冬季热带中东太平洋海温变化对广西大雾日数的影响

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2024.01.010

摘要/Abstract

摘要：

利用1979—2020年广西80站逐日大雾资料、Hadley中心海表面温度资料以及NCEP/NCAR再分析资料, 结合相关分析、合成分析以及信息流因果理论, 分析了冬季热带中东太平洋海温变化对广西大雾日数的影响。结果表明: 冬季热带中东太平洋海温是广西雾日数的显著影响源, 海温偏高(偏低)一定程度上导致了广西冬季大雾天气多发(少发)。冬季热带中东太平洋海温偏暖, 引起上空上升运动异常, 减弱了沃克环流, 导致热带西太平洋出现下沉异常。热带西太平洋下沉异常导致局地负的加热异常, 从而在热带西太平洋北侧菲律宾一带对流层低层激发出反气旋异常。广西在菲律宾异常反气旋西北侧的西南风影响下, 一方面动力上使得近地面层偏北冬季风风速减小, 有利于大雾形成和维持; 另一方面使得南海至西北太平洋一带维持显著的异常反气旋水汽环流, 有利于南海水汽向华南输送, 使得广西上空整层水汽通量辐合增强, 对流层低层绝对湿度增大, 水汽逐渐饱和, 近地面层结稳定度增强, 为大雾形成提供有利条件, 最终导致雾日增多。冬季热带中东太平洋海温偏冷时则形势大致相反, 广西大雾少发。

关键词: 海温, 反气旋异常, 层结稳定度

Abstract:

Using daily heavy fog data from 80 stations in Guangxi from 1979 to 2020, sea surface temperature data from the Hadley Centre, and NCEP/NCAR reanalysis data, and employing correlation analysis, composite analysis, and information flow causality theory, this study analyzed the impact of winter sea surface temperature change in the central eastern tropical Pacific on the number of heavy fog days in Guangxi. The results show that the winter sea surface temperature in the central eastern tropical Pacific is a significant source of influence on the number of fog days in Guangxi, with higher (lower) temperatures contributing to more (fewer) heavy fog events in winter. Higher sea surface temperature in the central eastern tropical Pacific causes abnormal rising motions aloft, weakening the Walker Circulation and leading to abnormal descending motions over the tropical western Pacific, resulting in locally negative heating anomalies, and in turn triggering anomalous anticyclones in the lower troposphere around the Philippines to the north of the tropical western Pacific. Under the influence of the southwest winds on the northwest side of the anomalous anticyclone over the Philippines, Guangxi experiences a dynamic reduction in near-surface northerly winter monsoon wind speed, favoring the formation and maintenance of heavy fog. Furthermore, this situation makes a significant anomalous anticyclonic moisture circulation from the South China Sea to the northwest Pacific maintained, facilitating the transportation of moisture from the South China Sea to southern China, which enhances the entire atmospheric column's moisture flux convergence over Guangxi, increases the absolute humidity in the lower troposphere, and generates gradually saturated the water vapor near the surface, and then enhances the stability of the near-surface layer, and provides favorable conditions for heavy fog formation, ultimately leads to an increase in foggy days. Conversely, lower winter sea surface temperatures in the central eastern tropical Pacific generally leads to the opposite situation i.e. fewer heavy fog events in Guangxi.

Key words: Sea surface temperature, Abnormal anticyclonic, Stratification stability

中图分类号:

P461⁺.2

覃皓,郑凤琴,孙崇智. 冬季热带中东太平洋海温变化对广西大雾日数的影响[J]. 气象与环境学报, 2024, 40(1): 79-87.

Hao QIN,Fengqin ZHENG,Chongzhi SUN. The impact of winter sea surface temperature change in the central eastern tropical Pacific on the number of heavy fog days in Guangxi[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2024, 40(1): 79-87.

