2008年1月中国南方地区罕见低温冰雪天气的气候特征及其成因

 利用1951～2008年1月的中国160站气温降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了2008年1月中国南方地区罕见低温冰雪天气的气候特征及其成因,结果表明:①中国南方地区持续的低温和降水叠加是形成罕见低温冰雪灾害的直接原因;②2008年1月亚洲地区大气环流异常,出现了4个较异常的环流.乌拉尔山地区阻塞高压环流异常偏强,导致冷空气活动频繁、气流南北交换较强;东亚槽异常偏强,利于强冷空气南下;西太平洋副热带高压异常偏北,对冷空气滞留在中国南方地区和持续水汽输送起重要作用;高原南侧的南支槽异常偏强,这是持续水汽输送的必要条件;③导致中国南方地区罕见低温冰雪天气的主要原因是大气异常环流的异常配置.乌山阻塞经向环流较大,但东亚槽的位置偏北偏东,在加强气流东西交换的同时削弱了冷空气南下的速度;副高较强,一方面阻挡了强冷气团的快速南下,另一方面加强了副高西侧偏南气流的水汽输送;高原南侧的南支槽的强弱对水汽的输送起决定性作用.     

极涡、阻塞高压和西伯利亚高压在极端低温事件中的组合性异常特征

选择2008年低温雨雪冰冻灾害和2016年"霸王级"寒潮,利用NCEP/NCAR再分析资料和地面台站资料,采用西伯利亚高压指数、平流层极涡指数与二维阻塞高压指数,分析了两次极端低温过程期间西伯利亚高压、阻塞高压与平流层极涡的组合性异常特征.结果表明,与1970-2005年的气候平均态相比, 2008年西伯利亚高压偏强8.7 hPa,阻塞高压频率偏高50%,极涡偏强190 gpm;2016年西伯利亚高压偏强16.8 hPa,阻塞高压频率偏高约60%,极涡偏强约296 gpm,说明2016年寒潮过程中3种大尺度天气系统的异常比2008年更显著.分析两次极端低温过程中3种大尺度系统的组合性异常特征,发现与1970-2005年气候平均态相比, 2016年寒潮过程期间极涡偏强,北极高空有较强冷空气,北极地表爆发性增温与中高纬阻塞高压的发展,使大量极寒冷的空气在西伯利亚地区积聚,在高空气流的引导下向中国爆发,使中国大部分地区气温短时间内急剧下降; 2008年平流层极涡能量下传,使得阻塞高压长期维持,西伯利亚高压主体也长时间维持,小股冷空气不断东移南下,使中国南部地区维持长时间低温,并与来自南方的暖湿气流交汇,形成长时间的雨雪冰冻天气.     

云南初春极端冷暖灾害事件的对比分析

利用云南1961～2009年2月的平均气温资料,采用异常指数对云南2008,2009年初春出现的极端低温雨雪冰冻和极端高温少雨干旱灾害事件做了空间分布、历史排位、冷暖异常趋势分析;利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了云南省2008年和2009年初春极端冷暖异常灾害事件天气成因.结果表明:2008年初春是近40年来的最冷年,2009年初春则是有气象记录以来的最暖年;云南初春东部平均气温从20世纪80年代以来有向暖异常演变的趋势,2000年以来,极端暖异常现象十分突出.北半球东亚中高纬500hPa高度距平场2008年2月呈"正负正"、2009年2月呈"负正负"的相反分布.乌山阻高异常偏强,冷空气活动频繁,南支槽异常偏强,导致2008年初春云南极端异常低温冰雪灾害;而乌山阻高偏弱,东亚大槽异常偏东,冷空气主体偏东,印度副高异常偏强,南支槽异常偏弱,导致云南2009年初春极端高温异常干旱灾害.     

粤东暴雨中心前汛期降水异常的环流特征及前兆性信号分析

研究了1967～2018年粤东暴雨中心前汛期降水的年际变化,以及降水异常对应的环流异常特征,并对降水异常的前兆性信号特征进行分析。研究结果表明:1990年以后粤东暴雨中心前汛期降水年际变率增强,2005年以后降水偏多年异常增多。降水异常年的环流特征差异显著,偏多年对流层中上层高空急流增强,副热带高压范围偏大西脊点偏西,东亚大槽偏深,江南地区偏南风减弱,有利于粤东辐合增强;偏少年高空急流减弱位置偏北,副热带高压范围偏小,大陆高压增强,底层我国东部地区偏南风一致减弱,不利于粤东辐合。降水偏多(偏少)年的前兆性信号主要表现为极地海冰偏少(偏多)以及赤道东太平洋暖(冷)海温异常。进一步研究表明,高空急流以及东亚大槽和前期极地海冰异常有关,而副热带高压和前期赤道东太平洋海温有关。     

