南方冰雪灾害天气大气环流异常分析

论文摘要

在全球气候变暖的大背景下,人类的生存环境和生活质量频繁受到极端天气事件的威胁。极端的天气往往具有较长的持续性,造成严重的气象灾害。发生在2008年1-2月我国南方地区大范围低温雨雪冰冻灾害,就是冰雪天气持续异常的表现。文章收集整理了南方主要气象站1951～2008年11月至次年3月逐日降水和气温等资料,确定了满足标准的19个强冰雪冻害天气案例。利用1951～2008年逐日NCEP/NCAR的2.5°×2.5°的温度、风速、高度场等再分析资料,对这19个强冰雪冻害年共36个冰冻雨雪天气过程总结为四种天气模型：横槽南支型、北脊南槽型、北脊型和高纬低涡型。分析表明：1、北方强冷空气与南方的暖湿气流交绥,也就是北方阻塞高压长时间维持与南支槽活跃是致南方冰雪冻害的有利天气形势,同时西太平洋副高脊线偏强偏西更有利于南支槽的水气输送。横槽南支型和受极涡影响的高纬低涡型的寒潮过程持续时间长、影响范围大,极易造成南方的冰冻雨雪天气。2、统计了南方持续冰雪天气发生时的垂直速度、高低层散度、水汽通量散度、温度层结以及高低空急流配置特征。对流层低层850-700hPa辐合中心较垂直上升速度中心提前1-2天出现,预示低温雨雪增强；冻雨严重年份在700hPa维持大于0℃的融化层,南支槽前的西南急流为雨雪天气提供了水汽和热量输送,高低空急流叠置存在很强的垂直切变,加强了对流层的上升运动,较强的对流形势对雨雪天气的发展有重要作用。3、我国南方强冰冻雨雪灾害年大多是拉尼娜背景下发生的,乌拉尔山阻塞高压维持,西太平洋副高的持续异常、偏北、偏西及印缅槽的持续偏强,这几种大气环流的组合异常是造成南方持续雨雪冰冻天气和致灾的直接原因。强盛的北方冷空气南下入侵至长江流域及以南促使南方发生冰雪天气。因此,冬季风异常对于南方冰雪天气有重要影响,但不一定致灾,冬季风在发源地的强度和南下的方向共同影响南方冬季降水。本文根据已有的东亚冬季风指数结合满足标准的强冰雪灾害年,选取强、弱冬季风冰雪灾害年,基于1948/49至2007/08共50年的冬季平均状态,分析强冬季风冰雪灾害年与弱冬季风冰雪灾害年之间的大气环流差异,寻找南方发生冰雪灾害时,异常强的冬季风系统中贡献大的成员。分析表明：1、强（弱）冬季风冰雪灾害年冬季东亚大槽加深（减弱）,日本海附近温度距平为负（正）,中国南方地区25°N以北温度降低（升高）,温度梯度增强（减弱）。强冬季风冰雪灾害年北方冷空气向南推进的辐度较大,我国大陆沿海一带从中纬度到低纬地区被强大的偏北风所控制,自渤海至南海一带风向的经向性非常显著,下沉气流比弱冬季风年偏南大约5个纬距。弱冬季风冰雪灾害年南风差值明显,风矢量在5。-20。N纬带上风向接近于东风,菲律宾附近呈现反气旋差值环流。2、弱冬季风冰雪灾害年自地面至3001ha的水汽输送通量大于强年,在南海与中南半岛附近向北经向风输送明显,低纬地区的偏东风水汽输送带上水汽输送通量的最大值也大于强年。垂直高度上,弱冬季风冰雪灾害年在700hPa转为南风,强冬季风冰雪灾害年则在600hPa转为南风。3、PT指数能够较好地反映我国南方冰冻雨雪灾害年。中国南方区域从地面到对流层底层,PT指数与北风分量成正相关,在对流层中低层有强的南风分量的正相关。4、6月份南印度洋的海温与次年1月份PT指数正相关,4月份SAM指数与当年6月的南印度洋海温正相关系数达到0.5以上,即南极涛动超前两个月影响南印度洋海温,海温异常升高,次年发生冰雪灾害。文章总结了我国南方地区冰雪灾害年天气模型及物理量要素,概括了冰雪冻害天气发生和维持的原因,分析了冰雪灾害年东亚冬季风系统有关成员的异常特征。下一步欲使用模式深入探究冰雪灾害年大气环流异常形势下冬季风异常的机理,为南方冰雪天气的预测预警提供理论依据,减缓极端天气事件对人民生活的影响。

论文目录

• 作者简介
• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 我国南方持续低温冰冻雨雪灾害
• 1.2 冰雪灾害大气环流
• 1.3 东亚冬季风
• 1.4 冬季风指数
• 1.5 本文研究目的和内容
• 1.5.1 研究目的
• 1.5.2 研究内容
• 1.6 本文的特色和创新
• 第二章 资料与方法
• 2.1 资料收集和整理
• 2.2 研究方法
• 2.3 冰雪灾害年的选取
• 2.4 冬季风强弱年的选取
• 第三章 冬季风气候态
• 3.1 海平面气压场和500hPa位势高度场
• 3.2 低层温度场
• 3.3 水平风场
• 3.4 水汽输送
• 第四章 我国南方冰雪灾害天气分析
• 4.1 环流概述
• 4.2 天气形势概述
• 4.3 低温冰冻雨雪天气模型
• 4.3.1 北脊南槽型
• 4.3.2 乌山脊型
• 4.3.3 横槽南支型
• 4.3.4 高纬低涡型
• 4.4 物理要素分析
• 4.4.1 动力条件
• 4.4.2 水汽条件
• 4.4.3 高空逆温
• 4.4.4 急流条件
• 4.5 冰雪天气持续异常
• 4.5.1 阻高稳定影响型
• 4.5.2 极涡持续影响型
• 4.5.3 副高和南支槽影响
• 4.5.4 环流组合异常
• 第五章 强弱冬季风冰雪灾害年的大气环流差异
• 5.1 气压场
• 5.2 风场
• 5.3 水汽输送差异
• 5.4 PT指数及与大气环流的相关分析
• 5.4.1 PT指数
• 5.4.2 PT指数与大气环流的相关分析
• 5.4.3 海温对PT指数的指示关系
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 展望
• 致谢
• 参考文献