1961—2010年我國冷空氣的活動特征

周琳,孫照渤

(1.氣象災(zāi)害教育部重點實驗室(南京信息工程大學(xué)),江蘇 南京 210044;2.民航寧波空管站氣象臺,浙江 寧波 315154)

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1961—2010年我國冷空氣的活動特征

周琳1,2,孫照渤1

(1.氣象災(zāi)害教育部重點實驗室(南京信息工程大學(xué)),江蘇 南京 210044;2.民航寧波空管站氣象臺,浙江 寧波 315154)

摘要：利用1960—2010年我國384站逐日溫度資料和NCEP/NCAR逐日再分析資料,分析了我國冷空氣活動的頻次、強度等特征。結(jié)果表明:我國單站冷空氣呈北多南少、北強南弱的分布特征。按冷空氣活動路徑,北方分成3個區(qū),它們在11月頻次最多;南方以25°N為界分成2個區(qū),它們在12月、1月頻次較多,在年際尺度上該2區(qū)冷空氣呈減少、減弱趨勢。南北5個區(qū)冷空氣活動頻次的年代際變化不一致,但是各區(qū)冷空氣活動的強度在20世紀(jì)60年代至80年代均呈年代際減弱。全國性冷空氣活動頻次在20世紀(jì)60年代和90年代顯著減少,而北方冷空氣活動頻次的年代際變化不大。當(dāng)歐亞大陸地面冷高壓比正常年偏強(偏弱)、我國大部分地區(qū)溫度比正常年偏低(偏高)、高層500 hPa東亞大槽比正常年偏強(偏弱)時,當(dāng)年冷空氣活動的頻次偏多(偏少)。

關(guān)鍵詞：冷空氣活動;頻次;強度;區(qū)域特征

0引言

冷空氣過程(包括寒潮、強冷空氣和中等冷空氣)是冬半年影響我國最主要的災(zāi)害性天氣。它不僅會導(dǎo)致人體免疫功能下降、引發(fā)呼吸疾病,同時對農(nóng)業(yè)、牧業(yè)等造成破壞(劉傳鳳,1990)。因此,加強對其規(guī)律的認識,并進一步做出較為準(zhǔn)確的短期氣候預(yù)測對減少國民經(jīng)濟的損失有著重要意義。

早期研究確定了影響我國的冷空氣源地(陶詩言,1957)和寒潮入侵我國的四條路徑(李憲之,1955),并總結(jié)了寒潮的統(tǒng)計特征(Ding and Krishnamurti,1987;丁一匯,1990)、寒潮的成因及預(yù)報等(Lim and Chang,1981;章基嘉等,1982;張瑞桂,1988),形成了經(jīng)典的寒潮理論(丁一匯,2000;朱乾根等,2000)。張培忠和陳光明(1998)、任金聲和王秀文(1992)進一步討論了寒潮過程的物理量特征,豐富了寒潮中期預(yù)報方法。仇永康等(1992)、李峰等(2006)分析了冷空氣活動的頻次和強度特征,指出冷空氣的年際變化主要反映在寒潮和強冷空氣所代表的強過程。

近年來對冷空氣的研究以寒潮為主。多數(shù)研究采用降溫確定寒潮標(biāo)準(zhǔn),而Zhang et al.(1997)、Chen et al.(2004)以內(nèi)陸與沿海地面壓力差或風(fēng)速確定寒潮標(biāo)準(zhǔn)。田秀霞和壽紹文(2013)通過對兩次不同寒潮過程的分析,指出等熵位渦的分析可以跟蹤寒潮冷空氣的活動路徑。王遵婭和丁一匯(2006)、錢維宏和張瑋瑋(2007)、Ding et al.(2009)研究指出,近50 a里全國性寒潮的頻次顯著減少。伍紅雨和杜堯東(2010)、周長春等(2010)、李向紅等(2011)、張艷梅等(2010)分別研究了我國華南、四川、廣西、貴州地區(qū)寒潮的活動特征。對比他們的結(jié)論可知,不同地區(qū)寒潮頻次、強度的變化趨勢不完全相同,這與魏鳳英(2008)的觀點一致。郭冬和孫照渤(2004)、武炳義和黃榮輝(1999)分別指出北太平洋濤動指數(shù)、北大西洋濤動指數(shù)與我國冬季風(fēng)的活動密切聯(lián)系。譚桂容等(2010)進一步指出,北大西洋濤動正異常,對應(yīng)冷空氣活動偏強,是中國1月氣溫偏低的主要環(huán)流因子。唐衛(wèi)亞和孫照渤(2007)指出,印度洋海溫的異常偶極振蕩可能會造成東亞大氣環(huán)流的異常,影響東亞冬季風(fēng)的活動強度,并引起我國冬季氣溫的異常變化。任廣成等(2009)發(fā)現(xiàn),前期春季北太平洋海溫距平場可作為華東冬季異常冷暖年的前兆信號。高慶九等(2012)指出,華北地區(qū)的冷冬年,東亞槽偏弱,貝加爾湖脊偏強,對應(yīng)冷空氣活動偏強。

