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【气候展望】2020/21冬季气候趋势展望

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前言
笔者以自己浅显的理解,尝试依据前期的一些重要因子,在本文对我国2020-21年冬季的气候趋势进行大致展望。由于作者水平实在有限,文中难免会存在一些错漏及表述不当之处,敬请批评指正。本文仅供学习交流,气候预测以国家气候中心发布的正式预报为准,最新天气信息请关注气象部门发布的天气预报。(注:直接看结论请拉到最后2020-21冬季气候展望”部分)
目录
一、外强迫信号
1、ENSO状态
2、其他关键海区海温状态
①北太平洋(PDO)
②印度洋(IOBW)
③大西洋(NAT)
3、北极海冰相关
4、平流层(QBO)
小结
二、动力模式预报
三、2020-21冬季气候展望
1、冬季气候趋势
2、高影响天气(寒潮、雨雪冰冻)展望
为了阅读体验,更新完成前请勿插楼,感谢配合。


IP属地:浙江1楼2020-11-03 15:51回复
    正文
    一、外强迫信号
    1、ENSO状态
    当前赤道中东太平洋的海表温度已由春季的偏高转为显著偏低,10月31日nino3.4区SSTA为-1.8度。预计未来数周赤道中东太平洋海温将持续降低,并形成一次中等强度的拉尼娜事件,峰值强度可能和2007/2008年及2010/2011年的事件相当。



    一般情况下拉尼娜事件影响我国冬季风的途径:沃克环流增强→西太平洋盛行上升气流→西北太平洋海平面气压下降→欧亚大陆和西北太平洋的气压差(气压梯度力)增大→冬季风增强。国家气候中心对1981年以来拉尼娜年(1984,1988,1995,1998,2000,2007,2010,2011)的冬季做的合成分析显示,拉尼娜年的冬季除了青藏高原地区和东北北部更易偏暖外,我国其他地区偏冷的概率几乎都有50-75%,且更易发生寒潮和冰雪灾害。降水方面,拉尼娜年由于副热带高压整体偏弱,菲律宾附近中低层存在异常的气旋式环流,我国南方和东南沿海地区更易出现北风距平,出现降水偏少的情况。



    IP属地:浙江2楼2020-11-03 15:53
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      2、其他关键海区海温状态

      ①、北太平洋(PDO)
      太平洋年代际振荡(PDO)是一种年代际时间尺度上的太平洋气候变化现象,它可以叠加在气候变化趋势上影响太平洋及其周边地区气候的年代际变化,同时也对ENSO事件有重要的调制作用。PDO处在正位相时,太平洋大致会呈现出下图所示的海温分布。

      今年以来,PDO整体倾向于负位相,但东北太平洋的海表温度并未明显偏低,北太平洋呈现全区一致偏暖的情况,并大概率贯穿整个秋冬季,这和2007/08、2010/11这类典型的PDO负位相年又有所不同。
      总体而言,在出现ENSO冷事件和PDO整体略倾向负值的背景下,我国冬季更易出现正常偏冷和偏干(主要是南方)的情况。
      ②、印度洋(IOBW)
      热带印度洋全区一致海温模态(IOBW)定义为热带印度洋区域平均的海温距平。这一模态是热带印度洋海温变化的最主要模态,它通常在冬季开始发展,第二年春季达到最强。已有研究指出,通过“大气桥”或印度洋尼西亚贯穿流等机制,当赤道中东太平洋有ElNiño(LaNiña)事件发展时,在冬季至次年春、夏季,热带印度洋海温往往表现为全区一致增暖(偏冷)。

      当前印度洋海温基本处于西南冷,其余地区偏暖的状态,IOBW处于弱的正位相。预计未来几个月,赤道印度洋的海温将下降到接近常年或略偏低,但孟加拉湾附近会维持海温偏高的状态。从对降水的影响看,在IOBW和TIOD信号都不是特别明显的情况下,孟加拉湾的海温偏高会在一定程度上有利于南支槽的活跃和西南地区东部降水的发展。
      此外,已有研究表明,除了nino关键区外,我国冬季的气温和前期7月赤道西印度洋的海温异常也有较大的相关性。

