湖北省持续低温雨雪过程评估与分析

气候变化背景下,极端持续低温雨雪过程时有发生,给社会生活带来诸多不利影响,为了进一步评估持续低温雨雪天气,对湖北省单站持续低温雨雪过程的评估指标进行了修订,同时建立区域性持续低温雨雪过程评估模型,并将修订后的评估指标应用于湖北省单站及区域性持续低温雨雪过程的梳理及分析。结果表明:(1)湖北省最严重的5次区域性持续低温雨雪过程分别出现在1954、1969、1977、1984和2008年,最严重的是1954年12月24日-1955年1月18日的过程,其次是2008年1月12日-2008年2月5日的过程。(2)湖北省区域性持续低温雨雪过程的易发区主要集中在鄂西的高山或半高山地区、江汉平原荆州一带、汉江河谷一带、鄂东南南部低山平原地区以及鄂东北山脉的缺口处。(3)气候变暖的背景下,湖北省单站和区域性持续低温雨雪过程均是在20世纪80年代前发生次数多,90年代后属于减少的阶段,但其强度更趋极端。

我国南方西南和中东部区域两次持续性低温雨雪过程与关键环流系统的关系研究

利用NCEP再分析资料和国家气象信息中心提供的753站逐日气温和降水资料,对比分析了我国南方西南和中东部区域两次持续10 d以上的低温雨雪过程,结果表明:(1)两次过程中欧亚大陆中高纬东亚大槽均加深,但环流形势有差异。西南过程呈现"北高南低"形势,关键脊区在贝加尔湖,而中东部区域过程"北高南低"和"西高东低"形势共存,关键脊区从乌拉尔山延伸至贝加尔湖。两次过程异常的环流与北大西洋向东传播的波列有关。(2)西南过程关键脊区提前过程3 d发展并东移至贝加尔湖,形成稳定形势;而中东部区域过程关键脊区提前过程一周发展,在开始日达最强。两次过程均伴随蒙古高压东移南压使地面降温,500 hPa关键脊区超前蒙古高压2 d变化。西南过程降温主要受到冷平流和绝热冷却影响,而中东部区域过程主要受到冷平流的影响。(3)西南过程水汽来自孟加拉湾,只受南支槽支配。中东部区域过程水汽来自孟加拉湾、南海和西太平洋,由南支槽和西太平副热带高压的共同影响。两次过程水汽正收支主要来自南边界。

我国南方两次低温雨雪天气成因对比分析

2018年末和2021年末我国南方分别发生了一次大范围的低温雨雪天气,通过对比分析两次低温雨雪天气成因,结果表明:两次过程期间,对流层中层中高纬阻塞流场显著,阻高位于贝加尔湖西侧,脊前偏北气流在下游横槽后部堆积,使得西伯利亚高压强度增强。东传的Rossby波在阻高区域发生能量频散,利于阻高减弱、崩溃,横槽转竖引导槽后冷空气南下,导致地面强烈降温,同时在西伯利亚高压东侧和南侧,低频风温度平流是造成强降温的主要原因。低纬南支槽活跃,向北的暖湿空气与中高纬南下的冷空气汇合,造成我国南方大范围的低温雨雪、冻雨天气。与2018年过程相比,2021年过程持续时间较短,降水范围小,关键区域降温幅度更大,是因为2021年过程期间Rossby波能量频散更快,阻高维持时间较短,冷空气从中高纬地区直接南下侵袭我国,而2018年冷空气在贝加尔湖附近发生堆积、西折,向南渗透时势力减弱。

江西双季早稻播种育秧期低温连阴雨灾害分析

基于江西省82个国家气象站点1961—2023年的逐日气象资料,研究了江西省双季早稻播种育秧期低温连阴雨气象灾害风险,结果表明:1961—2023年江西省早稻播种育秧期平均气温以0.379℃/10 a的速度升高,日照时数呈先减后增趋势;不同等级低温连阴雨灾害发生天数均呈先增后减趋势,高频区发生在1980s、1990s,2000年以后则发生较少;2001—2023年的整体发生频率比1961—2000年的低,但高频区向赣西北转移,赣东北和赣中有所减弱;综合风险等级显示,高风险区主要分布在抚州市、吉安市、萍乡市、宜春市、南昌市和九江市,中风险区主要包括赣南北部和赣东北地区,低风险区以赣南南部地区为主。