20世紀(jì)90年代以后,對冷空氣活動的研究,多針對寒潮這樣的強過程,而一般冷空氣、強冷空氣的特征研究多在20世紀(jì)80年代中期以前,因此有必要利用較新資料對其作進一步探討。本文針對1961—2010年的冷空氣活動特征展開討論,豐富以往的研究內(nèi)容。

1資料與方法

本文集中討論1961—2010年冬半年(上一年11月至當(dāng)年3月)的冷空氣活動特征。采用中國國家氣象中心整編的753個地面觀測站逐日平均溫度和日最低溫度資料(1960年11月1日—2010年3月31日)、美國國家環(huán)境預(yù)報中心和大氣科學(xué)研究中心(NCEP/NCAR)提供的500 hPa同期逐日位勢高度資料(水平分辨率為2.5°×2.5°)。

臺站資料存在兩個問題:一是需要逐日連續(xù)的溫度資料,而部分臺站逐日資料存在缺測;二是建國以來,大部分臺站都發(fā)生遷移,若遷站距離超過一定范圍,則影響資料的均一性。因此有必要針對這兩個問題剔除瑕疵臺站:若逐日溫度資料存在缺測,則剔除;若臺站的遷移在水平方向上超過10 km或在垂直方向上超過20 m,則剔除。本文實際選用了384個臺站,如圖1所示。

圖1　中國384站的地理分布Fig.1　Geographical distribution of 384 stations in China

本文采用滑動平均方法(魏鳳英,1999),以11 a滑動平均結(jié)果代表年代際變化。在討論冷空氣活動的長期變化特征時,使用線性回歸方法,并利用變量與時間之間的相關(guān)系數(shù)對變化趨勢進行檢驗。

2單站冷空氣定義及其活動特征

2.1　單站冷空氣定義

當(dāng)過程總降溫(ΔT)達到6 ℃或6 ℃以上、日最低溫度(Tmin)不高于5 ℃,記為一次冷空氣過程。綜合考慮頻次和單次冷空氣過程的降溫程度,以累計過程降溫定義單站冷空氣年度強度I=∑Ti,i=1,2,…,n。其中:Ti為第i次冷空氣過程降溫值;n是本站冷空氣頻次。

2.2　單站冷空氣的活動特征

冷空氣活動頻次呈現(xiàn)北多南少的分布特征,3個多頻次區(qū)分別位于新疆北部、錫林浩特附近和吉林東部地區(qū)(圖2a)。青藏高原東部(西藏北至青海南)、山東至江蘇一帶是我國中部冷空氣活動的多頻次區(qū)。3個少頻次區(qū)分別位于四川盆地、云南西部和兩廣地區(qū),且以云南西部頻次最少,兩廣地區(qū)次之。以累計過程降溫I表示冷空氣強度,可知冷空氣的強度分布(圖2b)與頻次分布基本一致,冷空氣多(少)頻次地區(qū)對應(yīng)冷空氣年度強度強(弱)。其中,新疆北部、錫林浩特附近、吉林東部地區(qū)是冷空氣年度強度I最強的3個地區(qū),50 a里累計過程降溫超過190 ℃/a;四川盆地和華南是冷空氣強度最弱的2個地區(qū),累計降溫僅為10 ℃/a。

