冬季中国东北极端低温事件环流背景特征分析

利用1961~2014年CN05.2逐日温度数据,对冬季东北极端低温事件进行了定义,并按其发生时冷空气对中国东部（105°E以东）的影响范围,将其分为第一类和第二类极端低温事件,其中前者局限在东北,而后者则扩展至中国东部大部分地区。分析表明,在年代际时间尺度上,第一类极端低温事件强度减弱,而第二类的则增加;对持续天数而言,第二类极端低温事件的在减少,而第一类在1990年代以前也持续减少,但是1990年代之后急剧增加;2月份总的极端低温事件发生天数最多,其在1990年代以前要远大于12月和1月份,且在1990年代以前总体在减少,以后则增加;850 hPa风场分析显示,第二类极端低温事件中来自贝加尔湖的西北路径冷空气比第一类的要强,而来自鄂霍次克海的东北路径冷空气则相反;在300 hPa的E-P通量散度场上,这两类极端低温事件中东北都处于波动能量辐散中心,第二类极端低温事件发生时罗斯贝波波动能量传播比第一类时的要弱,第一类发生时则纬向传播比较明显,而且波动中心值都比较大;在位势高度距平场的谐波分析中,长波槽同位相扰动叠加在超长波槽上更易导致极端低温事件的发生。     

新疆阿勒泰地区冬季极端低温事件特征分析

利用阿勒泰地区7个测站1961～2011年冬季(11月到翌年3月)逐日最低温度资料,采用百分位定义法给出各站发生冬季极端低温事件的阈值。采用气候趋势系数和气候倾向率、Gumbel分布函数及R/S分析等多种统计方法分析阿勒泰地区各站冬季极端低温事件的气候特征。结果表明:阿勒泰地区各站冬季极端低温事件发生阈值为-26～-36℃。阿勒泰地区冬季极端低温事件频次倾向率均呈减少趋势,强度倾向率均呈减弱趋势。50 a一遇冬季极端低温事件极值东部较低,西部较高。阿勒泰地区西部地区冬季极端低温强度<-50℃的概率较小,东部地区冬季极端低温事件强度<-50℃概率较大。根据R/S分析,阿勒泰地区冬季极端低温事件未来发生频次可能会有所增多,冬季极端低温事件未来发生强度可能会有所增强。     

内蒙古冬季主要极端气候事件的环流影响因素分析

过去的几十年中,内蒙古冬季(11月至次年2月)出现极端气候事件的年份并不多。对于极端低温事件的发生,在中西部地区极少出现,多数发生在锡林郭勒盟中部及以东地区。特别是自1986年气候转暖以来,在暖的大背景下,更是较少出现极端低温事件;极端降水事件在冬季各月中也有发生,每个月有其各自的特点。文章着重研究分析11月的极端降水事件。通过对海温、大气环流的异常进行分析和研究,找出影响内蒙古冬季极端降水、极端低温的关键性因子,对今后的极端气候事件预测工作有所帮助和借鉴。     

宁夏冬季极端低温事件特征及其与秋季北极海冰异常的联系

利用1961-2018年我国宁夏全区平均逐日观测最高和最低气温数据,英国哈德莱(Hadley)中心的逐月海冰密集度资料,美国国家环境预报中心/国家大气研究中心(NCEP/NCAR)的逐月大气再分析资料以及中国气象局国家气候中心的逐月东亚冬季风指数和西伯利亚高压指数系统地研究了宁夏冬季极端低温事件的特征及其与北极关键影响区域海冰异常的联系。结果表明:20世纪60年代以来,宁夏冬季冷日与冷夜频次呈现明显的减少趋势,极端低温事件强度总体趋于减弱,日极端低温升高趋势较为明显。秋季北极海冰异常与之后冬季海冰异常显著相关,前秋海冰异常通过季节持续性实现对后期冬季大气环流的影响,进而影响冬季气温。前期秋季拉普捷夫海-东西伯利亚海海冰密集度偏小、格陵兰海海冰密度偏大时,冬季西伯利亚高压指数和冬季风指数偏强,有利于宁夏日极端低温事件频次偏多;500 hPa高度场上,极地-欧亚大陆-阿留申地区有一个显著的"L"型的位相波列形态,使得北极与欧亚大陆中高纬地区的位势高度差减弱,中高纬地区西风气流偏弱,减弱的西风使得经向活动加强,利于北极的冷空气向低纬地区侵袭;在海平面气压场上,西伯利亚地区气压偏高,冷空气由极地挤压至中高纬度地区,造成冷空气南下,有利于宁夏冬季发生极端低温事件。     

