典型极端低温事件中高空急流和阻塞高压的特征及其协同作用

利用NCEP/NCAR再分析资料、三维急流指数和二维阻塞高压指数,研究了高空急流和阻塞高压在典型极端低温事件:2008年初低温雨雪冰冻灾害和2016年"霸王级"寒潮事件中的协同作用,揭示了两次极端低温事件不同天气表征的环流成因.结果表明,与气候平均值相比,两次事件中东亚急流的配置均为增强的副热带急流和偏弱的温带急流,阻塞高压发生频率偏多(33%),强度异常偏强(3.5以上).2008年初高空急流强度较2016年更强,乌拉尔山阻塞高压持续稳定且强大,源源不断的向中国输送冷空气,中纬度低槽活跃,西太平洋副热带高压偏北,加强了向中国南方地区的水汽输送,造成该地区持续性低温和降水;2016年东亚温带急流较常年以及2008年都偏弱,使得阻塞高压异常偏强,横跨约40个经度,乌拉尔山地区500 hPa高度场正距平中心达300 gpm,阻塞高压脊前冷平流加强了近地面西伯利亚高压强度,在南移延伸至华北地区的东亚横槽转竖后西北气流的引导下,冷空气迅速入侵中国,造成短时间剧烈降温.     

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。     

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.     

2次暴雪天气过程成因对比分析

通过2016年1月20-23日和1月31日-2月1日,江西2次暴雪天气过程的天气形势、物理量、红外云图、天气雷达产品,对暴雪天气系统的环流背景,以及暴雪不同阶段风场垂直结构等要素进行分析,结果表明:1月20-23日暴雪过程,是北极极涡、东北冷涡稳定维持,低纬地区的副热带高压呈东西带状,乌拉尔山阻高的崩溃,横槽旋转,冷空气分裂向南爆发;1月31日-2月1日暴雪过程,是横槽转竖冷空气西北路扩散南下,蒙古高压冷空气主体偏强,1 030 h Pa等压线和雨雪分界线有较好的相关性;温度层结应考察整个温度层结的情况,重点关注是否存在0℃以上的融化层;逆温层厚度增厚,这表明暖湿空气增强;降水期间以层状云回波为主,暖平流的维持及低层风场辐合的存在。850 h Pa东北风是形成降雪较为有利的形势,风廓线雷达资料在短时临近预报中有重要意义。     

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。     

中国近30年冬季日最低温度分布特征

选取1979-2011年全国共160个测站,选取冬季即当年12月到第二年2月份的日最低气温资料,对其进行EOF分析,研究了前三个模态下中国近30年来冬季最低气温的时间和空间分布特征。并利用NCEP/NCAR再分析资料,进行500hPa高度场和850hPa风场的合成分析,研究了冬季最低气温异常和环流的可能关系。研究发现:在不同的模态下冬季最低气温的分布特征有较大的差异,不同区域在不同时间段内的温度分布存在较大差异。从500hPa高度场和850hPa风场合成分析中发现,影响我国冬季最低气温异常的重要系统是东亚大槽和贝加尔湖东侧的高压脊。当500hPa上亚洲高纬度地区的贝加尔湖附近的高压脊偏强时,对应850hPa风场上我国内陆大部分地区的北风偏弱,对应的最低气温偏高。反之亦然。     

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.     

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.     

2018年9月7日宁德市大暴雨过程分析

利用常规资料及EC、NCEP逐6小时再分析资料对2018年9月7日福建省连续大暴雨天气过程研究分析,结果表明:(1)此次区域暴雨、大暴雨过程影响系统主要是西南涡和切变线.6日20时西南涡开始影响,其向北偏东移动,7日08时前高空经向度加大,槽加深,低空西南涡经过,超低空在暴雨、大暴雨区有偏东风与东北风辐合,造成宁德一带的暴雨、大暴雨,是最强降水时段以短时强降水为主.(2)700 hPa存在西南急流输送水汽,大气静力不稳定加强,有助于中尺度系统和暴雨的发展,配合850 hPa偏东风及超低空偏东风,造成了强降水.0 km～3 km垂直切变大有利于上升气流不断发展,持续较长时间,影响范围大.(3)700 hPa涡度以曲率涡度为主,涡度场低层正涡度高空负涡度的状态持续时间短,降水结束迅速的一个表现.大暴雨中心附近存在低空辐合、高层辐散,在暴雨发生、发展时,高空的辐散较明显,但低层辐合区较暴雨落区偏南.(4)此次过程850 hPa比湿峰值为10 g·kg~(-1)～12 g·kg~(-1),924 hPa为12 g·kg~(-1)～14 g·kg~(-1),大值区一定程度上指示了暴雨落区.(5)850 hPa假相当位温图上,强降水区处在北伸的高能舌中.     