圖2　1961—2010年我國384站單站冷空氣活動特征　　a.多年平均頻次(單位:次/a);b.多年平均強度(單位:℃/a);c.單次冷空氣過程的平均降溫(單位:℃);d.單次冷空氣過程的平均持續(xù)時間(單位:d)Fig.2　Activity characteristics of cold air at 384 stations in China from 1961 to 2010　　a.multi-year average frequency(units:times/a);b.multi-year average intensity(units:℃/a);c.average dropping temperature in a cold air process(units:℃);d.average duration in a cold air process(units:d)

我國中部地區(qū)(25～40°N)單次冷空氣過程的平均降溫為8～10 ℃,南方、北方地區(qū)的單次冷空氣平均降溫高于中部地區(qū),降溫可達10 ℃以上,且最大值位于廣州西南部,降溫達到13 ℃(圖2c)。除了新疆地區(qū)外,北方冷空氣平均持續(xù)時間短于南方冷空氣平均持續(xù)時間(圖2d),北方冷空氣平均持續(xù)時間小于3 d,約為2.4～2.7 d,南方冷空氣平均持續(xù)時間可達3.3～3.6 d。

1961—2010年冬半年逐月累計冷空氣頻次分布如圖3所示。可見:新疆北部、東北地區(qū)冷空氣頻次在12月至次年1月較多,盡管在2月、3月仍是多頻次區(qū),但是比前3個月的頻次明顯減少;青藏高原南部冷空氣頻次在1月最多,該地冷空氣頻次先增加,至1月后減少,兩廣地區(qū)冷空氣頻次的月際變化與其類似;華北至長江中下游地區(qū)冷空氣頻次在12月至次年2月呈西多東少分布,而在11月、3月呈北多南少分布。

圖3　1961—2010年冬半年逐月累計冷空氣頻次分布(單位:次)　　a.11月;b.12月;c.1月;d.2月;e.3月Fig.3　Monthly accumulated frequency distribution of cold air activity in winter half year from 1961 to 2010(units:times)　　a.November;b.December;c.January;d.February;e.March

圖3表明各站冷空氣活動頻次的月際變化不同,為此進一步統(tǒng)計各站冬半年(11月至次年3月)冷空氣累計活動頻次的最多月、最少月(圖4)?？梢?新疆、東北、內(nèi)蒙古、華北地區(qū)冷空氣頻次在11月、12月較多,2月、3月頻次較少;長江流域冷空氣頻次在12月最多,長江以南冷空氣頻次在11月、3月較少,長江以北冷空氣頻次在2月最少;兩廣地區(qū)冷空氣頻次在1月最多,而在11月、3月較少。

圖4　各站冷空氣累計頻次的(a)最多月和(b)最少月分布Fig.4　Distribution of months with (a)the most and (b)the least accumulated frequency

3區(qū)域冷空氣的定義及各區(qū)冷空氣活動特征

3.1　冷空氣分區(qū)方案

影響我國的冷空氣主要有東路、西路、中路、東路加西路4條路徑。我國北方(南、北方以32°N為界)按活動路徑劃分為3個區(qū),記為1區(qū)、2區(qū)、3區(qū);我國南方參考單站冷空氣累計頻次最多月的統(tǒng)計結(jié)果(圖4a),以25°N為界,劃分為2個區(qū),記為4區(qū)、5區(qū)。在分區(qū)的基礎(chǔ)上,進一步討論各區(qū)冷空氣活動特征。借鑒李峰等(2006)選擇28個臺站資料劃分冷空氣過程的思路,本文在384個臺站中選擇了49個代表臺站,盡可能做到這49個臺站的空間分布近似均勻,由北向南包括了全國各個省大部分地區(qū)(圖5)。49個站分別是:

圖5　冷空氣活動分區(qū)示意圖(▲表示代表臺站)Fig.5　Schematic diagram of zoning of cold air activity(▲ show the representative stations)

1區(qū),黑河、滿洲里、博克圖、富錦、通河、齊齊哈爾、白城、長春、蛟河、錫林浩特、巴林左旗、錦州、赤峰(13個);

2區(qū),呼和浩特、張家口、唐山、石家莊、延安、臨汾、沂水、鄭州、商洛(9個);

3區(qū),阿勒泰、塔城、吐魯番、敦煌、酒泉、阿拉善右旗、阿拉善左旗、都蘭、靖遠、岷縣、西安(11個);

4區(qū),南京、合肥、武漢、五峰、雅安、重慶、衢州、南昌、長沙、貴陽、昆明(11個);

