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[回顾分析] 09-10年度我国冬季气候回顾与分析

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发表于 2010-2-28 21:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
转眼间,又到了辞冬迎春、数九末尾的3月份了, 09-10年的冬季正在向我们逐步告别。不过今年冬季的天气舞台和去年相比有过之而无不及,令我们印象深刻,不仅来得早,而且前半冬冷空气势力之强、持续时间之久和后半冬明显偏暖以及倒春寒如此严重都是近年来很少见的。即便在春天的脚步走近之际,冬姑娘还不甘心离开,时不时还会倾其全力给我国大部分地区带来寒潮天气,貌似要让我们别忘记在后半冬的温暖中依旧会出现寒冷天气。这不,惊蛰初期又将会出现一次剧烈的降温和明显的雨雪天气过程。

在我们迎来3月份的同时,论坛也成立2周年啦!在论坛的辞旧迎新之际,正好为大家奉献上一篇09-10年度冬季气候回顾与分析,希望大家共同努力,把论坛建设到一个新的高度!

要说为什么09-10年冬季在我国来得如此之早,还得先从10月份的大气环流说起。大家应该还记得,在10月初的时候,在西半球的北美地区过早迎来了强降温和大雪天气,之后北美地区冷空气活动明显偏强,气温开始呈明显偏低走势。据NOAA统计,美国本土10月平均气温为10.4度,创下1976年以来最低值,这是因为09年下半年出现厄尔尼诺现象所致。随着厄尔尼诺逐步发展,海气耦合使得大气震荡加强,由于东太暖水层明显,因此这种情况首先出现在北美地区(如下图所示)

具体情况可参考:北美严冬拉开帷幕(2009年10月中旬)美國十月平均氣溫創三十年新低

09年10月10日全球气温距平.gif

北美10月11日积雪图.gif

在北美开始经历严寒的同时,位于东半球的我国稳定受到西太副高控制,秋老虎严重,大部地区气温明显高于常年,并使得我国南方大部分出现了历史最长的夏季(见下图)

09年10月气温距平.gif

不过随着厄尔尼诺发展,海气耦合造成的影响逐步加剧,不仅是西半球、连东半球气候带漂移开始明显起来。北亚和远东地区500hPa层面出现了位势负距平,冷源开始积累,西伯利亚地区气温变得明显偏低,最终开始向南爆发(如下图)。首先在10月末-11月初,我国大部分地区遭受了当时入秋以来最强大的一次冷空气过程,降温幅度均在12度以上。这使得关外和京津唐地区集体入冬(如下图),并且上述地区还下了冬天第一场雪,其中京津唐地区降雪出现时间比常年提早了接近一个月。这股冷空气虽然来也匆匆去也匆匆,11月上旬我国关内大部分地区气温还是呈偏高,但是它已经改变了原本东亚大气环流模式,为之后冷涡持续偏向远东做了准备。

相关内容见:11月份气候带漂移监测
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 楼主| 发表于 2010-2-28 21:49 | 显示全部楼层
11月上旬后期,冷源开始整体南压,西太副高逐步减弱,我国自西向东和自北向南出现了大范围的强雨雪和强烈的降温,整个11月中旬全国基本都是在气温逐日下降中度过,除青*藏*高*原地区,其余大部分均偏低达4-6度,华中和中原部分地区偏低接近8度,由于雪后辐射降温明显,河南部分地区最低气温降至-10度以下,局部地区达到-14度多,创历史同期最低气温记录;不仅降雪区域从北方南压到长江中下游和江南地区,而且使得南岭-武夷山一线以北全部入冬,多为为建国以来最早或第二早,并且上述地区日最低气温普遍都降至0度以下(如下图)。由于前期气温明显偏高,因此江南中南部地区秋天甚是短促,一般不到2周;而长江中下游地区秋季也只有1个月左右的时间,这都是创下了历史最短秋天的记录;并且湖南南部在11月中旬就出现了降雪和低于0度的天气,这也是创了历史同期记录。再来,华南也不甘示弱,广州在11月中旬最低气温也降至了6度多,这在历史上同样不多见。

