1961—2019年京津冀地区冬季强冷空气日数与海温异常年际变化关系研究

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2023.06.010

摘要/Abstract

摘要：

选用1961—2019年中国京津冀地区气象观测站点日最低气温、NOAA月海表温度和NCEP/NCAR月500 hPa高度场，统计分析该地区冬季强冷空气日数变化特征及其与海表温度的关系，及Niño3.4区海温影响强冷空气的太平洋—北美型(Pacific North American pattern，PNA)遥相关机制。结果表明：京津冀地区冬季单站强冷空气年均发生日数为0.0~8.7 d，空间分布为西北向东南递减。京津冀地区冬季强冷空气日数同前期夏季、秋季和同期冬季海温的显著正相关区主要位于赤道中东太平洋，而西风漂流区和北大西洋东北部显著负相关区出现在前期秋季和同期冬季，赤道印度洋显著正相关仅在同期出现。京津冀地区冬季强冷空气日数异常受乌拉尔山高压脊、贝加尔湖低压、东亚中低纬度异常高压和东亚大槽等500 hPa高度场变化影响。同时，Niño3.4区海温异常通过PNA遥相关模式影响高度场变化，间接影响该地区的强冷空气日数。

关键词: 强冷空气, 海表温度, PNA遥相关

Abstract:

Utilizing meteorological observatory data of daily minimum temperature from 1961 to 2019 in Beijing-Tianjin-Hebei region of China, along with NOAA′s monthly sea surface temperature and NCEP/NCAR′s monthly 500 hPa geopotential height field, this study employs physical statistical methods to analyze the variation characteristics of the number of strong cold air days during winter in the region and its relation to sea surface temperatures. This study also explains the mechanism behind the Pacific North American (PNA) teleconnection pattern influenced by sea temperatures in the Niño 3.4 region. The results indicate that the average annual number of strong cold air days in Beijing-Tianjin-Hebei region varies between 0.0 to 8.7 days, with a spatial distribution decreasing from northwest to southeast. Interannually, the number of strong cold air days during winter in Beijing-Tianjin-Hebei significantly correlating with the preceding summer, autumn, and concurrent winter sea temperatures are mainly in the central and eastern equatorial Pacific. Significant negative correlation areas in the westerly jet region and northeastern North Atlantic appear in the preceding autumn and concurrent winter. A pronounced positive correlation with the equatorial Indian Ocean is maintained concurrently. Anomalies in the winter strong cold air days in Beijing-Tianjin-Hebei region are influenced by variations of 500 hPa geopotential height field features such as the Ural Mountain high-pressure ridge, Baikal Lake low-pressure, the anomalous high-pressure over mid-low latitudes of East Asia, and the East Asian trough. Concurrently, sea temperature anomalies in the Niño 3.4 region affect the variation of height field through the PNA teleconnection pattern, indirectly influencing the number of strong cold air days in the region.

Key words: Strong cold air, Sea surface temperature, PNA teleconnection

中图分类号:

P468.0⁺21

张国宏,王晓琼,张亚琳. 1961—2019年京津冀地区冬季强冷空气日数与海温异常年际变化关系研究[J]. 气象与环境学报, 2023, 39(6): 80-86.

Guohong ZHANG,Xiaoqiong WANG,Yalin ZHANG. Study on the relationship between the number of strong cold air days and the interannual variation of sea surface temperature anomalies from 1961 to 2019 in Beijing-Tianjin-Hebei region of China[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2023, 39(6): 80-86.

