2024年7月大气环流和天气分析

2024年7月北半球极涡呈绕极分布,较常年同期偏强;西北太平洋副热带高压较常年同期强度偏强,位置偏西、偏北。全国平均降水量为139.9 mm,较常年同期偏多15%,为1961年以来历史同期第三多,有33个国家级气象观测站日降水量达到或突破历史极值;出现7次区域性暴雨天气过程,受台风格美及其残余环流影响,24—28日台湾地区、福建东北部、广东东部、湖南东部和南部等地局地先后出现特大暴雨。月内有2个台风生成,较常年同期偏少。全国平均气温为23.2℃,较常年同期偏高1.0℃,为1961年以来历史同期最高,浙江大部、江苏南部、江西西北部、湖南中部等地月平均气温较常年同期偏高2~4℃;出现持续性高温过程,南方共有53个国家级气象观测站日最高气温达到或超过历史极值;高温日数较常年同期明显偏多,江南局地高温日数超过25 d。

“23·7”华北极端暴雨精细特征和天气学成因分析

2023年7月29日至8月1日,华北京津冀地区遭受极端特大暴雨袭击,导致区域性洪涝灾害,造成重大经济损失和人员伤亡。为探明此次“23·7”华北极端降水过程的基本特征和形成原因,基于地面自动气象站分钟级降水资料、风廓线雷达和雨滴谱仪观测资料及ERA5再分析数据,揭示了“23·7”华北极端暴雨的精细特征和天气学成因。结果表明:(1)此次降水过程持续时间长、累计雨量极大,特大暴雨落区、突破降水量历史极值的国家级观测站站点密集分布在京津冀太行山近山地区,降水呈现显著极端性、区域性差异和阶段性变化。河北和北京太行山东侧迎风坡地区出现持续性、强度相对稳定的强降水过程,雨滴谱分布偏向于高雨滴数密度、小雨滴直径的海洋型对流降水;京津冀平原地区过程雨量明显小于山区,但中尺度对流雨带活跃,降水阵性、对流性特征明显。(2)在“杜苏芮”台风残涡、西太平洋副热带高压、大陆高压等天气系统协同作用下,中层位势高度场出现罕见的“北高南低”+“西低东高”的稳定天气形势。北上台风“杜苏芮”残涡在高压坝以及太行山、燕山地形影响下移动缓慢,残涡中心北侧的地形障碍流与低空东南风之间形成稳定倒槽,京津冀地区出现持续性低层辐合,同时配合来自南海季风和东部洋面台风“卡努”的双路水汽输送,导致京津冀地区出现长历时、区域性极端暴雨过程。(3)在阶段性降水发展过程中,与台风残涡相关的倒槽、暖切变线、低空急流等精细结构调控了中尺度对流系统的组织和发展特征,7月31日早晨至上午京津冀地区出现超过22 m/s的超低空东南风急流,配合对流和地形抬升等因素影响,降水强度明显增强,北京西部山前出现超100 mm/h的极端雨强。此次极端降水事件中的地形影响、中小尺度特征以及极端暴雨可预报性等问题尚待更深入研究。

2024年2月我国两次大范围雨雪冰冻天气对比

2024年1月31日—2月7日(过程Ⅰ)和2月19—25日(过程Ⅱ)我国中东部地区先后出现两次大范围、持续性的雨雪冰冻天气过程,利用地面观测、再分析资料、双偏振雷达、雨滴谱等分析两次过程的雨雪冰冻实况、微物理特征、环流形势和层结特征,并对比二者异同。结果表明:两次过程的影响区域、持续时间和总降水量接近,但过程Ⅰ积冰更厚、积雪更深,过程Ⅱ影响范围更广、降雪量更大。过程Ⅰ降水粒子从上到下呈3层结构特征,即冰晶层-融化层-液态层,过程Ⅱ呈4层结构特征,即冰晶层-融化层-液态层-再冻结层,导致过程Ⅰ冻雨更明显、积冰更厚,过程Ⅱ冰粒更多、积雪深度较浅、积冰厚度较薄。环流形势和层结特征显示两次过程均为西伯利亚高压和南支系统的协同作用,但过程Ⅱ低层急流强度和地面西伯利亚高压更强,导致过程Ⅱ中层暖层和低层冷层的强度均强于过程Ⅰ,而冷层更强是过程Ⅱ冰粒更明显的直接原因。

春季厄尔尼诺快速衰减对华北夏季降水的影响

利用再分析的陆地降水、环流和辐射数据,以及表征大气波动的指数,对比了1951—2020年期间El Nino春季快速衰减年和缓慢衰减年的东亚环流和华北夏季降水异常情况,并从大气波动强度的角度探讨了为何El Nino在一些年份的春季会发生快速衰减。结果表明,相较于其他不发生El Nino衰减的年份,El Nino春季快速衰减年华北7、8月的降水量显著偏多,尤其是8月;而El Nino缓慢衰减年夏季,华北降水相较其他年份偏多不明显。El Nino春季快速衰减年6—8月850 hPa上菲律宾到南海存在异常反气旋,其强度强于El Nino缓慢衰减年;El Nino春季快速衰减年8月500 hPa西太平洋副热带高压(西太副高)显著偏北,而缓慢衰减年西太副高偏北的特征不明显,而是以偏西为主;200 hPa副热带西风急流在El Nino春季快速衰减年8月显著偏北,而在El Nino缓慢衰减年中反而略偏南;El Nino春季快速衰减年6—8月沃克环流显著偏强,相比之下El Nino缓慢衰减年沃克环流偏强的特征要弱很多。上述环流异常特征为El Nino春季快速衰减年华北7—8月降水异常偏多提供了有利条件。通过近地面风场合成分析发现,春季El Nino快速衰减月前后,赤道中西太平洋异常东风爆发非常明显,而El Nino缓慢衰减年的异常东风信号较弱。春季El Nino快速衰减前印度洋对流活动非常强盛,并向海洋性大陆传播,这种对流可能通过不断激发大气波动,继而引发近地面东风爆发,最终导致El Nino出现快速衰减。

IPCC AR6对地球气候系统中反馈机制的新认识

气候反馈反映了气候系统内部对外界干扰的适应过程,在很大程度上影响对未来气候变化的预估。本文对政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告(AR6)中有关气候反馈的内容进行了梳理。相比第五次评估报告(AR5),AR6对云反馈的认识有了较大提高,尤其是副热带海洋上空低云的反馈。AR6认为在高信度上云反馈参数为正值,即对气候变化起到一种放大效应。不过,云反馈的不确定范围在所有反馈机制中依然是最大的。除了普朗克反馈外,其他反馈机制(包括水汽、温度直减率、地表反照率、云、生物地球物理和非CO_(2)生物地球化学反馈)均在正值区间或零附近,总体上对气候变化起到放大效应。AR6对总的气候反馈的估计值为-1.16 W·m^(-2)·℃^(-1),5%~95%的置信区间为[-1.81,-0.51]W·m^(-2)·℃^(-1)。随着气候平均态的增暖,气候反馈参数很可能会更靠近正值。