内蒙古极端低温事件发生的环流特征及预测概念模型

利用50a（1961-2010年）的日最低气温计算阈值,超过此阈值为极端低温事件。将内蒙古东、中、西部的极端最低气温事件进行四季划分统计．讨论分析这些地区的极端低温事件与大气环流、海洋因子的关系。分析研究表明：内蒙古极端低温事件主要发生在冬季（12月至次年2月）,集中在20世纪60年代初至80年代中期,80年代中期至90年代末基本上没有发生,90年代末以后又陆续发生,但强度、范围明显减小。极端低温事件与北半球极涡、北极涛动、北太平洋涛动、南方涛动、海气相互作用、副热带高压、两风带环流存在着大体一致的年代际震荡趋势,同时与冷空气南下的路径有关,而且相关关系显著。通过相关检验,建立内蒙古极端低温事件的预测概念模型．以此应J}=fj于实际的业务当中．减少极端事件发生引发的各方面损失。     

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。     

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。     

我国冬季气候数值预测潜力的初步分析

20世纪80年代以来,我国南方地区先后在1984年冬季和2008年冬季发生了两次过程相似的极端天气事件。为了考察该类天气事件的气候预测潜力,分别利用中国科学院大气物理研究所的2层和9层全球大气环流模式进行了跨年度集合回报试验。结果表明,两个模式都表现出了一定的预测能力,但针对我国不同的区域和气候因子,预测能力存在差异,例如,2层模式对我国东部近地面风场异常的预测潜力相对较大,而9层模式对月平均降水距平百分率的预测能力则更为突出一些。综合两个模式的集合回报结果来看,包含该类极端天气事件的关键区月平均降水异常和近地层风场异常都具有一定程度的气候可预测性。与降水的预报技巧相比,模式对近地面风场的预测能力要更为稳定一些。     

极端天气气候事件监测与预测研究进展及其应用综述

极端天气气候事件(简称"极端事件")分为单站极端事件和区域性极端事件。本文回顾了极端事件的研究进展,首先回顾了单站极端温度、极端降水和干旱事件的观测研究及相关指数,进而对近年来不断增多的区域性极端事件研究做了简要回顾,最后还回顾了极端事件气候预测研究进展。同时,对国内外在极端事件气候监测和预测业务现状进行了初步总结,并指出:在极端事件气候监测方面中国的业务产品较丰富,并率先开展了针对区域性极端事件的监测业务,但在产品表现形式上缺乏统一组织,特别是英文产品表现力严重不足;在极端事件气候预测方面,国家气候中心发展了两种方法:一个是基于物理统计的BP-CCA和OSR的干旱预测方法,另一个基于国家气候中心月动力延伸预报模式(DERF)的高温预测方法。最后,对极端事件监测和预测业务发展及相关科学问题给出展望,指出应根据极端事件的业务需求继续加强相关研究和业务能力建设。     

太原气候变暖特征及主要极端天气气候事件变化研究

近45a来，太原平川和山区年平均气温为明显上升趋势，夜间增温是太原气候变暖的一个重要特征。1986年、1993年分别为山区和平川年平均气温转折年份，山区从1985年开始冬季平均气温发生突变。近45a来，太原年降水量呈减少趋势，主要是夏、秋季降水减少造成。在气候变暖的背景下，太原平川和山区年暴雨日数变化平稳，高温和春旱发生频次在增加，山区夏旱也呈缓慢增加趋势；太原山区霜期明显缩短，初霜在推迟，终霜在提前。     

