本文關(guān)鍵詞：中國(guó)冬季區(qū)域性低溫事件的識(shí)別、時(shí)空演化特征及其與歐亞阻塞流型的聯(lián)系研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：2000年以來(lái),全球增暖過(guò)程中出現(xiàn)了增暖速度減緩的階段性特征,部分學(xué)者稱之為“全球增暖的停滯(Global Warming Hiatus)”。同期,歐亞大陸冬季冷事件頻繁發(fā)生。由此,氣象工作者再度將注意力轉(zhuǎn)向關(guān)于冬季低溫事件的研究。對(duì)冬季低溫事件研究必然會(huì)涉及如下的一些科學(xué)問(wèn)題:(1)如何客觀識(shí)別區(qū)域性低溫事件(Regional Low Temperature Event,RLTE),近50多年RLTE具有怎樣的時(shí)空演化特征,與“全球增暖”和“全球增暖的停滯”之間存在何種聯(lián)系?(2)RLTE本身形成的物理機(jī)制是什么?即如何建立RLTE與歐亞阻塞流型等環(huán)流系統(tǒng)異常、氣候指數(shù)異常和極區(qū)系統(tǒng)異常之間的聯(lián)系,如何解釋北太平洋海溫等外部強(qiáng)迫對(duì)RLTE形成的作用?(3)近十多年冬季RLTE頻繁發(fā)生的成因是什么?即暖背景與冷背景下的頻發(fā)有何異同,是否發(fā)生、出現(xiàn)了東亞地區(qū)冬季氣溫變化的新機(jī)制?圍繞上述科學(xué)問(wèn)題,本論文基于“基礎(chǔ)方法—時(shí)空演化特征—形成機(jī)理—頻發(fā)成因”這一條主線開(kāi)展了系列相關(guān)的研究,得到了一些有意義的結(jié)論:(1)理論和方法研究作為本論文的基礎(chǔ)。首先,我們發(fā)展了一種適合RLTE的客觀識(shí)別方法,該方法考慮了單站點(diǎn)極端低溫事件的閾值,極端低溫發(fā)生后的時(shí)間持續(xù)性和空間重疊性,能夠有效識(shí)別具有時(shí)空持續(xù)性特征的低溫事件。同時(shí),定義了事件逐日和過(guò)程兩組指標(biāo),前者用于描述事件逐日演化特征,后者用于刻畫(huà)RLTE的整體特征。結(jié)合事件的極端強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間和影響面積,定義了綜合指標(biāo)用于刻畫(huà)事件的整體特征。另一方面,利用事件同步法構(gòu)建了東亞地區(qū)極端事件的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),并在此基礎(chǔ)上建立了快速簡(jiǎn)單的非線性預(yù)測(cè)模型,該模型有別于傳統(tǒng)的動(dòng)力模型,是一種考慮鄰近格點(diǎn)間相互作用的統(tǒng)計(jì)模型,適合于極端低溫、高溫和極端強(qiáng)降水事件,尤其適合具有時(shí)空持續(xù)性的區(qū)域性事件的預(yù)測(cè)。(2)從時(shí)間演化和空間分布兩個(gè)方面共同揭示了近50年RLTE的主要變化特征。就趨勢(shì)變化特征而言,自1960年以來(lái)RLTE的年平均強(qiáng)度和發(fā)生頻次均呈減弱的趨勢(shì),尤其在1985-1988年期間,存在距平位相由負(fù)轉(zhuǎn)正的調(diào)整,1990s后期以后減弱的趨勢(shì)變化有所減緩,2010末RLTE的發(fā)生頻率和強(qiáng)度有所增加。RLTE的這種趨勢(shì)變化特征主要是由占事件總數(shù)10%的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)和影響范圍廣的極端等級(jí)RLTE作用的結(jié)果。就空間分布特征而言,RLTE對(duì)應(yīng)的幾何中心主要集中于南北兩個(gè)緯度帶,分別為30°N和42°N附近。