5區(qū),福州、南雄、柳州、玉林、廣州(5個站)。

各區(qū)冷空氣的定義標(biāo)準(zhǔn)是:在連續(xù)的數(shù)天內(nèi),本區(qū)代表站中有一半(或一半以上)臺站發(fā)生了單站冷空氣,記為一次本區(qū)冷空氣過程。冷空氣過程的起始時間是本區(qū)第一個臺站出現(xiàn)單站冷空氣過程的第一天,結(jié)束時間是本區(qū)所有臺站都結(jié)束冷空氣過程的前一天。

以本區(qū)m個代表臺站年度冷空氣活動強度的均值代表本區(qū)年度冷空氣活動強度I區(qū)域,即:I區(qū)域=∑Ii/m,i=1,2,…,m。其中,m為代表臺站個數(shù)。

3.2　各區(qū)冷空氣活動的特征

11月至次年3月,5個區(qū)冷空氣活動頻次的月際變化如圖6所示?？梢?1區(qū)冷空氣活動頻次逐月減少,11月最多,2月、3月較少;2區(qū)冷空氣活動頻次在11月最多,在2月最少;3區(qū)冷空氣頻次呈現(xiàn)先減少后增加的逐月變化,11月最多,1月最少,且3月冷空氣活動頻次與12月相當(dāng);4區(qū)冷空氣活動頻次呈現(xiàn)先增加后減少的逐月變化,12月最多,3月最少,11月、1月和2月相差不大;5區(qū)冷空氣活動頻次的呈現(xiàn)先增加后減少逐月變化,12月、1月較多,11月、3月較少,與前4個區(qū)比較,5區(qū)冷空氣活動頻次明顯較少,即使在1月,也不及4區(qū)的一半。

綜上所述,北方3個區(qū)冷空氣活動頻次在11月最多,在2、3月較少,而南方2個區(qū)冷空氣活動頻次在12月、1月較多,在11月、3月頻次較少。該結(jié)論與全國各站冷空氣活動頻次最多月、最少月的統(tǒng)計結(jié)果(圖4)對應(yīng)一致。

圖6　1961—2010年各區(qū)逐月累計冷空氣頻次(單位:次)　　a.1區(qū);b.2區(qū);c.3區(qū);d.4區(qū);e.5區(qū)Fig.6　Monthly accumulated cold air frequency in each area from 1961 to 2010(units:times)　　a.Area 1;b.Area 2;c.Area 3;d.Area 4;e.Area 5

1961—2010年5個區(qū)冷空氣活動頻次的逐年變化如圖7所示?？梢?它們存在很強的年際振蕩。在年際尺度上,南方4區(qū)、5區(qū)冷空氣活動頻次呈減少趨勢,趨勢系數(shù)分別為-0.04、-0.033次/a,通過了0.05信度的顯著性檢驗。利用11 a滑動平均對各區(qū)冷空氣活動頻次進行處理,得到各區(qū)冷空氣活動頻次的年代際變化曲線?？梢?1區(qū)冷空氣活動頻次經(jīng)歷了減少(1965—1990年)、增加(1991—1995年)、減少(1996—2005年)三個階段的變化;2區(qū)冷空氣活動頻次年代際變化為逐漸減少;3區(qū)冷空氣活動頻次經(jīng)歷了減少(1965—1980年)、增加(1981—1992年)兩個階段,20世紀(jì)90年代以后波動較小;4區(qū)冷空氣活動頻次經(jīng)歷了減少(1965—1975年)、增加(1976—1991年)、減少(1992—2005年)三個階段的變化,且在20世紀(jì)90年代以后冷空氣活動頻次顯著減少;5區(qū)冷空氣活動頻次年代際變化為逐漸減少。

圖7　1961—2010年各區(qū)冷空氣活動頻次的變化(單位:次;虛線表示11 a滑動平均)　　a.1區(qū);b.2區(qū);c.3區(qū);d.4區(qū);e.5區(qū)Fig.7　Frequency variation of cold air activity in each area from 1961 to 2010(units:times;dashed line represents 11-yr moving average)　　a.Area 1;b.Area 2;c.Area 3;d.Area 4;e.Area 5

