渤海冰情异常年的典型大气环流概念模型

选取1960—2013年渤海冰情等级和北半球1959—2014年NCEP/NCAR再分析500 h Pa和1000 h Pa高度场逐日资料,采用滑动平均、相关分析和聚类分析等方法,研究了渤海冰情异常年的大气环流概念模型。结果表明:重冰年有3类典型环流型(偏北气流型、西北气流型、东北气流型),每个环流型代表了一条影响渤海的冷空气路径;其共同特点是欧亚高纬地区为正距平,贝加尔湖到我国东北地区为负距平,亚洲中高纬度为经向环流。轻冰年也分为3类典型环流型(新地岛极涡型、欧洲大槽型、欧亚环流平直型),它们的共同特点是亚洲区域南高北低,极区为负距平,中高纬区域为正距平,亚洲中高纬度环流平直。     

七月大气环流对南极海冰异常的响应

本文用一个全球大气九层谱模式，模拟了七月份南极两个不同海区海冰区异常对大气环流的影响。主要讨论了大气环流对南极海冰异常存在的局地性的及全球性的响应。细致分析了二个区域极冰异常导致的南北半球低频波列分布的差异，以及它们对热带区域及亚洲季风区降水、越赤道气流的不同影响。最后则依据我们的模拟结果，讨论了南极海冰异常影响全球大气环流的动力学机制。     

近20年华北地区干旱期大气环流异常特征

利用NCAR/NCEP再分析资料和中国气象局整编的中国160站气温、降水月平均资料, 计算并分析了1951年1月-2000年10月中国华北地区Palmer drought severity index (PDSI)。研究表明:近50年来华北干旱有显著的年际和年代际变化。从20世纪80年代以来, 华北出现了持续性严重干旱现象; 另外, 华北地区干旱持续时间一般都在两年以上。华北夏季典型干旱年的前期 (冬季和春季) 及同期环流特征是:北半球中高纬度500hPa高度距平场出现EU型遥相关分布, 华北地区长期处于大陆暖高压控制下。     

2013年夏季湖南严重高温干旱及其大气环流异常

利用湖南省97个台站降水、气温资料和NECP/NCAR再分析资料以及NOAA卫星观测的OLR场资料,系统分析了2013年6月30日至8月14日湖南持续高温干旱的时空分布及同期大气环流异常特征。结果表明：2013年夏季是湖南1951年以来降水最少、高温干旱程度最严重的一年。西太平洋副热带高压强度偏强、西伸脊点偏西,湖南处在副高控制下,盛行下沉气流是发生持续高温干旱的直接原因;西太平洋副高内增强的下沉气流,致使多数县市高温日数和极端高温突破历史同期最高记录。位于菲律宾附近的OLR低值带中心偏西,致使副热带地区下沉区偏西,进而造成西太平洋副高偏强偏西。此外,湖南地区上空为水汽输送异常辐散中心,这在一定程度上促使了干旱的发生发展。     

华南秋旱的大气环流异常特征

利用实测降水量资料及NCEP再分析资料, 通过统计方法分析了华南秋旱及其相关的环流异常特征。结果发现, 华南秋旱以全区性的干旱出现居多。华南秋旱事件对应的同期海温异常分布型大致可分两类。一类是热带中东太平洋的负海表温度距平 (SSTA) 区的极值中心位于赤道东太平洋, 在海洋性大陆和热带西太平洋有马蹄形的正SSTA, 而在热带西印度洋, 南海至日本东、 南部西北太平洋是负SSTA; 另一类是热带中东太平洋正SSTA极值中心位于赤道中太平洋, 热带—副热带西太平洋、 南海和热带印度洋为负SSTA区, 副热带北太平洋东部和南太平洋东部为显著的正SSTA。 与第一类SSTA相关的华南秋旱与海洋性大陆区域上空的上升运动异常增强 (与其下垫面海温异常偏暖有关)。而与第二类SSTA相关的华南秋旱则与中纬度环流的长波调整造成的东北亚上空的异常上升运动距平有关。而两类华南秋旱都是通过大气环流对华南地区的异常下沉运动产生强迫作用而产生的。另外, 华南秋旱还与菲律宾和台湾东侧洋面上空出现上升运动距平有关。两类华南秋旱都与南海中北部热带气旋频数偏少, 菲律宾和台湾东侧热带气旋频数偏多有关, 因此, 使得登陆华南的热带气旋偏少, 导致华南秋季干旱。     

