歐亞大陸關鍵區(qū)阻塞高壓及其與我國冬季災害性天氣氣候關系的研究.pdf

1、從上世紀40年代開始，阻塞高壓(或簡稱阻高)便逐漸得到國內外氣象科技工作者們的廣泛關注，這主要是由于阻塞高壓的形成與維持可以引起區(qū)域乃至半球范圍的大尺度氣團動量和熱量的強烈經(jīng)向交換，導致大范圍的天氣氣候異常，造成嚴重的氣象災害。因此，在全球氣候變暖的背景下，對歐亞大陸關鍵區(qū)的阻塞高壓進行深入研究，這對于揭示大氣環(huán)流異常與極端天氣氣候事件頻發(fā)之間的內在關系以及進一步提高中期天氣預報準確率都具有重要的科學意義和現(xiàn)實意義?；诖?，本文首先對現(xiàn)

2、有的阻塞高壓指數(shù)進行歸納總結，大致劃分為四種。選取2008年初南方低溫雨雪冰凍災害期間的阻塞高壓為個例，并結合國內外的研究，全面對比分析了這四種阻塞高壓定量表征方法的優(yōu)缺點。此后，在阻塞高壓指數(shù)對比的基礎上，選擇能反映阻高動力學和熱力學本質并且檢索效果較好的阻高指數(shù)-PV-θ指數(shù)，對歐亞大陸影響我國天氣氣候較大的三個關鍵地區(qū)(烏拉爾山、貝加爾湖和鄂霍茨克海)阻塞高壓進行了統(tǒng)計分析，進一步研究了阻塞高壓與熱帶海洋地區(qū)ENSO，中高緯度PN

3、A、NAO以及EA遙相關型等大尺度模態(tài)的關系。最后，著重研究了歐亞大陸三個關鍵地區(qū)阻塞高壓對于我國冬季災害性天氣氣候的影響，主要包括寒潮、低溫雨雪冰凍、連陰雨和冬季干旱等。主要結論如下。
　　 1、歸納總結現(xiàn)有的客觀定量表征阻塞高壓的方法，大致可劃分為：距平方法、T&M方法、PV-θ法和環(huán)流型法四種方法。以2008年初中國南方低溫雨雪冰凍災害期間阻塞高壓事件為例，逐一分析了各種客觀定量表征的阻塞高壓方法的優(yōu)、缺點，通過對比分析發(fā)

4、現(xiàn)每一種方法都有其優(yōu)缺點。相對而言，距平法和T&M方法簡單易行;環(huán)流型法和PV-θ方法客觀識別能力較強，應用前景較好。不管怎樣，每種阻高客觀檢索方法作為一種可識別的方法都具有其可行性，研究者和業(yè)務部門可以針對具體情況選取適合的方法。比較而言，PV-θ阻高指數(shù)是對過去單純利用高度和環(huán)流特征構造阻高指數(shù)的一種新的突破，其較強的客觀識別能力能更好地滿足實際應用的需求。
　　 2、利用PV-θ阻高指數(shù)對1950～2008年歐亞大陸三個關

5、鍵地區(qū)阻高活動特征進行了統(tǒng)計分析。發(fā)現(xiàn)，這三個關鍵地區(qū)中烏拉爾山的年均阻塞頻次是較高的，貝加爾湖和鄂霍茨克海地區(qū)的則相對較低?？傮w上，在烏拉爾山地區(qū)，年均阻塞頻次在冬春夏季節(jié)較多而在秋季較少；貝加爾湖地區(qū)阻塞年均頻次在冬夏秋季較多，春季較少；鄂霍茨克海年均阻高頻次在冬夏季較多，而春秋季節(jié)較少；另外，夏季歐亞大陸地區(qū)年均阻塞頻次在烏拉爾山和鄂霍茨克海地區(qū)有非常明顯的雙阻特征。在全球變暖的背景下，1950～2008年，烏拉爾山和貝加爾湖地區(qū)

