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[回顾分析] “气象万千”的丑寅之冬(连载完结)

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发表于 2010-3-1 20:32 | 显示全部楼层 |阅读模式
“气象万千”的丑寅之冬
世纪气象论坛
http://www.21cma.net
开尔文
   
写在前面:tom管的《09-10年冬季气候回顾与分析》写得相当出色,并激起了我的写作兴趣。在li管的鼓励下,我决定尝试用另外的视点,来回顾、解读和分析这个精彩的丑庚之冬,来作为对tom管的大作的另类补充。
        
由于我的时间和精力有限,没法做到一气呵成,完成全篇的写作;加上也有分析天气图的任务,所以改而采用连载的方式,争取在半个月之内本篇作品。连载期间,欢迎大家踊跃地提出意见,并作积极的讨论,谢谢。
        
全文分为四章,今天更新第一章的一部分。
2010-03-01


第一章 冬季之前
   
1.1卢碧蝶舞——一石激起千层浪
   
为什么选择以卢碧开篇呢?因为在这个精彩的丑寅之冬,天气形势有两大关键词:第一,风车型环流形势;第二,气候带漂移。而风车型环流正式形成并开始演变,初始的振荡源,就是0920号台风卢碧(Typhoon Lupit,0920)。
   
“蝴蝶效应”的说法是,当某处的一只蝴蝶扇动自己的翅膀时,带来的气流变化,通过层层复杂的耦合和演变,最终将导致万里之外的一场风暴。在这个精彩的冬天开始之前,最初舞动蝶翼的,竟会是一个热带气旋系统,这不得不让人感叹大自然的奇妙。
   
秋处露秋寒霜降。霜降节气是二十四节气中秋季的最后一气,而恰恰是在霜降节气当天,影响到后期环流形势的混沌演变,从卢碧开始。
        
我们来看看20091023日(霜降)00UTC500hpa半球形势。低纬度菲律宾东北有一个低值系统闭合圈,而其东西两侧,是两环副高。东亚东岸,有一波南支短波槽正在接近中。
   
没错,菲律宾东北方的那个闭合圈,就是0920号台风卢碧。距离南海只有一步之遥,然而后来的形势演变,证实了这一步之遥,其实是咫尺天涯。
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 楼主| 发表于 2010-3-1 20:35 | 显示全部楼层

1.1卢碧蝶舞——一石激起千层浪(续)

本帖最后由 开尔文 于 2010-3-1 21:23 编辑

曾经是超级台风(JTWC官方正式报文中是Cat.4,135kt;事后年鉴改为Cat.5,140kt)的卢碧,此时已经在鞍型场中被消磨得只剩台风下限等级(JTWC甚至已经降格STS)。强度的减弱,引导层面的变更,西风槽的接近,副高的变化,最终在鞍型场中的卢碧,身不由己地作出了转向的选择,并从转向之时开始了向温带气旋的渐变。
   
在这个时刻,我们还要注意到全球的形势。极涡勉强算是偶极分布,而阿留申和东欧各有一个强大的冷涡。-30℃的等温线,标识了冷区的大致位置。远洋副高相当偏北,显示高低纬度海陆温差相当剧烈。这一切都是风车型环流形成的前提条件,特别是温差,是支持风车型环流、乃至整个冬天天气形势精彩纷呈、气象万千的根源。在这个时刻,万事俱备,只欠一个初始的扰动源。而转向的卢碧,正好成为了这个振荡的源头,从此一石激起千层浪,揭开了冬天之前就确立的风车环流振荡的序幕。
   

09102612.gif

   
102612UTC,卢碧已经完全汇入西风槽中,位于日本以南海面。尽管JMA因为卢碧对本土的一定威胁,坚持将卢碧定为STS的上限强度,但其他机构基本已经判定卢碧完成了变性和转化。卢碧以强温带风暴的角色,继续万里的征程,趋向阿留申群岛。与此同时,北美西部的暖脊挺入极地,极高建立并被一众冷涡围观,欧美经向程度极其剧烈,拉开了那边的冬之序幕。我们已经可以从中看到,风车环流的雏形,和若隐若现的气候带漂移趋势。
   


T0920.png

卢碧的最终归宿,是以温带气旋(冷性气团)形式汇入阿留申低压,导致阿留申冷涡强化(103100UTC,阿拉斯加以南一日负变高超过-230gpm),从而促成阿留申冷涡-阿拉斯加阻高偶极子系统相互正反馈强化,并随环流逆时针下传演变,加剧了北美洲经向程度,最终宣告了风车型环流的正式形成。从此,亚欧大陆每一个新的冷堆入海,就在海陆剧烈温差的基础上,激发下一波振荡并下传,风车轮番转动,一个个冷涡就犹如超级大风车的扇叶,转个不停,从秋末一直转到冬季的尾声,也依然没有多少变化。
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 楼主| 发表于 2010-3-1 20:40 | 显示全部楼层

