mikeliang
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[特定分析]2016-2017年秋冬气候展望

楼主#
更多 发布于:2016-10-08 00:16
据说拉尼娜事件引出了冷冬的论调?也许,用“冷冬” 描述这个冬季太片面了吧。
这片纷繁风云之中,不只是拉尼娜的舞台。
——前言
目录
1.海洋传奇
2.冰雪圈:冷酷的背后
3.迷茫平流层
4.其他重要气候因子展望
5.2016-2017秋冬气候总体展望
6.部分区域的特征性展望
7. 附录:2016-2017秋冬西北太平洋台风展望
 
注:
1)本文仅为个人分析,仅供学习交流与参考,不具备法律效力。如需要咨询更详细的气候趋势,请联系国家气候中心或各地气象局。
(2)本文作者学识有限,若有纰漏请多指教。
(3)本文未说明条件下,季节均指北半球季节。
(4)本次展望还有简要版(略去了大部分推导)和学灰版(???),视情况在后续在本帖内发出或另开新帖。
(5)本文完成时间为9月26日,因此有涉及9月底-10月上旬等已经发生的内容。
[mikeliang于2016-10-08 01:13编辑了帖子]
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mikeliang
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发布于:2016-10-08 00:24
1.海洋传奇
1-1 ENSO:路在何方?
     我们刚刚经历了2014-2016年超强厄尔尼诺事件,它对全球气候都产生了巨大的影响。而在2016年5月底,本次厄尔尼诺事件轰然结束,此后留给了赤道中东太平洋一个不明朗的状态:虽然SSTA方面有较明显的冷水,但似乎总在拉尼娜事件的阈值徘徊。

图片:ssta_c.gif


 
      当前的局面看似较为奇异,但实际上和当前赤道中东太平洋Bjkernes反馈响应并不明显有关。从SSTA分布看,当前中东太平洋负距平区域并没有出现典型拉尼娜状态下的弓形(包括整个美洲西海岸和赤道中东太平洋区域),而是仅仅在赤道中东太平洋出现了紧贴赤道的狭窄异常冷水带,而整个美洲西海岸更是几乎接近常年甚至偏高——除了近期才有改变的北美西海岸部分区域。

图片:global_anomaly_oper0-2016.9.24.png





        而从大气响应方面看,虽然SOI已经转为正值,但并没有达到对应拉尼娜状态的阈值;而赤道太平洋地区的对流层低层信风(850hPa层面为代表)更是没有出现拉尼娜发展期应有的显著偏强状态,反而在不少地区出现了异常西风距平。与此同时,从最近数月全球Walker环流垂直剖面监测和200hPa速度势角度看,更是出现了印太暖池区异常下沉-东太平洋异常上升的异常状况,这和普通的拉尼娜发展状态下大气响应完全不同。虽然这不仅是定常波的影响——从低频角度看,这是季风槽在7月底开始异常北抬后,低纬度转为赤反+低纬度副高共同控制的结果,但也反映出当前大气并没有明显的向拉尼娜状态方向的响应;此外,考虑到这一状态时间尺度已经足够长,也会赤道对未来海气相互作用有显著影响。

图片:20160701-20160915WalkerCell.gif





       而太平洋次表层方面更是复杂。在当前赤道太平洋海水温度距平的垂直剖面上,可以看到主温跃层的冷水分成了三片区域,其中主核位于日界线以东附近,系6月以后西太平洋强冷K波东传的结果,但从负距平极值等方面看,冷水团强度出现了显著削弱;而在东太平洋混合层内的异常冷水团则是更早时期的冷K东传并涌升的残余,受当前表层纬向流正异常(对应表层回流)的水团混合影响而受到显著冲击并显著削弱;而在西太暖池区温跃层仍有残余,这也应当是由于信风未出现显著增强而导致暖池区辐聚下沉偏弱的结果。但在冷水团式微的同时,由于前文提到的暖池区辐聚下沉偏弱,西太平洋暖池区混合层仍没有异常暖水团形成发展;加之赤道西太平洋地区没有显著WWB过程,也难以激发次表层暖性K波发展。可以说,当前的次表层形势也较为混沌,仍很可能发展成一次弱拉尼娜事件,但难以发展成一次先前大多数数值模式预测到的中等或更强强度的拉尼娜事件。

图片:Dep_Sec_EQ_5d-2016.9.25.gif




       综上所述,当前热带太平洋地区的海洋-大气状态远没有进入拉尼娜状态下的反馈过程。而这一异常成因涉及到众多复杂的海气相互作用,以笔者的能力显然无法解释其机制,但考虑到ENSO的机制存在热带内部海气相互作用和热带-热带外区域相互作用两条“主线”,这有可能是由于热带外地区海气相互作用的干扰——PDO也许就是一个最显著的体现(后文将有所提到)。这也解释了当前南北美洲西海岸没有同步的表层冷水区,与冷性K波在东传过程的异常削弱(和副热带-热带间经圈垂直环流的影响有关),从而仅凭赤道太平洋内部冷性K波东传下限制了海洋状态向拉尼娜状态发展,进而无法完成Bjerknes反馈。
       而这个混沌的状态指向了什么样的未来呢?从最重要的热带太平洋地区海气状态考虑,当前日界线以东的冷性K波仍在东传,加之当前EUC主轴区有显著纬向流速正距平,有利于冷K波的相速度增大并使得对应的异常冷水团快速东传涌升,短期内有利于中东太平洋SSTA下降;但与此同时,中东太平洋热带外区域表层仍然偏暖,通过副热带辐聚区下沉和副热带-热带间海洋经圈环流,异常暖水也将削弱东传的冷水团,同时在大气状态未响应的情况下,也很难激发信风潮并回到拉尼娜发展期的状态。单从次表层和热带地区大气响应看,未来数月虽然海温仍能依靠温跃层冷水的上继续下降,仍可以达到拉尼娜事件标准,但由于很难形成较强的Bjerknes正反馈机制,因此强度受限。
       除了热带太平洋地区的海气相互作用,热带外区域与热带太平洋的相互作用也相当重要。前文已经提到,当前美洲西海岸广大区域内上层热含量距平仍然是正值,这些偏暖的海水也通过了一定机制“削弱”了热带太平洋的冷水东传上涌,抑制了热带太平洋海气状态向拉尼娜方向的发展。而调控ENSO更重要的一环正是南极海冰——尤其以南极半岛-德雷克海峡一带海冰关系最为密切。当前南极海冰面积仍然是较气候态显著偏小,且在模态上呈现出SIO正位相态势;虽然南极半岛附近海冰大幅偏少,使得当地南极绕极流主轴偏南,对德雷克海峡地区分流仍然不利,从而并不利于东南太平洋深层冷水发展,进而不利于秘鲁寒流的增强和拉尼娜事件发展。


       而在大气响应方面,当前东太平洋地区仍在Walker异常上升支影响下,尤其是中美洲西侧的东北太平洋“暖池区”最为明显——而当地的异常上升直接带来的低空异常西风虽然远离赤道,但通过WES机制等方式,仍会促进赤道东太平洋地区异常西南风发展(阻碍信风的增强),从而阻碍拉尼娜事件的进一步发展——而考虑到当地暖水的深厚,这样的局面很可能持续到东北太平洋飓风季结束;而直到印太暖池区重新成为主上升支位置时,才能在大气响应方面有所改变。
       对于独立于海气系统外的因子而言,地球自转参数成为了最重要的一员。考虑到周年和周年内振荡,短期内偏快的地球自转将有利于拉尼娜在9-10月发展,而进入年底时这一因子将倾向于信风的减弱和表层异常东向洋流,不利于拉尼娜发展。
       综合上述各因子分析,可以得出:在当前赤道太平洋次表层冷性K波东传的影响下,今年秋冬季前期赤道中东太平洋海温仍将在振荡中下降,将达到拉尼娜事件标准;而随后,由于热带地区大气作用、热带外洋区等因子影响,本次热带地区海洋-大气的正反馈过程难以完全建立,也阻碍了拉尼娜事件(或状态)的进一步发展,并在赤道太平洋冷水上翻趋于减弱后,海表也将逐渐回到中性状态。但考虑到当前整个太平洋温跃层以上热含量距平都是负值,且西太暖池区的辐聚下沉显著偏弱,当前西太平洋也没有明显暖性K波东传发展的迹象,这表明在未来半年内赤道中东太平洋也难以有显著增暖的可能——冬季末期开始,很可能就维持这种不明朗的中性状态,其中南美沿岸附近受秘鲁寒流偏弱和当地弱上升支影响很可能略偏暖,而其余地区则接近常年或者略偏低。这样的状态也很可能维持到明年春末。
      而秋冬季赤道太平洋这样的弱拉尼娜状态,和随后的不明朗中性状态,加之没有建立特别明显的大气方面反馈,将让今年秋冬ENSO对气候的影响不太明显,但依然存在——最主要的影响将集中在热带地区,如后期Walker异常上升支重新从东太平洋回到海洋大陆一带,当地再度转为对流活跃状态;而对于热带外地区的遥相关影响将明显偏弱——此时,中高纬度海-气-冰相互作用,将占据了更重要的作用。
真正的传奇,不一定要功成名就,而是能做到最好的自己。
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mikeliang
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发布于:2016-10-08 00:33
1-2   PDO:乱世的搅局者
       以北太平洋EOF1对应的PC1定义的PDO,一向是北太平洋热带外洋区的重要振荡,它在年代际尺度方面对太平洋乃至全球的影响毋庸置疑,而现在我们更多地发现了它在年际尺度方面与热带地区海气系统,如ENSO的相互作用。夏季以来拉尼娜事件并没有如大多数数值预期一样快速发展,其中一大原因很可能就是当前PDO正位相事件下北太平洋东部显著偏暖,通过副热带与热带间上层海洋垂直环流削弱了东传的冷性K波所致。当然,这只是一种可能的机制;关于PDO与ENSO在年际方面的相互作用需要进一步探究。