图/表 10

图1

图2

图3

表1

图4

图5

图6

图7

图8

图9

参考文献 39

1	中国气象局. 地面气象观测规范[M]. 北京: 气象出版社, 2003: 21- 27.
2	周述学, 邓学良, 王传辉, 等. 华东2018年冬季一次典型雾霾过程的气象成因分析[J]. 高原气象, 2020, 39 (5): 1110- 1121.
3	王丽萍, 陈少勇, 董安祥. 中国雾区的分布及其季节变化[J]. 地理学报, 2005, 60 (4): 689- 697. doi: 10.3321/j.issn:0375-5444.2005.04.018
4	史军, 崔林丽, 贺千山, 等. 华东雾和霾日数的变化特征及成因分析[J]. 地理学报, 2010, 65 (5): 533- 542.
5	Liu W J , Han Y X , Li J X , et al. Factors affecting relative humidity and its relationship with the long-term variation of fog-haze events in the Yangtze River Delta[J]. Atmospheric Environment, 2018, 93, 242- 250.
6	伍红雨, 杜尧东, 何健, 等. 华南霾日和雾日的气候特征及变化[J]. 气象, 2011, 37 (5): 607- 614.
7	孔锋. 1961-2016年中国雾与霾日数时空演变特征及区域差异研究[J]. 灾害学, 2020, 35 (1): 131- 137. doi: 10.3969/j.issn.1000-811X.2020.01.024
8	齐庆华. 中国东部海陆热力差异与华南冬季雾霾的气候学关联[J]. 地理科学, 2021, 41 (9): 1667- 1675.
9	郑凤琴, 周绍毅, 韦晶晶, 等. 北部湾海雾特点及海陆大雾差异分析[J]. 气象科技, 2020, 48 (5): 717- 722.
10	郑凤琴, 罗小莉, 钟利华, 等. 北部湾地区海雾特点的初步分析[J]. 应用海洋学学报, 2021, 40 (2): 324- 331.
11	Hu S Q , Zhang W J , Turner A G , et al. How does El Niño-Southern Oscillation affect winter fog frequency over eastern China?[J]. Climate Dynamics, 2020, 54 (1): 1043- 1056.
12	Zhang R H , Sumi A , Kimoto M . A diagnostic study of the impact of El Niño on the precipitation in China[J]. Advances in Atmospheric Sciences, 1999, 16 (2): 229- 241. doi: 10.1007/BF02973084
13	Wang Y F , Fujiyoshi Y . A case study on the relationship between a preceding La Niña event and East Asian summer atmospheric circulation[J]. Acta Meteorologica Sinica, 2004, 18 (4): 387- 396.
14	Fan L L , Xu J J , Li J J . Differences in pre-flood season rainfall in South China between spring and summer El Niño events[J]. Atmosphere-ocean, 2020, 58 (24): 1- 13.
15	郑凤琴, 曾鹏, 罗小莉, 等. 广西区域霾过程高低空大气环流型影响分析[J]. 气象科技, 2019, 47 (4): 655- 662.
16	张璐, 刘鹏, 张文君, 等. 中国不同区域气候条件对冬季雾日形成的差异性分析[J]. 气候与环境研究, 2019, 24 (5): 585- 596.
17	植炫惠, 徐海明, 马静, 等. 华南冬季雾日年际变化特征及其与ENSO的关系[J]. 大气科学, 2023, 47 (4): 1099- 1112.
18	覃皓, 郭栋, 施春华, 等. 南亚高压与邻近地区臭氧变化的相互作用[J]. 大气科学, 2018, 42 (2): 14.
19	覃皓, 伍丽泉, 何慧. 广西前汛期降水变化特征及其与东南太平洋海温变化的因果联系[J]. 热带气象学报, 2022, 38 (2): 265- 274.
20	Liang X S . Unraveling the cause-effect relation between time series[J]. Physical Review E, 2014, 90 (5-1): 052150.
21	宫湛秋, 孙诚, 李建平, 等. 基于信息流理论的因果分析在辨析大西洋多年代际振荡物理机制中的应用[J]. 大气科学, 2019, 43 (5): 1081- 1094.
22	Liang X S . Information flow within stochastic dynamical systems[J]. Physical Review E, 2008, 78 (3): 031113. doi: 10.1103/PhysRevE.78.031113
23	Liang X S . The Liang-Kleeman information flow: Theory and applications[J]. Entropy, 2013, 15 (1): 327- 360. doi: 10.3390/e15010327
24	Liang X S , Xu F , Rong Y N , et al. El Niño Modoki can be mostly predicted more than 10 years ahead of time[J]. Scientific Reports, 2021, 11, 17860. doi: 10.1038/s41598-021-97111-y
25	覃皓, 伍丽泉, 何慧. 夏季热带大西洋海温变化对华南前汛期降水的影响[J]. 大气科学, 2023, 47 (5): 1309- 1324.
26	覃皓. 北太平洋海温与广西前汛期降水的联系[J]. 地球物理学报, 2023, 66 (3): 905- 919.
27	覃皓, 郑凤琴, 伍丽泉. 台风威马逊(1409)强度与降水变化的相互作用[J]. 应用气象学报, 2022, 33 (4): 477- 488.
28	Niu F , Li Z Q , Li C , et al. Increase of wintertime fog in China: Potential impacts of weakening of the eastern Asian monsoon circulation and increasing aerosol loading[J]. Journal of Geophysical Research Atmospheres, 2010, 115, D00K20.
29	Li Q , Zhang R H , Wang Y . Interannual variation of the wintertime fog-haze days across central and Eastern China and its relation with East Asian winter monsoon[J]. International Journal of Climatology, 2016, 36 (1): 346- 354. doi: 10.1002/joc.4350
30	Li J P , Zheng F , Sun C , et al. Pathways of influence of the Northern Hemisphere mid-high latitudes on East Asian climate: a review[J]. Advances in Atmospheric Sciences, 2019, 36 (9): 902- 921. doi: 10.1007/s00376-019-8236-5
31	Gill A E . Some simple solutions for heat-induced tropical circulation[J]. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 1980, 106 (449): 447- 462.
32	庞轶舒, 秦宁生, 王春学, 等. ENSO事件的季节演变对西南夏季降水异常的影响分析[J]. 高原气象, 2020, 39 (3): 581- 593.
33	吕文丽, 时晓曚, 张凯. 青岛地区一次雾—霾过程能见度特征及影响因素分析[J]. 气象与环境学报, 2023, 39 (3): 47- 55.
34	许敏, 李江波, 田晓飞, 等. 京津冀地区辐射雾生消影响因子和污染物特征分析[J]. 气象与环境学报, 2023, 39 (3): 56- 64.
35	李秀珍, 梁卫, 温之平. 华南秋、冬、春季水汽输送特征及其与降水异常的联系[J]. 热带气象学报, 2010, 26 (5): 626- 632.
36	阎琦, 李爽, 滕方达, 等. 2018年辽宁地区两次大雾天气成因分析[J]. 气象与环境学报, 2020, 36 (6): 91- 97.
37	李婷, 谭志强, 葛森, 等. 2018年8月22日宁夏北部局地浓雾天气形成机制分析[J]. 气象与环境学报, 2022, 38 (1): 8- 14.
38	张人禾, 李强, 张若楠, 等. 2013年1月中国东部持续性强雾霾天气产生的气象条件分析[J]. 中国科学: 地球科学, 2014, 44 (1): 27- 36.
39	旦增卓玛, 旺堆杰布, 桑秋璐, 等. 藏北一次局地爆发性浓雾特征与成因分析[J]. 气象与环境学报, 2021, 37 (5): 1- 7.