由圖8可見:除5區(qū)外,1966年是50 a里其他4區(qū)冷空氣活動的最強年;1969年是5區(qū)冷空氣活動的最強年,1966年僅次于1969年。在年際尺度上,2區(qū)、4區(qū)、5區(qū)冷空氣活動強度呈減弱趨勢,趨勢系數(shù)分別為-36.4、-27.5和-30.9 ℃/(100 a),均通過了0.01信度的顯著性檢驗。對冷空氣活動強度進行每10 a求平均,可知:在20世紀(jì)60年代,各區(qū)冷空氣活動強度最強;1區(qū)和3區(qū)冷空氣活動強度在20世紀(jì)80年代最弱,其他3個區(qū)冷空氣活動強度在2000—2010年最弱;20世紀(jì)60年代至80年代,各區(qū)冷空氣活動強度均年代際減弱,1區(qū)尤其明顯;在20世紀(jì)90年代,除5區(qū)外,其他4個區(qū)冷空氣活動強度均增強。

圖8　1961—2010年各區(qū)冷空氣活動年度強度的變化(單位:℃;虛線表示每10 a的平均強度)　　a.1區(qū);b.2區(qū);c.3區(qū);d.4區(qū);e.5區(qū)Fig.8　Intensity variations of cold air activity in each area from 1961 to 2010(units:℃;dashed line represents the 10-yr average)　　a.Area 1;b.Area 2;c.Area 3;d.Area 4;e.Area 5

4大范圍影響冷空氣的定義及其頻次活動特征

4.1　三種大范圍影響冷空氣的定義

大范圍影響的冷空氣包括南方冷空氣、北方冷空氣和全國性冷空氣。它們的定義是:在連續(xù)的數(shù)天內(nèi),當(dāng)北方3個區(qū)中至少有2個區(qū)達到區(qū)域冷空氣標(biāo)準(zhǔn),且南方2個區(qū)沒有達到,記為一次北方冷空氣過程;當(dāng)北方3個區(qū)沒有達到區(qū)域冷空氣標(biāo)準(zhǔn),而南方2個區(qū)中至少有1個區(qū)達到,記為一次南方冷空氣過程;當(dāng)5個區(qū)內(nèi)至少有2個區(qū)達到區(qū)域冷空氣標(biāo)準(zhǔn),且包括4區(qū),記為一次全國性冷空氣過程。

根據(jù)上述定義和5個區(qū)冷空氣活動特征,進一步統(tǒng)計出大范圍影響冷空氣的活動頻次?？芍?1961—2010年共發(fā)生大范圍影響的冷空氣431次,其中南方冷空氣7次(不再討論其氣候特征),北方冷空氣206次,全國性冷空氣218次。

4.2　北方、全國性冷空氣的頻次特征

1961—2010年我國共發(fā)生北方冷空氣206次,11月最多,3月次之,冷空氣頻次在11月至次年2月逐月減少,3月增加(圖9a)。利用11 a滑動平均對冷空氣活動頻次進行處理,得到冷空氣頻次的年代際變化(圖9b)。可知:在年代際尺度上,北方冷空氣活動頻次雖有小的波動,但是沒有明顯的上升或下降趨勢。

圖9　1961—2010年北方冷空氣逐月累計活動頻次(a)以及1961—2010年北方冷空氣活動頻次的變化(b;單位:次;虛線表示11 a滑動平均)Fig.9　(a)Monthly accumulated frequency of northern cold air activity from 1961 to 2010 and (b)frequency variation of northern cold air activity from 1961 to 2010(units:times;dashed line represents 11-yr moving average)

1961—2010年我國共發(fā)生全國性冷空氣218次,12月至次年2月全國性冷空氣活動頻次逐月減少,11月、12月較多,3月最少(圖10a)。在年際尺度上,全國性冷空氣活動頻次呈減少趨勢,趨勢系數(shù)為-0.035次/a,通過了0.01信度的顯著性檢驗。利用11a 滑動平均對冷空氣活動頻次進行處理,得到冷空氣活動頻次的年代際變化(圖10b)?？芍?全國性冷空氣活動頻次在20世紀(jì)60年代最多,冷空氣活動頻次經(jīng)歷了減少(1965—1975年)、增加(1975—1984年)、減少(1985—2005年)三個階段的變化。