不同气候背景下新疆冬季极端冷(暖)事件的变化特征

利用1961—2013年新疆89站逐日气温和NCEP再分析高度场资料,分析了不同气候背景下新疆1961年以来冬季(12月—翌年2月)出现的极端冷(暖)事件年代际变化及与其相联系的环流特征。根据对新疆冬季极端冷(暖)事件的气候背景划分,认为新疆冬季极端冷(暖)事件在不同气候背景中都有明显的不同,全疆冬季极端冷事件存在随气候背景转变而发生区域一致变化的特征,但冬季极端暖事件的变化则有南北反相的区域差异。总体而言,新疆极端冷暖事件发生的日数趋于减少,极端冷暖事件强度也具有显著减小的趋势;北疆西部和天山两侧是气候极端性变化最显著的区域。从冷暖期环流特征的差异来看,北疆型极端冷事件减少的主要原因来自于突变后极涡减弱,而南疆型极端冷(暖)事件减少(增加)则主要受欧亚范围内大片正变高区的影响。     

无锡极端气温事件的气候分析

为了解气候增暖情况下,无锡地区极端最高和最低气温的气候特征,用阈值检测方法对无锡市1959-2007年的日最高气温、日最低气温进行了研究,分析了极端事件的发生规律,得出主要结论:(1)从年代际看,不论是日最高气温或日最低气温,2001-2007年偏高事件最多,偏低事件最少.(2)最低气温从1980s初开始稳定上升.(3)在3、5、7、12月比较容易出现异常的气温.月内异常气温出现次数多少主要与季节更替和天气系统的转换有关.(4)日最低气温不论冬春夏秋,都是明显升高.日最高气温冬、春、秋季呈升高趋势,而夏季震荡加大.即在夏季,日最高气温偏高的事件增多,日最高气温偏低的事件也增多.     

梧州市极端低温事件及重现期分析

利用梧州市近60a的气象观测资料,应用数学统计及广义帕累托分布对梧州市极端低温特征进行分析.结果表明,梧州市极端低温事件出现最多的月份为1月,平均出现天数为7.8d;1月、2月和12月出现的极端低温强度最强,均为3.6℃,其次是3月和11月;极端低温事件的年平均发生天数为17.7d,年极端低温事件呈现明显的下降趋势,但...     

极端气温和极端降水复合事件的气候特征

基于1961-2014年的中国台站资料,侧重探讨极端气温和极端降水复合事件的气候特征。结果表明,基于客观方法检测出四类极端复合事件：暖湿、暖干、冷湿和冷干。四类事件的频发区分别位于东北地区、华南地区、西藏及华南地区和长江以南及云贵高原一带。全国暖湿、暖干事件频数呈增加趋势,春夏季频发;冷湿事件频数在西藏东北一带呈增加趋势,而在长江流域呈减少趋势,夏秋冬季频发;冷干事件频数呈减少趋势,秋冬季频发。四类极端复合事件经验正交分解的时间序列主模态均表现为年代际信号。进一步分析四类复合事件与能源消费量的联系表明,极端湿事件与能源消费量呈正相关,而极端干事件则相反。     

中国大范围极端低温事件的特征分析

利用NCEP/NCAR的逐日再分析资料和国家气象信息中心的观测站温度资料,分析了中国大范围极端低温事件的特征。基于强度、范围和时间3个条件定义了全国性极端低温事件,得到38个大范围极端低温事件(LECES),根据影响地域分为全国型、东部型、华南华北型、西北华南型、华北东北型5类,对比分析各类型事件的环流形势特征。结果表明：全国型LECES在发生前15 d左右存在前兆信号,乌拉尔山出现明显的阻塞形势,300 hPa高空急流呈正负纬向带状分布,急流增加,东亚季风强,西伯利亚高压增强,冷空气在亚洲北部堆积。在850 hPa上,西伯利亚地区为异常强大的反气旋,中国大部分地区受北风控制,这种高低空环流系统的配置和演变影响着我国,使中国发生极端低温天气。此外,与全国型LECES相比,其他型LECES在发生前5 d左右出现前兆信号,事件持续时间短,强度弱,且500 hPa高度场、海平面气压场的异常区域决定了LECES的类型。     

冬季亚洲中纬度极端低温事件与巴伦支—喀拉海异常增暖的关系及联系机制

利用1979～2019年NCEP-DOE再分析资料,分析了亚洲中纬度冬季极端低温事件发生频次与巴伦支—喀拉海异常增暖的联系及可能机制.研究表明:巴伦支—喀拉海异常增暖通常对应西伯利亚高压异常增强及亚洲中纬度极端低温频发.进一步分析发现,伴随巴伦支—喀拉海异常增暖,新地岛、乌拉尔山附近出现位势高度正异常,在位势高度正异常...     

