中国东部冬季气温异常的主模态与大气环流的关系

利用中国东部季风区375个测站,1961-2006年历年平均地面气温资料,采用EOF、SVD、相关分析等方法,分析了中国东部季风区冬季气温与500hPa高度场异常变化的关系。结果表明:影响冬季气温的关键区有两个,皆为显著正相关;SVD分析表明:乌山脊弱,东亚槽浅,纬向环流偏强,经向环流偏弱,极涡面积偏小,使南下冷空气偏少,冬季气温易偏高。上年7月北大西洋高压异常偏强(偏弱),次年冬季气温将会异常偏暖(偏冷),北大西洋前期高度场与气温普遍有密切的关系,主要影响长江流域及其以北的季风中北部区;建立了气温距平与北大西洋关键区上年7月高度距平的关系,并建立了均生函数模型,预测了未来20 a的气温变化趋势。     

1961~2014年中国冬季极端低温变化特征分析

利用中国691个无缺测站点的经均一化处理及质量控制的逐日最高、最低气温资料,基于冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数、冰冻日数、月最低气温极大值以及月最低气温极小值等6个由世界气象组织定义的极端气温指数,分析了1961~2014年中国冬季的极端低温变化特征。结果表明:冷昼日数、冷夜日数、霜冻日数以及冰冻日数在全国大部分地区均呈现下降的趋势,下降趋势较为明显的区域集中在东北南部、华北、西北东部、华东、华中、西南及高原地区,全国整体上下降幅度分别为-0.9 d/10 a、-1.7 d/10 a、-1.5 d/10a和-1.4 d/10 a。最低气温极大值和最低气温极小值在全国范围内则主要呈现上升的趋势,全国整体上分别为0.4℃/10 a和0.6℃/10 a;极端低温天数在20世纪60年代至70年代中后期呈现波动状,随后自20世纪70年代末80年代初至21世纪初呈明显下降趋势,从2006年左右以后其下降趋势较之前有所减缓,是对全球变暖减缓背景下的气候响应;与其他时间段相比,20世纪60年代至70年代为冬季极端低温事件较为频发的时间段,这可能与该时段陆地冷高压频繁活动有关。     

秋季北极海冰对中国冬季气温的影响

利用海冰资料、中国地面气候资料、环流特征量资料及NCEP/NCAR再分析资料,研究了秋季北极海冰变化对中国冬季平均气温、日气温变率以及异常低温天气的影响。分析结果表明,秋季北极海冰异常偏多年中国冬季常为暖冬;异常偏少年中国冬季常为冷冬,且异常低温天气出现频率更高,常发生低温灾害事件。秋季北极海冰通过影响后期的北半球极涡、东亚冬季风和西伯利亚高压进而影响中国冬季的平均气温,且通过影响冬季异常强西伯利亚高压的出现频次,影响中国冬季异常低温天气的发生频次。合成分析结果表明,秋季北极海冰异常偏少年的冬季,中国以北亚欧大陆高纬度的偏北风较强,且中国及其以北的中高纬度地区空气异常偏冷,导致极地和高纬度的冷空气易向南爆发,造成中国冬季气温偏低,异常低温天气频发。     

北半球冬季大气环流遥相关的长期变化及其与我国气候变化的关系

研究北半球冬季大气环流遥相关型的长期变化发现：ＷＡ，ＰＮＡ型有明显趋势变化及年代际变化。ＷＡ型有明显负趋势，ＰＮＡ型有正趋势，它们的强度突变分别发生于１９８０年代初（ＷＡ型１９８３年由强转弱）及１９７０年代中（ＰＮＡ型１９７６年由弱转强）。与此同时，亚洲地区、亚欧地区的经向环流强度于１９８３年突然减弱。大气环流及遥相关型强度的这种年代际变化是中国冬季气候变化的一个重要原因。     

ENSO暖冷事件下东亚冬季风的区域气候模拟

选取强El Ni(~n)o年(1997/1998年)和强La Nina年(1998/1999年)作为个例,利用中国国家气候中心水平分辨率为60 km的区域气候模式(RegCM-NCC)对东亚冬季风进行了数值模拟,结果表明:模式不仅从500 hPa东亚大槽、副热带高压、地面蒙古冷高压和850 hPa东亚风场等方面,模拟出两年冬季风系统的不同特征,而且也模拟出与ENSO事件密切联系的大气低层环流的明显差别,表明区域气候模式对ENSO暖、冷事件下东亚冬季风的差异有较好的模拟能力。数值模拟也能够再现中国南海、菲律宾群岛以东的西太平洋和孟加拉湾3个主要的冷涌区,以及在两年不同海温和环流背景下冷涌发生的频数变化。分析还表明,模拟结果能较好地反映两年冬季中国气温的空间分布特征,模拟出的冷空气过程、最冷时段出现时间与实际基本相符,模拟的主要降水带位置也与实况接近,特别是能够较好地模拟出中国南方地区1997/1998(1998/1999)年冬季异常多(少)的降水量。虽然数值模式的总体性能是较为满意的,但也发现在形势场的模拟中存在1998/1999年冬季东亚大槽模拟偏深和东亚沿海海平面气压梯度偏大等不足,需进一步加强对模式物理过程的研究。     