要素	春季	夏季	秋季
信息流	0.01	0.10^*	0.15^**
相关系数	0.17	0.38^**	0.47^**

[1]	靳振华,吴彬贵,廖云琛,龙强,卜清军. 2015—2020年渤海西海岸雾的海陆分布差异成因分析[J]. 气象与环境学报, 2023, 39(4): 84-94.
[2]	孟鑫,张瑜,赵婷婷,王迪,马云龙,张旭. 1961—2019年中国东北地区夏季降水特征及其与前期ENSO的关系[J]. 气象与环境学报, 2023, 39(4): 103-113.
[3]	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.
[4]	陈凯奇,李建平,谢铁军,张亚洲. 太平洋海温三极子对中国东北地区春玉米气候产量的影响[J]. 气象与环境学报, 2022, 38(5): 72-80.
[5]	李天宇, 张丽, 付冬雪, 李晓帆, 刘宁. 2019年12月吉林省降水异常偏多成因分析[J]. 气象与环境学报, 2021, 37(6): 20-26.
[6]	张冬峰, 王永光, 张国宏. 西太平洋暖池海温和山西盛夏降水关系研究[J]. 气象与环境学报, 2019, 35(3): 60-67.
[7]	房一禾, 龚强, 赵连伟, 王小桃, 周晓宇, 崔妍, 任川, 王当, 温日红. 辽宁省秋季降水对前期海洋和大气信号的遥响应[J]. 气象与环境学报, 2016, 32(2): 37-43.
[8]	申红艳, 马明亮, 时兴合, 戴升, 马占良. 青海高原春季气温异常及影响因子分析[J]. 气象与环境学报, 2016, 32(1): 95-102.
[9]	张晓云，郭虎，易笑园，朱玉强，张广泉，汪靖. 天津市秋季典型环境污染过程个例分析[J]. 气象与环境学报, 2012, 28(4): 33-37.
[10]	沈玉敏，胡春丽，李菲，王小桃，李辑，林蓉，魏薇. 辽宁省春季透雨的环流背景及与海温的相关分析[J]. 气象与环境学报, 2012, 28(4): 28-32.
[11]	廖玉芳,陈湘雅,赵福华,匡方毅. 湖南雨凇与大气环流和海温因子的相关分析[J]. 气象与环境学报, 2012, 28(2): 60-65.
[12]	李菲,李辑,管兆勇. 我国东北夏季气温年代际变化特征及与太平洋海温异常关系的研究[J]. 气象与环境学报, 2010, 26(3): 19-26.
[13]	杨文艳,王谦谦. 影响辽宁7～8月降水的海温场特征初探[J]. 气象与环境学报, 2004, 20(3): 14-15.
[14]	夏梅艳,柳晓放,万桂文. 2001年辽宁春旱与气候异常分析[J]. 气象与环境学报, 2002, 18(1): 11-13.