北半球大气环流对北极海冰异常响应的数值试验

本文利用全球9层15波谱模式,模拟了北极海冰后退期持续异常对北半球大气环流季节变化的影响。结果表明:这种影响是明显的,它遍及近地面层,对流层和平流层等各层;波及极地——高纬——中纬——低纬整个北半球;既有同时的,又有滞后的,且还具有季节变化等特点。     

江淮梅雨异常的大气环流特征

江淮梅雨是我国夏季风雨带向北推进期中的一个重要阶段。利用江苏省气象局提供的江淮地区1954—2001年入梅日期、出梅日期和梅雨量资料,详细讨论了江淮梅雨丰、枯梅年同期大气环流的差异。结果表明:丰梅年高层100 hPa南亚高压呈纬向分布,高压强度增强。中层500 hPa极涡强度增强,乌拉尔山高压脊强度增强,鄂霍茨克海阻塞高压强度增强,蒙古高压增强,东亚大槽位置较常年偏东偏南,120°E副热带高压脊线位于20°~25°N之间。低层850 hPa南半球越赤道气流抵达北半球后向北偏西方向伸展,与来自阿拉伯海、孟加拉湾的西南气流和副热带高压西南侧的东南气流在南海北部汇合,在我国江淮流域形成一条准东—西向的强风速辐合带,一直延伸到国际日界线附近。丰梅年低层辐合增强,高层辐散增强,高低层抽吸作用增强,垂直运动增强,对流旺盛,有利于梅雨的异常偏多;枯梅年则反之。     

从2011/2012和2015/2016年冬季大气环流异常看北极海冰以及前期夏季北极大气环流异常的作用

利用美国NCEP/NCAR、欧洲中心ERA-Interim再分析资料,以及英国哈得来中心海冰密集度资料,通过诊断分析和数值模拟试验,研究了2011/2012和2015/2016年两个冬季大气环流异常的主要特征和可能原因。结果表明,尽管热带太平洋海温背景截然不同（分别为弱的拉尼娜事件和强厄尔尼诺事件）,但这两个冬季西伯利亚高压均异常偏强,自1979年以来其强度分别排第1和第5位。前期秋季北极海冰异常偏少是导致这两个冬季西伯利亚高压偏强的主要原因。更为重要的是,前期夏季北冰洋表面反气旋风场,以及其上空对流层中、低层平均气温偏高,加强了北极海冰偏少对冬季大气变率的负反馈,进一步促进了西伯利亚高压的加强,从而有利于东亚地区冬季阶段性强严寒的出现。因此,夏季北极大气环流的动力和热力状态不仅影响夏、秋季北极海冰,而且对海冰偏少影响亚洲冬季气候变率有重要调节作用。2015/2016年冬季强厄尔尼诺事件并不能掩盖来自北极海冰和大气环流的影响。      

1960-2013年洞庭湖区夏季高温的变化特征

根据洞庭湖区24个气象站1960-2013年夏季逐日气温资料,采用线性趋势分析及滑动平均等方法研究了洞庭湖区近54年夏季高温的变化特征.结果表明:洞庭湖区夏季高温日数和高温日平均最高气温分别以0.142 d/年、0.006℃/年的变化速率递增,尤其是进入21世纪后,高温日数和高温日平均最高气温变化都明显加快.洞庭湖区夏季高温日数多年平均为18 d,2013年最多为47d,1987年最少为8d.高温日平均最高气温多年平均为36.1℃,2013年最高,为37.0℃,1965年最低,为35.5℃.洞庭湖区各单站的夏季平均高温日数和高温日平均最高气温变化并不一致,有9个站夏季平均高温日呈显著增加趋势,有12个站夏季高温日平均最高气温呈显著增强趋势,其余站点增加趋势并不显著.单站夏季平均高温日变化速率最大的是华容,以0.425 d/年的变化速率递增.单站夏季高温日平均最高气温变化速率最大的是安乡,以0.020℃/年的变化速率递增.洞庭湖区夏季高温日数和高温日平均最高气温均呈现出由北部的湖区向环洞庭湖山区呈辐射状递增的分布趋势.高温日数安化最多,为28 d,荆州、公安、石首、岳阳最少,均为12d.高温日平均最高气温安化最高,为36.6℃,石首最低,为35.6℃.洞庭湖区夏季年最多高温日数出现在安乡和益阳,为55 d.极端最高气温出现在益阳,为43.6℃.     

