2022年4月云南罕见寒潮天气成因及预报偏差分析

2022年3月31日—4月2日,云南省出现历史同期罕见的寒潮天气过程.通过地面观测资料、高空观测资料和NCEP FNL资料,对此次寒潮过程的成因进行分析,并对欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)模式的形势场及最低气温进行检验.结果表明:此次寒潮过程发生在北极涛动负位相期间,西伯利亚高压偏强,欧亚中高纬形成两槽一脊的环流形势.东亚大槽后侧强劲的偏北风引导低层冷空气南移,南支槽向东移动为云南省输送暖湿气流,700 hPa切变线和地面冷锋的南侵,共同造成了此次寒潮天气过程的发生;此次寒潮过程的强降温是由过程中近地层强冷平流的作用,冷锋后部较强的垂直上升运动,引起绝热膨胀冷却作用,加剧了局地气温的下降;通过定量分析导致昆明局地气温变化的各项因子发现,昆明的降温主要受温度平流项的影响,其次是非绝热项的影响. ECMWF模式能较好地预报此次寒潮过程的高低空环流形势及降温的范围,但对降温强度的预报效果相对较差.

云南寒潮的气候特征及其不同路径的大气环流差异

利用云南省125个气象站1981—2021年逐日平均气温和最低气温的资料,分析了云南省寒潮天气的气候变化特征及大气环流特征.结果表明:①1981—2021年云南寒潮频次总体呈减少趋势,12月至次年1月为寒潮多发期,云南寒潮类型以低温寒潮为主;②当极涡偏强、贝加尔湖阻塞高压偏强、东亚大槽和南支槽偏强、西太平洋副热带高压偏弱偏南及东亚地面冷高压偏强时,云南寒潮频次偏多;③造成云南寒潮的3条路径中,东北路径和偏东路径占比达到90%以上.西北路径寒潮发生最少,通常伴随着大幅的最低气温下降,常造成云南重霜冻天气,大部分的西北路径寒潮发生在东部路径寒潮的中后期;④云南西北路径寒潮相较东部路径寒潮地面冷高压位置偏西偏强,南支槽偏东,高空冷平流偏强,低纬度西风带风速偏弱,青藏高原东南侧下沉气流偏强.

1961—2014年云南冬季寒潮活动规律及其与大气环流异常的关系

利用云南122个气象站1961—2015年逐日最低气温和平均气温资料,分析了云南冬季寒潮的活动规律以及大气环流异常特征.结果表明:①1961—2014年(近50 a)云南冬季寒潮频次(强度)呈减少(减弱)趋势,1984年为寒潮频次(强度)由多(强)转少(弱)的一个转折点.云南冬季寒潮存在8 a左右的显著性变化周期;②云南冬季寒潮与气温、降水存在较好的协同变化.当冬季寒潮频次偏多(少)时,云南气温偏低(高),降水量偏多(少);③云南冬季寒潮频次年际变异与大气环流异常密切相关.在海平面气压场,冬季北极涛动为正(负)位相、西伯利亚高压偏强(弱)以及东亚冬季风偏强(弱)时,云南冬季寒潮频次偏多(少).在500 hPa高度场,当极涡偏强(弱)、贝加尔湖高压脊偏强(弱)、东亚大槽和南支槽偏强(弱)时,有利于云南冬季寒潮频次偏多(少);④副热带对流层上层的急流变化是影响云南寒潮频次变化的一个重要因子,其可能通过影响冷涌向南爆发的频次进而影响云南寒潮的发生频次.