昭通市2次低温雨雪冰冻灾害天气过程对比分析

对2008年1月12日～2008年2月20日和2011年1月1日～2011年2月2日发生在昭通市的持续性低温雨雪冰冻灾害天气进行了对比分析,结果表明:2次过程均发生在拉尼娜事件年大气纬向环流异常期,500 hPa极涡偏离极地向亚洲和北美伸出2个槽,亚洲极涡面积偏大,南支槽活跃,地面蒙古冷高压偏强,滇黔静止锋偏强且维持时间长.不同的是:500 hPa上2008年1月乌拉尔山地区为倒Ω槽,而2011年1月乌拉尔山地区阻高脊线北伸到65°N附近,脊前新疆北部及蒙古西部为一冷槽;拉尼娜强度2011年比2008年强.     

汉中市2008年1月中下旬低温雨雪冰冻灾害分析

2008年1月10日-2月3日,汉中市出现了一次历史罕见的低温、雨雪、冰冻灾害天气过程,为今后更好地开展此类事件的短期气候预测业务,本文对此次持续时间长、影响范围广、气温异常偏低的天气过程,从气候和天气角度进行了成因分析。分析发现主要有三个方面因素,一是高原南支槽异常稳定活跃,有利于来自孟加拉湾的暖湿气流不断向北输送,为我市降雨雪天气提供了更加充足的水汽来源。二是乌拉尔山至贝加尔湖阻塞高压稳定,中亚到西亚地区的低槽或低涡稳定活跃,鄂霍次克海低涡稳定,南支纬向锋区强而稳定,即导致环流形势稳定,为持续低温雨雪天气提供了大的环流背景;三是出于“拉尼娜”事件维持较强状态、北半球欧亚地区大气环流形势稳定少变、副热带和中高纬度地区的天气系统异常强大和稳定少动等原因,使得冷暖空气交汇在我国中东部地区,形成汉中市的持续性低温雨雪天气。     

2009年秋季云南降水极端偏少的显著异常气候特征分析

 2009年秋季云南出现了大范围降水极端偏少现象,导致秋季全省库塘蓄水严重不足,成为后期云南出现秋、冬、春和初夏连旱的主要原因之一.因此,通过相关分析和平均值显著性检验方法分析了此次云南秋季降水极端偏少的异常气候特征.结果表明:造成2009年秋季云南大范围降水极端偏少的最主要原因是亚洲极涡显著偏弱,持续偏强偏西的西太平洋副热带高压阻挡了东亚冷空气的向南入侵,使得冷空气明显偏北偏东.而孟加拉湾地区对流层中低层的异常反气旋环流使得赤道索马里附近由南向北的越赤道气流异常偏西偏北,且阻挡了西南气流向云南输送水汽.可见,干燥的对流层大气以及较弱的垂直上升运动是云南区域内高低层大气表现最异常的特征.相关分析还发现,云南秋季降水与南半球极地及中高纬高度场都存在显著的相关关系,与赤道西太平洋地区的对流活动具有显著正相关,且2009年在显著相关区域内高度场和赤道西太平洋对流都表现出不利于云南秋季降水偏多的显著异常气候特征.     