东北亚和北半球冬季高空切断冷涡与中国极端低温事件的联系

利用美国国家环境预测中心/国家大气研究中心再分析资料和美国气候预测中心冬季逐日温度资料,通过机器自动识别和目视相结合的方法,研究了北半球冬季500 hPa冷涡分布特征,并基于信息流因果论方法,揭示了东北亚冷涡活动与北半球其他活动区冷涡以及中国冬季极端低温事件的联系。根据冷涡活动天数随经度的变化,划分了4个活动频繁区,发现北半球冬季冷涡活动频率从大到小分别为大西洋-欧洲区(37.7%)、北太平洋区(22.35%)、东北亚区(20.95%)和北美-格陵兰区(13.77%)。北美-格陵兰区冷涡平均中心强度最强(493 dagpm),大西洋-欧洲区最弱(514 dagpm)。年际尺度上,东北亚区冷涡活动具有相对独立性,只有1月北美-格陵兰区冷涡活动天数变化在一定程度上是2月东北亚冷涡活动天数变化的原因。冷涡强年的动力学特征分析表明,东北亚区和北美-格陵兰区冷涡与北大西洋涛动正位相密切相联,北太平洋区冷涡则与北太平洋涛动正位相有联系,大西洋-欧洲区冷涡则对应北大西洋涛动和北太平洋涛动负位相。东北亚冷涡与中国极端低温联系密切,通过聚类分析界定了4类极端低温事件,发现东北-华北类、北方类和中东部类极...     

江西地区冬半年极端低温事件主模态及环流特征

基于1961—2022年江西日最低气温观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,首先极端低温阈值,分析极端低温事件发生频次的分布特征;再利用经验正交函数(EOF)获得极端低温事件发生频次的主模态,分析相应的关键环流系统特征。结果表明：江西省大部分地区冬半年极端低温阈值在0℃以下,南北分布差异较明显。极端低温事件发生频次在空间上具有很好的一致性,在1985年前后由偏多转为偏少的年代际振荡。极端低温发生频次主模态的变化受冬季风系统关键成员的影响显著,东亚冬季风偏强、西伯利亚高压偏强、东亚大槽加深、副热带西风急流偏强都利于江西地区出现极端低温事件。     

增暖背景下2023年4—5月新疆低温维持机制浅析

2023年春季新疆平均气温阶段性变化明显,4—5月平均气温为近20年同期第二低,增暖背景下春季连续两个月气温偏低实属罕见。基于新疆89个站点2023年春季气温数据和大尺度环流再分析资料,分析2023年4—5月新疆平均气温异常偏低的维持机制。结果表明： 4—5月新疆气温偏低主要受3次寒潮过程影响,多次强冷空气南侵并占据主导地位;欧亚中高纬海平面气压正、负异常中心形成的南北气压梯度力、明显偏强的欧亚大陆冷高压;中层长波槽脊系统的发展和偏北气流等因素导致冷空气势力明显增强;低层西风气流的减弱和西北气流的异常加强,欧洲大陆及蒙古至中西伯利亚上空异常反气旋和气旋分布,促使冷空气加强南侵;关键区因子的异常加强,西伯利亚低槽的长时间维持,使得冷空气在新疆盘踞,是造成4—5月新疆气温持续偏低的重要原因。     

洪泽湖地区冬季温度与ENSO事件关系

对洪泽湖地区冬季平均温度分析得出:洪泽湖地区冬季平均温度46a里上升了2℃,1986-2006年冬季平均温度一直维持在2℃以上;2006年冬季平均温度显著偏高;2007年2月平均温度创有记录以来历史最高,属于异常偏高年;中等以上ENSO事件对洪泽湖地区冬季平均温度的影响结果是正常年居多.     