图片:PDO.png




       2014年起,北太平洋地区便进入了一次超强PDO暖位相事件,月平均峰值一度高达+2.62(2016年2月),仅次于1941-1942年的暖事件。而与此同时,2016年春季起,北半球中高纬度迎来了显著的长波调整——在此之后,北太平洋高纬度地区从前期异常槽位转受异常长波脊控制,在对应的低空异常反气旋南侧的东风距平控制下,通过WES机制,北太平洋暖流区SSTA出现了显著升高,并通过东侧异常偏北风在北美西海岸的输运,让北美沿岸涌升流再度增强,使得PDO开始转向负位相方向发展。这一系列演变正是北太平洋地区海气相互作用结果(大气方面可能更占了主导)。

图片:40-60NZ500-1.png




       考虑到年际尺度内,PDO滞后于ENSO信号2-3个月,加之北太平洋暖流区高SSTA下,阿留申地区异常反气旋(阻高)发展,可以确认未来数月PDO仍将逐渐下降并恢复到中性状态;而在远期看,考虑到太平洋扇区海冰密集度严重偏低,也将支持阿留申地区异常阻高的活动,从而对应中纬度地区异常东风距平状态的维持,有利于北太平洋SSTA模态向PDO负位相发展。
       ENSO对低纬度大气拥有很强的影响力,但在中高纬度只能通过遥相关进行间接影响;但PDO作为中高纬度下垫面信号,对中高纬度环流显然有更明显影响力。下图正是经典的ENSO&PDO各种相位组合成的4张合成图。从这四张图不难看出,无论PDO何相位,ENSO正(负)值年全球低纬度地区位势高度距平为正(负),反映出ENSO通过对低纬Hadley环流与Walker环流的调控,对低纬度大气起到了至关重要的影响作用;在中高纬的体现不如低纬明显,但仍然通过极赤梯度与对应,调控了急流位置和强度及定常波/瞬变扰动的强度;而PDO则在中高纬度地区拥有显著的影响力,不仅仅是太平洋-北美的PNA型波列,而且还影响到北半球各驻波的位置和强度,对北半球中高纬度地区冬季气候影响明显;更为重要的是,考虑到今年秋冬季ENSO信号不明显,此时中高纬度区域的气候因子的影响将更为重要。

图片:冬季PDO+&ENSO+.png

图片:冬季PDO-&ENSO+.png

图片:冬季PDO-&ENSO-.png

图片:冬季PDO+&ENSO-.png


       而在北太平洋SSTA和PDO对大气环流的具体影响方面,考虑到当前的异常暖水和白令海峡附近太平洋扇区的海冰异常融化,对阿留申地区阻高的维持将十分有利,也将对应一个偏西的东亚大槽和北美中西部异常槽——前者毫无疑问将导致我国东部处在异常槽后偏北气流影响中,冬季强冷空气活动也将活跃。
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  • andysi
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    优秀帖
    2016-10-08 09:50
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发布于:2016-10-08 00:38
1-3 印度洋:特立独行的时代
相比于夏季风期间,秋冬季印度洋对我国气候影响程度较弱,但仍能通过异常对流活动激发的遥相关等方式,影响到我国秋冬季环流形势(尤其是南支方面)。
下文以IOBW,TIOD和SIOD三个角度分析印度洋SSTA的影响。
1-3-1 IOBW
IOBW即热带印度洋SST的EOF1,反映出了整个热带印度洋海温一致性模态。
IOBW有在冬春季节的锁相特征,即在秋季开始发展而在冬春季达到最强;此外,IOBW在滞后ENSO2-3个月时存在显著正相关,这和印尼贯穿流与大气桥的影响都有显著关系。
当前热带印度洋海温总体处在接近气候态的水平,而考虑到热带印度洋自20世纪后半叶以来的持续性年代际增暖,当前这一水平实际上处在年际振荡的偏冷状态,这和初夏以来赤道印度洋持续西风异常与异常活跃对流造成的负反馈有关。考虑到当前赤道印度洋西部下沉-东部异常上升的Walker环流圈已经稳定建立,秋冬季前期低空异常赤道西风从动力方面持续让赤道印度洋大部SSTA进一步下降,IOBW也将进一步向负位相发展;而后期受OLR-SST负反馈的作用,热带印度洋西部SSTA将逐渐回升,而东部仍将有所下降,总体将在冬季后期达到IOBW负位相事件的顶峰。

图片:IOBW-mon.gif






       IOBW负位相事件下,冬季赤道印度洋中低层容易出现异常反气旋式环流,有利于输送向我国南方的水汽通道建立;但与此同时,热带印度洋的偏冷却不利于水汽通量的偏大。综上考虑,IOBW负位相状态总体不利于冬季南方降水偏多,但如果有特定环流形势,这样的背景下水汽通道的建立仍会导致过程性降水发展。
1-3-2 TIOD
      TIOD的基础即热带印度洋SST的EOF2/PC2, 反映热带西印度洋和东南印度洋的纬向偶极模态。与IOBW的全区一致性不同,TIOD的偶极型让其对印太沃克环流支的调控作用更加明显。
       近些年对TIOD的深入研究后,发现TIOD可能实际上有两种机制产生,包括与ENSO事件联系的印太齿轮机制,和印度洋内部的海气相互作用(独立于ENSO事件)。去年秋季以来TIOD长期处在负位相状态,显然这是印度洋内部作用主导对ENSO的“对抗”;而当前热带印度洋更是发展成了一次显著的TIOD负位相事件,考虑到ENSO方面海气耦合的不明朗,很明显也是印度洋内部海气相互作用的结果——印尼以南的持续性异常SSTA正值区和偏强的马斯克林高压都是其中关键部分。
       当前TIOD已经是典型的西冷东暖的负位相模态,考虑到TIOD在秋季的锁相特征与当前持续的异常赤道西风,负位相状态将在秋季继续发展;而随着锁相季节后的快速结束和负SSTA激发的异常反气旋对东移,赤道东印度洋SSTA也将逐渐下降,对应TIOD负位相事件很可能在冬末春初结束。

图片:IOD-mon.gif





       而TIOD与热带印度洋次表层状况联系也相当紧密。当前印度洋次表层海温与流速异常完全响应了当前TIOD模态,赤道东印度洋温跃层存在极为深厚的暖水;而随着未来TIOD在冬春季的逐渐减弱,表层异常东向流与温跃层西向流的松弛会导致这一区域积聚的深厚暖水也可能通过印尼贯穿流向东影响到西太平洋地区,可能会促进西太平洋次表层快速增暖和暖性K波的发展。

图片:pent_anom_xz_u_0n_1-2016.9.20.gif





TIOD在秋冬时对我国的影响主要体现在南支波动和水汽支影响上。对于秋季降水而言,由于TIOD负位相有利于孟加拉湾低层异常反气旋的形成,并加强北侧异常西南风,从而有利于西南地区秋季降水偏强。而在冬季,TIOD负位相则是通过西暖东冷型海表异常,对应南支印缅槽的偏强偏东,对应我国南方大部降水偏多概率高。
 
