黑龙江省冬季异常冷气候事件判定及其与环流指数的关系

以连续5 d日平均气温负距平超过1倍标准差为标准，对黑龙江省冬季异常冷气候事件进行了判断。经普查，黑龙江省1961-2018年冬季共发生52次异常冷气候事件,累计天数427 d。1961-1986年为高发期，平均年发生1.35次，次均天数为8.7 d；1987-2008年为低发期，平均年发生0.32次，次均天数为9d；2009-2018年为较高发生期，平均年发生1次，次均天数为5.9 d。在异常冷气候事件低发期，发生次数较少，但每次事件持续时间更长。最近10年异常冷气候事件发生较多，但每次持续时间较短。以0.3个标准差作为等级划分标准，1961-2018年该省冬季发生一级、二级、三级异常冷气候事件分别为13次、17次、22次，其中一级多发生在1986年前。为了揭示异常冷气候事件发生的天气气候机制，分析了该事件与月尺度同期环流指数异常的对应关系。北半球极涡面积异常偏大、极涡强度异常偏强、东亚槽位置异常偏西和AO异常负位相与异常冷气候事件发生有较好的对应关系，尤其是12月、1月的北半球极涡面积，12月东亚槽位置，1、2月东亚槽强度和2月AO，为研究该省异常冷气候事件的形成机理和预测提供了参考。     

黑龙江省冬季极端寒冷指数的构建及年代际变化研究

利用1961—2020年黑龙江省冬季逐日气温资料,以连续5 d日平均气温低于一个标准差来判定极端冷事件,进而利用冷事件的持续天数和气温累计距平构建冬季极端寒冷指数(Extreme Cold Index of Winter,ECIW)。在此基础上深入研究了ECIW的年代际变化特征及其环流差异。结果表明：近60 a来黑龙江省ECIW呈显著上升趋势,且在1987年前后发生了年代际突变,突变后冬季冷事件强度显著减小。回归分析表明,突变前的1961—1985年,当ECIW强度偏强时,环流呈现北极涛动负位相和弱的欧亚遥相关型正位相分布特征,西北高东南低的环流配置下东亚中高纬环流经向度加大,影响黑龙江省的冷空气较强。而突变后的1991—2020年,环流呈现典型的欧亚遥相关型正位相分布,东亚温带急流显著偏弱,北高南低的配置下黑龙江上空低值系统活跃。对北极涛动、欧亚遥相关型、西伯利亚高压、东亚冬季风等指数与ECIW的相关和偏相关分析表明,北极涛动和欧亚遥相关型是影响ECIW的重要环流因子,1961—1985年北极涛动是主导因子,1991—2020年欧亚遥相关型是主导因子。     

华北平原气候变暖对气象灾害发生趋势的影响

利用华北平原1961-2005年逐日平均气温,最高、最低气温和降水资料,从强度和频率两方面对比分析了该平原地区1961-1991年(Ⅰ阶段)和1992-2005年(Ⅱ阶段)的高温、低温、旱、涝及暴雨灾害事件发生频率和强度的空间变化特征。结果表明:年平均气温在1992年发生变暖突变,气候变暖使得华北平原北部、东部大部分地区高温频率、强度增大,南部减小;低温频率、强度在整个研究区域内减小明显,河北西南部、河南东部以及山东半岛频率减小幅度较大,北部低温强度减小幅度大于南部;不同等级旱灾的发生频率在整个华北平原都有所增大,北部尤其明显,涝灾发生频率增大的区域主要在东部和南部;北京以北、山东中部以及河南大部分地区暴雨发生频率在气候变暖后增大。     

1951-2007年的ENSO事件及其特征值

基于新的气候标准场(1971-2000年),对ENSO事件的定义及表征特征值作了综合评述.根据海洋尼诺指数ONI,确定了1951-2007年的ENSO事件,计18次暖事件和13次冷事件.通过对1951年以来逐月资料的统计分析,对ENSO的主要指数进行了相关分析,定义了ENSO事件的强度指数,并确定了1997-1998年发生的是自1951年以来最强的暖事件.     

四川盆地突发性暖区暴雨特征及环境场条件分析

本文统计了2012～2018年四川盆地在弱天气系统影响条件下出现的30次突发性暖区暴雨过程,按850hPa影响系统将其分为了偏东风型、偏南风型和低涡型3类,并利用地面自动站和实况探空观测资料统计了暴雨的时空分布特征和相关物理量阈值,利用ERA-Interim再分析资料对各类暴雨的环流平均场进行了分析。主要结论为:(1)偏东风型和偏南风型暴雨均出现在盆地西部,其中偏东风型雨带更靠近龙门山脉,低涡型暴雨主要出现在盆地南部,3类暴雨过程中的短时强降水具有明显的日变化特征,都是夜间增多,次日上午减少;(2)暖区暴雨临近时,500hPa四川盆地为西太平洋副热带高压外围的偏南或弱波动气流,700 hPa云贵至四川盆地为西南气流,850 hPa贵州至四川盆地为偏东或偏南气流,平均风速增大2～4m·s~(-1),暴雨主要出现在850hPa风速辐合及浅薄的低涡环流区域,在偏东风型暴雨过程中,龙门山地形的强迫抬升也起到了重要作用。(3)暖区暴雨发生在异常高能高湿的条件下,850 hPa平均比湿达16.8 g·kg~(-1)、CAPE平均值达1956 J·kg~(-1)、K指数平均值达40.1℃,显著高于气候平均值和一般暴雨过程。     