      简而言之,7月赤道西印度洋一带的海温和我国冬季气温存在反相关关系。从近十几年最冷的两个冬季(2007/2008,2011/2012)和最暖的两个冬季(2016/2017,2019/2020)来看,在2007和2011年的7月,赤道西印度洋海温处于偏高状态,而2016和2019年的7月则出现了明显的偏低,这也对应了07/08、11/12的明显冷冬和16/17、19/20的强暖冬。
      今年7月,赤道西印度洋海温以偏暖为主,但是在8月下降到了偏冷的状态。单从这一因子看,我国中东部地区出现全区一致明显偏冷的概率不大。
      ③、大西洋(NAT)
      将1981年1月~2010年12月期间的北大西洋海温距平场(去趋势)EOF第一模态作为投影模态(图1),实时月的海温距平场在去除全球海温增暖影响后投影到该模态上,将得到的投影指数以1981‐2010年期间的平均值和标准差为基准做标准化处理,即得到标准化的北大西洋海温三极子指数。
      根据数值预报,未来一段时间NAT将向正位相转换,即经向海温分布倾向于“-+-”状态。研究表明,NAT指数和EU(欧亚遥相关型)指数存在较好的正相关关系。当EU也处于正位相时,乌拉尔山高度场易偏高,有利于冷空气南下影响我国。


      IP属地:浙江3楼2020-11-03 15:58
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        3、北极海冰相关
        9月下旬以来,北极海冰的恢复速度十分缓慢。10月30日海冰面积仅为626.2万平方千米,远远低于958万平方千米的气候平均态(1981-2010)。在刚刚过去的10月,北极海冰面积创下有记录以来最小值,去除线性趋势后也显著低于常年,海冰偏少区域主要集中在巴伦支海和喀拉海,以及北冰洋靠近西伯利亚一侧。


        大气环流对北极海冰强迫的响应总体呈现非线性的特征。秋季北极海冰异常偏少,特别是巴伦支海--喀拉海海冰异常偏少,既可以加强冬季西伯利亚高压(东亚冬季风偏强),也可以导致冬季风偏弱。导致海冰影响不确定性的部分原因是:(1)夏季北极大气环流状态(风场、表面气压、1000hpa-500hpa厚度等)影响北极海冰异常偏少对冬季大气环流的反馈效果。(2)冬季大气环流对北极海冰异常偏少响应的位置、强度不同。
        在今年秋季关键区海冰偏少和前期夏季北极表面风场呈现反气旋性异常的背景下,冬季西伯利亚高压更易偏强(不考虑其他因子),欧亚中高纬阻塞高压活动会更加频繁,中纬度地区发生极端性严寒天气过程的可能性比常年更大。
        4、平流层(QBO)

        今年是拉尼娜发展年,QBO却会在秋冬维持西风位相。研究表明,在QBO西风相位的影响下,极锋急流强度更易偏强,整体不利于冬季中纬度明显偏冷和ssw(平流层爆发性增温)的发生。


        IP属地:浙江4楼2020-11-03 16:00
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          外强迫信号小结:


          IP属地:浙江5楼2020-11-03 16:01
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            二、动力模式预报


            降水:在拉尼娜这一气候背景下,大部分模式都给出了南方降水整体偏少的预报,这和统计方法分析出的结果基本一致。
            气温:大多数模式的预报都是我国整体偏暖,其中北方地区偏暖明显,华南可能存在部分偏冷区域。
            500hpa环流上,冬季整个欧亚大陆中高纬包括东亚大槽区都是以正距平为主,对应东亚大槽的偏弱,这样的预报可能和近年来北半球增暖明显导致的基础气温偏高有关。
            此外,不少模式报出了冬季乌拉尔山地区位势高度偏高(阻高活动频繁),有利于西北路冷空气南下入侵我国。
            但值得一提的是,自2014年以来,动力模式对我国冬季气温的预报一直都是明显偏高。但实况显示,2015/16、2017/18、2018/19这几年我国并不是典型的暖冬年,甚至还在一些地区出现了显著偏冷的情况(如2018/19的西北地区和长江中游-江南西部),大部分动力模式对我国冬季气温预报的技巧并不高。