 1-3-3 SIOD
       SIOD即南印度洋偶极,其存在显著的季节性锁相特征,即北半球冬春季达到顶峰。
       当前SIOD正处在负位相状态,而最近数月在南非东海岸出现了一个显著的气旋式流场距平,对应SIOD西区SSTA趋向逐渐降低的态势,有利于SIOD进一步倾向负值。考虑到锁相特征,预计今年冬季将出现一次显著的SIOD负位相事件;而与此同时,考虑到印度洋热带-副热带间相互作用,这样的态势也会对应印尼以南偏南风的偏弱,会延缓TIOD负位相状态的衰减。

图片:SIOD-mon.gif






       SIOD在秋季对我国的遥相关影响较小,主要集中在冬季时节对中东部地区降水存在明显负相关,这可能与它激发的冬季异常反相跨赤道气流(赤道南风距平)有关。因此如果单看这一点,本次SIOD负位相事件有利于冬末中东部过程性降水事件的偏多(当然,SIOD也只是一个影响因子而已)。
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mikeliang
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发布于:2016-10-08 00:45
1-4 大西洋:地球对面的风云
1-4-1 NAT&NAO
 
NAO以北大西洋地区20°N以北SLP(或1000hPa位势高度)EOF1为定义,由于北大西洋在极赤热交换与中高纬度海气相互作用中的重要作用,NAO也是北半球低层特征量最重要的模态之一(冬季尤为明显)。而它与下垫面海洋互作激发的一个洋盆尺度的海气耦合形态,便是NAO-NAT(北大西洋涛动-北大西洋三极子)模态,这不仅对北大西洋地区产生了极为显著的影响,也会通过激发出异常的R波波列,以副热带急流为波导向下游传播,对亚欧大陆地区的环流也有显著影响。

图片:QQ截图20150909223152.png

图片:NAOEOF1VAR.png








           从冬季NAO异常正/负值年前期SSTA与风场距平合成图中,可以发现秋季当地海气相互作用(中高纬度的WES机制,Ekman抽吸等)对冬季NAO模态仍然有明显的影响,且异常模态强度随着季节推进迅速增强。
        而对比NAO/NAT与前期SSTA的相关分析,当前SSTA分布已经有NAT正位相的雏形,与此同时当前大西洋低空风场也正对应副热带地区异常反气旋式距平和中高纬度地区气旋式距平,WES机制下考虑也将促进这些海温异常发展并向东扩展,最终很可能在冬季形成一次NAT/NAO正位相事件。但值得注意的是,挪威海和巴伦支海海温严重偏高,让它在高纬度地区的影响又和典型的NAO正位相事件有不同。


1-4-2 大西洋Nino型
     类似赤道太平洋著名的厄尔尼诺状态,赤道东大西洋冷舌区也存在信风松弛和海温异常上升的状态,称为“大西洋Nino型”。只不过由于大西洋洋盆尺度小,整个Bjerknes反馈不如太平洋明显,大西洋Nino型的振幅也有限;同时,这是赤道大西洋全域的SSTA同步变化,而非太平洋ENSO的纬向偶极子型。
    在过去的一段时间内,赤道大西洋出现了SSTA显著上升的局面,也对应了赤道大西洋地区异常上升支的发展。而它将通过横跨中美洲地峡的Walker环流圈,促进东太平洋方面下沉支加强,在短期内有利于拉尼娜事件发展。
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发布于:2016-10-08 00:49
2  冰雪圈:冷酷的背后
冰雪圈在极地的气候系统内部作用中扮演了重要角色,也在全球的热量收支平衡中起到了巨大作用。下文将从两极冰雪圈和高纬度陆面积雪角度分析冰雪圈和极地环流的趋势与影响。
2-1-1   北极海冰&北极涛动
在今年3月底北极海冰覆盖面积创下了历年年内极大值的新低后,今年春夏季北极海冰面积一直处在较低水平。而在前不久,北极海冰覆盖面积更是低至413.7万km?,考虑到最近北极海冰面积已经有所回升,这可能就是今年面积最小值;但即使如此,这也是历年极小面积的第二低值,仅略高于2012年。

图片:N_Iceseries.png




而在空间分布上,可以看出今年海冰最大特征是在太平洋扇区和巴伦支海附近出现了冰密集度异常偏低区,而在加拿大北极群岛和格陵兰侧冰密集度接近常年甚至略偏高。此外,先前在北极核心区曾一度出现了罕见地融化,但随着最近极涡的单极型而有所恢复,但冰密集度仍低于常年同期。无论从总体海冰面积还是空间分布上看,当前海冰分布和2007年同期非常接近。

图片:N_daily_concentration-2016.9.24.png

图片:N_daily_extent-20160924.png






 
太平洋扇区海冰在21世纪以来的夏季已经持续性异常融化,年际变率极大,这可能和当地多年冰已经消亡殆尽有关——与此对照的是北极核心区与格陵兰周边的极低变率。这可能将对未来一段时期北极地区环流模态有了重大影响;但如果北极“变暖放大”的局面持续下去,很可能整个北极区域的多年冰都将消亡,而它将给北极甚至全球气候带来巨大改变。

图片:SICEOF1.png





考虑到北极海冰面积与高纬度500hPa位势高度距平有显著负相关,且对高纬度大气外强迫有明显滞后(约3个月以上),当前纬圈方向上的距平将有利于主极涡偏向格陵兰一侧,而白令海峡/阿留申地区,与新地岛附近更容易出现显著的异常反气旋活动(高纬度阻塞/极高)。而在总体的纬圈平均模态的北极涛动方面,从短期动力学角度考虑,由于平流层冬季环流已初步建立,平流层信号也将明显下传并对对流层产生影响。当前北极平流层温度明显偏低且波通量出现明显负距平,这将有利于秋季AO多偏向正值。然而展望长期,就需要考虑冰雪反馈的热力作用——结合前文的冰密度分析,冬季主极涡多偏向北美-格陵兰到巴伦支一侧,北极核心区附近的海冰偏少也将导致极高出现频率的增大和AO多偏向负值的态势。
       至于8-9月融冰极盛期北极海冰对我国秋冬季气温具体的有影响,在秋季阶段,可以看到巴伦支海-喀拉海一侧海冰密集度与全国秋季气温PC1呈现显著负相关;而冬季方面,有巴伦支海-喀拉海与太平洋扇区海冰密集度与全国冬季气温PC1呈显著正相关,而北极核心区和格陵兰附近海冰密集度有强烈负相关。以当前的密集度分布,单从海冰影响而言,容易导致秋季西伯利亚冷源衰弱和影响我国的冷空气偏弱,全国大部分区域气温偏高;而在冬季,则更容易导致影响我国的冷空气活跃和全国大部气温偏低。

图片:SONTempPC1-SIC.png

图片:DJFTempPC1-SIC-1.png









2-2 北半球积雪展望
       当前亚洲高纬度地区尚无稳定积雪,本部分仅结合先前推导对冬季积雪做出展望。
       北亚部分,注意到北极海冰偏少对应的AO偏负模式,与北亚沿岸海冰严重偏少局面,这对应西伯利亚北部长期位势负距平(副极涡),且由于上游NAO偏正,经向活动总体不够活跃,对应西伯利亚北部容易稳定成长期横槽模式,并有利于西伯利亚北部偏冷和极锋区域抬升,从而导致这一带积雪趋向偏多。加之驻波分布状态,可以考虑西伯利亚北部积雪偏多更明显。
       青藏高原积雪方面,当前青藏高原积雪较常年同期有所偏少,且注意当前印度洋海温指向了西冷东暖的TIOD负位相局面,对应一个异常南支脊位控制,这样青藏高原冬季积雪偏小的概率仍然很高。
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发布于:2016-10-08 00:52
2-3 南极海冰:风云突变
自去年打破长期高于均值的状况后,今年南极海冰覆盖面积更是长期低于气候态,而当前更是接近了历史同期最低。其中,受外海长期SSTA显著正距平影响,在别林斯高晋海到南极半岛一侧,海冰密集度严重偏低。

图片:S_Iceseries.png

图片:S_daily_extent-20160924'.png





       对于南极海冰来说,除了总体一致模态外,南极海冰涛动(SIO)是另一个重要模态,它反映了罗斯海-南极半岛附近的海冰的偶极型态势。当前显然正处于罗斯海面积偏大-南极半岛偏小的正位相状态,结合前文的分析,这也将导致南极绕极流主轴偏南且分流较少,不利于秘鲁寒流偏强与东南太平洋异常冷水发展,将阻碍拉尼娜事件发展。