圖10　1961—2010年全國性冷空氣逐月累計活動頻次(a)以及1961—2010年全國性冷空氣活動頻次的變化(b;單位:次;虛線表示11 a滑動平均)Fig.10　(a)Monthly accumulated frequency of countrywide cold air activity from 1961 to 2010 and (b)frequency variation of countrywide cold air activity from 1961 to 2010(units:times;dashed line represents 11-yr moving average)

1961—2010年大范圍影響的冷空氣共發(fā)生431次,平均每年8.62次。以冷空氣活動頻次為10次或10次以上的年份為冷空氣活動頻次偏多年,6次或6次以下的年份為冷空氣活動頻次偏少年。1961—2010年,冷空氣活動頻次偏多年有1966、1971、1978、1982、1987、1991、2004、2010年;偏少年有1973、1975、1984、1995、2000、2003、2005、2007年。由多年平均的500 hPa位勢高度場(圖11a)可見,中緯地區(qū)的亞洲大陸處于東亞大槽的槽后,以西北氣流為主,高緯的冷空氣沿西北氣流南下,引起冷空氣過程。在冷空氣頻次偏多年(圖11b),高緯存在一個閉合的氣旋性環(huán)流,中心位置在新地島以東的洋面上,即冷空氣源地受低壓控制,同時中緯地區(qū)的東亞大槽比正常年強。進一步比較冷空氣頻次偏多、偏少年可知:冷空氣活動頻次偏多年,80°N以南整個歐亞地區(qū)500 hPa位勢高度為負距平(圖11c),這種距平分布反映東亞上空的東亞大槽比正常年強,利于冷空氣爆發(fā);冷空氣活動頻次偏少年,除低緯地區(qū)外,500 hPa位勢高度距平合成場與偏多年近似相反,70°N以北為負距平,45～70°N、80～140°E為正距平(圖11d),這種距平分布反映東亞上空的東亞大槽比正常年弱,不利于冷空氣爆發(fā)。

圖11　1961—2010年多年平均的(a)和冷空氣活動頻次偏多年平均的(b)500 hPa位勢高度場(單位:dagpm)以及冷空氣活動頻次偏多年(c)和偏少年(d)的500 hPa位勢高度距平合成場(單位:gpm)Fig.11　(a)Annual average geopotential height field at 500 hPa from 1961 to 2010 and (b)average geopotential height field in the high cold air frequency years(units:dagpm).Composite geopotential height anomalies at 500 hPa in the (c)high and (d)low cold air frequency years(units:gpm)

由圖12可見,冬半年的歐亞大陸中心受冷高壓控制,中心位于85～110°E、45～55°N。高壓前部有強的冷平流,后部為暖平流。在冷空氣頻次偏多年(圖13a、c),亞洲大陸冷高壓比正常年弱,同時中緯度歐亞地區(qū)的溫度比正常年偏低0.3～1.2 ℃;在冷空氣頻次偏少年(圖13b、d),亞洲大陸冷高壓比正常年強,中緯度歐亞地區(qū)的地面溫度比正常年略高。結(jié)合500 hPa位勢高度場(圖11)可見,當(dāng)歐亞大陸冷高壓比正常年強、我國大部分地區(qū)溫度比正常年低、500 hPa東亞大槽比正常年強時,冷空氣沿槽后的西北氣流南下,冷空氣爆發(fā),對應(yīng)當(dāng)年冷空氣頻次偏多;當(dāng)歐亞大陸冷高壓比正常年弱、我國大部分地區(qū)溫度比正常年高、500 hPa東亞大槽比正常年弱時,不利于冷空氣持續(xù)南下,對應(yīng)當(dāng)年冷空氣頻次偏少。

圖12　1961—2010年多年平均的地面氣壓場(a;單位:hPa)和地面溫度場(b;單位:℃)Fig.12　Annual average surface (a)pressure(units:hPa) and (b)temperature(units:℃) fields from 1961 to 2010

圖13　冷空氣活動頻次偏多年(a,c)和偏少年(b,d)地面氣壓距平合成場(a,b;單位:hPa)和地面溫度距平合成場(c,d;單位:℃)Fig.13　Composite surface (a,b)pressure anomalies(units:hPa) and temperature anomalies (units:℃) in the (a,c)high and (b,d)low cold air frequency years

