春季最强,夏季最弱;72 h降温幅度是冬季最强,夏季最弱。（4）1951—2015年,乌鲁木齐市降温过程的最低气温平均值为0.3℃,冬季各月最低,夏季各月最高,带有显著的季节背景特征。过程最大日气温距平的平均值为-1.9 ℃,随降温过程等级由Ⅰ级到Ⅴ级提高,距平偏低幅度依次增强,Ⅴ级（寒潮）降温过程平均达到-8.5℃。（5）在乌鲁木齐市降温过程频数异常偏多月份,对应在500 hPa高空新疆主要受纬向西风气流控制,较稳定的西风气流上多短波槽脊东移影响新疆;在降温过程频数异常偏少月份,在500 hPa高空新疆主要受西北气流控制,处于高纬地区冷空气自北向南的侵袭通道上,更有利于较强冷空气入侵新疆。     

中亚阿拉木图与乌鲁木齐寒潮气候特征对比分析

利用1951—2016年阿拉木图与乌鲁木齐的逐日气象观测资料,对比分析中亚区域两个主要城市的寒潮气候变化特征。结果表明:(1)阿拉木图和乌鲁木齐的年寒潮过程频数分别为6.1次和4.2次,阿拉木图的寒潮过程较频繁;阿拉木图的寒潮过程年内分布呈单峰型,峰值在11月和12月,而乌鲁木齐的过程频数年内分布呈双峰型,分别出现在4月和11月;阿拉木图的冬半年寒潮过程初日和终日均比乌鲁木齐偏早9 d。(2)1951—2006年,阿拉木图和乌鲁木齐的年寒潮过程频数均呈线性减少趋势,阿拉木图的减少趋势更加显著;阿拉木图与乌鲁木齐的寒潮过程异常偏多年主要出现在1980年之前;阿拉木图的年寒潮过程频数存在21 a显著周期,乌鲁木齐存在39 a显著周期。(3)乌鲁木齐的寒潮过程最低气温低于阿拉木图,但是阿拉木图的寒潮过程降温幅度强于乌鲁木齐;56 a来,阿拉木图和乌鲁木齐的寒潮过程降温幅度的年累计值的变化率分别为-8.1℃/10 a和-5.9℃/10 a,相比而言,阿拉木图的寒潮过程强度的减弱趋势更加显著。     

中亚阿拉木图与乌鲁木齐寒潮气候变化特征对比分析

利用1951—2016年阿拉木图与乌鲁木齐的逐日气象观测资料,对比分析中亚区域两个主要城市的寒潮气候变化特征。结果表明:(1)阿拉木图和乌鲁木齐的年寒潮过程频数分别为6.1次和4.2次,阿拉木图的寒潮过程较频繁;阿拉木图的寒潮过程年内分布呈单峰型,峰值在11月和12月,而乌鲁木齐的过程频数年内分布呈双峰型,分别出现在4月和11月;阿拉木图的冬半年寒潮过程初日和终日均比乌鲁木齐偏早9 d。(2)1951—2006年,阿拉木图和乌鲁木齐的年寒潮过程频数均呈线性减少趋势,阿拉木图的减少趋势更加显著;阿拉木图与乌鲁木齐的寒潮过程异常偏多年主要出现在1980年之前;阿拉木图的年寒潮过程频数存在21 a显著周期,乌鲁木齐存在39 a显著周期。(3)乌鲁木齐的寒潮过程最低气温低于阿拉木图,但是阿拉木图的寒潮过程降温幅度强于乌鲁木齐;56 a来,阿拉木图和乌鲁木齐的寒潮过程降温幅度的年累计值的变化率分别为-8.1℃/10 a和-5.9℃/10 a,相比而言,阿拉木图的寒潮过程强度的减弱趋势更加显著。     

1961—2008年华南区域寒潮变化的气候特征

利用华南三省(广东、广西、海南)192个台站1961年1月1日至2008年12月31日的逐日平均气温、日最低气温资料,分析了华南寒潮频次的气候特征及其变化;定义了一个表征华南寒潮强度的指数,由此分析了华南寒潮活动的强度变化。气候分析结果表明:华南在近48年中出现了221次寒潮过程,主要分布在10月至次年4月,以12月、1月、2月、3月为主,占88.7%;华南区域单站寒潮的年均发生频次和平均降温持续天数从内陆向沿海递减,平均最低气温从内陆到沿海逐渐增加,单站寒潮过程平均最大降温幅度在11.5～16.0℃。近48年来,华南寒潮活动在减少的趋势上还具有频数和强度上的月际、年际和年代际变化。发生特强寒潮和中等寒潮的比率从20世纪80年代以来逐渐减少,而发生弱寒潮比率显著增加,但2008年出现了近48年华南最强的寒潮。     