6、的阻高次數(shù)和天數(shù)有明顯的線性增加趨勢，而鄂霍茨克海地區(qū)，阻高活動也都有線性增加趨勢，但并不顯著。利用Morlet小波對影響我國天氣的三個關鍵區(qū)的阻高活動進行了周期性分析，顯示近59年來，烏拉爾山阻高活動主要存在2a和4a的顯著性周期;貝加爾湖地區(qū)的阻高次數(shù)周期性主要體現(xiàn)在1970s到1980s存在的4～5年的顯著性周期，鄂霍茨克海地區(qū)主要是阻高次數(shù)在1970s中期～1990s中期存在6～8a的顯著性周期。
　　 3、ENS0對于

7、歐亞大陸三個關鍵地區(qū)阻高活動有直接或間接影響。在El Ni(n)o年冬季，歐亞大陸三個關鍵地區(qū)阻高活動被抑制，而在La Ni(n)a年三個地區(qū)的阻高活動則得到加強；夏季處于發(fā)展時期的La Ni(n)a年，ENSO活動對于鄂霍茨克海地區(qū)的阻高活動有加強作用，相比較而言，處于發(fā)展時期的El Ni(n)o、處于衰退時期的El Ni(n)o和La Ni(n)a年夏季，ENS0活動對于三個關鍵地區(qū)阻高的影響都不顯著。
　　 4、NAO、E

8、A和PNA型遙相關對于歐亞大陸三個關鍵地區(qū)阻高活動有直接或間接影響。冬(春)季弱NAO有利于烏拉爾山(烏拉爾山和貝加爾湖)阻高形成;夏秋季節(jié)NAO對三個關鍵地區(qū)阻高影響較小。冬季強EA不利于三個地區(qū)阻塞的形成；在秋季，弱的EA有利于烏拉爾山到貝加爾湖西部地區(qū)阻塞高壓的形成；春夏季節(jié)，EA對于三個關鍵地區(qū)影響不大。弱的PNA在冬季對烏拉爾山和貝加爾湖西部阻塞高壓的形成有促進作用;秋季，強的PNA有利于烏拉爾山到貝加爾湖西部地區(qū)阻塞高壓的形

9、成;PNA在春夏季節(jié)對三個關鍵地區(qū)阻塞高壓的影響不顯著。
　　 5、研究歐亞大陸三個關鍵地區(qū)阻塞高壓對于我國冬季災害性天氣(包括寒潮、低溫雨雪冰凍，連陰雨以及冬季干旱)的影響，主要結論如下：阻塞高壓對寒潮天氣有重要影響，超過40％的寒潮天氣是由阻高過程造成的，阻塞高壓長時間維持的穩(wěn)固形勢以及高壓北伸帶來的北方冷空氣對于我國寒潮天氣的出現(xiàn)有著非常大的作用。阻塞高壓的異常是造成2008年初南方低溫雨雪冰凍災害的重要原因，與1950～

10、2008年的同期相比，2008年1月1日-2月2日期間三個關鍵地區(qū)阻塞高壓主要有以下幾個方面的異常特征：(1)阻高發(fā)生日數(shù)上：烏拉爾山和貝加爾湖阻高發(fā)生日數(shù)顯著偏多，而鄂霍茨克海地區(qū)阻高日數(shù)比平均值略微偏少；(2)阻高強度上：烏拉爾山阻塞高壓的強度偏強，貝加爾湖和鄂霍茨克海地區(qū)阻塞高壓的強度則偏弱；(3)阻高發(fā)生位置上：烏拉爾山地區(qū)最大PV-θ指數(shù)發(fā)生位置偏東，而貝加爾湖地區(qū)最大PV-θ指數(shù)發(fā)生位置偏西，這種位置的配置說明此次災害天氣過

11、程期間歐亞大陸關鍵地區(qū)阻塞高壓在位置上很集中。對1月10日-2月2日南方連陰雨有作用的阻塞高壓主要集中在烏拉爾山和貝加爾湖西部地區(qū)，阻高對于連陰雨的作用主要有兩個方面，長時間維持使得分裂出的小槽活動偏多造成冷空氣活動頻繁，以及強大阻塞高壓的維持使得冷空氣不斷南下補給。分析了阻塞高壓對我國冬季干旱所起到的作用，發(fā)現(xiàn)在處于干旱事件的冬季，烏拉爾山西部地區(qū)容易有阻塞高壓的產(chǎn)生;而在沒有干旱事件發(fā)生的冬季，貝加爾湖地區(qū)容易有阻塞高壓的產(chǎn)生。統(tǒng)計