2008年初中国南方低温雨雪冰冻事件的等熵位涡分析

利用等熵位涡理论对2008年初发生在我国南方的低温雨雪冰冻事件进行了诊断分析,结果表明,这次低温雨雪冰冻天气事件第一阶段的强冷空气主要来自新地岛以东洋面的平流层下部和对流层上部,从第二到第四阶段除了新地岛以东洋面外,还有来自北欧和拉普帖夫海、地中海的高位涡强冷空气补充。伴随着高层高位涡向南传播,高位涡气块在垂直方向强烈向下伸展、对流层顶动力异常,引起高位涡区气块旋转加强、正涡度增加及其前方低层正涡度的产生,而其后方,因绕高位涡中心气流沿等熵面下沉,地面高压迅速发展,低位涡气块则相反。过程期间,由于巴尔喀什湖高位涡中心和地中海高位涡主体(低涡)的存在和维持,孟加拉湾上空正相对涡度输送频繁,使得南支槽不断生消;而乌拉尔山低位涡带(高脊)和贝加尔湖高位涡中心(低涡)由于低、高位涡空气的不断注入,发生一次次的替换和发展,在引导冷空气持续南下与孟加拉湾北上的暖湿气流长时间在我国华南上空汇合的同时,还导致地面西伯利亚高压反复增强并分裂小高压数次南下,地面强冷空气不断补充,最终造成华南低温雨雪冰冻天气的长时间持续。

西南地区冬季低温冰冻雨雪事件异常的大尺度环流特征

本文利用国家气象局气象信息中心提供的逐日最高、最低气温和日降水数据以及ERA5、NCEP/NCAR再分析资料,主要运用Mann-Kendall突变检验法及合成分析法对西南地区冬季低温冰冻雨雪事件的时空变化特征及其异常的大尺度环流特征进行了分析。结果表明:1) 西南地区低温冰冻雨雪事件存在一个“偏多–偏少”的年代际振荡特征,在1994年左右发生突变,从21世纪开始呈现显著下降趋势。2) 事件发生区域主要在川西高原至贵州中部一带,贵州中部一带在1月频次最多,到2月频次减少,同时川西高原发生频次增多。3) 在事件多发年,贝加尔湖到中国江淮地区为异常气旋式环流,我国南海到西南华南地区为异常西伸高压环流系统,沿异常气旋式环流西侧南下的冷空气与异常高压环流西北侧的暖湿空气在西南地区汇合,形成低温雨雪天气。相反,在少发年,大气环流场的变化特征与多发年呈相反变化态势,不利于低温冰冻雨雪事件的发生。

青藏高原东部和西南地区低温冰冻雨雪事件的时空变化特征

利用国家气象信息中心1961-2020年青藏高原东部和我国西南地区157个站点逐日最低气温和降水量数据,定义了一个低温冰冻雨雪事件的标准,采用Mann-Kendall突变检验、滑动t检验和EOF等方法分析了两个地区低温冰冻雨雪事件的气候特征和时空变化特征。结果表明:(1)青藏高原东部和西南地区低温冰冻雨雪发生的频次及其降水量的年变化的气候特征有明显的不同。青藏高原呈现出明显的双周期年变化,初春3月达最大值,秋季10月达第二峰值;西南地区则是U型的单周期年变化,在冬季1月最多。(2)高原上发生频次最多的区域在青海三江源和藏北怒江源地区,西南地区发生频次最多的区域在贵州的西部。(3)EOF分解得到的前3个模态表明不同季节低温冰冻雨雪频次的时空间变化有明显的不同。青藏高原春季和秋季第一空间分布模态呈全区一致变化,时间系数具有明显年代际振荡特征,春季在20世纪70年代末到2000年发生的频次较多,经历了“偏少-偏多-偏少”的演变过程;秋季在20世纪60~70年代低温冰冻雨雪频次偏多,在1981年前后发生年代际突变,之后发生的频次偏少;冬季第一空间分布模态以西南地区冬季变化为主,表明西南地区冬季在1985年前后有明显的突变特征,经历了“偏多-偏少”的变化过程;冬季第二空间分布模态以高原地区冬季变化为主,其时间变化特征与高原春季时间变化类似,2009年左右有明显的突变特征。