前冬北半球环状模对春季中国东部北方地区极端低温的影响

对1959—2008年前冬(12—3月)北半球环状模与春季(3—5月)中国东部北方地区极端低温事件的关系进行诊断分析,发现前冬北半球环状模与春季中国东部北方地区极端低温事件存在显著负相关。当前冬北半球环状模偏强时,春季中国东部北方地区上空对流层高、低层分别出现位势高度的负、正异常,对应异常的下沉增温,东北冷涡偏弱,极端低温事件发生频次偏少,强度偏弱;反之,当前冬北半球环状模偏弱时,春季该地区极端低温事件发生的频次偏多,强度偏强。进一步研究表明,欧亚雪盖在前冬北半球环状模对春季中国东部北方地区极端低温的影响中起到潜在的桥梁作用,当前冬北半球环状模偏强(偏弱)时,同期欧亚大陆中高纬度地区偏暖(偏冷),欧亚雪盖面积较小(较大)。另外,欧亚雪盖面积异常具有较强的持续性,可以从前冬持续到春季。因此,当前冬欧亚雪盖面积较小时,春季欧亚雪盖面积也偏小,且对应春季东北冷涡强度偏弱,中国东部北方地区地表气温偏高,极端低温事件发生的频次偏少,强度偏弱;反之亦然。前冬北半球环状模与春季中国东部北方地区极端低温事件的负相关关系为预测中国东部北方地区春季极端低温事件的变化提供了一个潜在的前期信号。     

中巴经济走廊极端低温事件风险评估

危险性、暴露度、脆弱性是极端低温事件风险评估的关键因素。基于1961—2015年中巴经济走廊地区逐日最低气温、人口和耕地等数据,选取极端低温事件强度、频次、持续时间,人口密度,耕地面积占比,植被覆盖度,数字高程模型（DEM),脆弱人口比重和性别比重9个指标,采用层次分析法和熵权法确定各指标组合权重,对中巴经济走廊地区极端低温事件进行风险评估,实现了中巴经济走廊极端低温事件不同风险等级（低、较低、中、较高、高风险）的区划。研究表明,中巴经济走廊内极端低温事件风险分布具有显著的空间差异,极端低温事件风险受极端低温事件强度、人口密度和地形影响较大。区域内绝大部分地区属于低风险地区,高风险地区有巴基斯坦的阿扎德克什米尔地区、吉尔吉特-巴尔蒂斯坦地区、开普省地区、联邦直辖部落地区和中国的喀什地区。其中,阿扎德克什米尔高风险面积占比最高（约35%),联邦直辖部落地区较高风险面积占比最高（约7.7%),吉尔吉特-巴尔蒂斯坦地区中风险地区面积占比最高（约24.6%);中风险地区占比超过10%的还有开普省（12.5%)、阿扎德克什米尔（20%)、联邦直辖部落地区（10.2%)、中国喀什地区（14.3%)。评估结果与历史灾情吻合,可为区域气象灾害风险评估和防灾减灾提供参考。     

武威地区冬季低温天气的气候分析与预报

通过对１９８０—１９９１年１２—２月武威地区低温天气过程气候特征和天气成因的分析，建立模式预报方程。１９９２—１９９６年试报效果良好，将植入“武威地区冬半年寒潮降温多目标专家系统”，投入业务运行。     

冬季北太平洋风暴轴纬向变化特征及其与我国极端低温频次的可能联系

采用NCEP/NCAR和ERA40再分析资料,分析了垂直方向上冬季北太平洋风暴轴纬向结构的时空演变特征,揭示了北太平风暴轴纬向结构具有显著年际、年代际变化特征。冬季北太平洋风暴轴纬向结构主要呈现出全区一致、东西反相两种分布型("A"型和"B"型),细分为整体一致性强型("A+"型)、整体一致性弱型("A-"型)、东弱西强型("B+"型)和东强西弱型("B-"型)。研究表明:冬季北太平洋风暴轴的纬向结构与我国极端低温频次的关系密切,风暴轴呈"A+"("A-")型纬向结构时,我国整体区域极端低温频次偏少(多);风暴轴呈"B+"("B-")纬向结构时,我国全区极端低温频次偏多(少)。     

大气低频振荡对2015年冬季华北强降温事件的影响

利用1980—2016年中国日最低温度和NCEP/NCAR再分析资料,分析了大气低频振荡对华北2015年冬季区域强降温事件(Regional Extremely Cold Event,简称RECE)的影响。结果表明：1)两次过程均与最低温度10～20 d低频分量从峰到谷值的变化相应。2)第一(二)次过程巴尔喀什湖-贝加尔湖(简称巴-贝湖)高压位置偏西(偏东北),西伯利亚高压偏南(偏北),东亚大槽呈东北-西南(南-北)走向,阿留申低压偏深(偏西偏深),无(有)北极涛动负异常,高低层冷空气源地均位于贝湖北部60°N附近(巴湖以北上空和华北局地),降温较慢(快速)。地中海低频扰动能量的持续输送是造成两次降温过程持续时间差异的原因之一。3)-18 d(-12 d)500 hPa高度场中西欧低频负(正)异常,是华北强降温事件的延伸期预报参考信号。