1980s中期之前,兩個(gè)集中發(fā)生帶并存特征較顯著,1980s之后北方的頻發(fā)帶顯著減弱,這可能與中國(guó)北方顯著增暖相聯(lián)系。就RLTE本身的空間分布特征而言,近60年的強(qiáng)RLTE大致可以分為六類:分別是全國(guó)型、東部型、東北-華北型、華北-華南型、北方型、西北-華南型。其中,全國(guó)型共20次,東部型共15次,東北-華北型共5次,華北-華南型共7次,北方型共3次,西北-華南型共10次。六種類型的RLTE與500h Pa高度場(chǎng)和850h Pa風(fēng)場(chǎng)異常均有較好的匹配關(guān)系。(3)RLTE成因的研究揭示了氣候因子異常、阻高系統(tǒng)異常和極區(qū)環(huán)流系統(tǒng)異常是RLTE發(fā)生的主要誘因。分析和研究發(fā)現(xiàn),1)中緯度地區(qū)異常持續(xù)的阻高環(huán)流型,尤其是烏山地區(qū)的異常正距平和北太平洋區(qū)域的異常負(fù)距平的持續(xù),造成西高東低的環(huán)流形勢(shì)。副熱帶區(qū)域的高度場(chǎng)負(fù)距平則又造成北高南低的環(huán)流型,從而有利于北方的冷空氣持續(xù)不斷的南下影響中國(guó)的大部分區(qū)域。同時(shí),前期平流層的增溫,極地區(qū)域向下的EP通量輸送,在對(duì)流層低層為異常輻合,高度場(chǎng)從平流層到對(duì)流層底部均表現(xiàn)出一致的正異常,造成AO持續(xù)穩(wěn)定的負(fù)異常特征,從而有利于中緯度西風(fēng)減弱,東傳的羅斯貝波速度減慢、異常中心相對(duì)穩(wěn)定,進(jìn)而有利于持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍廣的低溫事件發(fā)生。2)烏山、貝湖和鄂海中某一區(qū)域出現(xiàn)持續(xù)正異常與RLTE發(fā)生的對(duì)應(yīng)概率大于0.8,與持續(xù)15天以上RLTE的對(duì)應(yīng)概率大于0.92,即相互之間有著緊密的聯(lián)系。三個(gè)阻高區(qū)域的正異常組合包括7種類型:烏山型、貝湖型、鄂海型、烏山-貝湖型、烏山-貝湖-鄂海型、烏山-鄂海型、貝湖-鄂海型。不同模態(tài)對(duì)應(yīng)的RLTE有所差異,其中烏山-貝湖-鄂海型對(duì)應(yīng)事件的平均持續(xù)天數(shù)達(dá)15.3天,平均綜合指標(biāo)達(dá)2.0,是4類組合型中最強(qiáng),空間范圍以華北-華南型為主。烏山-鄂海型平均持續(xù)天數(shù)為9天,是四類事件中持續(xù)時(shí)間最短,強(qiáng)度最弱的,其空間范圍以華北-華南型為主。此外,4類組合型模態(tài)正異常均不同程度超前于RLTE出現(xiàn)。最大超前天數(shù)多為15天,平均超前天數(shù)為1-8天,其中烏山和鄂海易較早出現(xiàn)正異常。3)就氣候指數(shù)異常而言,NPO指數(shù)異常偏小、NINO3.4指數(shù)異常偏低、亞洲區(qū)極渦強(qiáng)度和面積、AO指數(shù)異常偏小和冬季風(fēng)指數(shù)偏強(qiáng)出現(xiàn)異常情況時(shí),發(fā)生RLTE的概率較高。其中,NPO指數(shù),NINO3.4指數(shù),AO指數(shù)和冬季風(fēng)四種指數(shù)的冬季平均值達(dá)到15%(或85%)極端閾值的年份中,發(fā)生極端RLTE的百分比均超過(guò)60.0%。(4)揭示了暖背景與冷背景下RLTE頻發(fā)期的大氣環(huán)流和外部強(qiáng)迫的異同點(diǎn)。