南方降水11月15-17日.jpg    11月中旬最低气温分布.gif

11月中旬距平.gif

这边特别要提到的是郴州,冷空气来之前当地气温高达24-32度,冷空气过境之后,气温迅速下降至0度左右,还出现了降雪和冻雨,过程降温幅度接近30度,成为全国降温幅度最大的地区(如下图)

郴州最低气温.jpg    郴州最高气温.jpg

11月中旬这股冷空气大大改变了全国气温的状态,一下子从之前的明显偏高变为全国性明显偏低,并奠定了前半冬天气的基本特点——冷空气势力偏强。之后11月下旬虽然冷空气强度稍有减弱,南方地区气温有所回升,但是一来由于中旬气温偏低太多,二来北方地区还是多冷空气活动,已经无力改变整个月份的气温距平状态,使得11月成为2009年第一个全国性气温偏低的一个月,大部分地区11月平均气温比10月降低8度以上,部分地区达10度多。

09年11月气温距平.gif
 楼主| 发表于 2010-2-28 21:58 | 显示全部楼层
进入12月以后,极涡继续偏向西伯利亚和远东地区(其实为偶极型),因此西北气流仍然主导我国大部分地区,特别是中东部。并且在12月中旬以后呈逐步加强(如下图500hPa位势以及距平),我国中东部地区气温均由上旬的正常或略偏高转为持续偏低的状态,中旬和下旬一共有3次强烈的冬季风过程。其中下旬的圣诞节期间,配合暖湿气流,中东部地区又出现了一次明显的雨雪天气过程。中国天气网也基本在整个12月的中期10天预报中每报都提及“冷空气势力偏强或强,全国大部分地区气温呈偏低状态”,这在以往也是非常少见的。特别是东北地区、内蒙古东北部和华北北部,从11月上旬后期开始气温持续大幅度偏低,其中东北大部分和内蒙古东北部地区偏低达2度以上,12月下旬后期东北中北部和内蒙古东北端最低气温降至-30度以下(比如哈尔滨和长春),一些地区接近了同时段历史极端最低气温(如下图)

12月上旬位势以及距平.gif

12月中旬位势及其距平.gif

09年12月气温距平.gif

哈尔滨最低气温.jpg    长春最低气温.jpg

冬天已经过去1/3,无论是南方还是北方,很多人都感到非常寒冷。有些人不禁会问,今年冬季难道是冷冬吗?是否已经可以确定了呢?

正当人们纷纷在讨论这个话题时,平流层突然发生了变化:北半球平流层中10hPa层面呈明显的偶极子分布,鄂海上空平流层为强大的暖高,位势正距平非常明显,这使得平流层开始出现明显增温(如下图)

12月北半球平流层位势.gif

12月北半球平流层位势距平.gif

平流层高层增温.gif

按照平流层爆发的经验,下传振荡到对流层引起气温升高的时间一般为一个月左右(相关内容见:关于平流层异常与对流层耦合机制的探究-2关于平流层爆发性增温的一些理解)。那么这次会不会也和以往一样呢?后冬的天气会发生明显变化吗?
 楼主| 发表于 2010-2-28 22:06 | 显示全部楼层
进入2010年1月份,极涡继续偏向东北,中东部地区的天气舞台继续维持前期偏冷的格局。尤其是1月上旬的强冷空气,不仅使得东北地区持续低温,华北北部很多地方的最低气温也降至-30度以下,不少地区破了之前历史极端最低气温或接近历史极端最低气温。与此同时我国西部地区受到暖脊的影响,气温持续偏高。特别是南疆盆地西部,日最高气温高达15度以上,犹如春天;北疆南部也达到5-10度之间,接近长江中下游地区的气温,部分地区也创下了同期历史最高纪录。详情请看:河北多站刷历史极端低温,西域多站刷历史同期最高气温之后1月上旬后期,暖脊减弱,强冷空气入侵新*疆,新*疆气温急转直下,并出现了大到暴雪,部分地区积雪达到80厘米。尔后这股冷空气在东移南下,使得淮河以南大部分地区在1月中旬前期出现了今冬气温的最低值,其中长江中下游地区普遍在-3到-6度之间。至此1月份也已经过去一半,从去年11月中旬到1月中旬全国大部分地区气温都为偏低状态,很多人觉得冷冬貌似已经成为板上订钉的事情了。