近48年来广东春旱的变化

为了更好地做好广东省春旱的短期气候预测，用EOF分析、小波分析和相关分析等方法，对近48年（1957—2004年）来广东受害较大的春旱（2—5月）的变化规律及其成因进行了研究。结果表明，广东春季降水具有明显的2～3年和4年左右的年际变化以及36年左右的年代际变化。春旱主要发生在1960—1971年和1994—2004年，20世纪90年代以来严重春旱的发生呈增多趋势。1976／1977年之后，阶段性的冷与涝、暖与旱相对应，而其之前的这一相关性则不好。广东春季降水的异常主要与极涡、西太平副热带高压的强弱、亚洲大陆及其以北的500hPa环流异常有关。异常春早年500hPa同期环流场上极涡较强，偏向鄂霍次克海，亚洲大陆及其以北为明显的正高度距平，冷空气的活动偏强，副高偏东偏弱。850hpa流场上广东到南海盛行偏北气流，不利于降水的产生。异常涝年的情况则基本相反。     

云南近46年降水与气温变化趋势的特征分析

利用云南1961-2007年降水与气温资料进行线性趋势分析和突变检验。结果表明,近46年来云南年均降水量是趋于减少的,其中夏季降水量减少较为明显,减少率为4.5 mm/10a,且夏季降水在1971年前后发生了由多到少的突变。从降水的季节变化特征及异常值统计结果来看,云南雨季平均降水量是趋于减少的,而干季平均降水量趋于增加;从降水的地域分布来看,滇南地区降水呈缓慢减少趋势;滇中降水呈缓慢减少后略升状态;滇西北降水呈略升趋势;滇东北降水为明显下降趋势。近46年云南年平均气温是升高的,从全省气温变化的季节特征及异常值统计结果来看,春夏秋冬四季增温都明显,但冬季气温增加最为显著,增加率为0.27℃/10a,冬季平均气温在1995年出现了一次由冷到暖的突变。滇中及以东地区的气温变化增暖趋势明显,滇西地区气温也为增暖的变化趋势。     

2008年湖南低温雨雪冰冻天气分析与数值模拟

利用湖南省地面观测站点资料、探空资料、NCEP再分析资料及海温资料对该省2008年1月中旬至2月上旬异常低温雨雪冰冻天气形成原因进行了分析,结果表明:长时间的大气环流异常是造成此次低温雨雪冰冻天气的主要大气环流背景;温度的垂直结构分析表明,925~700hPa长时间存在强的逆温层,为冰冻提供了有利的形成环境;海温异常对气温有一定的影响作用,在拉尼娜起始年,湖南冬季平均气温偏低,出现冷冬的概率较大。通过中尺度数值天气预报模式MM5的模拟,也间接印证了冰冻的形成过程。最后,针对此异常低温雨雪冰冻天气发生特点,提出在气候变暖的大背景下仍要加强冬季极端气象灾害的研究和防范,同时加强和完善灾情上报制度。     

1961-2018年中国风速均值和极端值的时空演变特征

基于1961-2018年中国545个气象观测站点的日值平均风速、最大风速和极大风速数据,采用多种数理统计方法,从气候态特征、长期变化趋势、年际波动特征和1990年前后的差异特征诊断气候变暖背景下近58年来中国风速均值和极端值的时空演变特征。结果表明:(1)1961-2018年中国平均风速具有南低、北高的空间分异特征,而最大风速和极大风速则呈现东南低、西北高的空间分异特征,且两者的空间相关系数达0.71(n=15 642),通过了0.01显著性水平的检验。平均风速、最大风速和极大风速在1991-2018年相比1961-1990年整体以偏小为主。(2)中国平均风速、最大风速和极大风速年代距平从1960年代至2010年代逐渐由正距平为主演变为负距平为主,且1960、1970和1980年代以正距平为主,而1990、2000和2010年代以负距平为主。(3)1961-2018年中国平均风速、最大风速和极大风速均以减少趋势为主,并具有区域性和次区域性特征,其中后两者的空间相关系数达0.75(n=15 642),通过了0.01显著性水平的检验。最大风速和极大风速在1990年前后的趋势差异具有较高的空间一致性。(4)1961-2018年中国平均风速在西部地区波动相对较大,最大风速和极大风速的波动特征具有空间相似性,空间相关系数达0.57(n=15 642),通过了0.01显著性水平的检验。平均风速、最大风速和极大风速在1991-2018年相比1961-1990年波动偏大的地区明显多于偏小的地区。     