近64a阿勒泰市春季不同等级寒潮过程气候特征

本文整理出阿勒泰市64年各级别强度寒潮过程数据库,分析阿勒泰市近64a来各级别寒潮过程的频数以及强度相关6个指标的气候特征,结果表明：（1）1954～2017年春季阿勒泰市共发生一般寒潮过程109.5次,强寒潮过程75.5次,特强寒潮过程37.5次;平均每年春季分别发生1.7次、1.2次和0.6次;3种级别寒潮过程发生频次占寒潮过程发生总频次的48.2%、33.3%和16.5%,阿勒泰市春季主要以一般寒潮和强寒潮为主。（2）春季一般寒潮、强寒潮和特强寒潮过程频数年际变化均在递减,且不显著,其中4月一般寒潮和特强寒潮过程递增,特强寒潮过程频数递增明显;一般寒潮过程频数的年代际变化在1950年代最多,强寒潮过程1970年代最多,特强寒潮过程1960年代和2000-2009年代最多。（3）一般、强和特强寒潮过程持续时间分别在1～7d、1～6d和1～5d,均以持续1～3d为主,分别占各自寒潮过程总次数的94.5%、90.8%和90.0%,其中又都以持续2d最多。（4）一般寒潮、强寒潮和特强寒潮过程降温幅度平均值分别为-10.8℃、-13.0℃和-17.3℃,一般寒潮和强寒潮降温幅度均在5月最强,特强寒潮降温幅度在3月最强。（5）一般寒潮、强寒潮和特强寒潮降温过程最低气温平均值分别为-7.8℃、-12.8℃和-20.3℃,随时间的推移呈明显的抬升趋势。（6）1954～2017年阿勒泰市春季一般寒潮、强寒潮和特强寒潮中降温过程最低气温距平平均值分别为-5.7℃、-7.9℃和-10.5℃;三种级别寒潮过程最低气温距平为负值占该级别寒潮过程频数的比例分别为80.0%、97.4%和97.5%。     

河西走廊东部近57年不同等级冷空气时空变化特征及寒潮分析

利用河西走廊东部5个国家气象观测站1961—2017年的日最低气温,统计分析其5个等级冷空气的时空变化和降温幅度,并用NCEP月平均500 hPa位势高度场、风场分析本地寒潮显著极端年的特征。结果表明:(1)冷空气年均日数:Ⅰ级最多,Ⅳ和Ⅴ级基本接近,Ⅲ级最少。空间分布Ⅰ级偏北沙漠区少、中部平原区多;其余四级分布均为偏北沙漠区偏多。时间分布Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ级春季4—5月最多,夏季最少;Ⅲ级集中在夏季7—8月;Ⅰ级月季出现频率接近,夏季8月略多。(2)年降温日数Ⅴ和Ⅳ级呈明显减少趋势,Ⅰ～Ⅲ级线性不明显,但Ⅰ和Ⅱ级增多。年均降温频数的年代际差异不大,整体呈先降后升,但其主要周期有差异。(3)平均降温幅度季节变化只有Ⅴ级明显,Ⅳ级相近,而Ⅰ～Ⅲ级最大分别出现在春季、秋季和夏季;Ⅴ级24 h、48 h、72 h最大降温幅度分别为9.9、12.2、14.3 ℃。(4)寒潮次数有12个极端年,显著偏多(少)年寒潮天数差异10月最大,夏季较小。河西走廊东部500 hPa位势高度场在显著偏多年为明显的西北气流控制,配合负距平中心;乌拉尔山脊前有极地干冷空气输送有利于寒潮天气发生。偏少年以纬向平直西风气流为主,有明显的正距平高度,冷空气下滑少降温不易发生。     

登陆中国不同强度热带气旋的变化特征

根据《热带气旋等级》国家标准(2006),将热带气旋(TC)划分为热带低压(TD)、热带风暴(TS)、强热带风暴(STS)、台风(TY)、强台风(STY)、超强台风(SSTY)6个等级,利用中国气象局整编的1949—2006年共58年的《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料,分析了登陆中国大陆、海南和台湾不同强度TC变化特征。结果表明：(1) 不同强度登陆TC频数存在年际和年代际变化,在长期趋势上,TD、TS登陆频数呈现显著的线性递减趋势,STY登陆频数呈现显著增加趋势。(2) 登陆TD、TS、STS存在6—8年的周期变化,TY具有准16年的周期变化。(3) 登陆TD、TS主要生成于南海东北部海面,登陆TY、STY、SSTY多生成于巴士海峡东南部海面和菲律宾以东洋面。(4) 在年代际变化上,南海生成的登陆TD、TS频数有减少趋势,TY、STY有增多趋势。     