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参考文献 35

1	丁一汇, 王遵娅, 宋亚芳, 等. 中国南方2008年1月罕见低温雨雪冰冻灾害发生的原因及其与气候变暖的关系[J]. 气象学报, 2008, 66 (5): 808- 825.
2	高辉, 陈丽娟, 贾小龙, 等. 2008年1月我国大范围低温雨雪冰冻灾害分析Ⅱ.成因分析[J]. 气象, 2008, 34 (4): 101- 106.
3	施春华, 蔡雯昳, 金鑫. 强厄尔尼诺事件下2016年1月中国南方超级寒潮的动力学机制: 瞬变波对大气长波异常的调制[J]. 大气科学学报, 2016, 39 (6): 827- 834.
4	朱宏光, 李燕群, 温远光, 等. 特大冰冻灾害后大明山常绿阔叶林结构及物种多样性动态[J]. 生态学报, 2011, 31 (19): 5571- 5577.
5	张书余, 张夏琨, 崔世杰, 等. 冷空气对人心血管系统及相关影响因素的自然实验研究[J]. 气象, 2016, 42 (10): 1256- 1262.
6	李艳, 王琪, 王式功, 等. 冷空气过程与兰州市呼吸系统疾病的关系分析[J]. 兰州大学学报(自然科学版), 2016, 52 (1): 84- 88.
7	陶诗言. 十年来我国对东亚寒潮的研究[J]. 气象学报, 1959, (3): 226- 230.
8	Ding Y H . Build-up, air mass transformation and propagation of Siberian high and its relations to cold surge in East Asia[J]. Meteorology and Atmospheric Physics, 1990, 44, 281- 292. doi: 10.1007/BF01026822
9	魏凤英. 气候变暖背景下我国寒潮灾害的变化特征[J]. 自然科学进展, 2008, 18 (3): 289- 295.
10	康志明, 金荣花, 鲍媛媛. 1951—2006年期间我国寒潮活动特征分析[J]. 高原气象, 2010, 29 (2): 420- 428.
11	赵玉广, 于长文, 何丽华. 河北省寒潮的气候特征与冬季增暖[J]. 干旱气象, 2012, 30 (2): 244- 248. doi: 10.3969/j.issn.1006-7639.2012.02.015
12	岳艳霞, 陈静, 高祺, 等. 气候变暖背景下石家庄冷空气活动的气候特征[J]. 气象与环境学报, 2009, 25 (4): 36- 42.
13	Gao W L , Duan K Q , Li S S . Spatial-temporal variations in cold surge events in northern China during the period 1960-2016[J]. Journal of Geographical Sciences, 2019, 29, 971- 983. doi: 10.1007/s11442-019-1668-0
14	郭立平, 杜海涛, 黄浩杰. 气候变暖背景下廊坊寒潮的变化与极端特征[J]. 中国农学通报, 2019, 35 (29): 109- 115.
15	杨晓玲, 丁文魁, 马中华, 等. 河西走廊东部强降温变化特征和典型环流型[J]. 气象, 2016, 42 (6): 756- 763.
16	任福民, 袁媛, 孙丞虎, 等. 近30年ENSO研究进展回顾[J]. 气象科技进展, 2012, 2 (3): 17- 24.
17	黄荣辉. 冬季低纬度热源异常对北半球大气环流影响的物理机制[J]. 中国科学: B辑, 1986, (1): 91- 103.
18	韦志刚, 朱献, 董文杰, 等. CFSv2系统对2015年11月中国一次寒潮过程及其欧亚冷空气活动的预报评估[J]. 高原气象, 2019, 38 (4): 673- 684.
19	金巍, 刘卫华, 高凌峰, 等. 辽宁地区ECMWF模式气温预报检验及误差订正研究[J]. 气象与环境学报, 2020, 36 (6): 50- 57. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2020.06.006
20	Huang B Y , Thorne P W , Banzon V F , et al. Extended reconstructed sea surface temperature, version 5(ERSSTv5): upgrades, validations, and intercomparisons[J]. Journal of Climate, 2017, 30 (20): 8179- 8205. doi: 10.1175/JCLI-D-16-0836.1
21	Kalnay E , Kanamitsu M , Kistler R , et al. The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project[J]. Bulletin of the American Meteorological Society, 1996, 77 (3): 437- 472. doi: 10.1175/1520-0477(1996)077<0437:TNYRP>2.0.CO;2
22	李倩, 张婉莹, 林毅, 等. 1961—2020年辽宁省暖冬现象气候特征分析[J]. 气象与环境学报, 2020, 36 (6): 68- 73. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2020.06.008
23	焦敏, 李辑, 于亚鑫, 等. BCC_CSM1.1(m)模式对初夏东北冷涡的模拟及应用[J]. 气象与环境学报, 2019, 35 (4): 55- 62. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.04.008
24	屠其璞, 王俊德, 丁裕国, 等. 气象应用概率统计学[M]. 北京: 气象出版社, 1984: 225- 229.
25	吴洪宝, 吴蕾. 气候变率诊断和预测方法[M]. 北京: 气象出版社, 2005: 198- 208.
26	杨帅, 侯奇奇, 耿雪莹, 等. 1974—2016年河北省最大冻土深度及其与温度的关系[J]. 干旱气象, 2020, 38 (3): 380- 387.
27	汪子琪, 张文君, 耿新. 两类ENSO对中国北方冬季平均气温和极端低温的不同影响[J]. 气象学报, 2017, 75 (4): 564- 580.
28	魏凤英. 现代气候统计诊断与预测技术[M]. 2版北京: 气象出版社, 2007: 27- 28.
29	中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 冷空气等级(GB/T 20484—2017)[S]. 北京: 中国标准出版社, 2017.
30	王遵娅, 丁一汇. 近53年中国寒潮的变化特征及其可能原因[J]. 大气科学, 2006, 30 (6): 1068- 1076.
31	李尚锋, 高枞亭, 杨旭, 等. 中国东北冬季相邻两天降温特征及其年代际变化[J]. 气象与环境学报, 2019, 35 (6): 77- 84. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2019.06.010
32	纪忠萍, 谷德军, 梁健, 等. 近55年影响广州的强冷空气及其准双周变化[J]. 大气科学, 2007, 31 (5): 999- 1010.
33	杨丹宁, 罗德海. ENSO循环与太平洋—北美型遥相关事件的关系[J]. 气候与环境研究, 2014, 19 (3): 278- 289.
34	王月, 李辑, 焦敏, 等. 中国大范围极端低温事件的特征分析[J]. 气象与环境学报, 2020, 36 (6): 74- 81. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2020.06.009
35	王博, 饶建, 王华曌, 等. 北半球冬季不同PNA和NAO配置与中国降水的联系[J]. 高原气象, 2018, 37 (5): 1264- 1276.