2021/2022年云南冬季异常气候特征及成因分析

基于云南省124个站点逐月气温和降水资料以及美国国家环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料,运用数理统计方法,分析了2021/2022年冬季云南气候异常的成因,得到(1)2021/2022年冬季,中低纬度地区维持北非槽、阿拉伯半岛脊、孟加拉湾槽的波列,有利于阿拉伯海、孟加拉湾、西太平洋和南海的水汽向云南境内输送,造成云南整个冬季降水偏多。(2)前(后)冬中高纬度的环流变化是造成冬季气温前暖后冷的直接原因。从前冬到后冬中高纬度欧洲大陆槽明显减弱北抬,西西伯利亚附近的脊增强,易形成阻塞高压;地面西伯利亚高压增强,东亚冬季风也明显增强。相应地冷空气从少而弱到频发并偏强,气温从明显偏高到显著偏低。(3)2021年12月到2022年2月东亚副热带急流从偏弱逐渐变为偏强,而极锋急流从偏强逐渐变为偏弱,导致冬季风逐渐增强,影响南下冷空气,致使云南冬季气温发生了前暖后冷的季节内异常变化。(4)云南上空整个冬季皆存在异常水汽辐合,水汽辐合抬升有利于降水生成。两个主要水汽输送通道一个是从阿拉伯海经孟加拉湾进入云南;另一个是从西太平洋海域经南海、中南半岛和孟加拉湾进入云南。     

东北地区落叶松毛虫灾害气象风险区划初步研究

利用黑龙江省牡丹江市海林市松毛虫发生情况与气象因子进行相关性分析,筛选出≥10℃积温正距平、夏季气温正距平和日最高气温≥30℃天数正距平、冬季气温正距平以及3-10月降水量负距平与松毛虫大发生有较好的相关性。其次,基于东北地区76个气象站,利用上述关键气象因子作为利于东北地区松毛虫大发生的气象条件进行分析。结果表明,1971-2010年40年东北地区年≥10℃积温、夏季和冬季气温均呈明显增加趋势,3-10月降水呈微弱的降低趋势,也就是说40年来东北地区气候变化趋向于利于松毛虫灾害发生。另外,对东北地区1971-2010年上述关键气象因子单因子利于松毛虫灾害发生的历史风险以及综合气象因子利于松毛虫灾害发生的历史风险进行分析,得出东北地区松毛虫灾害气象风险区划分布,结果表明吉林省中部、黑龙江大小兴安岭、牡丹江半山区的南部和西部松毛虫灾害气象风险约为10年二、三遇;辽宁大部,吉林省东南部、黑龙江松嫩平原和三江平原松毛虫灾害气象风险约为10年三至四遇。     

黑龙江省暴雪天气分析和预报技术

分析表明，造成黑龙江省暴雪的低压天气系统不仅来自西北、偏西和偏南方向，而且还有在东北和日本海新生成的，其中又以西南和南来的居多；高空影响系统主要是低槽，其次是低涡，但降暴雪时多数是低涡；造成暴雪的锋面系统以暖锋和锢囚锋为最多。另外，从造成降水的成因和水平锋生这两个角度出发，给出了7个暴雪落区的温压场模型。850hPa温度、850hPa温度平流和拔海高度决定了降水（雨、雪）的性质。     

河南省春季降水与温度变化的时空分布——基于地理信息系统的分析

春季的气候条件异常一直是制约河南省小麦生产的瓶颈之一,春旱作为河南省主要的气象灾害,严重影响了小麦的生长。近几十年来,极端天气事件随着全球气候变暖的加快而越发频繁。春季干旱发生的主要因子降水和温度的变异性显著变大。基于GIS及和河南省30年的气候整编资料,对河南省春季降水、温度及降水温度比的变化趋势及时空变化分布进行了研究。结果表明:豫南春季降水减少最为严重(南阳盆地除外),豫中次之,豫北春季降水稍有增加;从温度的变化分布来看,河南全省春季温度都呈上升趋势,其中,豫南的信阳、驻马店,豫西北的济源、焦作、洛阳、郑州及平顶山地区温度上升趋势较大,南阳盆地、豫东平原及豫北平原地带温度变化相对较小;反应春季气候异常的降水温度比豫南为负向变化最大,豫北为正向变化最大,空间分布与春季降水基本吻合。综合分析说明未来河南地区的气候变化将会更加不稳定。     