2024年2月大气环流和天气分析

2024年2月北半球大气环流主要特征表现为极涡呈偶极型,东半球极涡中心位于鄂霍次克海到勘察加半岛上空,较常年同期偏强,影响我国的冷空气路径偏东;中纬度环流呈三波型,位于西伯利亚的平均槽较常年偏强,西风带短波槽活动频繁;南支槽位置偏东,西太平洋副热带高压显著偏强。2月全国平均气温为-1.8℃,较常年同期(-1.3℃)偏低0.5℃;平均降水量为22.5 mm,较常年同期(16.3 mm)偏多38%。月内有3次主要冷空气过程,其中2月17—22日强寒潮造成剧烈降温和显著低温。受南下冷空气和强盛的西南暖湿气流共同影响,月内出现2次大范围持续性低温雨雪冰冻天气过程,冻雨强度大、范围广,降水量具有极端性,对春运造成严重影响。此外,2月还出现了年度首次沙尘和强对流天气过程。

贵州省2008年与2022年年初低温雨雪冻雨天气过程对比分析

为了解贵州2008年与2022年年初低温雨雪天气过程差异,该文选取常规气象观测资料以及NCEP再分析资料,采用时空分布统计,环流背景、相关性分析等方法,对2008年和2022年年初贵州省低温雨雪冻雨天气过程进行对比分析。结果表明:2022年低温雨雪与2008年相比偏轻,气温偏低程度和冻雨、降雪站数与2008年相比均偏低偏少,尤其是冻雨站数与2008年相比明显偏少,但2022年最大雪深超过2008年。2008年和2022年低温雨雪期间,副高异常增强、阻塞高压形势稳固,北极明显升温,孟加拉湾和南海持续的水汽输送以及逆温层的存在,拉尼娜事件的影响,为这2次雨雪冰冻灾害提供重要的环流背景。2008年低温雨雪过程中副高位置比2022年偏北偏西,持续时间长,海平面气压高压中心强度更大;2022年副高最强强度指数和面积指数较2008年偏强,但持续时间短,鄂霍次克海低涡强度和逆温与2008年相比偏弱。

1951—2020年中国南方地区低温雨雪冰冻危险性评估

基于1951—2020年中国南方12个省(市、区)258个气象站的平均温度和降水量日数据,提取低温雨雪冰冻事件及其过程负积温、累积降水量及日最大降水量等指标,表征不同重现期下(5 a、10 a、30 a、50 a)的低温、雨雪、冰冻灾害危险性分布,再依据交通线路数据评估暴露风险。结果表明,发生次数较多地区集中在海拔较高的贵州、湖北、安徽、江苏等。平均持续时间的空间分布呈条带状,高值区边界较清晰,其中持续时间较长的区域在贵州和湖南。50 a一遇下的低温、雨雪、冰冻的负积温最低值为−78.2℃,累积降水量最大值为83.2 mm,日降水量最大值为38.9 mm。湖北、湖南、贵州、安徽及江西等地危险性较高,上述高危险区均存在高风险路段。

四川省水稻移栽——分蘖期低温连阴雨时空分布

为对四川水稻不同生育期低温连阴雨灾害防护提供科学依据,将四川根据地形及气候特点分为6个子区域,基于1961—2020年91个气象台站资料,运用线性倾向估计法,结合低温连阴雨灾害指标,计算灾害发生频率、灾害指数、气候倾向率等分析低温连阴雨灾害时空分布特征。结果表明:(1)四川省水稻移栽—分蘖期轻、中、重度低温灾害发生频率分别为0.38%~27.5%、0%~57.6%和0%~75.3%。虽然轻度冷害发生频率小,但覆盖面积最广,中度次之,主要在川西南山地区,重度冷害高发站为广安、隆昌。(2)轻、中、重度连阴雨灾害发生频率为8.8%~25.5%、1.4%~18.0%、0%~11.2%,轻、中、重度连阴雨灾害发生频率呈递减趋势,中、重度灾害在川西南山地区北部发生频率最高。(3)低温连阴雨灾害发生频率0%~26.1%。低温连阴雨灾害主要在川西南山地区北部、盆南丘陵区、盆周边缘山地区出现。(4)1961—2020年有23个站低温连阴雨灾害发生天数年际变化显著。在川西南山地南部、盆周边缘山地区、盆中浅丘区每10年灾害天数有所减少,其余地区则灾害天数增加。川西南山地区北部和盆南丘陵区为低温连阴雨高发区;四川省水稻移栽—分蘖期低温连阴雨灾害除盆南丘陵区及盆东平行岭谷区外部分站点外,四川大部分地区近年来低温连阴雨灾害减少。