1.1卢碧蝶舞——一石激起千层浪(续)

关于风车型环流和气候带漂移,这对丑寅之冬的气候关键因子,成因有待进一步的研究和探讨。非典型厄尔尼诺现象,前期太阳黑子的持续沉寂,平流层温度因子的异动,可能的冷暖转折趋势(虽然最终因冷暖转折失败而未能证实),高低纬剧烈海陆温差导致的海气耦合,都可能与之相关。不过,就具体天气回顾来看,最早开启精彩的风车振荡的初始扰动源,应该就是卢碧。卢碧蝶舞,风车从此轮转不息,将我们带入了一个精彩的气象万千的冬天。
   
曾记否,在秋末冬初,世纪气象论坛正是推出了“卢碧的叹息”——10月末低温竞猜活动(http://www.21cma.net/thread-5496-1-1.html http://www.21cma.net/thread-5497-1-1.html )等一系列推广和科普尝试工作,而推起了“世纪之冬” 论坛发展新高潮?台风卢碧,也带给了论坛一个重大发展契机,是论坛的一个重大的转折点。
   

最后我们看看在霜降节气中期,以1031日为代表的天气图形势。
   
卢碧已经完成历史使命,湮灭在阿留申低压之中。阿留申低涡和阿拉斯加阻高这对偶极子非常明显地呈现,北美、大西洋、欧洲经向活动极端剧烈。若考虑到经向活动中必然出现的切断低压,以略微偏心于北美的极涡为正中心,不是已经说明,一个超级大风车环流已经定型了么?
   
同时,在低纬菲律宾中部,由于卢碧远去而重新打通的副高南侧,活跃着0921号台风银河,趋向中南半岛。
   
09103100.gif
   
如果当初卢碧克服那咫尺之遥的距离,闯入南海并避开西风短波槽,一切是否会改变呢?
   
我的答案是:如果那样,或许风车环流的正式确立还需要一段时间。但是在异常的气候背景形势之下,风车总还是会在秋末的一天,出现在北半球的环流之中的。也许,越是追击并学习气候演变,越会觉得气象气候的博大精深和难以掌握;但是,在追击和学习的过程中,所积累的、体会的,都是宝贵的人生财富,都有助于气象灾害防御意识的普及,和气候变化应对能力的提高。
 楼主| 发表于 2010-3-2 00:02 | 显示全部楼层
连载虽然尚未结束,但是希望大家多提提意见和看法,谢谢。
 楼主| 发表于 2010-3-3 18:32 | 显示全部楼层

1.2冬季之前的形势

1.2冬季之前的形势
在本篇回顾与分析中,以二十四节气之立冬作为冬季的开始。冬雪雪冬小大寒,这六个节气明显属于冬天;而由于我国纬度跨度甚大,加上初春时有倒春寒的现象,冬季的结束,暂时以惊蛰(2010-03-06)之前为准。
     
在概览整个己丑-庚寅年的冬天的时候,我们需要首先知道,我们是在什么样的形势下进入冬天的。由于我所回顾的主要重点是放在东亚区域,特别是我们所在的国度——中国,所以我们可以看看入冬之前,中国的天气/气候形势。
     
我们一般人看气候形势,基本上就是看温度和降水,以及相关的距平情况。如果按照专业的角度来看,仅仅回顾这些远远不够,还需要看一系列相关的专业天气/气候学数据,诸如74项环流指数等。不过,既然世纪气象论坛主要以科普为己任,加上我个人水平的限制,在此,我只给大家展示温度、降水及相关距平的情况。
     
首先是温度情况。以2009117日(立冬)为一个参考时间点,我们来看看我国在入冬之前的温度情况。
TA30_091107.jpg


我们从这张200910811630天气温距平实况图可以看出,在冬天到来之前,我国普遍还是以偏暖为主。全国一半面积以上的地区,气温距平都超过了1℃;剩下的绝大部分地区,气温也略微偏高1-2℃。这一点比较重要,因为我们可以从中知道,这个冬天的前半段(前冬),冷空气的势力是多么地强大。
     
仅仅看距平是不行的,我们再来看冬天之前的全国最高、最低气温分布情况。

 楼主| 发表于 2010-3-3 18:35 | 显示全部楼层

1.2冬季之前的形势(续)