乌拉尔山阻塞高压和西伯利亚高压协同作用与东亚冬季风之间的联系

利用1948-2016年美国气象环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)逐日再分析资料,选取乌拉尔山阻塞高压二维指数(UBI)、西伯利亚高压指数(SHI)和东亚冬季风综合指数(EAWMII),定量化的验证了乌拉尔山阻塞高压(UB)和西伯利亚高压(SH)发生的年代际变化特征,分析了该变化对东亚冬季风(EAWM)产生的影响.结果表明,冬季UBI、SHI和EAWMII两两之间呈显著相关.其中UBI与SHI之间30 a滑动相关除1988年以后UB和SH两者联系增强外,UBI、SHI和EAWMII的Mann-Kendall突变检验也表明,3者均出现了两次气候突变,第1次突变分别发生在1950-1960年、1960-1970年、1970-1980年;第2次突变发生在2000-2010年,但第2次突变可能不真.采用回归分析方法,研究了UB与EAWM年代际变化的影响,发现在UBI强的年份各要素场距平值对UBI的回归比UBI弱的年份更加明显;在UBI强的两个时段(1948-1985年,2001-2016年)各要素场距平回归值有所差异,后者呈现更加显著的变化,说明2000年以后UBI和EAWMII的相关性增加导致UB对EAWM的影响程度逐渐增强.利用合成分析验证了UB和SH协同作用与EAWM之间的联系.UBI高与SH强的年份,当东亚冬季表面温度呈现负异常时,在位势高度降低的同时,东亚大槽加深增强,中纬度300 hPa高空西风急流增强,有利于形成寒潮天气.在UBI低与SH弱的年份,各要素异常分布情况与上述基本相反.单一的UB和SH变化对东亚冬季各要素场虽然都有一定影响,两者的共同作用对东亚冬季表面温度、500 hP位势高度和300 hPa高空风场的影响更为显著.     

太原地区一次寒潮天气成因分析

利用T639温度平流0场资料对2014年12月1日的一次寒潮天气过程的环流背景、影响系统、物理量场进行了综合分析。结果表明:此次寒潮天气的特点是前期温度较高,冷空气较强,强降温的同时伴随大风;乌拉尔山高压脊的建立和崩溃以及横槽的转竖和地面冷高压加强是此次寒潮天气的主要影响系统;温度平流场上的强冷平流是造成此次寒潮的主要原因;高空强大的西风急流有利于冷空气不断向寒潮影响区输送和高空的动量下传;横槽前存在强烈的上升气流,横槽后存在强烈的下沉运动,有利于横槽东移转竖。     

2009年四川德阳严重夏旱成因分析

对2009年德阳初夏严重干旱及其成因进行分析。结果表明:导致德阳严重夏旱的主要原因是5～6月亚洲中纬度地区环流平直,极涡偏于西半球,导致影响我国的冷空气势力偏北偏弱。南海夏季风爆发较多年平均时间偏晚,导致副热带高压脊线偏南,西伸点偏东,使中纬度地区平直西风带上的小波动无阻塞,快速东移。印度夏季风建立虽然较多年平均偏早,但强度偏弱,位置偏南,不利水汽向北输送。印缅槽位置偏南,不利于将孟加拉湾等地的暖湿气流带到四川。致使四川德阳降水严重偏少,从而出现严重夏旱。     

2020年江淮地区梅雨异常的阶段性特征和成因分析

基于江淮地区逐日降水的低频分量将2020年梅雨期划分为6个阶段,采用全球大气环流三型分解方法研究各阶段大气环流的演变特征,揭示超强梅雨的形成机理.结果表明:经圈型环流在江淮地区引起的强烈大气上升运动是2020年超强梅雨形成的关键因素;强降水阶段,高空南亚高压和中高纬槽脊系统的相互作用引导北方冷空气不断南下;西太平洋副热带高压长期偏强、位置偏西北,驱动其西北侧的低空西南暖湿气流持续向江淮地区输送;高低层冷暖空气在江淮地区辐合,形成梅雨锋和强烈上升运动,引发多次强降水过程,导致2020年梅雨异常偏强.     

1950-2008年影响中国天气的关键区阻塞高压统计特征

采用PV-θ阻塞高压指数检索了1950-2008年影响中国天气关键地区的阻塞高压,并分析了这些关键区阻塞高压的气候特征.结果发现:三个关键区中,乌拉尔山地区的年均阻塞频率最高,而鄂霍次克海地区最低.三个阻塞地区阻塞高压的季节变化也不相同,乌拉尔山地区的年均阻塞频率在5-9月较低,在全年的其他月份较高;贝加尔湖地区年均阻塞频率在秋冬高而春夏低;鄂霍次克海地区夏季年均阻塞频率最高.另外,1950-2008年乌拉尔山、贝加尔湖地区以及三个地区总的阻塞高压次数和天数都有明显的线性增加趋势,而鄂霍茨克海地区阻塞高压次数和天数虽然也有增加趋势,但趋势并不显著.Morlet小波分析结果显示近59年来,三个关键区总的和乌拉尔山阻塞高压活动(次数和天数)都存在2年和4年的显著性周期,贝加尔湖阻塞高压次数存在4～5年的显著性周期,鄂霍茨克海地区阻塞高压次数存在6～8年的显著性周期,这两个地区阻塞高压天数无明显的周期性特征.此外,发现中国的主要气象灾害中,旱灾和寒潮灾害多与乌拉尔山阻塞高压活动有关,雨涝灾害主要受乌拉尔山和鄂霍茨克海地区阻塞高压活动影响,而夏季低温和低温雨雪冰冻灾害则与乌拉尔山和贝加尔湖地区阻塞高压活动有密切关系.     