2018年7月北半球极端天气气候事件及环流特征分析

2018年7月北半球天气气候显著异常,极端事件高发。欧洲、北非、东亚以及北美的大部分地区均遭受严重的高温热浪侵袭;印度、东南亚、中国西南部以及日本西部等地出现极端降水;西太平洋台风活动异常活跃,移动路径偏北。初步诊断表明,北半球中高纬度,由低层到高层稳定维持的异常高压系统是导致北半球中高纬度大部分地区高温热浪持续发生的直接原因。其中异常偏强、偏北的副热带高压,以及增强、东伸的南亚高压与东亚地区持续高温和极端降水事件直接相关;低层菲律宾周围异常活跃的对流活动和强盛的西南水汽输送共同导致南亚、东南亚地区极端降水发生。热带太平洋大部分地区偏暖的海温条件和菲律宾附近异常气旋性环流则与异常活跃的台风活动有关。更需要关注的是,北半球尤其是东亚地区大气环流的异常主要受海洋表面热力状况以及其他区域大气环流遥相关的影响。     

阳泉市主汛期极端气候事件演变特征

利用1972年-2008年阳泉6月-8月的珏最高气温、降水量、风和天气现象等观测资料,分别统计了高温、暴雨、冰雹、雷暴和大风等极端气候事件发生的概率及分布特点,以期为探索阳泉气候变化的规律和研究方法做出较好的尝试.     

2021年陕西极端秋雨事件环流特征及成因

利用国家气候中心提供的88项环流指数资料、 陕西省101个气象站逐日降水资料、NCEP/NCAR 25°×25°逐日再分析资料,分析了2021年陕西极端秋雨期间的大气环流特征及成因,结果表明：持续受冷暖气流共同影响,陕西出现了长达52 d的秋雨事件,秋雨出现早、结束晚,呈现自北向南增多的空间分布特征,较气候态降水量异常偏大;500 hPa高度场距平在中高纬“东高西低”的环流分布形态和巴尔喀什湖到贝加尔湖地区的显著负异常区,有利于引导高空槽底部分裂冷空气南下;低纬度异常偏强、偏西、偏大的副热带高压有利于外围暖湿气流向西北地区东部输送水汽和能量;850 hPa风场上东北地区东部存在的异常反气旋环流引导偏东路径的冷湿气流与来自孟加拉湾、南海及西北太平洋的充沛暖湿气流在西北地区形成水汽汇,造成陕西降水偏多;陕西持续位于40°N的高空急流入口区南侧,具备高空辐散、低层辐合的有利动力条件;稳定维持在105°E～110°E的θse能量锋区,多次受弱冷空气侵入,是导致秋雨中出现暴雨的主要原因。     

北京奥运期间极端天气气候事件背景分析

利用北京市 1 951～ 2 0 0 1年 51年 7月下旬至 9月上旬的日最高气温、降水量、风、天气现象等观测资料 ,分别以旬为单位统计了高温、洪涝、大风、大雾、雷暴等对体育竞赛影响较大的极端天气气候事件发生的概率及分布特点 ,以期为 2 0 0 8年北京奥运会提供极端天气气候事件发生的气候背景资料。     

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。     

开封大雾气候特征及预报

利用1961～2000年气象资料，分析了开封市大雾天气分布规律、天气特征，并总结出大雾产生的几种天气形势，找出预报指标。     

内蒙古春季久旱转雨大气环流系统特征

利用1960-2009年春季内蒙古104个测站逐日降水量资料,统计出春季第一次有效降水作为久旱转雨天气过程,分析了近50年春季久旱转雨降水特征和年代变化,利用NCEP/NCAR再分析资料分析了久旱转雨的大气环流型.结果表明,20世纪60-80年代内蒙古春季久旱转雨天气过程平均为1～2次,90年代有3次,表明1998年以后出现的频次明显增多.60-80年代500hPa高度场在高纬度欧亚大陆地区为一脊一槽的环流形势,乌拉尔山为高压脊,西伯利亚地区维持一稳定的低涡槽系统,西风急流位于50°-60°N之间,内蒙古受强西风控制;中低纬度地区的西风槽成为久旱转雨的主要影响系统. 1990-2007年500hPa高度场上,在高纬度地区东亚大槽位置偏北,欧亚大陆50°-60°N西风急流北抬至70°-80N,中高纬度地区贝加尔湖到东北地区和蒙古高原为低涡,中低纬度地区多短波槽、脊活动.2008年和2009年又出现了60-80年代的环流特征.对500hPa环流系统进行了分型,得到3种类型:A型(蒙古冷槽(涡))、B型(贝加尔湖低涡)和C型(东北低涡).这3种类型是造成内蒙古春季久旱转雨的主要环流系统.     