云南不同气候带气温变化特征

利用云南1961—2008年逐月平均气温观测资料,分析了云南不同气候带气温的时空变化特征.结果表明:①近50年来,云南6个气候带的年平均气温总趋势上升,其中高原气候带增暖最明显.除中亚热带和北亚热带增暖突变发生在90年代外,其余气候带增暖突变都发生在80年代.②云南不同气候带年平均气温存在明显不同的年代际变化.③云南各气候带的气温变化对全球气候变暖有较好的正响应.各个气候带年平均气温在全球气候偏冷期(偏暖期)较多年平均偏低(高).④云南各气候带气温变化与亚洲极涡的强度、面积,西太平洋副高的面积、强度、位置及印缅槽、西藏高原高度和均有非常显著的相关关系.在1961—2008年间亚洲极涡面积减小,强度减弱,冷空气偏弱;西太平洋副高面积增大,强度增强,西伸脊点偏西;印缅槽减弱;西藏高原高度和增加,不利于水汽向云南输送,这些因子的这种变化可能是引起云南各个气候带气温明显增加的主要原因之一.     

Extremely cold and persistent stratospheric Arctic vortex in the winter of 2010-2011

Record ozone loss was observed in the stratospheric Arctic in the spring of 2011. In the present work, we show observational evidence that the record loss of Arctic ozone is due to the extremely cold and persistent stratospheric polar vortex in the winter of 2010-2011. The polar vortex was as usual in early winter, but was intensified twice in middle January and middle February, respectively, and remained anomalously strong and stable until early April, 2011. Record low polar temperatures and record high subpolar zonal winds occurred in February and March. Stratospheric wave activity was anomalously weak because waves were refracted equatorward by the anomalously strong polar night jet. With such an extremely cold and isolated environment, Arctic stratospheric ozone was largely depleted in March and early April, 2011. Corresponding to Arctic ozone depletion, the stratospheric Northern-Hemisphere Annular Mode (NAM) displayed anomalously strong high-polarity, and the positive stratospheric NAM propagated downward and led to anomalously strong positive NAM in the troposphere and near the surface.     

2008年初贵州电线积冰厚度的模拟研究—基于天气研究和预报（WRF）模式耦合电线积冰预报系统

电线积冰事故对国民经济危害巨大,急需电线积冰厚度的预报产品。利用耦合了欧洲导线覆冰预报系统的WRF模式,在考虑了覆冰融化的基础上,对2008年1~2月贵州省凝冻天气期间的电线覆冰厚度进行了模拟研究,研究结果表明：WRF模式模拟的气象要素与观测值较为接近,可用模拟的气象场对贵州省导线覆冰进行模拟;模拟站点覆冰厚度的时间变化特征与观测结果非常接近,区域覆冰厚度的时空变化可分为4个阶段：覆冰初步形成期、持续期、加重期及融化期。对比观测站点的覆冰记录,模拟基本重现2008年1~2月贵州省导线覆冰的变化过程;模拟的区域覆冰极值厚度分布也与观测值的相关系数达到0.6,通过了0.01的信度检验。总的来说,该系统能对覆冰的发生、发展及进程进行较为准确的预报,对输电线路上的冰冻灾害防治具有重要意义。     

珠三角地区近38年冬半年降水量变化特征及干旱成因分析

 根据1970-2008年珠江三角洲地区22个气象观测站逐月降水量资料,利用滑动平均、EOF分析和小波分析等方法分析该地区冬半年降水量的变化特征,并从大气环流场角度分析其干旱成因。结论显示：珠三角地区冬半年降水量变化分布具有很高的同步性以及明显的6～7年周期变化特征,并且在未来一段时间内冬半年降水量可能仍继续偏少;从大气环流场来看,极涡偏弱,欧洲槽偏强,巴尔喀什湖附近高压脊偏强,冷空气活跃,而中纬度西风带扰动不足,南支槽活动偏弱,冷暖空气对峙少,是造成珠三角地区冬半年干旱的主要原因。     

Observational responses of stratospheric sudden warming to blocking highs and its feedbacks on the troposphere

The influences of tropospheric blocking high on the stratospheric sudden warming (SSW) and the SSW-induced feedback on the lower atmosphere are analyzed with NCEP (National Center for Environmental Prediction) 2 reanalysis data. Daily mean data from 1979 to 2010 are used to perform statistical and dynamical analyses. According to different distribution features of polar vortex, which can be ascribed to different activities of blocking highs, we have obtained two warming patterns in vortex splitting and displacement patterns. For vortex splitting events, in the Eurasian-North American (ENA) paratype, with disturbances of Atlantic and Aleutian blocking highs, polar vortex is split into two parts that locate at Eurasian and North American continents respectively, while in the Atlantic-East Asian (AEA) paratype, two low-pressure centers derived from the split vortex are situated in the Atlantic and East Asian regions, and two blocking systems occurring in the Urals and North American areas precede these splitting processes. For vortex displacement events, in the Aleutian-Intrusion (AI) paratype, the polar vortex is displaced to the west European and Atlantic areas by the intrusive Aleutian high and this pattern always corresponds to the blocking events occurring in the Pacific basin only. Similarly, the vortex is pushed to the west Eurasian continent by the intrusive North American high-pressure system in the North American-Intrusion (NAI) paratype, which is closely related to the blocking over these areas. The second subject of the research is that whether the anomalous stratospheric signals can be propagated to the lower atmosphere, which is depended on the intensity, duration and position of the disturbed vortex. According to our case studies, geopotential height anomalies can be propagated to the troposphere in strong SSW years, taking about 10-15 d for the decrease from 10 to 500 hPa, leading to apparent variations in the geopotential height and temperature fields.     