但是从1月15日以后,也就是这股强冷空气影响结束以后,东亚大气环流发生了明显的调整,沉寂了2个多月的西太副高显著增强(如下图),我国南方地区出现了一次气温剧烈回升的过程,长江中下游以南大部分地区日最高气温都达到20度左右,出现了明显的回南天。之后虽然在下旬初遭受强冷空气,气温明显回落,但是一来降不到之前的低值,二来副高比前期相对偏北,西南暖湿气流开始活跃,雨水开始逐渐增多,气温呈现偏高态势,这就标志着一年中最寒冷的时段已经过去,我国开始逐渐进入气温渐升的阶段。

特别需要注意的有2点:第一,虽然这股冷空气没有能够把南方地区的气温拖入最低点,但是却造成了北疆地区大幅度的强降温,比如阿勒泰地区气温一下子从-2度下降至接近-40度,也把前期的正距平直接拉为负距平;第二,由于副高稳定偏强和冷空气暂时减弱,我国普遍气温持续偏高(如下图),其中东北和华北地区出现今冬第一次气温正距平。尤其是1月下旬后期这段时间,南方地区升温特别明显。比如重庆于1月25日入春,仅次于1981年1月17日;海口于1月31日入夏,创了入夏最早记录。

正是由于1月下半月南方地区的猛烈升温和气温持续偏高,不仅大大拉高了1月份整体平均气温,也明显拉高了12月-1月的总体平均气温。除了东北大部、内蒙古东北部、华北北部和新*疆北端气温继续偏低,其余大部分地区气温都呈现偏高,其中南方大部地区从1月上半月的偏低0.5-1度直接变为偏高1度以上(如下图)。这使得冷冬变得扑朔迷离起来,特别是对于南方地区。而且这次升温从时间上正好是对应12月中旬平流层爆发以后的1个月时间。
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 楼主| 发表于 2010-2-28 22:13 | 显示全部楼层
历史上来看,回暖早的年份都会有比较严重的倒春寒天气,而且这和在厄尔尼诺状态下也比较吻合。那么会出现明显的倒春寒天气吗?我们继续往下看。

迈入2月份,气温升高和降水增多是其最主要的特点,特别是南方地区。首先值得关注的是:2月上旬华南地区的“返夏”天气,由于副高控制,广西和海南部分地区日最高气温已经稳定在30度左右,比常年偏高6度以上,甚是炎热。而与此同时,江南地区气温也在逐渐上升中。2月上旬末江南地区最高气温都已经普遍达到20度以上,其中江南东部部分地区最高气温达到25度以上,接近或创当地历史同期记录(如下图)。南方大部貌似即将达标暖冬。

2月上旬最高气温分布.gif

2月上旬距平.gif

不过长时间温暖的背后往往隐藏着突然的寒冷,里海涡成型,极涡开始南压。正当人们以为会在温暖中迎来虎年春节之际,老天爷给我们一个下马威。一股强烈的寒潮从2月上旬末开始袭击了全国大部分地区,我国自西北向东南出现了剧烈的强降温和大范围的强雨雪天气,其大气环流形势类似2008年的那次雪灾。江南部分地区在2月上旬末-中旬初出现了今年的初雷和冰粒雨雪天气,这给当时的春运工作增添了很大的麻烦。这股寒潮不仅使得全国大部分地区特别是南方地区气温再次转为负距平,江南地区再次降至0度以下(如下图),而且由于暖湿气流比较活跃,冷空气过境以后不能放晴,导致阴冷潮湿的天气一直持续到长假末尾,长三角在年初一凌晨还出现了大到暴雪。这股寒潮把南方能否顺利达标暖冬再次变为迷阵。所以这个虎年春节是自1996年以来最冷的一个春节,大部分地区气温都比常年偏低2-4度,华中、华南中部、西北地区和新*疆西部地区偏低4度以上(如下图),湖南南部局部偏低达6-8度。这边还是要提一下湖南郴州,因为这次冷空气依然使该地降温成为全国降温幅度最大的地区,最高气温一下子从2月10日的30度降至12日的1度多,最低气温也从21度降至0度以下(如下图)。而前期有些炎热的华南地区也出现了明显的低温阴雨倒春寒天气,日最高气温普遍下降至10度以下,加上4-5级东北风,体感非常寒冷。华南很多地区1月份没入冬,倒是在立春节气中达到了入冬标准。