图片:QQ截图20150909223633.png




       关于南极涛动(AAO)未来的状况,近期可以从动力学角度大体分析——注意到南极平流层热通量明显偏大,对应极地与中纬度热交换明显偏强和平流层位势高度的正异常,因此可以大体推断出AAO将在10月起逐渐转为负位相状态。
        从另一种角度,AAO也可以说是南半球高纬度一种异常模态,以这里为波源,可以将异常波列传送向赤道,甚至在北半球引发遥相关。
       下图就是AAO超前2个月时与全球500hpa的线性相关图。不难看出在南极-环南极地区是第一个明显关系区,代表了某些持续较长的AAO相位;而在赤道地区和北半球部分区域也出现了明显的相关性,这可能和AAO正(负)对应的经向活动弱(强)影响到经向下沉的强度并最终反映到副热带高压状况上,但也有通过赤道传递向北半球的波列。注意到一个关键区——图兰地区正是一个与超前3个月的AAO明显正相关的地方,而考虑到今年秋冬AAO 转负,因此可以大致推出秋冬季图兰-巴湖地区将维持一个长波槽状态,不排除槽底加深演变成切断低涡的状况。同时注意AAO和我国中东部(不含东北)降水线性相关也很明显,如果仅从这一点考虑,还是有利于中东部地区冬季降水发展。

图片:AAO-PRec.gif

图片:AAO leads 2.gif





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3.迷茫平流层
3-1 南极平流层态势
       在过去的极夜期,南极平流层的R波活动和涡动热交换较往年活跃许多,也曾在7月底出现过明显的SSW事件(这在南极极夜期较为罕见),极赤热交换也处在很高的水平。而当前状态上,极赤热交换通量更是达到了较高水平,对应南极平流层位势高度偏高和温度偏高的状态,有利于臭氧层空洞的年际尺度上缩小;
而考虑到平流层信号的下传,这样位势高度与温度异常偏高的极区平流层信号会对应未来对流层层面南极涛动逐渐转为负相位态势。  

图片:南极热通量.png





3-2 北极平流层态势
(1)平流层换季信号
       8月的北极平流层温度和前几年同期相同,也是出现了明显的偏低状况,长远看来秋冬冷源偏强的概率仍然较大;但值得注意的是,当前北极极区平流层出现了位势高度正异常和对应的东风异常,这对应的正是一个平流层AO负位相信号的下传,而考虑到冰雪圈下垫面的影响,秋冬季AO负位相状态的概率已经是极高,中纬度寒潮/强冷空气过程可能较为频繁。但需要注意,高纬度AO负值的的同时,中纬度地区可能受限于NAO正位相的影响而出现大部分时段长波经向扰动不活跃,对应冬季更有可能出现极区-高纬度区域-中纬度区域“+-+”型位势异常。
(2)北极SSW:酷寒极夜的礼花
SSW正是平流层爆发性增温(Stratospheric Sudden Warming)。一般而言,SSW集中爆发于1-3月,强SSW事件很少早于12月产生,因此本文将无法展望具体SSW事件,但是可以从气候背景角度考虑北极SSW事件趋势。
极夜期SSW事件频数和强度和QBO相位有关,这和中纬度行星波的经向传递有关;以目前形势来看,QBO正处于西风位相衰减期,且注意到平流层中层被显著西风异常控制,容易导致中纬度行星波向赤分流而不利于SSW事件形成,可以预见今年北极SSW活动将较常年偏少偏弱。但考虑到今年冬季AO偏向负值的概率高,一旦出现SSW将配合这一背景成为重大环流转折的引发点。
要确定今年潜在的SSW爆发区域也是较有难度的,不过考虑到R波上传通常和稳定长波联系,因此结合秋冬潜在的长波分布,SSW爆发地点应当在北欧-新地岛一带概率最高,其次是阿拉斯加附近。
3-3  QBO:迷失的钟摆
        今年的QBO出现了一个前所未有的状况。通常而言,QBO的周期非常稳定(准26个月),异常纬向风信号自平流层高层逐渐下传并扭转位相的规律相当稳定。但在今年年初QBO西风位相处在正常的衰减期时,突然有异常的西风异常信号从对流层顶位置上传,并彻底干扰从平流层下传到东风异常信号,而导致这一西风位相持续至今,已超过正常的一个位相周期。这是上世纪中期观测到QBO这一现象以来从未出现过状况;而它的特殊性也正成为一个科研前沿热点,当然在本文不可能详细分析。
       而在最近,QBO的位相转变似乎再度恢复正常,当前仍然处于这个“超长待机”的西风位相起衰减期。考虑到更高层面显著的异常西向动量下传,可以确定QBO西风位相将很快衰减并转换为东风位相;但有趣的是,由于当前平流层底层出现了异常东风(可能是今年初被干扰的下传信号影响),这个冬季QBO对对流层方面的影响会更接近东风位相模式。

图片:time_pres_UGRD_ANOM_ALL_EQ_2016.png




       QBO和ENSO有着较为诡异的正相关关系,两者通过全球平均角动量(GWO,也有简写为AAM的)联系,通常前者信号的铅直下传通过改变GWO而影响到ENSO的转变,而ENSO的相位异常通过改变表层洋流与低纬地区环流状况影响到GWO,对QBO转换时间也有一定的影响。如果仅从当前的QBO相位的状况与GWO响应程度看,是有利于拉尼娜事件有所发展——但要注意这一平流层因子影响十分有限。
QBO对东亚秋冬季环流主要是通过对流层顶系统的调控来影响,相关系数以QBO超前4个月左右为极大。从此图可以看出,QBO东风位相超前影响下,冬季两支西风急流轴平均位置处西风较弱,而其间区域有明显西风距平,这是QBO-ENSO相关下的经圈环流偏弱的体现。具体而言,极锋急流的偏弱对应北支长波槽向南传播的波阻较弱,总体而言相对利于强冷空气南下;而南支急流的偏弱在月尺度-季节尺度看并不有利于南方冬季降水的偏多。

图片:121_249_198_67_251_8_48_24.gif





        QBO对热带气旋活动也有明显的影响。结合当前QBO影响逐渐转为东风位相状态转变的情况看,今年秋季西北太平洋热带气旋仍然明显活跃,而南半球的风季则指向南太平洋日界线附近频数偏低,而澳洲周边热带气旋频数偏高的趋势。
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发布于:2016-10-08 00:58
4.其他重要气候因子展望
4-1 MJO/AAM
       MJO(Maddan-Julian Oscillation)作为热带地区最重要的低频扰动,不仅调控着热带地区对流活动和纬向风等要素的次季节尺度振荡,同时对流活动的异常可激发相关波列向中高纬频散而间接调控中高纬环流状态。当前MJO湿区正位于4区且振幅稍强,对应印尼-马来群岛(海洋大陆地区)周边对流活跃,同时这一频散对应着向赤西风角动量的输送接近极小,对应中纬度经向活动活跃期逐渐结束;同时考虑到MJO向副热带-中纬度地区的频散,这也将预示着副高逐渐转向偏西/偏北与偏强状态,加之海洋大陆地区对流活跃,将有利于秋雨带的偏强和西北太平洋台风活跃;此后MJO将缓慢东传。当然MJO活动也受到下垫面和定常扰动的影响。虽然当前大气方面对拉尼娜状态响应不强,但注意到印太暖池区域的高SSTA,异常上升支也将长期位于此地,秋冬季MJO湿区也将主要倾向海洋大陆地区及东侧西太平洋(4-6区)。而从MJO对热带外地区的遥相关影响看,MJO长期位于4-6区将使得西太平洋副高偏东且略有偏北,而我国东部则在这一异常波列中的异常气旋式环流西北侧,处在负涡度异常下沉区,将对应一个长期的降水偏少状态——这可能是秋冬季中东部大部的主调。