云南极端霜冻气候事件的气候特征及环流背景分析

利用云南124个气象站逐日最低气温和天气现象(霜)资料,计算最低气温低于-5℃的站点数占全省总站数的比例,定义站点比例超出25%的霜冻事件为云南极端霜冻气候事件。分析了云南极端霜冻气候事件的气候特征及环流背景。结果表明,云南极端霜冻事件发生前气温偏低,云量偏多;霜冻发生时夜间晴朗,辐射散热强烈,气温再度下降。这种霜冻属于混合霜冻或称为平流辐射霜冻。极端霜冻气候事件发生的主要原因之一是高空冷平流与底层冷高压控制下夜间晴空辐射冷却降温。发生时空气湿度较发生前小,空气相对干燥。     

东北玉米热量指数预测方法研究(Ⅰ)——热量指数与玉米产量

利用东北地区典型站点1961-2005年气象资料和东北3省1961-2005年玉米产量资料,计算分析了东北不同地区玉米热量指数的变化趋势以及与产量的关系。结果表明：受气候变暖的影响,辽宁省热量指数出现下降的趋势,而吉林省和黑龙江省的热量指数出现显著升高的趋势,气候变暖对吉林省和黑龙江省玉米生产有有利的影响。热量指数较好地反映了玉米产量与环境温度的相关关系。因此,可通过对玉米热量指数的预测进行农作物低温冷害预测,为农业生产防灾减灾提供决策依据。     

黑龙江省近年低温冷害特征再探

采用以生长季5-9月平均温度和的距平值作为低温冷害指标的方法,利用黑龙江省79个站点1971-2006年生长季气温及纬度、海拔高度等资料,计算了各站点的一般低温冷害指示值和严重低温冷害指示值,并分析了黑龙江省低温冷害的分布特征.分析结果显示:黑龙江省1971年以来的36a中出现大范围低温冷害9次;发生低温冷害的频率由南向北逐渐增加,大部地区在20%～40%之间;低温冷害主要出现在20世纪70年代、80年代和90年代前期,90年代中期以后的10a中,农区基本没有出现低温冷害.     

近43年来小兴安岭及周边地区的气候变化特征

利用黑龙江省的逐日气象资料,对过去43年中的小兴安岭及周边地区的气候变化特征进行了分析,并与黑龙江全省的情况进行了比较.结果表明:该地区的气候变化特征与黑龙江全省基本一致,气候特征的季节性变化比较明显,同时小兴安岭地区的气候变化对周边地区产生了一定的影响.全省范围内气温均呈变暖趋势,小兴安岭最低气温的升高对其周边地区有一定的拉动作用全省以及小兴安岭及其周边地区年降水量出现较大波动的同时,降水越来越集中,且小兴安岭及其周边地区的水分条件要好于全省的平均水平.     

黄淮海地区干热风灾害致灾因子时空特征分析

黄淮海地区是我国冬小麦主产区,也是干热风灾害危害最重、影响最广的地区,本研究利用黄淮海冬麦主产区81个站点1961-2017年的逐日气象数据和冬小麦生育期资料,分析了该地区小麦成熟期和干热风致灾因子的时空变化特征。在81个测站中,有23个成熟期提前趋势显著或极显著,但大部地区成熟期变化趋势不显著,有63%的站点未通过显著性检验。对干热风致灾因子达标日数和相似系数的分析表明,达到干热风灾害阈值的概率依次为14:00风速>14:00相对湿度>日最高气温,最高气温是形成干热风的主要限制因素,轻干热风的发生最高气温和相对湿度起主要作用,重干热风则是高温胁迫起决定作用,低湿条件使胁迫加重,风速只起辅助作用。揭示了该地区干热风危害总体减轻的气象条件基础,即干热风3要素表现为最高气温略降、14:00相对湿度略增、14:00风速明显减小的特征,3要素均向有利于减轻干热风发生的方向变化,对于冬小麦籽粒灌浆和产量形成是有利的。但灌浆成熟期内最低气温的显著升高,意味着气温日较差减小、小麦夜间呼吸消耗增大,对其干物质积累和产量形成带来潜在不利影响。     

东北玉米低温冷害监测预测系统——在黑龙江省的应用

利用东北玉米低温冷害监测预测系统预测分析了黑龙江省1971-2006年各年热量年型,计算了哈尔滨市1984-2006年玉米抽雄期的冷害发生概率,同时采用以5-9月平均温度和的距平作为低温冷害指标的方法计算了1971-2006年低温冷害的发生状况.结果显示,上述两种方法计算得到的低温冷害的年份与历史实况基本相符.通过对比分析发现,有81%的年份两种方法计算的结果一致,且在低温年玉米抽雄期的冷害发生概率均较大,说明东北玉米低温冷害监测预测系统在黑龙江省的应用效果较好,可为防灾减灾提供科学参考.