2月中旬最低气温分布.gif

2月中旬距平.gif

郴州2月最高气温.jpg    郴州2月最低气温.jpg

老天貌似和春节长假约好的那般,极涡北缩,气温明显回升紧随长假结束之后。而且这次气温回升则是标志着全国性的回暖(如下图),东北大部日最高气温也回升到了0度以上,这是东北地区今年冬季第二次出现明显正距平(虽然只是昙花一现);而华北大部和西北地区东部则已经出现了10度以上的小阳春天气;对于南方地区则不用多说了,不仅这次升温标志着南方大部地区都达标暖冬标准,广西和海南部分地区还出现了今年首次35度以上的高温天气,而江南大部地区则顺利进入了气象意义上的春天,比常年提早半个月-1个月,部分地区创了最早入春记录。由于2月下旬中期以后冷暖空气交汇开始频繁,长江中下游地区多雷雨大风等强对流天气,而北方的气温则再度明显回落,其中东北地区将再次变为负距平。

最近10天最高气温分布.gif
 楼主| 发表于 2010-2-28 22:19 | 显示全部楼层
总体可见,09-10年度我国整个冬季呈现前期气温偏低,后期气温偏高;东北部偏低,西南部偏高的格局。俗称:冷得早,回暖也早。其中华北东北部、华东北部、内蒙古东北部,新*疆北部和东北大部整个冬季气温都明显偏低1度以上,正如大家起先预料的那样,的确是一个名副其实的冷冬,其强度应该大于02-03年冬季。在冬季出现如此大范围气温大幅度偏低的状态,近年来还真罕见。不过其余大部分地区则是一个标准的暖冬,显然,是不是暖冬和何时入冬并没有直接关系。另外,整个冬季东北、新*疆、华北北部、江淮和江南雨雪偏多,其中新*疆地区普遍偏多3倍以上,其余地区偏少。

09-10年冬季距平.gif

冬季降水距平.gif
 楼主| 发表于 2010-2-28 22:24 | 显示全部楼层
那么这个冬季能带给我们一些什么启示呢?

首先,再一次印证了平流层增温会给对流层的天气造成比较明显的影响,其影响滞后时间为1个月左右。

第二,全国性寒潮——除青*藏*高*原之外其余地区全部负距平的这种寒潮的路径肯定先会给新*疆造成大幅度的降温降雪天气,然后东移南下,850层面V型等温线会非常明显。这种寒潮对于南方降温幅度肯定很大,而且会造成明显的气温负距平。因为中路有利于西南暖湿气流的输送,往往伴有降水,加上地面渗透特别强,以阴冷为主。但是500hPa层面位势线不会有太大的南压。比如09年11月中旬、10年1月下旬初和2月中旬都是此类冷空气,而华北北部和东北地区则未必会有大幅度的降温。反之如果只是东路寒潮的话,东北、华北、华东降温很多,但是西部和南部将会相对比较暖和,即使出现负距平也不会很大。比如12月的那3次强冷空气过程。

需要注意的是:南方出现降水,气温负距平才会猛烈,这是因为南方出现降水是由于冷空气南下所致;而北方晴冷才会出低温是因为晴冷表明冷高压控制,可以出辐射降温;而出现降水则表明暖空气北上了,故而没有低温出现。