山东伏期旱涝特征与大气环流异常

以山东75个观测站伏期降水资料(1959-2005年)分析得到山东伏期旱涝在演变趋势有其独特性;500 hPa高度场距平分析表明,在中高纬尤其是贝加尔湖地区大气环流的异常对山东伏期的严重旱涝和洪涝形成起着重要作用;500 hPa高度距平场的EOF分析进一步证明,山东上游蒙古地区的冷空气活动和副高的强度是500 hPa高度场上影响山东伏期旱涝的两个最主要因子.     

山西省夏季旱涝的大气环流异常特征

利用山西省61个台站44年(1961-2004年)夏季降水资料和NCAR/NCEP再分析资料,对山西省夏季旱涝的大气环流异常特征进行了合成分析.结果表明:旱(涝)年春、夏季欧亚中高纬度地区500hPa位势高度距平场呈现出"正(负)-负(正)-正(负)"的分布特征,中高纬度地区以纬(经)向环流为主,冷空气活动明显偏弱(强),与此同时在我国东部地区对流层低层表现出明显的偏北(南)风距平,不(有)利于南方暖湿水汽向北的输送.     

丰、歉梅雨年热带大气环流的异常特征

运用欧洲中期数值天气预报中心的格点资料，天气图和ＯＬＲ资料，计算和分析了１９８０－９１９２年中丰（５年）、歉（５年）和正常（３年）梅雨年各年梅雨中低纬度地区的各种场和距平场，主要天气活动，发现：它们的平均流场和距平场、垂直线环流、副高脊线和ＩＴＣＺ位置、相对湿度场、垂直运动场以及ＯＬＲ场均有重大差异。     

2013年海洋和大气环流异常及对中国气候的影响

本文对2013年海洋和大气环流异常特征进行分析,讨论这些异常特征对中国气温和降水的主要影响。结果表明：2012/2013年冬季,北极涛动持续维持负位相,500 hPa位势高度场上,欧亚大陆中高纬环流呈“两槽一脊”的环流形势,乌拉尔山的高压脊持续偏强,而东亚槽也异常偏强,导致全国平均气温较常年同期偏低。季内,西伯利亚高压强度变化显著,与之相对应,我国气温季内阶段性变化大,前冬冷、后冬暖。进一步研究表明,前秋北极海冰的大幅偏少是造成东亚冬季风偏强的重要原因。2013年冬季至夏季,赤道中东太平洋海温异常偏低而海洋性大陆至西太平洋海温异常偏高,受此影响,夏季西太平洋副热带高压位置明显偏北,导致我国北方夏季多雨。与此同时,受西太平洋副热带高压下沉气流的控制,我国南方大部高温持续。2013年南海夏季风爆发偏早两候,结束偏晚4候,强度偏弱。     

2013年10月大气环流和天气分析

2013年10月环流特征如下:北半球高纬度地区为单一极涡,强度较常年同期偏强,中高纬环流呈现4波型,北美地区中高纬环流经向度较常年偏大,南支槽偏强,西太平洋副热带高压强度偏强。10月,全国平均降水量为30.8 mm,比常年同期(35.8 mm)偏少14.0%,全国平均气温为11.1℃,比常年同期(10.3℃)偏高0.8℃。月内,冷空气活动频繁,先后有4次冷空气过程影响我国,但只有22—26日的冷空气达到全国较强冷空气标准,其他3次都是影响北方的中等强度冷空气;受台风菲特影响,我国华东地区南部和华南地区北部出现一次强降水过程;江南中部及河南等地气象干旱持续或发展;我国中东部大部地区出现雾霾天气。     

2013年3月大气环流和天气分析

2013年3月大气环流特征为:北半球极涡呈偏心型,两个中心分别位于欧洲和亚洲北部,极涡范围较常年偏南,中高纬环流呈4波型,南支槽略偏弱,西北太平洋副热带高压(以下简称副高)略偏强.下旬南支活动加强,南方降水增多.全国平均降水量为26.1 mm,较常年同期偏少11.5％.平均气温为6.3℃,较常年同期偏高2.2℃,为1961年以来第二高值.月内发生5次冷空气过程,其中8-11日出现2013年以来最大范围沙尘天气;出现5次主要降水过程,其中19-20日江南、华南出现2013年以来最大范围强对流天气.     