图片:EMON_phase_51m_full-20160924.gif





AAM即大气相对角动量的英文缩写,反映出当前大气运动状态和与下垫面之间的角动量交换,通过全球角动量的运输影响各系统状态,是影响全球环流的重要因子。当前AAM正处在一个从低值开始的上升期,和MJO偏向4区对应较好。
但值得注意的是AAM与LOD(地球日长距平)的对应性。从年际-年代际角度考虑,当前LOD处在较低水平,但却高于大多数拉尼娜状态下的秋季(扣除了周年和周年以下尺度的振荡影响),而LOD正是反映了的地球自转状况——从这一点看,当前的地球自转因子也并不利于拉尼娜事件有进一步发展。
回到AAM方面,在延伸期尺度方面,AAM对环流态势的影响主要和大气角动量的经圈输送有关,以当前AAM正从短期谷值上升的态势看,可预见9-10月北支急流的偏强和总体纬向环流的盛行,同时在热带地区方面,AAM从低值的升高也对应西北太平洋地区对流转向活跃。而在远期看,随着拉尼娜事件的发展和大气状态对其的响应,AAM也将长期处在较低水平,对应极锋急流将较弱而副热带急流北收偏弱的状态。
4-3 北半球中高纬度西风带扰动活动
中高纬度西风波作用通量、涡动热通量等指标是反映西风带内扰动——包括长波等定常扰动,和短波等瞬变扰动的重要指标。
从平流层方面看,平流层底层极赤涡动热通量在经历了前期的显著偏强,这也和对流层高层最近的波作用通量持续偏高和北半球经向偏强之后,在最近开始逐渐转下降,考虑到平流层信号的下传,这反映出约10月初开始,对流层内经向热交换的减弱和纬向环流的逐渐展开。同时注意到当前超长波扰动在波通量中分量很低,表明未来一段时间仍没有长期稳定的驻波存在,波长短的瞬变扰动仍将是主要角色。此外,考虑到中高纬低频振荡的准45d周期,下一个经向环流盛行期大体将在10月下旬展开,然而考虑到今年秋冬季AO偏向负值,今年总体的经向活动的强度都将有所偏强。


图片:150hPa热通量-1.png


而考虑到区域性因素,由于前文提及今年秋冬季很可能向NAO/NAT正位相发展,气候态下作为频散源的北大西洋地区波作用通量活跃程度很可能偏低且路径趋向偏南,主要在南支方向向下游传播。但需要注意接近极圈区域仍有明显暖水,这和典型NAT正位相模态并不符合(可能是北极放大效应下的新模态),表明接近极地的区域仍可能有明显波通量活动。而在北太平洋方面,虽然PDO总体接近中性,但要注意异常暖水造成的一个强阻塞活动,可能将成为一个重要频散源——在北大西洋波作用通量偏低的情况下,气候态里并不显著的北太平洋地区很可能分庭抗礼,成为新的一个活跃区,值得注意。
4-4 太阳活动:远离峰值的光辉
      当前太阳活动已经从24周期顶峰的较活跃状态逐渐下降,最近数月状态甚至低于在NASA预测的-1σ范围。24周期已经是近百年来太阳活动最小峰值,但是格莱斯堡周期极小还是“大 BOSS”蒙德尔极小期再现,当前尚有争议,当然考虑到本文针对的问题,本文不讨论其背后机制和其年代际全球均温影响,仅从年际角度考虑这个问题。

图片:ssn_predict_l.gif






通常而言,太阳活动的影响对地面滞后约2-3年为主,以地表温度与太阳活动作为变量,可以看到太阳活动与ENSO/PDO出现了类似正相关的状况。考虑到24周期的第二峰也过去了接近4年,峰值附近的滞后影响已经结束,此时太阳活动对地球气候系统的影响——类似PDO暖事件的模态影响将不太明显。