北极海冰变化对新疆冬季气温的影响研究

利用1961年12月—2022年2月新疆冬季气温、北极海冰等资料，探讨北极海冰变化影响新疆冬季气温的物理模态、影响机制。结果表明，北极海冰的变化与新疆大部冬季气温呈正相关，北极海冰变化通过改变北半球大气高低空配置进而影响新疆冬季气温。另外，不同海区的海冰变化对新疆冬季气温的影响有显著区别：格陵兰海—丹麦海峡、拉普捷夫海—东西伯利亚海海冰异常偏多时，新疆大部冬季气温偏高。巴伦支海—喀拉海、鄂霍次克海—白令海峡、哈德孙湾—戴维斯海峡海冰异常偏多时，新疆大部冬季气温偏低。     

北太平洋涛动和东亚冬季风对ENSO影响差异分析

北太平洋涛动(NPO)和东亚冬季风(EAWM)二者是热带外重要的气候系统,不仅对我国甚至对整个东亚气候都有重要影响,对厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)的影响也越发受到关注.本研究利用HadISST海温资料以及美国国家环境预报中心(NCEP)月平均气象场再分析资料,采用相关回归等统计方法分析研究了冬季NPO和EAWM对次年...     

冬奥崇礼赛区一次冷湖过程形成及消散的数值模拟研究

本文利用中尺度数值预报模式(WRF)并采用谱逼近方法,对2021年冬奥测试赛期间的一次冷湖过程进行模拟研究,探究了冷湖发展前后风温场的垂直变化规律,揭示了冷湖形成及消亡的具体原因。研究结果表明,静稳的天气形势是冷湖过程维持及发展的大背景条件。冷湖发展期间,逆温层由上至下迅速建立,谷底出现偏东—东南向的冷径流。受重力下坡风的影响,冷空气不断向谷底堆积,冷湖深度增加。日出后,越山的系统风重新建立,逆温层从底部消蚀,冷湖结构破坏。夜间的强辐射冷却作用是冷湖形成的主要原因之一。辐射冷却强度的差异会引起冷湖降温幅度的差异,后半夜辐射冷却作用的突然加强为冷湖中后期的维持及发展创造有利条件。通过分析冷湖发生前后位温廓线、摩擦速度及边界层高度随时间的演变,均可印证湍流活动的发展是逆温消散、冷湖结构破坏的重要影响因素。     

增暖背景下新疆冷冬与极端低温事件的联系

为了客观准确地描述新疆冬季偏冷的特征，基于新疆99个国家气象观测站1981－2020年逐日最低气温、日平均气温和欧洲数值预报中心再分析资料（ERA5）逐日最低气温再分析资料，对于冬季气温异常偏低年、冷冬年、强冷冬年以及单站极端低温事件、区域性持续极端低温事件进行了识别。结果表明：1981—2020年，新疆区域冬季平均气温异常偏低年与冷冬年有差异。新疆冬季单站极端低温事件总体呈减少趋势；12月和2月的出现频次高于1月，但12月减少速率大于2月，1月总体呈增加趋势。新疆共出现53次冬季区域性持续极端低温事件，其中，全疆型出现频次最高，北疆型次之，南疆型第三，山区型最少；出现频次最多的是持续10～15 d的事件；新疆冬季区域性持续极端低温事件发生频次减少，但单站事件持续时间并没有明显减少，而且影响范围在扩大。当冬季极端低温事件出现频次高、持续时间长时，50%以上的测站出现冷冬（强冷冬）时，区域内冬季平均气温一致偏低的概率较大；当冬季极端低温事件出现频次低、持续时间在10d以内时，出现冷冬的测站很少或没有，冬季平均气温一致偏低的概率较小。     

2022北京冬季奥运会冬季两项赛场山谷风现象初探

基于2019年1—3月张家口站探空资料与张家口市崇礼区B1638、B1640区域自动站的每小时2分钟平均风向、2分钟平均风速、整点气温及系留气艇探空资料分析第24届冬奥会冬季两项赛场的山谷风特征，为冬奥会天气预报提供参考。结果表明：环境风场较弱时，冬季两项赛场中存在山谷风现象，白天多上坡风及上谷风，夜间多下坡风及下谷风；山谷风系统一天具有两次风向的转变，下谷风转上谷风一般在日出后，而上谷风转下谷风一般在日落后；山谷风系统强度较弱，具有明显日变化，白天偏大而夜间偏小，并且受盛行西风影响明显；风向转变时，会伴随剧烈的气温升降，其原因与冷湖结构密切相关；对山谷风的预报需要综合考虑环境风场强弱、风向的转换时间、风速的分布、风向转换时气温的变化等。