吕梁市2008年1月11日至22日降雪天气过程分析

从环流背景、影响系统、物理量场等方面对吕梁市2008年1月11日至22日连阴降雪天气过程进行了综合分析,提出了有利于产生连阴降雪天气的环流背景以及预报同类天气的着眼点。     

2010-2011年冬季La Ni(n)a事件对北半球极涡的影响分析

为了探讨强极涡与La Ni(n)a事件之间的关系,利用NCEP/NCAR(日平均、月平均位势高度及温度场)再分析资料对2010-2011年冬季进行个例研究.与气候态相比,2010-2011年冬季北半球平流层极涡偏强,同时,显著的强海温负异常(La Ni(n)a事件)也持续整个冬季.结果表明,受La Ni(n)a事件影响,对流层环流场和温度场得到较大的调整,出现PNA (Pacific North American)型异常环流形势和相对应的温度异常分布.2010年12月,阿留申地区出现负值的热量经向输送,使得该地区从对流层上升至平流层的行星波动与气候态相比明显减弱,从而导致平流层极涡较气候平均态偏强.这一La Ni(n)a事件对平流层极涡影响的动力过程也从1948-2010年期间选出的13个冬季强La Ni(n)a事件的合成分析结果中得到证实.     

2010年7月19日安阳暴雨过程诊断分析

利用天气图资料、物理量场、卫星云图、雷达回波等气象资料,对2010年7月19日安阳区域一次典型暴雨天气过程进行分析,进而对我市区域性暴雨天气过程的特征进行总结,得出以下结论:①造成此次区域性暴雨的主要影响系统是西太平洋副热带高压及其西北侧的西风带低槽和西南低涡,属于典型的北槽南涡型暴雨天气类型.低槽引导西南低涡东北上,...     

太原城市热岛效应的特征分析

根据太原市城区和郊县的11个自动气象站2008—2011年的观测记录,分析了近年来太原城市热岛的变化特征。结果表明太原市城区热岛强度季节变化明显,以冬季最强,夏季最弱;一年四季,增温都主要体现在最低气温的升高上。     

First observation of thermospheric neutral wind at Chinese Yellow River Station in Ny-Ålesund, Svalbard

A compact and cost-effective all-sky Fabry-Perot interferometer, which is produced by Wuhan University and used for the observation of the thermospheric neutral wind, was installed at Chinese Yellow River Station in Nylesund, Svalbard in November 2010, and continuously operated in last two winter seasons. The 92-day all-sky interference data acquired from November 1, 2011 to February 26, 2012 were collected to get the velocity of thermospheric neutral wind, which was calculated from the Doppler shift caused by the movement of oxygen atom at the different layers. The database was divided into two periods: (1) The OI 557.7 nm emission was observed from November 1, 2011 to January 12, 2012. Observations showed that the velocity of horizontal wind is normally less than ～40 m/s on the quiet condition, and exceeded 100 m/s on the disturbed condition; and (2) the OI 630.0 nm emission was observed from January 13, 2012 to February 26, 2012. Observations showed that the velocity of horizontal wind is normally less than ～200 m/s, and enhanced to over 300 m/s on strong magnetic activities. It shows that the velocities of meridional and zonal wind are more consistent with the velocities calculated from the model HWM07 at the higher layer, especially for the zonal direction at nightside auroral regions. Ion drag and Joule heating were the two important processes considered in the analysis of the relationship between the wind pattern and aurora, suggesting that wind speed would be increased and accelerated in the direction perpendicular to the aurora arc when the aurora activity becomes strong.     

巴马旅游气候舒适度评价

利用巴马1959~2008年的气象资料,计算出巴马1~12月的温湿指数、风效指数和着衣指数,然后根据这3个指数分析评价巴马旅游气候舒适度。结果表明,巴马的温湿指数范围为45~80,风效指数为-600~-50,旅游舒适期为7个月,舒适月为2~5月和10~12月,其中3月份最舒适;巴马的着衣指数为1~3级,12~1月(最舒适)着衣指数为3级;影响巴马旅游的不利天气因素主要是降水、雷暴和高温。