2008-2012年期間,RLTE同期的環(huán)流異常特征更類似于1960s的情況,主要表現(xiàn)為:500 h Pa高度場(chǎng)中存在異常明顯的北高南低的阻塞形勢(shì),東亞大槽偏深、強(qiáng)度偏強(qiáng);300 h Pa緯向風(fēng)距平場(chǎng)表現(xiàn)為西北-東南方向的傾斜波列,即兩個(gè)頻發(fā)期的東亞冬季風(fēng)均較強(qiáng);SLP中都表現(xiàn)為極區(qū)的海表氣壓高,而歐亞大陸海表氣壓低的負(fù)位相特征,有利于形成全國(guó)型的RLTE。此外,RLTE頻發(fā)期對(duì)應(yīng)的冷階段(1960s-1970s)和暖階段(2008-2012年)的冬季環(huán)流背景的主要差異則體現(xiàn)在冷階段為AO的弱負(fù)位相,歐亞北部和極地均偏冷;暖階段為AO的強(qiáng)負(fù)位相,極地偏暖,歐亞北部地區(qū)偏冷的特征。換而言之,近年來(lái)RLTE頻發(fā)對(duì)應(yīng)的同期異常與1960s是類似的,但對(duì)應(yīng)冬季環(huán)流卻存在極地區(qū)域異常偏暖,AO負(fù)位相異常偏強(qiáng)的新特征。研究東亞北部地區(qū)RLTE連續(xù)多年頻繁發(fā)生的同時(shí),本文還揭示了該區(qū)域氣溫變化的一種新的特征,即冬季氣溫偏低,夏季氣溫偏高,次年冬季氣溫再次升高的特征。我們將其定義為氣溫變化的冬季-冬季再現(xiàn)機(jī)制(WWR)。近60年中,氣溫表現(xiàn)為WWR型的年份共計(jì)23年,出現(xiàn)概率接近40%,且WWR特征獨(dú)立于ENSO指數(shù)的變化而存在。通過(guò)對(duì)典型年WWR對(duì)應(yīng)的冬季、夏季位勢(shì)高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)和垂直速度場(chǎng)的合成分析,驗(yàn)證了與其相匹配的大氣環(huán)流異常特征。此外,WWR現(xiàn)象的出現(xiàn),很可能是PDO和AO指數(shù)共同作用的結(jié)果。PDO持續(xù)正(負(fù))位相的穩(wěn)定特征為連續(xù)兩個(gè)冬季的高(低)氣溫提供了穩(wěn)定的氣候背景場(chǎng),而AO在冬季到夏季的季節(jié)變化特征,則起到了從大氣的內(nèi)部過(guò)程來(lái)調(diào)節(jié)中緯度地區(qū)氣溫的作用,從而造成冬季到夏季氣溫距平的反轉(zhuǎn)。
【關(guān)鍵詞】：區(qū)域性低溫事件 識(shí)別 阻高異常 頻發(fā)特征 冷階段 暖階段 冬季-冬季再現(xiàn)特征 非線性預(yù)測(cè)模型
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P423;P461
【目錄】：

• 中文摘要3-6
• Abstract6-15
• 第一章 緒論15-29
• 1.1 極端低溫事件研究進(jìn)展15-19
• 1.1.1 極端溫度事件的識(shí)別方法和指標(biāo)研究15-17
• 1.1.2 極端低溫事件趨勢(shì)和頻率特征17-19
• 1.2 區(qū)域性低溫事件的研究進(jìn)展19-22
• 1.2.1 區(qū)域性極端事件的研究19-20
• 1.2.2 區(qū)域性低溫事件的研究20-22
• 1.3 科學(xué)問(wèn)題的提出22-23
• 1.4 論文的章節(jié)安排23
• 1.5 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)23-25
• 參考文獻(xiàn)25-29
• 第二章 區(qū)域性低溫事件的識(shí)別29-45
• 2.1 資料和方法30-35
• 2.1.1 主要資料30
• 2.1.2 區(qū)域性低溫事件客觀識(shí)別方法30
• 2.1.3 單站逐日最低溫度的極端低溫閾值30
• 2.1.4 區(qū)域性低溫事件逐日空間范圍的提取30-31
