1961—2014年云南冬季寒潮活動(dòng)規(guī)律及其與大氣環(huán)流異常的關(guān)系

陶 云，陳 艷，任菊章，段長(zhǎng)春

(云南省氣象科學(xué)研究所，云南 昆明 650034)

寒潮是冬季的主要天氣過程之一，其造成的災(zāi)害性天氣（暴雪、凍雨、大風(fēng)等）對(duì)農(nóng)牧業(yè)花卉生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)等造成重大損失. 北半球冬季極端天氣事件以強(qiáng)冷空氣和寒潮爆發(fā)最為常見[1]. 20世紀(jì)50年代，李憲之[2]分析東亞寒潮后將其劃分為甲、乙、丙3種類型；陶詩言[3]通過研究影響中國(guó)大陸冷空氣的源地和路徑，把45°～65°N, 70°～90°E 范圍劃為寒潮關(guān)鍵區(qū)，冷空氣在此滯留、聚集加強(qiáng)后，南下爆發(fā)影響中國(guó). 中國(guó)大陸寒潮活動(dòng)的規(guī)律、影響因子以及預(yù)報(bào)方法等研究長(zhǎng)期受到氣象工作者的關(guān)注. 20 世紀(jì)80年代早期，仇永炎等[4-5]和劉怡等[6]通過研究寒潮天氣個(gè)例的物理過程，獲得了一系列寒潮中期的預(yù)報(bào)思路. 近年來，郭其蘊(yùn)[7]、武炳義等[8]、陳海山等[9]分析得出中高緯環(huán)流異?？墒骨秩霒|亞冷空氣的活動(dòng)產(chǎn)生異常，是導(dǎo)致中國(guó)大陸冬季氣溫異常的直接原因. 王遵婭等[10]、李峰等[11]、錢維宏等[12]和康志明等[13]發(fā)現(xiàn)中國(guó)寒潮近幾十年來的活動(dòng)頻次總趨勢(shì)為減少. 魏鳳英[14]及梁蘇潔等[15]指出寒潮的爆發(fā)與AO位相的變化有著密切關(guān)系. 葉丹等[16]指出寒潮冷空氣的活動(dòng)與高空西風(fēng)急流之間存在聯(lián)系，東亞溫帶急流與副熱帶急流間的協(xié)同變化影響冷空氣的路徑.

云南地處青藏高原東南側(cè)的低緯高原地區(qū)，地形復(fù)雜，高山、盆地、河谷相間分布. 獨(dú)特的地理位置和地形地貌形成了“四季不分明，干濕季明顯”的獨(dú)特氣候特征. 云南寒潮強(qiáng)度及頻次都較全國(guó)大部偏弱、偏少[11]，形成云南冬季氣溫較高，防寒防凍能力偏弱，寒潮強(qiáng)冷空氣南下影響云南，常常造成嚴(yán)重雪災(zāi)和低溫冷害，產(chǎn)生較大損失. 寒潮引發(fā)的低溫雨雪冰凍災(zāi)害成為了云南冬半年最主要的氣象災(zāi)害之一[17-18]. 2008年1—2月受源源不斷北方強(qiáng)冷空氣和南方暖濕氣流的共同影響，云南出現(xiàn)了嚴(yán)重低溫雨雪冰凍災(zāi)害，造成28人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)90.9億元；2016年1—2月冬季強(qiáng)寒潮給農(nóng)林牧業(yè)、交通、電力、水務(wù)和綠化等部門帶來嚴(yán)重影響和損失，直接經(jīng)濟(jì)損失28.3億元等等. 為了解影響云南寒潮強(qiáng)冷空氣的變化特征及其影響因子，張?jiān)畦萚19]分析了云南強(qiáng)冷空氣過程的特點(diǎn)，指出云南存在鋒面附近的雨雪天氣和造成重霜凍的晴好天氣等兩種寒潮天氣過程. 劉麗[20]對(duì)2000年1月29—31日云南一次強(qiáng)寒潮天氣過程物理量進(jìn)行分析，得到一些預(yù)報(bào)指標(biāo). 張騰飛等[21]對(duì)影響云南的4次降雪寒潮個(gè)例進(jìn)行對(duì)比分析，指出4次降雪過程中高緯度環(huán)流形勢(shì)以及水汽的來源. 陶云等[22-23]分析寒潮與昆明準(zhǔn)靜止鋒的氣候關(guān)聯(lián)性，以及寒潮降雪過程的環(huán)流型，在一定程度上了解了影響云南寒潮的天氣背景. 上述研究利用云南典型寒潮個(gè)例從天氣學(xué)角度對(duì)云南寒潮（強(qiáng)冷空氣）產(chǎn)生的大氣環(huán)流形勢(shì)、物理量以及水汽來源特征進(jìn)行了診斷分析，對(duì)于寒潮天氣過程的預(yù)報(bào)預(yù)警有很好的指導(dǎo)意義. 在氣候變暖背景下，海云莎等[24]、姚愚等[25]分析了近幾十年來云南寒潮（冷空氣）時(shí)空活動(dòng)規(guī)律. 但從氣候角度對(duì)于云南寒潮年際及年代際變化特征及成因研究不多. 本文從氣候?qū)W角度對(duì)發(fā)生頻率最高的云南冬季寒潮（冬季寒潮頻次占冬半年總寒潮頻次的84%）的年際、年代際變化特征及其對(duì)應(yīng)的異常大氣環(huán)流進(jìn)行分析，有助于提高對(duì)云南冬季寒潮活動(dòng)規(guī)律及成因的認(rèn)識(shí)，為云南寒潮短期氣候預(yù)測(cè)和防災(zāi)減災(zāi)提供更可靠的科學(xué)依據(jù).

