基于超热因子的中国热浪事件气候特征分析

采用世界气象组织气候委员会推荐基于超热因子(excess heat factor,EHF)的热浪指标并加以拓展,对中国1958—2013年的热浪事件气候变化进行分析。结果表明:华中、华东和西北地区的平均热浪次数要略多于中国其他地区;华东和华中地区的热浪最长持续天数和热浪总天数最多;热浪EHF最大值、年均EHF值和EHF中位数值有北高南低的分布特征;华东、华中地区的轻度、中度热浪天数较多,重度热浪天数较少,中国北部和西部则相反;中国热浪EHF年总量有增加的趋势、准3年的年际变化周期和明显的年代际突变;中国大部分地区的高温热浪有增加趋势,但在华中、华北、东北的部分地区变化不显著。以云南德钦站为例说明中国西部高原地区不仅存在高温热浪事件,而且在进入21世纪后日益严重。

1961-2017年中国热浪特征及其对植被的影响

明确热浪特征及其对植被的影响对于工农业的发展和生态环境的维护至关重要。基于中国712个气象站点的日平均气温资料和归一化植被指数(NDVI)数据,以超热因子为指标定义热浪事件,并选择热浪次数、最长持续时间、频次和强度4个指数分析1961-2017年中国地区8个子区域热浪事件的时空变化特征,最后采用Spearman秩相关分析法探究热浪事件对植被的影响。结果表明,4个热浪指数呈显著增加的趋势,且在20世纪90年代和21世纪初发生突变。热浪次数、最长持续时间、频次在中国青藏、西部和东部地区的多年均值和变化趋势较大,热浪强度的多年均值和变化趋势均呈现出北高南低的空间变化特征。热浪事件对植被的生长情况具有显著的影响,在东南沿海、内蒙古东部和新疆东部地区热浪事件对植被生长具有抑制作用,而在中国西部、青藏和西南地区热浪事件对植被生长的促进作用较明显。

2018年夏季东北极端高温事件物理机制分析

基于观测资料和再分析资料,研究分析了2018年夏季中国东北地区持续多日出现高温异常事件的形成机理。首先分析了整个夏季该地区观测台站逐日的温度资料,计算了观测台站的超热因子(Excess Heat Factor,EHF)指数,发现东北地区出现高温异常的时段主要是7月和8月,异常高温的发生区域集中在东北南部。在此期间,东亚大气环流形势的异常主要表现为南亚高压和西太平洋副热带高压强度异常增强,作用相互重叠和位置持续偏北。进一步的分析可以注意到,二者的重叠造成研究区域内有负涡度异常增强,使得南亚高压和西太平洋副热带高压在北推的过程中不断带动东北南部上空负涡度异常增强,并伴随有异常下沉气流,下沉绝热增温与晴空辐射增温,这可能是东北南部地表增温的一个重要原因。相关分析证实,在整个夏季东北南部地表气温与其上空300 hPa至500 hPa涡度异常都有显著的负相关关系。因此,南亚高压和西太平洋副热带高压之间的相互叠加组合是导致东北南部在2018年夏季7、8月份出现高温异常的主要原因。进一步的研究发现,夏季副热带西风急流中准定常Rossby波能量的传播与南亚高压和西太平洋副热带高压异常增强有密切联系,同时夏季西太平洋暖池的显著增暖导致了菲律宾地区异常旺盛的对流活动,进而在500 hPa高度场上激发出PJ(太平洋—日本涛动)波列,从另一个路径上促进了西太平洋副热带高压偏强偏北。