2013年8月大气环流和天气分析

2013年8月环流特征如下：极涡呈单极型分布、贝加尔湖以东地区为明显负高度距平,我国中高纬多短波槽活动,东北冷涡活动频繁,西太平洋副热带高压强度较常年偏强、偏西。8月全国平均降水量101.0 mm,较常年同期（105.3 mm）偏少4.1%;全国平均气温22.0℃,较常年同期（20.8℃）偏高1.2℃,与2006年并列为1961年来同期最高。8月我国的大范围强降水过程有7次。月内东北地区暴雨过程频繁,共出现5次局地强降水过程,造成松花江、嫩江和黑龙江流域等出现大范围洪涝灾害。8月共有6个热带气旋在南海和西北太平洋活动,其中“飞燕”、“尤特”和“潭美”等3个热带气旋在我国登陆。我国黄淮西部及淮河以南大部地区出现35℃以上异常高温天气,其中黄淮西部、江淮大部、江汉、江南以及广西北部、重庆、贵州东部、四川东部、新疆南部和东部最高气温普遍达38～40℃,部分地区超过40℃。     

2013年1月大气环流和天气分析

2013年1月大气环流特征为:北半球极涡呈偶极型,极涡范围及强度较常年偏弱,中高纬环流呈三波型,欧亚大陆槽位于西西伯利亚,位置偏北,引导多股冷空气影响我国北方,月内中高纬环流形势调整较大,上旬以经向型环流为主,中下旬则转为纬向型环流;西太平洋副热带高压接近常年同期,东亚大槽位于西北太平洋西岸,较常年偏强,南支槽位于90°E附近,较常年略偏弱.2013年1月,全国平均气温为-5.2℃,略低于常年同期(-5.0℃).月内气温阶段性调整明显,上旬,较同期偏低3℃,下旬,较同期偏高1.7℃.全国平均降水量为6.5 mm,较常年同期(13.2 mm)偏少50.8％.月内出现一次强冷空气过程,雾霾天气频繁,共出现3次较大范围雾霾过程.南方部分地区遭受低温雨雪冰冻灾害,北方局地遭受雪灾,云南大部、贵州西部及四川南部等地气象干旱持续.     

2013年5月大气环流和天气分析

2013年5月环流特征如下:北半球极涡呈单极型分布,中心强度较常年偏强2～4 dagpm,东亚高纬环流呈4波型分布,其中新西伯利亚地区有一切断低涡,造成了新疆北部的降温天气;南支波动较常年同期活跃,南海季风爆发较常年同期偏早,副热带高压逐步西伸北抬.5月,全国平均气温为16.9℃,较常年同期(16.2℃)偏高0.7℃;全国平均降水量为85.5 mm,较常年同期(69.5 mm)偏多23.0％,为1961年以来历史同期第二多.月内,我国主要天气特点是:南方暴雨频发,20个省市遭受风雹袭击,北方地区出现一次沙尘天气.     

2013年11月大气环流和天气分析

2013年11月大气环流主要特征是：北半球极涡呈单极型分布,主体位于北极圈内,强度较常年同期偏强;欧亚中高纬环流经向度较小;南支槽平均位置大致位于80°E附近,同时,副热带高压较常年同期偏强,位置偏西、偏北。11月,全国平均降水量为22.5 mm,较常年同期（18.8 mm）偏多19.7%。全国平均气温为3.6℃,较常年同期（2.9℃）偏高0.7℃。月内,我国出现3次冷空气过程和6次较强降水过程。东北地区出现了两次强降雪过程,部分地区出现暴雪到大暴雪;台风海燕给华南地区带来较大风雨影响;北方冬麦区及江南大部出现明显降水,干旱缓解;由于冷空气势力弱,中东部地区雾霾天气频发,全国平均雾霾日数为4.3天,为1961年以来历史同期最多。     

2013年7月大气环流和天气分析

2013年7月环流特征如下:欧亚中高纬呈西低东高异常分布型,我国中高纬多短波槽活动,西太平洋副高强度较常年偏强,西南季风较常年偏强。7月全国平均降水量138.9 mm,较常年同期（120.6 mm）偏多15.2%,为1951年以来第四多雨年;全国平均气温为22.4℃,较常年同期（21.9℃）偏高0.5℃。月内共出现11次强降水过程,多站出现极端日降水量。7月共有4个热带气旋在南海和西北太平洋活动,并有“温比亚”、“苏力”、“西马仑”等3个热带气旋登陆。江南、江淮、江汉及重庆等地出现持续高温天气,全国100个气象观测站发生极端高温事件。