1981－2020年沂沭河流域极端降水事件特征及环流背景

利用1981—2020年沂沭河流域内12个气象台站逐日降水观测资料,西太平洋副热带高压（西太副高）指数、太平洋年代际振荡指数（PDO）等资料以及NCEP/NCAR逐日再分析资料,采用线性趋势分析、累积距平法联合滑动t检验、morlet小波分析、相关性分析、合成分析等方法,研究近40 a沂沭河流域极端降水事件的时空变化特征,并进一步研究极端降水指数与气候因子之间的相关性以及极端降水事件的异常环流背景。结果表明：沂沭河流域极端降水事件具有整体上增多且强度增强的特征,且近年来在频次和年极端降水量上波动峰间值增大,分别为6.2 d/a、538.2 mm/a,极端降水事件日趋严重。空间分布上南多北少,中部、北部较南部增速更明显。极端降水频次和年极端降水量均在1989年和2002年左右突增;极端降水强度在1989年突增,2000年左右突减。极端降水的频次、强度和年极端降水量分别以22 a、10 a和22 a的周期波动为主。西太副高的脊线位置跟频次和年极端降水量具有正相关性,PDO与频次和年极端降水量具有负相关性。东亚夏季风强度和西太副高的位置是影响沂沭河流域极端降水事件多寡的重要因子,在预测该流域的极端降水情况时可做参考依据。     

北极区近30年环流的变化及对中国强冷事件的影响

利用1971—2000年NCEP再分析资料和中央气象台提供的我国强冷空气过程统计资料,分析了近30年冬半年北极区及中高纬度地区大气环流形势的气候变化以及对中国强冷事件的影响。结果表明,20世纪70~90年代北极区大气温度发生了明显变化,极涡系统也随之改变。80年代中期前,极涡范围偏大;之后面积减小。从长期趋势来看,70年代中期至90年代中期,极涡强度与面积呈反位相变化;同期,亚洲中高纬地区大气环流也相应调整,总体趋势由低指数向高指数模态转变,环流经向度减小;东亚大槽东迁,槽线90年代比70年代东移了近1个经距,冬季则更为突出,平均东移2.2个经距;西伯利亚冷高压也发生了年代变迁,70年代高压强度弱、控制范围偏小,80年代增强,范围明显扩大,90年代高压中心强度变化不大,但高压主体向南扩展的纬度较80年代偏北1~2个纬距,主体面积减小了5%。研究表明,正是由于极区、近极区环流系统的改变,造成近30年我国强冷空气爆发的事件特性发生了年代际变化。70年代强冷事件最为频繁,以西路冷空气为主,80年代频次明显减少,以偏西北路冷空气为主,但多源自新地岛东部,极端强冷事件降温距平达到最大,单次冷空气势力最强;90年代强冷事件频次又有所增加,但冷空气强度明显减弱。究其原因,主要与气候增暖、积温偏高,易产生降温有关。而上述近30年冷事件频次和强度的变化特征符合极端天气事件与气候变化的关系,因此我国强冷空气爆发事件特性的改变可能也是气候增暖的结果和反映。     

Atmospheric Circulation and Dynamic Mechanism for Persistent Haze Events in the Beijing–Tianjin–Hebei Region