云南寒潮与昆明准静止锋的气候关联性分析

利用云南122个气象测站1961-2014年1-12月逐日平均气温资料和日最低气温资料及1961-2010年云贵高原地面逐日观测数据,统计分析了云南寒潮与昆明准静止锋间气候关联性。结果表明:(1)云南寒潮频次偏多区域主要位于昆明准静止锋多年平均位置的东侧(即锋后)。(2)云南寒潮频次与昆明准静止锋频次的年代际变化基本是相反的,近50年寒潮频次减少,在1985年附近,寒潮频数由偏多期转为了偏少期;昆明准静止锋频次近50年为增加,在2002年,静止锋频数由偏少期转为了偏多期。年际变化存在显著正相关关系,特别是冬季,即寒潮爆发偏多(少)时,昆明准静止锋也偏多(少),这种关系在静止锋的东侧(锋后)更为密切。(3)云南寒潮频次与昆明准静止锋平均经向位置年代际变化基本一致。近50年寒潮频次减少,静止锋平均经向位置略偏西。年际变化存在显著负相关关系,即寒潮爆发偏多(少)时,昆明准静止锋平均经向位置偏西(东),这种关系在静止锋西侧(锋前)比东侧(锋后)更为密切。(4)寒潮移动与静止锋的移动有着密切联系,即影响云南寒潮位置偏西时,昆明准静止锋位置相应偏西,反之,偏东。影响云南寒潮强度与静止锋位置存在正相关,即变温(或温度距平)越大(小),静止锋越偏东(西)。

云南冬半年极端低温事件与大气环流的关系

利用一种简化的识别方法,对1961-2019年云南冬半年区域性极端低温事件进行了判别和分析,结果表明:近59年来,云南区域性极端低温事件发生频次、累积强度和累积影响站次均呈现下降趋势,但近10年中,极端低温事件的发生频次、累积影响的站点数有所增长.云南区域性极端低温事件持续天数集中在1~4 d之间,冬半年的11月和3月发生概率较高;云南东部地区发生频率高,怒江以西的狭窄区域发生频率较低;进入20世纪80年代中以后,云南无三个季节均发生极端低温事件的年份;深秋时段极端低温事件出现的频率减少较快,近10年中没有发生.从环流特征分析来看,不同季节影响云南极端低温事件的大气环流有所不同:深秋高层300 hPa在北美大陆有Rossby波东传,500 hPa东亚地区气压场"西高东低",850 hPa东北风引导冷平流南下引起云南深秋极端低温事件活跃;冬季的极端低温事件是由300 hPa北大西洋亚速尔群岛上空Rossby波东传,500 hPa东亚地区气压场"北高南低",850 hPa中纬度东风引导冷平流东进影响;初春,300 hPa东北太平洋Rossby波东传经由斯堪的纳维亚半岛上空至东亚,500 hPa东亚地区气压场"北高南低",850 hPa东风与北风共同引导冷平流南下与南支槽在云南相遇,造成春季极寒天气.

云南寒潮时空特征及变化分析

应用1961～2008年共48 a云南125站气温资料,通过计算趋势系数等统计方法,分析全省寒潮的发生频次、时空分布特征及单站寒潮、总寒潮过程和区域寒潮过程的年代际变化及其环流特征.结果表明:单站寒潮频次呈东高西低分布;全省寒潮过程、区域寒潮过程和单站寒潮均为1月最多,2月和12月次之;省内寒潮频次在减少,东部减少趋势明显;环流分析发现在云南寒潮偏多发生年份,中高纬度地区500 hPa高度场较常年偏低,副热带高压较常年偏弱,850 hPa温度场为负距平.

文山州寒潮的气候特征分析

采用文山州8个气象观测站1980～2008年近29 a 11月～次年4月的日平均气温、最低气温、各县寒潮气温临界值Tk等资料,计算出24h及48h降温幅度,根据云南省气象局制定的全省寒潮标准,结合文山州的气候特点,找出符合文山州寒潮标准的寒潮天气过程,并统计分析这29 a来全州8站寒潮的时空分布、强度、路径等特征.统计中发现,每个站点寒潮出现的频率不仅与站点的位置有关,还与站点的海拔高度有一定的对应关系;寒潮天气出现的频率,呈逐年下降的趋势;寒潮出现前1～2 d,其各层关键区内,会出现相应的指示性变化.找到这些特征,对做好文山州寒潮的预测预报有着重要的参考价值.