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。

2018年1—2月中国地区低温雨雪天气特征分析

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料和国家气象信息中心观测站温度资料,对2018年1月26日至2月4日中国地区的典型低温雨雪天气事件进行分析。结果表明:低温雨雪天气发生前,极涡开始向西倾斜收缩并逐渐呈椭圆状,受极涡异常增强影响,冷空气南下加强。强高压脊在低温雨雪天气发生前15 d左右形成,并在乌拉尔山地区发展形成稳定且强大的西伯利亚高压,该高压在欧亚大陆北部不断增强且向东移动。低温雨雪天气发生前2 d,850 hPa风场的两支异常偏南气流配合异常的水汽输送,与500 hPa乌拉尔山上游呈东北—西南方向并逐渐减弱的位势高度正距平共同作用,导致西伯利亚地区的异常强冷中心聚积大量冷空气并南下,为此次中国地区低温雨雪天气提供了有利条件。

贺州市一次低温雨雪冰冻天气成因及预报效果分析

利用常规观测资料和数值模式预报产品,对2022年2月19—23日贺州市低温雨雪冰冻天气成因及预报效果进行分析。结果表明,此次过程是500hPa高空槽槽后偏北气流引导地面冷空气南下,配合中低层切变线影响造成;欧洲中心数值预报模式(EC)和中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)模式预报产品与实况相比均有一定的偏差,其中EC细网格模式对此次低温雨雪冰冻天气过程的温度和降雨预报效果较好。

成都地区蓝莓果期气象灾害的时空特征分析

利用1961—2020年成都地区14个国家级考核气象观测站逐日最低气温、逐日最高气温、日累计日照时数、日总降水量资料,应用气候倾向率、灾害指数、灾害发生频率方法,并结合气象灾害指标,统计分析了该地区蓝莓果期气象灾害时空分布特征。

中国南方2008年1月罕见低温雨雪冰冻灾害发生的原因及其与气候变暖的关系

2008年1月中国南方发生的低温、雨雪、冰冻灾害不是一个局地或地区性现象,它是同期发生的亚洲大范围冰雪灾害链中的一环,在影响范围和灾害程度上是最严重的一环。它有3个主要特征:(1)降雪、冻雨和降雨3种天气并存,冻雨是导致南方致灾的主要原因;(2)低温、雨雪、冻雨天气强度大,根据中国国家气候中心和南方各省气象部门的统计及分析,有8项气象要素打破同期中国历史记录;(3)低温、雨雪、冰冻天气持续时间长,破历史记录。这次低温、雨雪冰冻灾害形成的原因不是单一的,是多种因素在同一时段,同一地区相互配合和迭加的结果,其中La Nina事件是灾害发生的气候背景,它为雨雪冰冻天气提供了冷空气侵袭中国南方的前提条件;欧亚大气环流异常持续性是造成冷空气不断侵袭中国南方的直接原因;孟加拉湾和南海地区暖湿气流的北上是大范围冻雨和降雪形成并持续在中国南方的必要条件。

中国低温雨雪冰冻灾害危险性评估与区划

利用1960—2009年全国542个站点的常规气象观测资料,从灾害成因角度筛选评估指标,建立灾害危险性评估的气象指标体系,基于不同强度频率的评估思路构建综合危险性指数,对中国低温雨雪冰冻灾害危险性进行评估和区划。结果表明:(1)中国大部地区属于低危险区,高危险区主要集中于黑龙江—吉林—辽宁东部—内蒙古东部、新疆北部、青海南部—西藏东北部—甘肃南部。南方绝大部分地区均处于极低危险区。(2)南方地区内部相对高危险区主要集中在四川中南部云南东北部—贵州西部、湖南东部、安徽南部—江西北部、河南北部。(3)高危险区的分布与地形、纬度均有着密切的关系。