TH30_091107.jpg


116日之前的30天最高气温实况图我们可以看到,我国很多地方仍然算是在夏天,南北最高气温的差值并不剧烈。南方仍然有高温的区域,而北方最高气温也不算低(不过主要集中在前期的深秋时节);只有高原之上,由于地形因素,部分区域气温低迷,不过那里可是长冬无夏的地方,这样的情况并不奇怪。
   
TM30_091107.jpg
   
但是,只看最高气温也还是不行的。再看看116日之前30天的最低气温实况分布,我们会吓一跳:东北北部(大兴安岭山区)最低气温,达到-20℃以下;北方绝大部、西北和高原区域最低气温也都跌破冰点;最重要的是,安徽省大部也成为最低温在冰点以下的地区,这并不多见。
     
从我国北方地区的最高气温和最低气温之间的巨大落差,可以得知,在入冬之前,北方至少已经经历了一波较强的冷空气,甚至寒潮的侵袭。从1031日的半球形势图可见,除了欧美地区之外,东北亚的强大冷涡,也引出了经向度强烈的竖槽,强冷空气采取偏东路径袭击我国。
     
这是气候带漂移的表现。实际上,在立冬之前,我国由于纬度分布因素,部分地区已算入冬;但即便如此,东北地区等地的入冬时间,较常年大为偏早。这暗示着在下来的这个不会太暖的己丑-庚寅之冬,我国某些区域将经历名副其实的“寒冬” ;在那里,所谓的暖冬将只是一个传说。
     
值得一提的是,气候带漂移现象,在风车型环流形成之后有加剧的趋势,但在风车环流振荡之前,北半球气候带南漂也已经有迹可循。除了东亚区域之外,从10月中旬开始,与我国北方同处北半球中高纬地区的不少国家(主要是处于北美和欧洲这些核心区域的国家)就已提前进入了冬季,多次遭遇了寒流和暴风雪的侵袭;北半球有相当一部分地区,打破了最早下雪的纪录。这可以从天气图存档记录中看得出来。仔细查看200910月的半球500hpa天气图形势,就可以看出,剧烈的经向度已经比较频繁地出现了,西风振荡相当强烈。



 楼主| 发表于 2010-3-3 18:36 | 显示全部楼层

1.2冬季之前的形势(续)

除了气温情况,我们还得看看降水的形势。首先来看117日之前30天的降水实况分布。



RR30_091107.jpg

     
在迈入冬季之前,我国的降水分布情况,是大部偏于干旱,但从降水量实况来看,绝对偏少值是有限的。然而,如果就气候平均值来算降水百分率距平的话,那偏旱情况大为严重。实际上,中国大部都是明显的季风气候区,到深秋就已经转为降水稀少,只有华西地区比较容易限于连绵的阴雨之中,但降水量也较为有限。从降水量实况图看,降水最多的区域集中在海南和华南西南部,这是拜神台0917号台风芭玛所赐(传奇的长征、数入数出之后登临海南岛,并在北部湾焕发变态的第二春)。



RA30_091107.jpg
   
值得注意的是云贵区域,尤其是云南省。入冬之前这里的降水距平偏少程度,已经相当严重。这埋下了云南等地秋冬初春连旱的隐忧,并在后来演变为事实。在11月之前,这里本该如华西地区一样有一定的秋雨,但是“秋水未时至” ,导致三防配置的错乱(水库蓄水量不足),使得这个冬天当地的干旱,显得格外严重。
     
另外,江南和华南大部也偏于中旱。不过,在下来这个精彩纷呈的冬天,由于环流形势(气候带漂移,北中南支波动频密,西风振荡的经向程度强烈等)有利于东亚区域出现多波型降水,江南地区、华南中东部地区的旱情,后来是在这个冬天成功地趋于缓解了。
     
简单概括一下,我们是在全国大部区域气温较多年平均值偏高、降水较常年平均值偏少的情况下步入丑寅之冬的。而在气候带漂移迹象已经呈现、风车型环流振荡正式确立的情况下,北半球其他两个核心区域——北美和欧洲提前迎来了貌似寒冷的冬天,暗示着东亚这个冬天,不会那么平淡和流于寂寞,可以让照本宣科的“主流”官方气候预测言论,多少栽一些跟头。
 楼主| 发表于 2010-3-4 19:49 | 显示全部楼层

2.1立冬的预言——这个冬天不太暖 暨冬季环流总简析

第二章 前冬
2.1立冬的预言——这个冬天不太暖 暨冬季环流总简析
为什么选择立冬作为这个冬季气候回顾和分析的开始呢?这是为了呼应我国传统历法中与气象气候紧密相关的公历设置——二十四节气,为我国传统物候气候知识作一个科普尝试。世纪气象论坛相当重视对传统气象科学的重新构建,从而在一个相对科学的氛围之中,让大家加深对气候和环流的认识和理解,而二十四节气追击、分析与展望,正是论坛的突出特色之一。因此,本篇回顾以每一个节气作为回顾的基本单元,向大家重新展示这个冬天的精彩内涵。
     
