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

1、從上世紀(jì)40年代開始，阻塞高壓(或簡(jiǎn)稱阻高)便逐漸得到國(guó)內(nèi)外氣象科技工作者們的廣泛關(guān)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(tuán)動(dòng)量和熱量的強(qiáng)烈經(jīng)向交換，導(dǎo)致大范圍的天氣氣候異常，造成嚴(yán)重的氣象災(zāi)害。因此，在全球氣候變暖的背景下，對(duì)歐亞大陸關(guān)鍵區(qū)的阻塞高壓進(jìn)行深入研究，這對(duì)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(nèi)在關(guān)系以及進(jìn)一步提高中期天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率都具有重要的科學(xué)意義和現(xiàn)實(shí)意義?；诖?，本文首先對(duì)現(xiàn)

2、有的阻塞高壓指數(shù)進(jìn)行歸納總結(jié)，大致劃分為四種。選取2008年初南方低溫雨雪冰凍災(zāi)害期間的阻塞高壓為個(gè)例，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外的研究，全面對(duì)比分析了這四種阻塞高壓定量表征方法的優(yōu)缺點(diǎn)。此后，在阻塞高壓指數(shù)對(duì)比的基礎(chǔ)上，選擇能反映阻高動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)本質(zhì)并且檢索效果較好的阻高指數(shù)-PV-θ指數(shù)，對(duì)歐亞大陸影響我國(guó)天氣氣候較大的三個(gè)關(guān)鍵地區(qū)(烏拉爾山、貝加爾湖和鄂霍茨克海)阻塞高壓進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)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(guān)型等大尺度模態(tài)的關(guān)系。最后，著重研究了歐亞大陸三個(gè)關(guān)鍵地區(qū)阻塞高壓對(duì)于我國(guó)冬季災(zāi)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(jié)論如下。
　　 1、歸納總結(jié)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(guó)南方低溫雨雪冰凍災(zāi)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(diǎn)，通過對(duì)比分析發(fā)

4、現(xiàn)每一種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)。相對(duì)而言，距平法和T&M方法簡(jiǎn)單易行;環(huán)流型法和PV-θ方法客觀識(shí)別能力較強(qiáng)，應(yīng)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(shí)別的方法都具有其可行性，研究者和業(yè)務(wù)部門可以針對(duì)具體情況選取適合的方法。比較而言，PV-θ阻高指數(shù)是對(duì)過去單純利用高度和環(huán)流特征構(gòu)造阻高指數(shù)的一種新的突破，其較強(qiáng)的客觀識(shí)別能力能更好地滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。
　　 2、利用PV-θ阻高指數(shù)對(duì)1950～2008年歐亞大陸三個(gè)關(guān)

5、鍵地區(qū)阻高活動(dòng)特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。發(fā)現(xiàn)，這三個(gè)關(guān)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(duì)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(shì)，而鄂霍茨克海地區(qū)，阻高活動(dòng)也都有線性增加趨勢(shì)，但并不顯著。利用Morlet小波對(duì)影響我國(guó)天氣的三個(gè)關(guān)鍵區(qū)的阻高活動(dòng)進(jìn)行了周期性分析，顯示近59年來，烏拉爾山阻高活動(dòng)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(duì)于

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

8、A和PNA型遙相關(guān)對(duì)于歐亞大陸三個(gè)關(guān)鍵地區(qū)阻高活動(dòng)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(duì)三個(gè)關(guān)鍵地區(qū)阻高影響較小。冬季強(qiáng)EA不利于三個(gè)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(duì)于三個(gè)關(guān)鍵地區(qū)影響不大。弱的PNA在冬季對(duì)烏拉爾山和貝加爾湖西部阻塞高壓的形成有促進(jìn)作用;秋季，強(qiáng)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(duì)三個(gè)關(guān)鍵地區(qū)阻塞高壓的影響不顯著。
　　 5、研究歐亞大陸三個(gè)關(guān)鍵地區(qū)阻塞高壓對(duì)于我國(guó)冬季災(zāi)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(jié)論如下：阻塞高壓對(duì)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(zhǎng)時(shí)間維持的穩(wěn)固形勢(shì)以及高壓北伸帶來的北方冷空氣對(duì)于我國(guó)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(zāi)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(gè)關(guān)鍵地區(qū)阻塞高壓主要有以下幾個(gè)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(qiáng)度上：烏拉爾山阻塞高壓的強(qiáng)度偏強(qiáng)，貝加爾湖和鄂霍茨克海地區(qū)阻塞高壓的強(qiáng)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(zāi)害天氣過

11、程期間歐亞大陸關(guān)鍵地區(qū)阻塞高壓在位置上很集中。對(duì)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(duì)于連陰雨的作用主要有兩個(gè)方面，長(zhǎng)時(shí)間維持使得分裂出的小槽活動(dòng)偏多造成冷空氣活動(dòng)頻繁，以及強(qiáng)大阻塞高壓的維持使得冷空氣不斷南下補(bǔ)給。分析了阻塞高壓對(duì)我國(guó)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(jì)