2009年四川德阳严重夏早成因分析

对2009年德阳初夏严重干旱及其成因进行分析。结果表明：导致德阳严重夏旱的主要原因是5—6月亚洲中纬度地区环流平直，极涡偏于西半球，导致影响我国的冷空气势力偏北偏弱。南海夏季风爆发较多年平均时间偏晚，导致副热带高压脊线偏南，西伸点偏东，使中纬度地区平直西风带上的小波动无阻塞，快速东移。印度夏季风建立虽然较多年平均偏早，但强度偏弱，位置偏南，不利水汽向北输送。印缅槽位置偏南，不利于将孟加拉湾等地的暖湿气流带到四川。致使四川德阳降水严重偏少，从而出现严重夏旱。     

陕西省冬季典型湿冷型与干暖型气候对比分析

目的通过陕西冬季历史典型湿冷型气候与典型干暖型气候的对比分析,为冬季的短期气候预测提供思路。方法采用气候统计诊断分析及天气气候动力学分析方法。结果典型湿冷型与干暖型气候在环流背景、海平面气压场、低层风场等方面表现出几乎相反的特征。结论典型湿冷型500 hPa乌拉尔山阻塞高压、咸海低槽长时间维持,青藏高原低值系统活跃,咸海低槽分裂冷空气与暖湿气流在陕西交汇,蒙古高压偏强,伴随有强冷空气南下;典型干暖型500 hPa欧亚地区中高纬度为两槽一脊型,欧洲西北部、鄂霍茨克海分别为一低槽,西伯利亚至巴尔喀什湖为强大的高压脊,形成"西高东低"的环流形势,蒙古高压系统偏弱。     

柴达木盆地夏季极端强降水特征及大气环流成因

利用柴达木盆地气象台站逐日降水资料和国际卫星云气候学计划D2资料分析了柴达木盆地夏季极端强降水、云量及云水资源的时空分布特征,结合NCEP/NCAR再分析资料对夏季极端强降水事件发生时的大气环流进行了分析.结果表明,夏季极端降水阈值和极端降水日数在柴达木盆地东部大于西部,极端降水量也明显增加.柴达木盆地各种云量的空间分布形态不一,云量上升趋势不明显.云水路径、固态云水和液态云水的空间分布形态一致,具有"南低北高"的特征,三者的线性趋势在年和四季尺度均明显上升.环流分析显示,极端强降水事件发生时,对流层上层,西风急流向北移动,柴达木盆地位于急流南侧,有异常反气旋式环流,对应高空辐散区;对流层中层,柴达木盆地位于异常偏强的槽区及槽前;对流层低层,柴达木盆地东部位势高度异常偏低,出现异常气旋式环流,对应低空辐合,这种高层辐散低层辐合的环流配置为极端强降水提供了良好的动力条件.柴达木盆地极端强降水的水汽来源为印度夏季风对热带海洋的水汽经青藏高原东侧输送;西风带对欧亚大陆的水汽输送;西北太平洋异常气旋式环流西北侧的异常偏北风的水汽输送.     

平流层NAM异常对乌拉尔山阻塞高压的影响

使用NCEP/NCAR再分析资料, 对53年(1958?2010年)冬季的平流层北半球环状模(NAM)正、负异常下传期间乌拉尔山阻塞高压的活动特征分别进行合成分析。结果表明, 在平流层NAM负异常下传期间, 阻塞高压事件的发生频次更高, 生命期更长, 并且在空间上发展得更加深厚。阻塞高压崩溃之后, 冷空气主体偏北, 所造成的我国北方地区降温也更强。通过对E-P 通量分析发现, 在NAM负异常下传期间, 乌拉尔山区域的波动更容易向上传播, 更有助于对流层乌拉尔山阻塞高压的维持和发展。这些结果对利用平流层环流异常信号预测我国北方冬季短期气候变率, 尤其是寒潮天气有重要意义。     