图片:solar cycle.gif



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发布于:2016-10-08 01:01
5  2016-2017秋冬季气候总体展望
① 秋季展望(9月底-11月)
关于9月底-10月:
     极地环流方面,短期内极赤涡动热通量逐渐回落,极地涡旋逐渐增强且固守极地,对应AO略微偏向正值,极涡多呈现单极型状态,;但从中长期看,考虑到北极平流层信号的下传与中高纬度准45d的低频振荡,北极涛动在中长期转向负值的概率将很高,并分裂成多极型。结合当前海冰密集度分布与高纬度地区超长波影响(东欧地区长期阻塞),极涡分裂成三极偏向格陵兰、西西伯利亚和阿拉斯加的概率更高。
中高纬度方面,在短期内,由前文提到过北半球中纬度涡动热通量在近期开始逐渐下降,可知中纬度区域纬向环流将很快展开,同时AAM的上升对应中纬度西风角动量向北输送,此时经向活动将明显减弱而多短波槽脊活动,长波活动对应的强冷空气活动有所偏弱;而西风急流偏北偏强的同时,在急流北侧的短波活跃。而在中长期,随着AO的转负和极涡转变为多极型分散,中高纬度极赤热交换重新开始活跃,经向活动将重新展开。与此同时,长波与超长波将逐渐占据未来R波通量的主导,以目前态势来看,以Wave3分量为主,以乌拉尔山、勘察加半岛和北美大陆异常脊位三足鼎立的可能性更大。如果从中高纬度SSTA在大气的外强迫影响的准正压性结构,对应的长波态势应当为勘察加/阿留申异常脊-阿拉斯加槽位-北美大陆脊位-格陵兰长波槽-北欧脊位-西西伯利亚/巴尔喀什湖槽位,和大气内部动力信号接近。
       关于副热带和热带区域,拉尼娜事件仍将在波动中有所发展,而AAM将从前期谷值逐渐上升,而MJO继续维持4-5区,海洋大陆周边和菲律宾以东洋面将在短期内继续维持对流活跃期;考虑到低频尺度上的PJ波列,未来半个月在我国东部到日本一带维持一个显著的位势正异常区,对应副高偏北偏强的带状形态,考虑到MJO湿区的维持,有利于台风生成并西行并影响我国。而与此同时,由于西太平洋地区对流活跃,中东部地区有一个次级环流下沉区控制,除了受台风本体和倒槽影响区外,中东部其他地区降水将偏少,而华西秋雨区也将有所偏西。而在远期,随着MJO进一步东传,副高可能将变得偏北偏东,我国东部地区转为一个异常槽后控制,形势将明显改变。
关于11月趋势:
      气候因子方面:考虑到次表层冷K波的东传并在东边界附近上涌,拉尼娜在这一时段仍将有所发展,但由于大气状态并没完全响应和美洲西海岸持续正SSTA等因子干扰,拉尼娜的强度发展受限,也将在11-12月左右达到本次拉尼娜事件顶峰。此时中东太平洋地区异常冷水将全部集中在赤道附近,而美洲西海岸仍然是较明显暖水(南美西海岸更为明显),和典型拉尼娜的弓形冷水区有较大差异。
       在极地与中高纬度环流方面,可以确定的是主极涡偏向格陵兰岛和阿拉斯加附近将成为常态,西伯利亚地区将在主要受异常长波脊位控制,加之北亚沿岸海冰密集度偏低的影响,冷源将在这一阶段偏弱;与此同时,在前期SSTA信号和海表风应力共同作用下,NAT正位相事件开始向冬季模态明显过渡,海表信号异常也将明显东移,对应南支西风在西北非-伊比利亚的异常脊位逐渐形成;由于高纬度海温异常信号较为稳定,可以认为这一阶段内北支西风驻波变动不大。当然,从涡动热通量的准45d周期看,10月中旬起将迎来经向活动发展期,也许在那时将有明显的长波调整,明显的冷空气活动也主要在届时出现。
        而在副热带和低纬度环流方面,虽然拉尼娜导致的大气状态响应不够明显,但仍然会出现西太平洋暖池区域对流长期活跃(也有暖池SSTA显著偏高的因素)。考虑到下垫面海表的影响,这样的背景场下对应MJO湿区长期稳定偏向4-6区,马来群岛东部-热带西太平洋对流活跃而东太平洋与非洲东海岸陷入异常下沉支控制下。此时考虑热带低频振荡对热带外地区的遥相关影响,副热带高压主体将转为偏东偏北的态势,但在中南半岛可能仍有单体活跃;而东部近海可能出现一个异常槽。在这种情况下,中东部大部地区盛行槽后异常西北气流,以干燥少雨为主。
秋季特征概括:
1.秋季气温态势:论秋季整体状况,由于西伯利亚地区将长期处在位势正异常状态气温方面将出现西北和东北北部,以及东南沿海地区接近常年而其余地区偏暖态势,其中西北地区东部,和长城以南到长江以北区域偏暖最为明显。总体来看,经向活动较为明显(尤其后期),冷暖起伏较为明显,但由于西伯利亚地区冷源偏弱,冷空气实力不强,温度很难出现偏低状况。具体来看,可以分为两个阶段——在9月底到10月前半月,是暂时的纬向环流期,在秋雨带盛行区域(西南地区大部,西北地区东部,黄淮-江淮部分地区)、巴湖长波槽控制下的新疆大部以及受到频繁短波槽影响的东北北部气温经接近常年或略偏低,其余地区将有所偏高,以副热带高压掌控下的华南与江南南部最为明显;10-11月,西冷东暖的基调变化不大,除西北边陲地区和西南阴雨持续区域外,其余地区偏暖程度较为明显,但要注意频繁的冷空气活动带来的气温剧烈起伏。
2.秋季降水态势:秋季降水将很明显分为两个阶段:9月底-10月前半月的纬向环流期,西风急流平直偏北,副高受此影响和热带地区的遥相关作用而偏北偏强,华西秋雨也将明显偏强,以云南-川盆一线最为明显,并将扩展至西北地区东部和黄淮-江淮等地;而东南沿海地区受活跃的台风活动和其北侧倒槽影响,降水也将明显偏多;西北地区北部、东北两地区北部多短波槽脊活动,也多气旋降水。在此情况看,除华北地区降水略偏少外,全国其他地方在此期间降水都将正常到偏多(上述提到的重点地区偏多)。而在10月后半月起,MJO将有所东传,对流异常活跃区将转移到菲律宾以东的西北太平洋地区,而中东部大部和这一区域降水呈现明显负相关关系,此外副高主体也逐渐转为偏北偏东状态,可以推断出中东部大部至此降水将转为偏少。但与此同时,中南半岛可能有副高单体发展,西南地区阴雨仍将阶段性维持;此外,东北地区受活跃的北支西风经向活动影响,可能有气旋带来的较明显降水,上述地区降水将接近常年或略偏多。
②冬季展望(12-2月)
       冬季趋势展望已经属于季节尺度的展望。季节尺度展望主要基于行星尺度系统的演变和季节尺度内气候因子和低频振荡的推断,虽然只能得出平均状态且准确率并不会太高,但如果能抓住缓变的热力条件,做到有据分析,仍是具有一定可预报性的。
       在极地方面,北极海冰异常偏少的热力场影响将在冬季得到明显体现,考虑到今年极地核心区海冰密集度显著偏低,北极地区总体将出现明显的位势正异常且AO更容易偏负,同时极地涡旋容易演变成偶极型状态,主极涡偏向北美-格陵兰一侧,而西伯利亚方面,因为巴伦支海-喀拉海当前异常的海冰密集度偏低状态,容易导致冬季这一带异常阻塞的发展,北亚一侧副极涡则容易长期偏南,演变成准横槽状态,将导致西伯利亚冷源偏强;同时,考虑到海冰影响的滞后期,这一影响在冬季后期更为明显。
       中高纬度方面,AO偏向负位相状态决定了整个北半球将进入一个经向活跃的冬季。而在具体区域方面,考虑到PDO将逐渐回落且北太平洋全境有显著异常暖水,这对应阿留申地区将有一个异常强烈阻塞活动,并将成为一大重要的频散源。届时,NAT/NAO正位相状态也进入季节性锁相期,已发展成熟。考虑北半球中高纬度这两大洋区的状态,可以推测亚太地区西风波动将有所偏西,将呈现乌拉尔山以东脊位-贝加尔湖以东的偏西东亚大槽和阿留申阻塞阻塞,新地岛-贝加尔湖偶极子也将倾向于“北高南低”状态,这样的态势下对应我国是西脊东槽状态。结合偏强的西伯利亚冷源状态,中东部大部将受到频繁的强冷空气影响的同时,冷暖起伏也较剧烈;而东部地区更是会出现显著偏冷状态,以直接面对偏西的东亚大槽的东北地区最为明显。如果从海冰的影响方面,考虑到巴伦支海-喀拉海和太平洋扇区冰密集度异常偏低,这将对应除了高原地带的全国大部偏冷型,而东北地区最为明显——这与从SSTA角度的推断接近。而同时,NAT/NAO正位相事件的明显发展将导致北大西洋地区不稳定扰动难以沿中纬度区域影响东亚,但注意到极区附近的异常暖水,这也会导致巴伦支海异常阻塞和频散波列在高纬度地区的传播。以中高纬度低频振荡周期推断,11月底-12月初,1月上旬-中旬仍有明显长波调整时期,此时经向活动将最强;而此时如果配合SSW事件,形势将更为复杂。
而在副热带-低纬度方面,此时弱拉尼娜事件达到顶峰并开始减弱,Walker异常上升支将维持在西太平洋地区,这样的局面对应副高偏东的情况,而激发的西北太平洋异常气旋式环流将吸引偏西的东亚大槽进一步南摆,台湾以东和南海地区东北风将异常偏强,也将导致华南沿岸和台湾的温度偏低;同时·此外这样的状况不利于太平洋水汽输送向我国。同时,虽然从AAO长期偏向负值状态考虑似乎指向一个容易引起降水的状况,但遥相关的不稳定性让它的影响有限;而TIOD负位相事件成熟,孟加拉湾侧SSTA将明显升高,不利于印缅槽的稳定偏强,加之副热带高压偏弱与偏强的东北季风对应的水汽输送偏弱,冬季中东部大部降水将是偏少状态。不过,东北地区因频繁的经向活动有气旋影响,加之其受SST偏高的日本海影响明显,东北地区可能将成为全国为数不多的冬季降水偏多区。
冬季展望总结:
1.气温态势,冬季总体而言,东北地区,东部和南部沿海将出现偏冷状态,其中以东北地区偏冷最为明显;青藏高原,云贵高原大部和西北地区西部将出现偏暖状态,以青藏高原南部偏暖最为明显,而全国其他地区接近常年同期。具体而言,冬季前期除东北地区外,全国大部以接近常年或略偏暖为主,虽然冷空气实力并不强但也较为频繁,冷暖起伏较为明显;而冬季后期,随着西伯利亚冷源强度逐渐增强,冷空气活动频繁的同时,强度也将逐渐增强,中东部大部将逐渐进入接近常年到偏冷局面,尤其以沿海地区和东北偏冷最为明显。
2.降水方面,考虑到拉尼娜状态下热带西太平洋异常对流活跃,副高主要以偏东为主且不利于水汽输送向我国;且此时全国呈现西脊东槽态势,西部地区受异常脊位的负涡度区域影响,而中东部受到显著偏西的东亚大槽的槽后偏北风影响,这样从冬季总体角度考虑,除了东北受到活跃的气旋影响,我国中东部大部难以出现降水偏多的局面。但NAO/NAT正位相状态下,如果出现较强瞬变扰动,其频散波影响下,仍可能会给南方明显过程性降水。
      值得注意的是,当前虽然是QBO西风位相衰减期,SSW事件较少;但如果遇到SSW事件,则将改变一个阶段(一般时间为半月余)的环流态势,这也是冬季展望的最大不确定因子所在。
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③特别天气过程展望
(1)冷空气&寒潮
       承前文所述,今年秋季(9-11月)AO将在正负值间交替,但以负值为主;东亚方面中纬度在前期(9月底-10月前半月)处在纬向环流盛行的态势,北支急流偏强。这一阶段内,冷空气以纬向环流下的槽脊东移型为主,南下程度有限。而后期经向活动将逐渐活跃,同时考虑到届时极涡多极型,和中亚/巴尔喀什湖长波槽=的长波态势,此时冷空气多以西北路和东北路为主,小槽发展型将逐渐占优势。当然,考虑到中纬度准45d的低频活动,最主要的冷空气活跃期为10月下旬前后,和11月底以后。在秋季范围内,由于西伯利亚冷源强度偏弱,冷空气强度总体不强,秋季除了东北和西北两个地区北部以外,以南大部分区域气温都将偏高,但冷暖起伏仍然较为频繁。
       而在冬季(12月-明年2月),长波态势将相对于秋季有所变化,表现在东亚大槽将进一步偏西且强度有所偏强,而且AO进一步偏向负值的状态下,经向活动程度将较秋季进一步增大。此时乌拉尔山以东脊位-偏西的东亚大槽形势将对应泰梅尔半岛/中西伯利亚起源的北路冷空气与东北路冷空气影响明显,影响主要集中在东部地区。同时,由于AO已经明显倾向于负相位,贝加尔湖附近可能也倾向于横槽态势(由副极涡演变),在偏强的西伯利亚冷源配合下,强冷空气活动将明显频繁,横槽转竖型和不稳定小槽发展型冷空气将有所增多,尤其在中高纬低频振荡对应的长波调整期前后概率较高,可能的时段在12月上旬、1月中旬前后。此外,SSW事件也将成为强力搅局者,需要在发生显著SSW事件前后加强分析。
       当然,今年1月下旬的极端寒潮事件,是一次极端的天气系统引发的事件,在气候展望角度很难断定;从这类事件的频率分布上考虑,加之北大西洋瞬变扰动偏弱,推断这种极端事件在今冬几乎不可能重现。
(2)低温雨雪过程
       这又是关注的一个热门。而长期低温雨雪无非是冷空气和暖湿气流的长期交战,注意少了任何一方都不可能出现(这是后文的分析起点)。注意低温雨雪过程属于延伸期尺度过程,在以热力因子为基础的季节尺度推导下,不可能给出明确答案,但是要注意以下几点特征:
乌拉尔山阻塞必须出现明显偏东且较为稳定。乌阻的偏东使下游西伯利亚地区有利于横槽堆积,而乌阻的稳定也使北亚大横槽的持续(一旦乌阻突然崩溃会导致横槽转竖,这是冷源的大举压倒性优势,会演变成干冷寒潮而不是雨雪),但注意乌阻不能特别稳定,否则不会导致下游横槽分裂出小短波槽提供持续的冷源(乌阻特别稳定将导致下游冷源堆积的纬向环流形势,我国中东部气温偏高)。这也暗示了上游不能发生显著的长波调整;同时,乌阻的稳定导致下游巴湖槽的稳定偏深,此时如果印度洋海温配合,将导致印缅槽加深;同时短波槽对应的弱冷高入海后的东风水汽相当重要——南方冬季水汽源多来自南支槽前,而华北黄淮除了这一支外,还有就是入海冷高压的东风回流。
图兰地区的积雪。图兰地区的积雪偏多,将导致图兰深槽/切断的明显发展,通过上下游频散将使印缅槽强大稳定,这是水汽源的又一保证。
TIOD模态,如果出现正位相对应西暖东冷,这样印缅槽稳定而深。
西太副高的偏强与菲东必须转为下沉支状态,否则将干扰水汽路径;
       从上述条件看,由于巴伦支海海冰的严重偏低,乌拉尔山在冬季多倾向于异常脊位,加之极涡演变成多极型,容易出现副极涡顺阻塞前南下演变成横槽的局面,这样看有利于一个稍微偏东的横槽堆积;而上游地区受NAT正位相影响瞬变扰动不太活跃,导致上游地区难以影响北亚一带的长波调整,这个冬季可能会出现定的冷空气维持条件。而在暖湿水汽条件方面,虽然AAO未来长期偏负的状态指向图兰地区异常低涡发展的遥相关,但在拉尼娜事件下Walker环流异常上升支在西太平洋维持,异常对流活动对应于西太地区副高偏东偏弱,且TIOD负位相下不利于印缅槽维持,这不利于稳定的水汽支输送。
       总体而言,对于低温雨雪过程,这个冬季冷空气条件很可能满足触发条件,但有稳定的水汽输送这一条件难以满足,因此今年出现长时间大范围雨雪概率较低。但是如果在某时段出现南支方面的频散波列,带动印缅槽加深和水汽输送展开,配合冷空气的活跃,出现短期过程性大范围雨雪的概率仍然高。
(3)冬季雾霾展望
关于雾霾展望,气候展望方面主要从环流形势和冷空气路径方面分析扩散条件。
根据展望,这个冬季经向活动较为明显,污染物扩散条件较好,全国总体出现大范围雾霾天气的频率和时长将偏低。考虑到冷空气多北路东路路径,对应东部地区扩散条件较好,而西部地区环流条件可能较不利于污染物扩散。
当然,扩散条件只是其中一个因素,污染物的排放和治理情况等其他因素也将有重要影响。
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mikeliang
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发布于:2016-10-08 01:10
6.部分区域的特征性展望
①华西秋雨区域展望
       华西秋雨带本质上是夏季风快速撤退时副热带锋区雨带。华西秋雨带区域的秋雨往往也占当地全年降水量重要一席的地位,而在今年秋雨带趋向偏强的状况下,也需要有所关注。
       前文对气候背景叙述已经很详尽,即10月上旬之前,MJO多在3-4区活动,此时水汽输送较为活跃,同时副热带高压也趋向于偏强偏北,这秋雨带降水偏强而且范围较广。10月上旬后MJO东传入西北太平洋,赤道西风主流流向西北太平洋季风槽,同时副热带高压也将东退,同时经向逐渐活跃下副热带锋区开始明显南压,秋雨带降水逐渐偏少的同时,区域也将快速退回西南地区。不过,西南地区降水偏多的状况将继续维持。
总体来看,今年秋雨带区域降水集中在西南地区,但在10月上旬前降雨带内降水偏强也向东扩展,给西北地区东部与黄淮、江淮等地还是会带来较明显降水。
② 当前旱区展望
据NCC当前旱情监测来看,在西北地区东部,与黄淮江淮等地出现了显著的东西向干旱带,当前全国绝大部分地区旱情集中于此,其中以淮河中下游沿岸最为明显。