1 資料和方法

1.1 資料由云南省信息中心提供的 1961—2015年云南122個(gè)氣象站逐日最低氣溫和日平均氣溫資料及逐月氣溫和降水資料；國(guó)家氣候中心提供的1961—2012年逐月74項(xiàng)環(huán)流指數(shù)資料；美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心和國(guó)家大氣研究中心（NCEP/NCAR）發(fā)布的1961—2015年全球逐月大氣環(huán)流再分析資料（500 hPa高度場(chǎng)、700 hPa風(fēng)場(chǎng)、200 hPa風(fēng)場(chǎng)及海平面氣壓場(chǎng)）[26]，水平分辨率為2.5°×2.5°. 冬季為當(dāng)年 12月、次年 1月和 2月（故本文包括2015年）. 氣候平均值為1981—2010年的要素平均.

1.2 云南寒潮標(biāo)準(zhǔn)定義使用姚愚等[25]提出的云南寒潮標(biāo)準(zhǔn)（表1）對(duì)云南1961—2014年冬季寒潮頻次進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，獲得云南冬季寒潮發(fā)生頻次的時(shí)間序列，利用最低氣溫計(jì)算了相應(yīng)冬季寒潮強(qiáng)度時(shí)間序列，對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理.

1.3 方法本文使用相關(guān)分析、t-檢驗(yàn)、一元回歸分析、Mann-Kendall突變檢驗(yàn)方法、功率譜周期分析以及合成分析方法.

表 1 云南寒潮標(biāo)準(zhǔn)Tab. 1 The standard of Yunnan cold wave

1.4 各類指數(shù)的來源及定義

（1）北極濤動(dòng)（AO） 美國(guó)NOAA氣候預(yù)測(cè)中心發(fā)布的1961—2015年逐月AO指數(shù)（http://www.cpc.ncep.noaa.gov/），計(jì)算獲得 1961—2014 年冬季AO指數(shù)并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理.

（2）西伯利亞高壓指數(shù)（ISH） 王遵婭等[10]的定義，?。?0°～60°N, 70°～120°E）區(qū)域內(nèi)海平面氣壓的平均值作為西伯利亞高壓強(qiáng)度指數(shù). 計(jì)算獲得1961—2014年冬季ISH指數(shù)并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理.

（3）東亞冬季風(fēng)指數(shù)（IWM） 施能等[27]的定義，將 20°～50°N、13 個(gè)緯度帶（間隔 2.5°）的緯向標(biāo)準(zhǔn)化海平面差（110°E 減 160°E）的和，再進(jìn)行 1次標(biāo)準(zhǔn)化處理. 計(jì)算獲得1961—2014年冬季IWM指數(shù).

（4）南支槽指數(shù)（IST） 呂俊梅等[28]的定義，取（85°～95°E、17.5°～27.5°N）區(qū)域內(nèi) 700 hPa位勢(shì)高度平均值的標(biāo)準(zhǔn)化負(fù)值定義為南支槽指數(shù). 計(jì)算獲得1961—2014年冬季IST指數(shù).

2 云南冬季寒潮活動(dòng)概況

2.1 云南冬季寒潮變化規(guī)律1961—2014 年冬季云南省共發(fā)生230次寒潮，平均4.26次/a. 從冬季寒潮年代際變化來看（圖1），20世紀(jì)60年代出現(xiàn)次數(shù)最多，達(dá)52次，平均5.18次/a；其次是70年代為49次；最少是2000年代，為31次，平均3.13次/a，與 20世紀(jì) 60年代相比較減少了21次. 2011—2014年全省平均總次數(shù)為17次，年均為4.35次，較20世紀(jì)70年代、80年代和90年代發(fā)生次數(shù)有所增加. 總之，從20世紀(jì)60年代到21世紀(jì)初云南冬季寒潮頻次逐漸減少，與全國(guó)寒潮年代際變化基本一致[13]. 從距平值看也是20世紀(jì)60年代、70年代及2011—2014年為正距平，20世紀(jì)80年代、90年代及2000年代為負(fù)距平，最大正距平出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代，最大負(fù)距平出現(xiàn)在2000年代. 云南寒潮強(qiáng)度的變化與頻次一致，頻次多的年代其對(duì)應(yīng)寒潮強(qiáng)度也偏強(qiáng)，20世紀(jì)60、70年代寒潮強(qiáng)度較強(qiáng)，20世紀(jì)90年代后強(qiáng)度減弱.