雪雪冬小大寒” 。立冬是二十四节气中冬的开始。立即是预,而恰好在这个丑寅之冬,立冬节气的天气,预示了冬季前半段(我简称之为“前冬”)的许多气候趋势特点。立冬节气的天气,揭开了这个气象万千的精彩冬天的序幕,并让我们首先意识到这个冬天的不太寻常。与多年来官方媒体狂轰滥炸灌输的“暖冬”气象基调相反,这个冬天首先带给我们的资讯正是一种反动:这个冬天不太暖
     
特别地,我们是在全国大部气温正距平的情况下迈入己丑-庚寅的冬天的,仅仅一个立冬,就完全扭转了这个态势,着实让人们重新感受到了久违的寒冷的严酷。


世纪气象论坛从立冬(2009-11-07)日开始对每日天气图展开分析,这最终变成了论坛的特色产品之一。因此,这个丑寅之冬,每一天的天气图演变形势,可以通过论坛相关的天气图分析释用产品加以回顾追击。不过,相信很少会有人能有那个时间和精力去完整地回顾;所以,我这里简略地以每一个节气为回顾单位,概述节气之内的天气大致演变趋势。
 楼主| 发表于 2010-3-4 19:51 | 显示全部楼层

2.1立冬的预言——这个冬天不太暖(续)

立冬节气给人最深刻的印象,就是节气当中(第二、第三候,即200911月中旬)的全国性寒潮天气。这波寒潮的爆发,乃至全冬大多数寒潮形势,都源于气候带的漂移。本来在冬季应该较为稳定居于极地附近的极涡系统,分裂为多极形态并几乎同步南下,漂移到中高纬度(基本在北纬50°N附近,纬度甚至更低)。强大的冷气团,在堆积并将强度积累到相当程度之后,在环流的触发之下,主体剧烈南下,导致东亚区域陷于剧烈降温和大规模冷暖气团激荡之中。这一次寒潮,演示了这个冬天后来的全国性寒潮的基本模式,暗示着暖冬至少在前冬阶段,将淡出人们的记忆。
     
我们来看看立冬节气冷空气的大作。由于目前官方气候统计,并非以节气为单位,因而我将每个节气分为两小阶段(第一、第二候;第二、第三候),用两个10天,来说明整个节气的低温和雨雪态势。


TA10_091118.jpg


TA10_091122.jpg


立冬的第一、第二候,随着第一波偏北路径的冷空气打击,东北和华北北部地区率先结束气温偏高的形势;而后便是全国性寒潮打击,除了高原大部及西南南部地区之外,全国大部一举从气温正距平,扭转为气温较大幅度负距平的形势。而在第二候的尾声,降温尚未完全结束,寒潮的影响一直延续到立冬节气的第三候。
     
到立冬之末,全国绝大部分地区的气温距平,跌倒罕见的-4℃以上,这在近年来暖化似成不可扭转趋势的情况下,属于震撼性的事件。


 楼主| 发表于 2010-3-4 19:53 | 显示全部楼层

2.1立冬的预言——这个冬天不太暖(续)

本帖最后由 开尔文 于 2010-3-4 19:54 编辑

立冬节气中的寒潮,影响突出表现在11月中旬的天气。在此我多用两张实况图片(11月中旬的平均温度距平和最大积雪深度),进一步说明这次寒潮的剧烈程度。



0911mt.JPG

0911mx.JPG

值得一提的是,全冬除了寥寥数次但影响极大的全国性寒潮之外,更多的是偏北偏东路径的小型较强冷空气影响。在立冬伊始,我国就迎来一波偏东路径的冷空气,首先结束东北地区的气温偏高局面。而类似的冷空气影响,在整个冬天,次数相当频繁。根本原因依然是半球大气环流的异常(气候带南漂),而直接原因是东亚区域的西风经向度经常有限。提及这一点,对于理解全冬形势是有帮助的。
   
最后我们在两幅最低气温实况图中,再次感受立冬带给我们的“这个冬天不会太暖”的感受。
     
顺便一提,立冬节气中的寒潮,由于带给全国大部相当剧烈的降温幅度,导致我国不少地区的秋天显得异常短促。中旬的变温,以及前期偏高的基础温度,使得江南中南部很多地方在短短的一周多的时间内,直接从夏天转为冬天。

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