ENSO和NAT对河南汛期降水的协同影响

利用1981—2020年河南夏季114站降水资料和欧洲中心第五代再分析资料,通过合成分析、t检验等气候诊断方法,对河南汛期降水异常大气环流特征及其早期驱动因子进行分析.合成分析结果表明：河南汛期降水偏多年,强盛的南亚高压与低层气旋性异常环流配合,利于高空风场辐散及大气的上升运动;河南上游的气旋性异常环流不断输送冷空气,并与西伸偏强的西太平洋副热带高压配合,使得南海、孟加拉湾和西太平洋有水汽输送至河南,而汛期降水偏少年仅有西太平洋的水汽输送至河南;汛期降水偏多年对应太平洋海温从厄尔尼诺转为拉尼娜和冬季到夏季持续的北大西洋三极子负位相.经波作用通量诊断结果表明：大西洋和太平洋的海温异常上空向西太平洋输送波通量,使得西太平洋副热带高压加强西伸北抬,进而形成有利于河南汛期降水的水汽输送异常和大气环流.     

豫西山区两次典型对流天气过程的对比分析

利用常规气象资料和三门峡多普勒雷达资料,对2013年7月中下旬发生在豫西山区的2次对流天气过程进行对比分析,结果发现:副热带高压所处状态和西风槽的特征在一定程度上决定了降水的性质和强度,有效把握这类天气特点,可很大程度避免预报的空报或漏报;夏季来自北路或东路的冷空气,在高空气流的引导下常常会触发局地强降水,甚至雷雨大风等;在雷达回波上,一个强回波单体长时间稳定维持或列车效应往往产生强降水;风廓线图可以用来判断是否有冷暖平流及风切变的变化.针对这两次对流天气过程,高空形势预报非常准确,但冷空气强度预报偏弱,若结合自动站资料、本地气候特点、地形地貌等特征,则可以准确订正出来.     

2012年11月福建省多暴雨过程成因分析

为分析2012年11月福建省降水异常偏多的现象,利用统计学和天气学的分析方法,对11月的降水气候特征和下旬3场暴雨的环流形势、影响系统及水汽输送特征进行了分析。整个11月,200 hPa西风急流偏强,在福建省上空有气流的辐散;500 hPa乌拉尔山脊偏强,贝加尔湖槽偏深,有利于冷空气南下;850 hPa为较强西南急流。下旬3场暴雨期间,500 hPa南支槽位于105°～110°E,副高强度偏强;中低层700,850 hPa有切变线和西南急流,850 hPa比湿大于8 g/kg。结果表明,稳定的环流形势、频繁出现的天气系统以及充沛的水汽条件是发生多暴雨现象的主要原因。     

华北夏季降水年代际变化与东亚夏季风、大气环流异常

利用华北夏季降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,对华北夏季降水、东亚夏季风年代际变化特征及大气环流异常进行研究,发现一些有意义的结果:华北夏季降水变化存在明显的8a、18a周期,东亚夏季风变化18a、28a周期性比较明显,二者年代际变化特征明显,但华北夏季降水变化和东亚夏季风变化的周期不完全一致.华北夏季降水量变化在60年代中期发生了突变,东亚夏季风变化在70年代中期发生了突变.华北夏季降水与东亚夏季风变化存在很好的相关关系,强夏季风年,华北夏季降水一般偏多,弱夏季风年,华北夏季降水一般偏少,但又不完全一致.东亚夏季风减弱是造成华北夏季降水减少的一个重要因素,但不是唯一因素,华北夏季降水减少还与环流异常密切相关.在地面上,青臧高原地区、华北地区气温下降造成华北低压系统活动减少,不利于降水.在850 hPa层上,东亚中纬度的西南季风和副热带高压南部的偏东风、西北部的西南风异常减弱,使得西南气流输送水汽很多难以到达30°N以北的地区,而副热带高压西部外围偏东南、偏南气流输送到华北地区的水汽也大量减少,水汽不足造成华北夏季降水偏少.在500 hPa高度场上,80年代欧亚遥相关型表现与50年代相反,变为欧洲( )、乌拉尔山(-)、中亚( )形势,这种环流使得乌拉尔山高压脊减弱,贝加尔湖至青藏高原高空槽变浅,纬向环流表现突出,不利于冷暖空气南北交换.同时在500 hPa气温场上,80年代,西伯利亚至青藏高原西北部的冷槽明显东移南压到蒙古至华北地区,锋区位于华北以东以南位置,使得华北地区冷暖空气交汇减少,降水也因此减少.华北夏季降水减少是由于东亚夏季风减弱和大气环流异常造成的.