第三,厄尔尼诺背景下的海气耦合造成的影响肯定加剧,比如气候带漂移,极端天气频繁,冷暖变化大等特点。对于北半球冬季来说,阿拉斯加暖脊更为强大,极高出现,因此极涡围观极高的形势很容易显现,比如偶极型。这样一来对于亚欧地区来说,极涡长时间位于中高纬度,因此会出现南部气温偏高、北部气温偏低雨雪多的格局;而对于西半球的北美来说正好相反,由于阿拉斯加暖脊的深入,加拿大会比较暖和,而北冰洋形成的冷空气更容易长驱直入南下美国,所以容易出现北部加拿大气温偏高而南部美国气温偏低多雨雪的局面(如下图)。这与经向强烈、西风指数偏低是完全对应的。所以今年冬季北半球才会集体出现如此低温风雪的恶劣天气。

30天全球距平.gif

第四,再一次印证了图兰低地的积雪和里海涡对于我国中东部地区雨雪的遥相关机制。一般出现里海涡的情况下,副高都是相对比较偏北的,东亚大槽不会很深。受里海涡影响,印度那边以槽位为主,有利于孟加拉湾水汽往中国输送。

第五,在大气振荡厉害的年份,CFS长期预报、GFS和EC中期数值预报数值都存在比较严重的漏洞,很难区分孰好孰坏。一般来说,中期预报对于同等等温线的情况下(比如850hPa),出现降雪以后的地面气温总是要比没有降雪要低1-2度,如果有积雪再放晴的情况下,可以低3-4度。比如09年11月中旬合肥最低气温达到-5度就是一个很好的例子。

另外,850hPa如果显示等温线异常密集,说明冷空气接近地面渗透能力越强,因此大气直减率越不明显,甚至可以出现逆温层。因此在这种情况下地面气温可以低于850hPa层面,而925hPa层面气温一般是肯定低于850hPa层面。这种例子在09年12月25-27日的强冷空气以及2月中旬初期的寒潮中都可以找到。冰粒和冻雨也是在这种条件下更容易出现,
详见:对于冰粒和降雪差异原因之探究

对于降水的漏报和空报问题,也就是平时说的临时数值改变,这往往有一些剧烈的天气作为诱导和触发因素。比如GFS数值原本预报2月26日上海为多云到阴的天气,而且一直稳定持续到2月24日晚。但是2月25日上午一下子改为了中雨的天气,而且降水将一直持续到下午14点左右,之后的2报也是如此,T7的8天预报相应也做了修改。结果第二天果真是中雨转阴的天气。对于这种问题,个人还未能克服。但是可以注意到的是:前一天24日晚上上海下了明显的雷雨,电闪次数相当频繁(如下图),之后24日白天也是强对流不断。当然不仅仅是上海,整个长江中下游地区都出现了不同程度的强对流天气。因此这种强对流天气有可能会排改变了之后的天气形势。当然,2009年6月5日那次上海的强雷暴直接导致之后2天的高考天气预报完败,我想两者应该是相似的原因,这点值得我们去深入探讨。

对地闪.jpg

附录:
暖冬标准:12-次年2月总平均气温>=历史平均值0.5度
大暖冬标准:12-次年2月总平均气温>=历史平均值1.0度
冷冬标准:12-次年2月总平均气温<历史平均值0.5度
发表于 2010-2-28 23:07 | 显示全部楼层
写得很好,很系统的总结了整个冬季的回顾。
   
并且在最后还进行了总结。
   
PS:麻烦大家看帖回帖行不?
发表于 2010-3-1 00:24 | 显示全部楼层
精品文章,用大量的实测数据来分析,并用各种距平图进行对比,且结合天气图分析其原因,分析详尽。。。。

PS:5—7楼好像重复了,应该是编辑的BUG,经常编辑后变成了新帖。。。
发表于 2010-3-1 00:35 | 显示全部楼层
后冬副高偏强,南方气温探底的周期就短了.但北方暖湿强盛,而极高维持,冷源始终强大,所以气温格局和南方出现分化.
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