1951—2017年冬季中国南方持续性冰冻雨雪事件的气候特征及其与环流异常的联系

采用1950—2018年中国753站逐日气温和降水资料及NCEP/NCAR逐日再分析资料,确定了1951—2017年冬季中国南方强持续性冰冻雨雪事件,并对其时空特征、区划及事件爆发日的环流特征进行分析。结果表明:(1)中国南方持续性冰冻雨雪事件存在显著的2~3 a周期变化,且1985年前后发生了突变,虽然近年来其强度呈显著减弱趋势,但仍然发生了多次强持续性冰冻雨雪事件;(2)持续性冰冻雨雪事件在中国南方中西部发生频次高、持续日数长,在中国南方中东部则强度更大;(3)中国南方37次强持续性冰冻雨雪事件可划分为华中型、华南型和西南型3类;(4)3类持续性冰冻雨雪事件爆发日,欧亚大陆500 hPa位势高度异常呈现北高南低,蒙古高压显著偏强、中心南进,该配置有利于北方冷空气向南输送,且南支槽显著加深,水汽向北输送活跃。三者的不同之处在于蒙古高压强度及影响范围存在差异,其中西南型最强、范围最大、南伸显著,华南型次之;华中型、华南型的水汽输送受南支槽和副热带高压共同影响,而西南型的水汽输送仅受南支槽调控。

2018年1月南方雨雪天气的形成及其与冬季风异常的关系

2018年1月3~7日和24~28日,我国南方地区出现了两次雨雪冰冻事件。本文利用台站观测资料和再分析资料,研究了它们的形成原因及其与冬季风异常的关系。结果表明,两次降水过程中,乌拉尔山地区有高压脊稳定维持,西风带多小波动活动,南支扰动活跃。受冷空气和南支槽等系统的影响,南方地区出现大范围降水、降雪,而这种稳定形势与平流层的环流特征有关系。1月平均的平流层极涡强度异常偏强,有利于低层环流的稳定。在1月份,南北不同纬带冬季风的强度有着显著的差别,大多数情况下呈现了不一致甚至相反的态势。南方雨雪冰冻天气往往发生在北方北风偏强、而南方南风偏强的时候。在季节尺度上,当冬季风呈现"北强南弱"的反相变化模态时,即北方北风、南方南风距平时,南方地区容易出现雨雪天气。

气候变暖背景下降水持续性与相态变化的研究综述

持续性降水和固态降水(或近地面气温为0℃左右的降水)都能导致洪涝和低温雨雪冰冻等灾害性的极端事件,对人民群众生命和财产安全以及社会经济发展也会造成严重危害。目前中外围绕降水量、极端降水事件变化等已开展了大量研究,但在降水持续性和相态变化的特征及其影响机理方面的研究仍显不足。因此,围绕降水持续性和相态变化的相关研究,对近20余年来取得的一些重要研究进展进行回顾。研究指出,在气候变暖背景下降水持续性和相态变化的特征在全球范围内表现出了区域上的不一致性。有关降水持续性变化方面,中国南方地区持续性降水过程及其产生的降水量呈现增多趋势,但北方地区呈现减少的趋势,而西南地区长持续性降水呈下降趋势。至于降水相态变化方面,中国南方地区持续性雨雪冰冻事件在气候变暖背景下总体呈减少趋势。这些变化除了与气候变暖有关外,可能还与大气遥相关模态、低频振荡及ENSO事件等引起的大气环流异常有关。今后应该更多开展气候变暖背景下降水持续性和相态变化的特征、可能机理以及其与气候变暖的可能联系方面的研究,以期通过相关研究深入理解中国降水持续性与相态变化的规律、成因及其与旱涝、低温雨雪灾害等的联系,进一步加深对气候变暖背景下中国天气、气候的影响及其机理的认识。