图片:mci160925.jpg





       根据前文华西秋雨带的分析,作为华西秋雨带区域的黄淮-江淮降水将有所偏多,山东半岛也在降雨带延伸区内,有利于当地干旱缓解,但还是难以完全解除旱情。随后当地进入降水偏少期,但好在深秋起蒸发量迅速降低,旱情不会再度明显发展。
此外,今冬大部分地区降水偏少,可能需要注意部分地区的旱情发展可能。
③ 云贵高原区域秋冬降水展望
       云贵高原在最近几个冬季都出现了显著的降雨,打破了先前数年降水偏少甚至发生严重旱情的状况。这很可能和近两年AMO转向负位相/NAO正位相激发的异常遥相关波列的传播,与青藏高原积雪转向偏多下的高原冷空气偏强有关。而笔者刚完成一个关于云贵高原地区冬季降水年际变率的分析,可以利用分析结论在此进行应用。
       笔者的研究指出,影响云贵高原地区冬季降水最大的因子,是同时期北大西洋中高纬度环流异常。该信号通过Rossby波扰动作用分为两支(极锋急流附近/副热带急流附近)向下游传播并最终影响到云贵高原。而北大西洋中高纬度的大气环流异常,又是前期(秋季)当地海表信号和大气因子相互作用的结果。此外,热带印度洋海温状态也会起到一定作用。

图片:DJF300EOF1Compsotie-2-1.png




图片:Composite-for-DJFEOF1-SSTA-New-comp-latest.png




       代入当前状态看,考虑到NAT/NAO在秋冬季向正位相发展,但注意到当前北极边缘海的异常高SSTA,这将导致乌拉尔山以东转为脊位和贝加尔湖槽位的出现,将“掩盖”住NAO对应的异常环流信号沿高纬度区域的传播。而与此同时,热带印度洋方面仍然是TIOD负位相状态,对应激发在孟加拉湾北部-中南半岛的一个异常脊位(和北支接近同位相),这也不利于孟加拉湾水汽通道输送向云贵高原,而青藏高原的异常偏暖和冷空气路径偏东不仅不利于当地降水,也会导致当地冬季异常偏暖。不过,NAT正异常信号中沿副热带急流传播一支仍会带来天气尺度方面的南支槽建立,云贵高原仍会有一定降水过程;加之前文提及的秋季降水偏多,预计旱情不会特别明显。
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发布于:2016-10-08 01:11
(7) 附录:2016-2017秋冬西北太平洋台风展望
      以JMA的编号,今年西北太平洋曾经在沉默了整个上半年后,开始了7-8月的活跃期,一度追平了常年同期的编号数。而随着厄尔尼诺事件影响的远去,西北太平洋将迎来新的风起云涌。虽然本次拉尼娜强度并不太强,带来的大气响应也不是特别明显,但西太暖池的海温异常偏高,还是吸引了异常上升支的驻留,一个台风较活跃的秋冬季可期。
①秋季态势
结合前文,可以得出以下结论:
1.今年秋季台风活动将超过常年,9-11月将总共生成12-14个台风(常年平均10.8)。
2.生成时间主要集中在9月底10月中旬,以及11月中旬前后。
3.台风生成多集中在菲律宾以东135°E-150°E区域内生成,后期可能稍微偏东。
4.远洋台风总体强度将偏强。
5.考虑到MJO影响下类PJ波列让副高的偏北偏强,9月底-10月中旬台风西行趋向东南沿海和近海北上将是主流,后期随着远洋副高的东退,10月中旬后,在130°E-140°E转向将成为主流路径。
②冬季展望:
此时西太平洋低纬度区域对流依旧活跃,但东亚大槽的偏西也压制了台风在近海附近的活动。不过当副高阶段性西伸偏北的时候,还是有台风的活跃时段。
总体趋势:
1.冬季西北太平洋台风频数将略多,以南太平洋活跃的抽吸效应或MJO东传的赤道西风增增强引发。                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              2.初始扰动起源地多在关岛以东,以低纬度西移或130°E以东转向为主。前者将在副热带高压压制下很难有较高强度,而后者则可能有较好表现。
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发布于:2016-10-08 01:12
正文完
主要参考文献:


[1] 李维京等.《现代气候业务》[M].北京:气象出版社,2012
[2] 丁一汇.《高等天气学》[M].北京:气象出版社,2005
[3]巢纪平.《热带大气和海洋动力学》[M].北京:气象出版社,2009.
[4] 李建平等.《亚印太交汇区海气相互作用及其对我国短期气候的影响》[M].北京,气象出版社,2011.
[5] 刘秦玉,谢尚平,郑小童.《热带海洋-大气相互作用》[M].北京,高等教育出版社,2013.
[6] 李崇银.《气候动力学引论》(第二版)[M].北京,气象出版社,2000.
[7] 晏红明,李崇银等.《南印度洋副热带偶极模在ENSO事件中的作用》[J].地球物理学报,2009,52(10):2436-2449.
[8]晏红明,肖子牛,谢应齐.《近50年来热带印度洋海温距平场的时空特征分析》[J].气候与环境研究,2000,5(2):180-188.
[9]刘宣飞,袁慧珍.《印度洋偶极子与中国秋季降水的关系》[J].南京气象学院学报,2006a, 29(5):644-649.
[10]李建,周天军,宇如聪. 《利用大气环流模式模拟北大西洋海温异常强迫响应》[J].大气科学,2007,31, 561‐570.
[11] 谢永坤,刘玉芝,黄建平.《秋季北极海冰对中国冬季气温的影响》[J].气象学报,2014,72(4): 703-710
[12]穆明权,李崇银.《东亚冬季风年际变化的ENSO信息》[J].大气科学, 1999,23(3): 276~285
[13]黄菲,樊婷婷,孙波.《两半球环状模的联合模态及其相关的跨半球遥相关》[C].第28届中国气象学会年会——S6冰冻圈与极地气象学 ,2011.
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[16] 孙双文.《印度洋偶极子东西极演变机制及联系》[D].青岛,中国海洋大学,2010.
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[18]罗霄,李栋梁,王慧.华西秋雨演变的新特征及其对大气环流的响应[J].高原气象,2013,32(4):1019-1031
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[21]朱益民,杨修群.《太平洋年代际振荡和中国气候变率的联系》[J].气象学报,2003,61(6):641-652.


[22]Bjerknes,J.Atmospheric teleconnections from the equatorial Pacific. Monthly Weather Review . 1969
[23]Klaus Weickmann,Edward Berry. The tropical Madden-Julian oscillation and the global wind oscillation.Monthly Weather Review, Vol. 137, No. 5. (1 May 2009), pp. 1601-1614.
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[25] Henley, B.J., Gergis, J., Karoly, D.J., Power, S.B., Kennedy, J., Folland, C.K., (2015). A Tripole Index for the Interdecadal Pacific Oscillation. Clim. Dyn.[26] Marshall J, Kushnir Y, Battisti D et al., 2001. North Atlantic climate variability: Phenomena,impacts and mechanisms. Inter. J. Climatology, 21, 1863‐1898.
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[28] Kalnay et al.,The NCEP/NCAR 40-year reanalysis project, Bull. Amer. Meteor. Soc., 1996,77:437-470
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[30] North G R, Bell T L, Cahalan R F,et al. Sampling errors in the estimation of empirical orthogonal functions[J].Mon.Wea.Rev.,1982.110(7):699-706.
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天一色
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发布于:2016-10-08 09:29
今年西北地区东南部到黄淮西部秋雨呈现整体降水比预期明显偏弱,个别站点出现强降水的特征,是否考虑西太热带气旋带来的影响
[天一色于2016-10-08 09:31编辑了帖子]
梦想是开在悬崖上的花 //梦回1961-1990:洛阳9站平均春141.6,夏322.0,秋187.7,冬34.1,年685.4,偃师524.0~栾川851.2
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qq1483
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发布于:2016-10-08 15:39
大神预测越来越准了。。。
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小范老师
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发布于:2016-10-09 21:54
依然的很棒 感冒时来了一碗鸡汤 好久没有看气象了 唯一欣喜的就是绝大多书看懂了 还有有点小激动就是有些地方竟然跟学霸看法一样
总之很棒很棒很棒很棒的文章,比我写的春夏季环流好多了 真的 !不愧是大神!向学霸势力低头
うるさくてたまらないんだ...
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发布于:2016-10-09 22:17
不错的展望
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zdr19910708
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发布于:2016-10-12 18:15
很不错展望
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发布于:2016-10-12 20:59
“白令海峡/阿留申地区,与新地岛附近更容易出现显著的异常反气旋活动(高纬度阻塞/极高)”
怎么从GFS最近的预测看,阿留申低压很强且偏东,高纬经向非常活跃。

图片:QQ浏览器截屏未命名.png

~~~~~~~~~~
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xuli1198
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发布于:2016-10-12 21:19
这么长的预报,准确性不高吧?再说了,人家说的是整个冬季形势,又不是这段时间。
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zdr19910708
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发布于:2016-10-12 22:13
这只是趋势预报,不是准备预报,看看学习学习
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0521A606
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发布于:2016-10-13 20:15
已下载学习!
有多少Saola愿意等待,有多少Darmey可以再来
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风行者
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发布于:2016-10-29 17:12
只要梁学霸还在,台风论坛就依旧焕发着生机!
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2415304867
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发布于:2016-11-02 01:51
不管怎样,我作为一名冬季雨迷暖迷,我只盼望今年冬季四川盆地能够偏暖,特别是成都平原更要偏暖,气温能比正常年份偏高几度以上,成都地区只有冬季降水量明显偏多很多才能比常年偏暖,盼望今年冬季降雨量(12月—3月)能够比常年偏多10-20倍以上,今冬成都地区能够来一场暴雪更好,请问楼主这可能实现吗?!!!!!!!!!!!    请楼主详解今冬四川盆地特别是成都平原地区的气温和降水情况。
[2415304867于2016-11-02 03:03编辑了帖子]
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    金钱 1
    正经版块,讲点科学,不要偏离实际瞎想。
    2016-11-05 23:42
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2415304867
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发布于:2016-11-02 02:45
另外还有,由于我非常极度讨厌成都地区冬季的晴冷天气,阴冷还好点,晴冷天气真的完全冻得受不了,成都冬季晴天的体感明显要比阴雨天低得多,这很不舒服,所以我宁愿要温差小的阴冷天也不要酷寒的晴冷天,所以我强烈盼望冬季四川盆地能够长期大面积连阴雨天气,冬季降水量必须要比常年偏多很多倍才行,这样才不会形成该死的,我最讨厌的晴空辐射天气。成都瘟江大冷岛冬季才不会因为形成这该死的晴空辐射而跌破0度,冬季能够来场超强大暴雪且雪后连阴天才好,一定不要放晴,雪后的连阴天必须要持续到来年3月底才行,整个冬季,特别是隆冬必须要一直持续全省性的大面积连阴雨天气才行,一直要到3月底再放晴,而到了3月底4月初,因为天气回暖了,这时候成都地区特别是瘟江大冷岛即使是放晴也不会再破0,这样成都地区就能过一个温暖又能够看得到雪的精彩有趣的冬天,不会很冷。即使今年冬季成都地区没有降雪的条件,我也要盼望成都冬季能够长期维持连阴雨天气,今年成都地区冬季降雨量必须要明显比常年偏多才好,这样冬天才不会很冷,强烈盼望今年成都地区的冬季连阴雨能从11月底一直持续到3月底,中间不能放晴,连阴雨能够一直持续到3月底4月初再放晴升温,随后一直晴天都可以了。!!!!!!!!!!!      请问楼主,我说的有道理吗,是不是只要冬季南支槽稳定控制四川盆地特别是成都平原地区就能形成这样的天气,这样就能够完全抑制成都平原的晴空辐射现象?
[2415304867于2016-11-02 20:40编辑了帖子]
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wangmengmeng
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发布于:2016-11-10 15:03
完美的预测,济宁气象爱好者膜拜!!!高考后自己也来一下
我爱气象,PDO,ENSO.
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