[1]	贾晓红, 李琦. 京藏高速呼集段道路结冰期CLDAS气温适用性及其在交通风险预警中的应用[J]. 气象与环境学报, 2023, 39(6): 96-104.
[2]	周秀华,唐熠,陆虹,韩冰. 1951—2020年广西冬季低温事件频次变化及其对大西洋海温的响应[J]. 气象与环境学报, 2023, 39(2): 71-76.
[3]	姜珊,张海旭,张菁,宋晓巍,李石,于璐,王新秀. 1981—2020年沈阳地区春玉米生长季水热资源时空特征[J]. 气象与环境学报, 2022, 38(4): 76-84.
[4]	娄德君,王冀,周显伟,李治民. 1961—2019年黑龙江省冬季气温季节内变化及环流异常特征[J]. 气象与环境学报, 2022, 38(2): 31-39.
[5]	李黎,崔研,王浩宇,吴国振,杨明,张运芝,赵晓川. 营口市百年气温变化特征研究[J]. 气象与环境学报, 2021, 37(3): 73-80.
[6]	赵洁云,龙步菊,袁维颖,刘思妤,李柯尧. 基于气温和体感温度的中国南方地区供暖必要性分析[J]. 气象与环境学报, 2021, 37(2): 41-47.
[7]	冯晓钰,周广胜. 1969—2018年金华市舒适度和冷/热日特征分析[J]. 气象与环境学报, 2020, 36(6): 108-114.
[8]	姬兴杰, 左璇, 徐文慧. 中岳嵩山高山站平均气温资料插补及其变化趋势分析[J]. 气象与环境学报, 2020, 36(6): 58-67.
[9]	王月, 李辑, 焦敏, 刘成瀚, 于航. 中国大范围极端低温事件的特征分析[J]. 气象与环境学报, 2020, 36(6): 74-81.
[10]	敖雪, 翟晴飞, 崔妍, 周晓宇, 赵春雨, 张晋广, 袁健. 基于OMR方法的城市化进程对辽宁省气温变化的影响分析[J]. 气象与环境学报, 2020, 36(4): 28-35.
[11]	李尚锋, 高枞亭, 杨旭, 尹路婷. 中国东北冬季相邻两天降温特征及其年代际变化[J]. 气象与环境学报, 2019, 35(6): 77-84.
[12]	曹经福, 杨艳娟, 陈跃浩, 王敏, 郝立生. 天津市超高层建筑暖通空调设计气象参数评估[J]. 气象与环境学报, 2019, 35(4): 133-138.
[13]	侯依玲, 刘鸣彦, 赵春雨, 王涛. 东北地区气温演变的一致性与局地性特征研究[J]. 气象与环境学报, 2019, 35(2): 69-76.
[14]	赵美艳, 余君, 蒋镇, 单薇薇. 重庆地区气温序列均一性检验及订正[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(6): 148-155.
[15]	张剑明;段丽洁. 2013年夏季湖南省持续高温干旱变化特征及其成因分析[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(4): 45-51.