5結(jié)論

1)我國單站冷空氣呈北多南少、北強南弱的分布特征。3個多頻次區(qū)分別位于新疆北部、錫林浩特附近以及吉林東部地區(qū);3個少頻次區(qū)分別位于四川盆地、云南西部以及華南地區(qū)。北方各站冷空氣頻次以11月、12月為多,南方各站冷空氣頻次以12月、1月為多。南方、北方地區(qū)平均降溫高于中部地區(qū),南方冷空氣持續(xù)時間長于北方。

2)按冷空氣活動路徑,北方分成3個區(qū),該3區(qū)11月冷空氣頻次最多;南方以25°N為界,分成2個區(qū),該2區(qū)12月、1月冷空氣頻次最多。在年際尺度上,南方2個區(qū)冷空氣活動頻次呈減少趨勢,強度呈減弱趨勢。在年代際尺度上,1965—1975年5個區(qū)的冷空氣活動頻次均逐漸減少,1975年后各區(qū)頻次變化不同;5個區(qū)冷空氣活動強度在20世紀(jì)60年代最強,60—80年代各區(qū)冷空氣活動強度均逐漸減弱,90年代起各區(qū)強度變化不相同。

3)11月至次年3月,全國性冷空氣活動頻次逐月減少;北方冷空氣活動頻次在11月最多,在2月最少。在年際尺度上,1961—2010年全國性冷空氣頻次呈減少趨勢。在年代際尺度上,全國性冷空氣活動頻次在20世紀(jì)60年代和90年代顯著減少,北方冷空氣活動頻次變化不大。

4)當(dāng)歐亞大陸地面冷高壓比正常年強、我國大部分地區(qū)溫度比正常年低、500 hPa東亞大槽比正常年強時,對應(yīng)當(dāng)年冷空氣頻次偏多;當(dāng)歐亞大陸地面冷高壓比正常年弱、我國大部分地區(qū)溫度比正常年高、500 hPa東亞大槽比正常年弱時,對應(yīng)當(dāng)年冷空氣頻次偏少。

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(責(zé)任編輯：倪東鴻)

Activity characteristics of cold air in China from 1961 to 2010

ZHOU Lin1,2,SUN Zhao-bo1

(1.Key Laboratory of Meteorological Disaster(NUIST),Ministry of Education,Nanjing 210044,China; 2.Meteorological Observatory of Ningbo Air Traffic Management Station,Ningbo 315154,China)

Abstract:Based on the daily surface temperature data at 384 stations of China and the NCEP/NCAR daily reanalysis data from 1960 to 2010,this paper analyzes the frequency and intensity characteristics of cold air activity in China.Results show that both frequency and intensity of cold air activity at single station in northern China are higher than those in southern China.Based on the invading routes of cold air,northern China is divided into three subareas,in which the most cold air activity occurs in November,and southern China is divided into two areas by 25°N,in which more cold air occurs in December and January.On the interannual scale,both frequency and intensity of cold air activity decrease.On the interdecadal scale,the frequency variations of cold air activity in the five areas are inconsistent,while the intensity variations weaken from 1960s to 1980s.The frequency of nationwide cold air activity decreases in both 1960s and 1990s,while the interdecadal variation of northern cold air activity frequency is weak.Compared with the normal years,when Eurasia surface cold high pressure strengthens(weakens),surface temperature in most parts of China decreases(increases) and East Asia trough strengthens(weakens) at 500 hPa,the frequency of cold air acitivity is higher(lower) in the corresponding years.

Key words:cold air activity;frequency;intensity;regional characteristics

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20130526002

文章編號：1674-7097(2015)03-0342-12

中圖分類號：P461

文獻標(biāo)志碼：A

通信作者：孫照渤,教授,博士生導(dǎo)師,研究方向為短期氣候預(yù)測,sunzb@nuist.edu.cn.

基金項目:公益性行業(yè)(氣象)科研專項(GYHY201306028);國家自然科學(xué)基金資助項目(41075070)；國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)項目(2013CB430202);江蘇省自然科學(xué)基金資助項目(BK20131431);江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目(PAPD)

收稿日期：2013-05-26；改回日期：2014-07-09

周琳,孫照渤.2015.1961—2010年我國冷空氣的活動特征[J].大氣科學(xué)學(xué)報,38(3):342-353.doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20130526002.

Zhou Lin,Sun Zhao-bo.2015.Activity characteristics of cold air in China from 1961 to 2010[J].Trans Atmos Sci,38(3):342-353.(in Chinese).