• 2.1.5 逐日演化中空間范圍的連續(xù)性過(guò)程識(shí)別31-32
• 2.1.6 區(qū)域性低溫事件的指標(biāo)32-33
• 2.1.7 參數(shù)確定33-35
• 2.2 區(qū)域性低溫事件的個(gè)例分析35-39
• 2.3 各種指標(biāo)間的聯(lián)系及綜合指標(biāo)的構(gòu)建39-42
• 2.4 本章小結(jié)和討論42-43
• 參考文獻(xiàn)43-45
• 第三章 中國(guó)冬季區(qū)域性低溫事件的時(shí)空變化特征45-59
• 3.1 資料，方法和技術(shù)介紹45-46
• 3.1.1 資料45
• 3.1.2 區(qū)域性低溫事件客觀識(shí)別技術(shù)45
• 3.1.3 計(jì)算各閾值段溫度對(duì)總體變化趨勢(shì)貢獻(xiàn)的方法45-46
• 3.1.4 綜合指標(biāo)的等級(jí)劃分方法46
• 3.2 冬季區(qū)域性低溫事件的特征分析46-51
• 3.3 區(qū)域性低溫事件綜合指標(biāo)的變化特點(diǎn)51-52
• 3.4 極端等級(jí)區(qū)域性低溫事件的時(shí)間和空間演化特征52-55
• 3.4.1 極端等級(jí)區(qū)域性低溫事件時(shí)間演變特征52-54
• 3.4.2 極端等級(jí)區(qū)域性低溫事件的空間分布特征54-55
• 3.5 本章小結(jié)和討論55-57
• 參考文獻(xiàn)57-59
• 第四章 區(qū)域性低溫事件形成機(jī)理的個(gè)例分析59-75
• 4.1 資料和方法59-60
• 4.1.1 資料59-60
• 4.1.2 區(qū)域性低溫客觀識(shí)別方法60
• 4.2 事件的時(shí)空演化特征60-62
• 4.3 同期的大氣環(huán)流異常62-65
• 4.4 前期大氣內(nèi)部的遙相關(guān)異常65-71
• 4.5 本章小結(jié)和討論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-75
• 第五章 中國(guó)冬季區(qū)域性低溫事件分類及其與氣候指數(shù)極端性的聯(lián)系75-87
• 5.1 資料和方法75-76
• 5.1.1 資料75-76
• 5.1.2 主要研究方法76
• 5.2 區(qū)域性低溫事件的分類76-79
• 5.3 典型區(qū)域性低溫事件對(duì)應(yīng)的環(huán)流和海溫異常分析79-81
• 5.4 各類區(qū)域性低溫事件與指數(shù)異常的對(duì)應(yīng)關(guān)系81-84
• 5.5 本章小結(jié)和討論84-86
• 參考文獻(xiàn)86-87
• 第六章 歐亞阻高區(qū)域高度場(chǎng)異常配置對(duì)中國(guó)冬季區(qū)域性低溫事件的影響87-105
• 6.1 數(shù)據(jù)和方法87-88
• 6.2 阻高區(qū)高度場(chǎng)異常與RLTE的聯(lián)系88
• 6.3 阻高區(qū)域高度場(chǎng)異常分類及與RLTE的響應(yīng)88-95
• 6.4 RLTE的阻高區(qū)高度場(chǎng)的前期異常特征分析95-98
• 6.5 阻高區(qū)高度場(chǎng)異常形成過(guò)程分析98-100
• 6.6 本章小結(jié)和討論100-102
• 參考文獻(xiàn)102-105
• 第七章 中國(guó)區(qū)域性低溫事件頻發(fā)期的氣候特征對(duì)比分析研究105-123
• 7.1 資料和方法105-107
• 7.1.1 資料105
• 7.1.2 方法105-107
• 7.2 區(qū)域性低溫事件頻發(fā)期的大氣環(huán)流特征107-113
• 7.3 區(qū)域性低溫事件頻發(fā)期的冬季海溫特征113-115