基于FMM算法的我国寒潮路径分类及气候特征分析

利用1965—2015年冬半年寒潮过程数据和NCEP/NCAR再分析资料,通过FMM算法聚类分析,将影响我国寒潮路径确定为4类,并统计分析了不同类型路径寒潮的活动变化趋势以及环流特征。研究结果表明:各类路径寒潮的频数、强度、季节分布和年际变化存在显著差异,第一类西路转向型寒潮频数最多且逐年减少趋势最大,第三类西北型寒潮强度最大,第四类西路型寒潮在春季频发且变化趋势平缓;在寒潮爆发时刻,500 h Pa温压场配置、风场转变、高层涡度平流和冷暖平流以及地面冷高压分布与寒潮路径的选择密切相关,其中第二类北路型寒潮的低槽、负涡度区和冷平流区偏东分布,第三类则相应偏西。     

COMPARATIVE ANALYSIS OF VARIOUS DATA OF AIR–SEA TEMPERATURE DIFFERENCE AND ITS VARIATION ACROSS SOUTH CHINA SEA IN THE PAST 35 YEARS

Using the International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set(ICOADS) and ERA-Interim data, spatial distributions of air-sea temperature difference(ASTD) in the South China Sea(SCS) for the past 35 years are compared,and variations of spatial and temporal distributions of ASTD in this region are addressed using empirical orthogonal function decomposition and wavelet analysis methods. The results indicate that both ICOADS and ERA-Interim data can reflect actual distribution characteristics of ASTD in the SCS, but values of ASTD from the ERA-Interim data are smaller than those of the ICOADS data in the same region. In addition, the ASTD characteristics from the ERA-Interim data are not obvious inshore. A seesaw-type, north-south distribution of ASTD is dominant in the SCS; i.e., a positive peak in the south is associated with a negative peak in the north in November, and a negative peak in the south is accompanied by a positive peak in the north during April and May. Interannual ASTD variations in summer or autumn are decreasing. There is a seesaw-type distribution of ASTD between Beibu Bay and most of the SCS in summer, and the center of large values is in the Nansha Islands area in autumn. The ASTD in the SCS has a strong quasi-3a oscillation period in all seasons, and a quasi-11 a period in winter and spring. The ASTD is positively correlated with the Nio3.4 index in summer and autumn but negatively correlated in spring and winter.     

Could the Recent Taal Volcano Eruption Trigger an El Ni?o and Lead to Eurasian Warming?

<正>The Taal Volcano in Luzon is one of the most active and dangerous volcanoes of the Philippines. A recent eruption occurred on 12 January 2020(Fig. 1a), and this volcano is still active with the occurrence of volcanic earthquakes. The eruption has become a deep concern worldwide, not only for its damage on local society, but also for potential hazardous consequences on the Earth’s climate and environment.     

VARIABILITY OF INTER-ANNUAL RELATIONSHIP BETWEEN INDIAN OCEAN DIPOLE AND HUAXI REGION’S AUTUMN PRECIPITATION

The moving-window correlation analysis was applied to investigate the relationship between autumn Indian Ocean Dipole (IOD) events and the synchronous autumn precipitation in Huaxi region, based on the daily precipitation, sea surface temperature (SST) and atmospheric circulation data from 1960 to 2012. The correlation curves of IOD and the early modulation of Huaxi region’s autumn precipitation indicated a mutational site appeared in the 1970s. During 1960 to 1979, when the IOD was in positive phase in autumn, the circulations changed from a “W” shape to an ”M” shape at 500 hPa in Asia middle-high latitude region. Cold flux got into the Sichuan province with Northwest flow, the positive anomaly of the water vapor flux transported from Western Pacific to Huaxi region strengthened, caused precipitation increase in east Huaxi region. During 1980 to 1999, when the IOD in autumn was positive phase, the atmospheric circulation presented a “W” shape at 500 hPa, the positive anomaly of the water vapor flux transported from Bay of Bengal to Huaxi region strengthened, caused precipitation ascend in west Huaxi region. In summary, the Indian Ocean changed from cold phase to warm phase since the 1970s, caused the instability of the inter-annual relationship between the IOD and the autumn rainfall in Huaxi region.     