            IP属地:浙江6楼2020-11-03 16:02
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              三、2020-21冬季气候展望
              1、冬季气候趋势
              在讨论冬季气候时,ENSO是不可被忽视的一个因子。在拉尼娜事件的影响下,西伯利亚高压和冬季风更易偏强,副高易偏弱,我国除青藏高原和东北北部以外的地区偏冷,南方地区倾向于降水偏少。同时今年秋季关键区海冰显著偏少,有利于后期AO倾向于负值,西伯利亚高压和冬季风偏强,我国中东部特别是北方地区地区偏冷。大西洋三极子将向正位相发展,对应后期阻塞高压活跃和西伯利亚高压偏强,冷空气更易南下影响我国。但是从另一方面看,北太平洋海温一致偏高(东亚大槽略偏弱)和QBO西风位相(极锋急流偏强)并不利于我国中东部地区出现大范围冷冬。
              此外,印度洋整体略微偏暖,孟加拉湾海温持续偏高,在一定程度上有利于后期南支槽的活跃,西南地区东部的降水一般不会像东南沿海那样出现明显偏少的情况。
              结合以上外强迫因子的影响和动力模式给出的一些明显信号,我们给出大致结论:
              2020-2021年冬季,欧亚中高纬地区环流经向度较大,冷空气活动较频繁。西伯利亚高压和东亚冬季风正常偏强,东亚大槽正常偏弱,AO整体略偏向负值,乌拉尔山高压脊偏强,副高正常偏弱-偏东,高原高度场偏高,南支波动较频繁,菲律宾附近低层环流为气旋式异常。
              在这种环流的控制下,我国整体为暖冬的概率非常低。空间上更易出现青藏高原和东北东部偏暖,西北、中部地区一直到华南地区偏冷的情况,其他地区基本接近常年到略微偏暖,程度一般达不到暖冬的标准。
              个人主观预测如下图所示

              降水方面,在副高偏弱偏东(菲律宾附近中低层风场气旋式异常)和东亚大槽正常-偏弱的影响下,南方地区降水总体会呈现出偏少的特征,由于南支波动相对较频繁,西南地区东部可能会出现正常-略偏多的情况。东北地区则是降水偏多的可能性更高。(图略)


              IP属地:浙江7楼2020-11-03 16:03
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                2、高影响天气(寒潮、雨雪冰冻)展望
                强寒潮/雨雪冰冻一直是冬季关注度非常高的天气过程。在今年拉尼娜和北极海冰显著偏少的背景下,乌拉尔山地区位势高度整体偏高有利于冷空气从西北路南下影响我国,不过东亚大槽正常-偏弱并不利于东部地区明显偏冷。所以我国总体出现明显冷冬的概率也不高,东部的一些地方可能还会出现全冬距平偏高的情况。
                但全冬气温偏高的区域并不意味着不会出现明显的寒潮/雨雪天气过程。在之前几个典型拉尼娜年的冬季,1月份我国中东部地区都出现了严寒/低温雨雪冰冻过程(2008.1、2011.1、2012.1、2018.1)。虽然数值暂时没有报出明显的偏冷信号,但在今年冷空气活动频繁的背景下,南方出现阶段性强降温和大范围低温雨雪天气过程的可能性相当大,湖南贵州一带受冻雨影响的程度也会比常年更大。
                至于2008年冬季发生的大范围持续性低温雨雪冰冻事件,已属于气候尺度上的极端过程。今冬高原高度场距平以偏高为主,并不利于持续的水汽输送,因此即使冷空气活动偏强,类似08.1这种持续时间极长的大范围低温雨雪冰冻天气过程复现的概率依旧非常小。
                此外,在低层北风距平的控制下,东南沿海地区有可能出现冬春连旱的情况。
                (正文完)


                IP属地:浙江8楼2020-11-03 16:04
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                  可以插了


                  IP属地:陕西来自Android客户端9楼2020-11-03 16:04
                  收起回复
                    完结撒花~~


                    IP属地:浙江来自Android客户端10楼2020-11-03 16:06
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                      这才是真正的气候展望


                      IP属地:浙江来自Android客户端11楼2020-11-03 16:17
                      收起回复
                        给力!


                        IP属地:福建来自Android客户端12楼2020-11-03 16:21
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                          好!


                          IP属地:四川来自Android客户端13楼2020-11-03 16:23
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                            得嘞 宁波出现强降温和大范围雨雪天气的概率相当大 某人该高兴了


                            IP属地:浙江14楼2020-11-03 16:25
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                              6


                              IP属地:福建来自Android客户端15楼2020-11-03 16:32
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