• 7.4 冷背景和暖背景下冬季低溫事件頻發(fā)對(duì)應(yīng)的季節(jié)平均環(huán)流的異同性比較115-119
• 7.5 本章小結(jié)和討論119-121
• 參考文獻(xiàn)121-123
• 第八章 東亞北部地區(qū)氣溫的冬季-冬季再現(xiàn)特征研究123-139
• 8.1 資料和方法124-127
• 8.1.1 資料124
• 8.1.2 東亞北部SATA的冬季-冬季再現(xiàn)的定義124-127
• 8.2 東亞北部氣溫的冬季-冬季再現(xiàn)特征分析127-129
• 8.3 東亞北部大氣氣溫中WWR形成的大氣內(nèi)動(dòng)力過(guò)程129-135
• 8.4 本章小結(jié)和討論135-137
• 參考文獻(xiàn)137-139
• 第九章 東亞北部地區(qū)氣溫的冬季-冬季再現(xiàn)機(jī)制研究139-151
• 9.1 資料和方法139-141
• 9.1.1 資料139-140
• 9.1.2 東亞北部氣溫的冬季-冬季再現(xiàn)特征140
• 9.1.3 冬季-冬季氣溫再現(xiàn)指數(shù)TWWR的定義140-141
• 9.2 東亞北部氣溫的WWR機(jī)理分析141-148
• 9.2.1 東亞北部氣溫的WWR與北極濤動(dòng)的關(guān)系141-143
• 9.2.2 東亞北部氣溫的WWR與太平洋年代際濤動(dòng)PDO的關(guān)系143-144
• 9.2.3 AO與PDO的綜合影響144-148
• 9.3 本章小結(jié)和討論148-150
• 參考文獻(xiàn)150-151
• 第十章 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域性極端事件預(yù)測(cè)方法研究151-161
• 10.1 資料151
• 10.2 極端事件復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建151-153
• 10.3 基于極端事件復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建非線性動(dòng)力預(yù)測(cè)模型153-154
• 10.4 基于非線性動(dòng)力預(yù)測(cè)模型區(qū)域性強(qiáng)降水預(yù)測(cè)個(gè)例分析154-158
• 10.5 本章小結(jié)和討論158-159
• 參考文獻(xiàn)159-161
• 第十一章 總結(jié)和展望161-171
• 11.1 主要研究結(jié)論的總結(jié)161-166
• 11.2 未來(lái)工作的展望166-169
• 參考文獻(xiàn)169-171
• 附錄 近5年發(fā)表的論文和承擔(dān)項(xiàng)目情況171-173
• 致謝173-174

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 任國(guó)玉;封國(guó)林;嚴(yán)中偉;;中國(guó)極端氣候變化觀測(cè)研究回顧與展望[J];氣候與環(huán)境研究;2010年04期

2 楊萍;封國(guó)林;劉偉東;侯威;孫樹(shù)鵬;;空間點(diǎn)過(guò)程理論在極端氣候事件中的應(yīng)用研究[J];應(yīng)用氣象學(xué)報(bào);2010年03期

3 李慶祥;黃嘉佑;;對(duì)我國(guó)極端高溫事件閾值的探討[J];應(yīng)用氣象學(xué)報(bào);2011年02期

  本文關(guān)鍵詞：中國(guó)冬季區(qū)域性低溫事件的識(shí)別、時(shí)空演化特征及其與歐亞阻塞流型的聯(lián)系研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：375556