黑潮和北大西洋海温异常在2008年1月我国南方雪灾中的可能作用的数值模拟

根据NCEP/NCAR再分析资料、NOAA扩展重建海表温度资料,利用中国科学院大气物理研究所全球大气环流谱模式(IAP-T42L9)模拟了大气环流对黑潮区、北大西洋海温异常偏暖的响应特征,并探讨了黑潮区、北大西洋海温异常在2008年1月我国南方雪灾中的作用。通过模拟场与观测场的比较表明,在考虑黑潮区和北大西洋海温异常偏暖的情况下,模式比较成功地模拟出了2008年1月我国南方发生低温、雨雪、冰冻天气的各种主要环流特征。黑潮区海温升高导致东亚沿海位势高度增加,西太平洋副热带高压偏北。它一方面不利于冷空气向下游输送,导致冷空气在我国长江流域及其以南地区堆积;另一方面加强了海洋的暖湿气流及向我国长江流域及其以南地区的水汽输送,为我国南方雨雪天气形成提供了充沛的水汽条件,有利于我国南方低温、雨雪、冰冻天气的持续。北大西洋海温异常偏暖对中高纬地区中西伯利亚阻塞高压的形成有重要作用。受其影响,我国除受东路冷空气活动的影响外,中纬度还不断有西路冷空气随着西风带槽脊东移影响我国东部地区。它是导致我国南方低温、雨雪、冰冻天气持续的另一个重要原因。

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。

湖北省2008年初低温雨雪冰冻灾害特点及影响分析

2008年初,湖北省出现了自1954/1955年冬季以来最严重的低温雨雪冰冻灾害,直接经济损失高达110亿元以上,分析评估此次灾害的基本特点及对各行各业的影响,可为今后抗御类似灾害提供依据。结果表明:①此次灾害影响范围广,受灾人数多,损失重,第三、四场雪使危害迅速加剧,后续效应强、时间长;②影响行业可分为交通、电网及供电系统、通讯、农业、林业、企业和市政设施、居民生活、湖泊结冰等8大类,并可细分为24小类,涉及社会和人们生活的众多方面,足见影响面之广,危害之重;③影响因子以低温、冰冻(道路结冰、电线覆冰)、雪压等为主,另外还有大风、雪雾、湖泊封冻、冰雪融化等;④由于降雪及低温持续时间长、雪量大,对农林业危害严重;由于电力、通讯、建筑设施以及道路结冰严重,对电网、电力供应、交通安全以及社会公众生产、生活等造成极大的影响。

2008年初湖北省低温雨雪冰冻天气温度平流配置分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,对2008年1月11日—2月1日湖北省低温雨雪冰冻过程进行温度平流空间分布诊断分析。结果表明:低温雨雪冰冻期间,湖北省近地层不断有弱冷空气补充和渗透;中层暖平流、低层冷垫和南方沿冷垫向上爬升的暖空气是湖北省降雪最基本的条件,而湖北省东部出现强降雪的另一个更重要的原因就是低层偏东回流带来的暖平流;当冷空气充斥湖北省上空整层大气时,则预示雨雪将减弱停止。

广西低温雨雪冰冻灾害危险性评估和区划

利用广西壮族自治区91个台站1960—2020年上一年度12月至当年3月逐日气象数据,基于气象灾害危险性主要由气象危险因子活动强度和活动频次评估思路构建综合危险性指标,对广西低温雨雪冰冻灾害危险性进行评估和区划。结果表明:①广西低温雨雪冰冻的影响主要在桂东北和桂东区域,次低危险性区及低危险性区位于桂西、西南和桂南部沿海。灾害危险性主要来自低温。②危险区等级由东北向西南呈递减趋势,这种递减趋势低纬度要比高纬度明显,同时,随着纬度的增高,危险性区等级增大。在同一纬度上,又随着经度的偏东危险性区等级增大。③高危险区,占总面积的4.1%;次高危险性区占总面积的15.6%;中危险性占总面积的23.0%;次低危险性区及低危险性区分别占总面积的26.7%、30.6%。

湖北省1954/2008年历史罕见持续低温冰雪过程对比分析

1954年12月26日-1955年1月18日湖北省遭遇了120年一遇的历史罕见持续低温冰雪灾害。2008年1月13日-2月3日,湖北省再次出现了一次持续低温冰雪过程,严重程度仅次于1954年,为70年一遇。利用常规天气图和数值预报产品资料,应用天气学和波谱分析方法,对比分析了两次过程的环流形势特征及能谱特征。结果表明:两次过程具有基本一致的长波系统背景场、水汽条件、地面冷空气条件;在低温冰雪过程中,850～700hPa存在明显逆温层;中高纬度、中低纬度能量谱强度、输送和转换有明显的变化,并且与天气系统的变化相对应。但是,两次天气过程的表现形式有明显差异,而且前者的主要影响系统,如阻塞高压、低涡、副高和地面冷高压等的强度均明显比后者强。