In this study, regional persistent haze events(RPHEs) in the Beijing–Tianjin–Hebei(BTH) region were identified based on the Objective Identification Technique for Regional Extreme Events for the period 1980–2013. The formation mechanisms of the severe RPHEs were investigated with focus on the atmospheric circulation and dynamic mechanisms. Results indicated that:(1) 49 RPHEs occurred during the past 34 years.(2) The severe RPHEs could be categorized into two types according to the large-scale circulation, i.e. the zonal westerly airflow(ZWA) type and the high-pressure ridge(HPR) type. When the ZWA-type RPHEs occurred, the BTH region was controlled by near zonal westerly airflow in the mid–upper troposphere.Southwesterly winds prevailed in the lower troposphere, and near-surface wind speeds were only 1–2 ms~(-1). Warm and humid air originating from the northwestern Pacific was transported into the region, where the relative humidity was 70% to 80%, creating favorable moisture conditions. When the HPR-type RPHEs appeared, northwesterly airflow in the mid–upper troposphere controlled the region. Westerly winds prevailed in the lower troposphere and the moisture conditions were relatively weak.(3) Descending motion in the mid-lower troposphere caused by the above two circulation types provided a crucial dynamic mechanism for the formation of the two types of RPHEs. The descending motion contributed to a reduction in the height of the planetary boundary layer(PBL), which generated an inversion in the lower troposphere. This inversion trapped the abundant pollution and moisture in the lower PBL, leading to high concentrations of pollutants.     

北半球春季大气臭氧年际变化特征及其对大气温度和环流场的影响

北半球春季中高纬地区大气臭氧总量具有明显的年际变化，正（负）异常时，与其相应对的流层平均温度、位势高度场均为负（正）异常，平流层异常情况相反，北大西洋地区大气臭氧年际异常与其他地区正好相反，这是区别大气臭氧与其他温室气体影响的重要标志。     

夏季长江中下游和华南两类雨型的环流特征及预测信号

利用中国南方66站降水观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用经验正交函数分解（EOF）、合成分析和相关分析等方法,对夏季长江中下游和华南两类雨型进行了划分,对比分析了两类雨型同期大气环流和前期海温及环流的差异,以探讨两类雨型的形成机制及前期预测信号。结果表明:20世纪80年代之前华南型出现的频次较高,之后长江中下游型出现频次增多;长江中下游型年西太平洋副热带高压（副高）偏强偏西偏南,东亚夏季风（EASM）偏弱,副热带西风急流位置偏南,乌拉尔山阻塞高压（乌阻）和鄂霍次克海阻塞高压（鄂阻）较强,欧亚中高纬以经向环流为主,冷暖空气在长江中下游辐合,导致长江中下游降水偏多;华南型年大气环流与长江中下游型年大体相反,登陆华南的台风偏多,冷暖空气在华南地区辐合,导致华南地区降水偏多;其中副高的脊线位置和中高纬阻塞强弱是长江中下游型和华南型形成的关键因素。两类雨型前期海温分析表明,长江中下游型年,前冬赤道中东太平洋和印度洋偏暖,为典型的东部型El Ni?o,副热带南印度洋偶极子（SIOD）呈负位相,春季El Ni?o衰减,SIOD负位相也减弱,但印度洋持续增暖;华南型年,前冬和春季的海洋演变与长江中下游型年大体相反;关键区域海温与长江中下游夏季降水（YRR）和华南夏季降水（SCR）的年际关系存在年代际变化,YRR和SCR与前冬Ni?o3.4指数、SIOD指数和春季热带印度洋全区一致海温模态（IOBW）指数的相关关系在80年代之后逐步减弱,这主要是由于这三个关键海温指数与EASM及副高脊线的相关关系在80年代之后逐步减弱;两类雨型前期大气环流差异分析表明,春季大气环流的差异性要比前冬显著,长江中下游型年,春季副高、南海副高、马斯克林高压（马高）、澳大利亚高压（澳高）均偏强,大西洋欧洲区极涡强度偏弱,北太平洋涛动（NPO）呈正位相;华南型年春季的关键环流系统异常不明显,仅大西洋欧洲区极涡强度偏强,NPO呈负位相。前期海温演变及春季大气环流关键系统的异常可以作为两类雨型年的一些预测信号。