IMPACT OF ATMOSPHERIC LOW-FREQUENCY OSCILLATION ON THE IMMIGRATION OF NILAPARVATA LUGENS(STL) IN HUNAN AND JIANGXI PROVINCES

Various features of the atmospheric environment affect the number of migratory insects, besides their initial population. However, little is known about the impact of atmospheric low-frequency oscillation(10 to 90 days) on insect migration. A case study was conducted to ascertain the influence of low-frequency atmospheric oscillation on the immigration of brown planthopper, Nilaparvata lugens(Stl), in Hunan and Jiangxi provinces. The results showed the following:(1) The number of immigrating N. lugens from April to June of 2007 through 2016 mainly exhibited a periodic oscillation of 10 to 20 days.(2) The 10-20 d low-frequency number of immigrating N. lugens was significantly correlated with a low-frequency wind field and a geopotential height field at 850 h Pa.(3) During the peak phase of immigration, southwest or south winds served as a driving force and carried N. lugens populations northward, and when in the back of the trough and the front of the ridge, the downward airflow created a favorable condition for N. lugens to land in the study area. In conclusion, the northward migration of N. lugens was influenced by a low-frequency atmospheric circulation based on the analysis of dynamics. This study was the first research connecting atmospheric low-frequency oscillation to insect migration.     

A COMPARATIVE ANALYSIS OF ATMOSPHERIC AND OCEANIC CONDITIONS BEFORE THE OCCURRENCE OF TWO TYPES OF EL NIO EVENTS

The atmospheric and oceanic conditions before the onset of EP El Ni?o and CP El Ni?o in nearly 30 years are compared and analyzed by using 850 hPa wind, 20℃ isotherm depth, sea surface temperature and the Wheeler and Hendon index. The results are as follows: In the western equatorial Pacific, the occurrence of the anomalously strong westerly winds of the EP El Ni?o is earlier than that of the CP El Ni?o. Its intensity is far stronger than that of the CP El Ni?o. Two months before the El Ni?o, the anomaly westerly winds of the EP El Ni?o have extended to the eastern Pacific region, while the westerly wind anomaly of the CP El Ni?o can only extend to the west of the dateline three months before the El Ni?o and later stay there. Unlike the EP El Ni?o, the CP El Ni?o is always associated with easterly wind anomaly in the eastern equatorial Pacific before its onset. The thermocline depth anomaly of the EP El Ni?o can significantly move eastward and deepen. In addition, we also find that the evolution of thermocline is ahead of the development of the sea surface temperature for the EP El Ni?o. The strong MJO activity of the EP El Ni?o in the western and central Pacific is earlier than that of the CP El Ni?o. Measured by the standard deviation of the zonal wind square, the intensity of MJO activity of the EP El Ni?o is significantly greater than that of the CP El Ni?o before the onset of El Ni?o.     

全球贸易隐含碳变化及其影响分析

基于最新的GTAP8 (Global Trade Analysis Project）数据库,使用投入产出法,分析了2004年到2007年全球贸易变化下南北集团贸易隐含碳变化及对全球碳排放的影响。结果显示,随着发展中国家进出口规模扩张,全球贸易隐含碳流向的重心逐渐向发展中国家转移。2004年到2007年,发达国家高端设备制造业和服务业出口以及发展中国家资源、能源密集型行业及中低端制造业出口的趋势加强,该过程的生产转移导致全球碳排放增长4.15亿t,占研究时段全球贸易隐含碳增量的63%。未来发展中国家的出口隐含碳比重还将进一步提高。贸易变化带来的南北集团隐含碳流动变化对全球应对气候变化行动的影响日益突出,发达国家对此负有重要责任。     

Analysis of Atmospheric Boundary Layer Height Characteristics over the Arctic Ocean Using the Aircraft and GPS Soundings

正ERRATUM to: Atmospheric and Oceanic Science Letters, 4(2011), 124-130 On page 126 of the printed edition (Issue 2, Volume 4), Fig. 2 was a wrong figure because the contact author made mistake giving the wrong one. The corrected edition has been updated on our website. The editorial office is sincerely sorry for any     

Index to Vol.31

正AN Junling;see LI Ying et al.;(5),1221—1232AN Junling;see QU Yu et al.;(4),787-800AN Junling;see WANG Feng et al.;(6),1331-1342Ania POLOMSKA-HARLICK;see Jieshun ZHU et al.;(4),743-754Baek-Min KIM;see Seong-Joong KIM et al.;(4),863-878BAI Tao;see LI Gang et al.;(1),66-84BAO Qing;see YANG Jing et al.;(5),1147—1156BEI Naifang;     

Information for Contributors

正Journal of Meteorological Research is an international academic journal in atmospheric sciences edited and published by Acta Meteorologica Sinica Press,sponsored by the Chinese Meteorological Society.It has been acting as a bridge of academic exchange between Chinese and foreign meteorologists and aiming at introduction of the current advancements in atmospheric sciences in China.The journal columns include Articles.Note and Correspondence,and research letters.Contributions from all over the world are welcome.