圖 1 1961—2014 年云南冬季寒潮年代際變化Fig. 1 Interdecadal variations of the cold wave from 1961 to 2014

圖2是云南冬季寒潮時(shí)間演變圖. 從圖2中可知，云南冬季寒潮發(fā)生最多的是1975年，標(biāo)準(zhǔn)化值為 2.78，有 6 年（1975、1982、1973、1983、1999年及1976年）標(biāo)準(zhǔn)化值超過1.5，有3 年出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代；最少的是1986年，標(biāo)準(zhǔn)化值為 ?1.32，有6 年（1986、1980、1974、2000、2009年及 2008年）標(biāo)準(zhǔn)化值低于 ?1.0，有 3 年出現(xiàn)在 21 世紀(jì)初. 從趨勢(shì)線看，云南冬季寒潮近54 a的總趨勢(shì)是減少，全省平均減少 0.16 次/10 a，通過了 90% 的顯著性檢驗(yàn). 這與全國(guó)大部分區(qū)域冬季寒潮的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)為減少一致[10,12,29]，但減少速率不同，云南冬季寒潮減少趨勢(shì)較全國(guó)冬季（0.34 次/10 a）[10]和華南（0.21次/10 a）[29]更平緩. 從趨勢(shì)線看出，在 1984 年附近有一個(gè)多轉(zhuǎn)少的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，1961—1983年23年中有8 年為負(fù)值，15 年為正值，平均寒潮頻次為5.35次/a，距平為1.09次，云南冬季寒潮在這個(gè)時(shí)期以偏多為主；1984—2014年 31年中有 8 年為正值，23 年為負(fù)值，平均寒潮頻次為3.45次/a，距平為?0.81次，這段時(shí)期云南冬季寒潮以偏少為主. 利用t?檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)這2個(gè)時(shí)段平均值的差異通過了98%的顯著性檢驗(yàn). 利用Mann-Kendall突變檢驗(yàn)方法（圖略）也在1984年附近檢測(cè)出云南冬季寒潮的一個(gè)突變點(diǎn)，進(jìn)一步說明1984年前后云南冬季寒潮發(fā)生了一次明顯的由多轉(zhuǎn)少的年代際變化.

圖 2 1961—2014 年云南冬季寒潮演變圖Fig. 2 The winter cold wave evolution over Yunnan from 1961 to 2014

從云南寒潮強(qiáng)度變化趨勢(shì)看，總體變化與頻次一致，近54 a寒潮強(qiáng)度總趨勢(shì)是減弱，寒潮出現(xiàn)時(shí)的全省平均最低氣溫升高 0.27 ℃/10 a，通過了99%的顯著性檢驗(yàn)，比頻次的減少趨勢(shì)顯著. 兩者之間的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.87，通過了99.9%的顯著性檢驗(yàn). 從圖2中可知，云南冬季寒潮最強(qiáng)發(fā)生在1983年，標(biāo)準(zhǔn)化值為?2.48，有 5 年（1983、1982、1973、1999年及1975年）標(biāo)準(zhǔn)化值低于?1.5，與頻次偏多年份基本一致；寒潮最弱的是2000年，標(biāo)準(zhǔn)化值為1.64，有 8 年（2000、2009、2006、2008、1990、2001、1980年及2011年）標(biāo)準(zhǔn)化值超過1.0，基本包含了頻次偏少的年份. 從年代際變化看，寒潮強(qiáng)度與頻次的變化也基本一致，在1984年附近有一個(gè)由強(qiáng)轉(zhuǎn)弱的轉(zhuǎn)折點(diǎn). 1961—1983年23年中有7 年為正值，16 年為負(fù)值，這段時(shí)期云南冬季寒潮總體偏強(qiáng)；1984—2014 年 31 年中有 9 年為負(fù)值，22 年為正值，這段時(shí)期云南冬季寒潮總體偏弱. 下面的分析以寒潮頻次為代表.

利用離散功率譜方法對(duì)54 a冬季寒潮頻次序列進(jìn)行功率譜分析（圖3），從圖3可看出，云南冬季寒潮主要周期有 3 a左右、5 a左右、8 a左右及54 a的周期，其中8 a左右的周期通過了0.05的顯著性水平檢驗(yàn)，說明云南冬季寒潮存在年代際以內(nèi)的變化周期，而年代際以上的變化周期不明顯.

圖 3 云南冬季寒潮功率譜（虛線：α=0.05 的顯著性水平臨界值）Fig. 3 The power spectrum distribution of winter cold wave over Yunnan (The dashed line is the critical value of α=0.05 significance level)

2.2 云南冬季寒潮對(duì)冬季氣溫和降水量變化的影響寒潮作為云南冬季主要的天氣過程，對(duì)云南冬季氣候變化起著極其重要的作用. 下面對(duì)云南1961—2014年冬季氣溫（降水量）進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，分析寒潮頻次對(duì)云南冬季氣溫、降水量2個(gè)主要?dú)庀笠氐挠绊?

圖4是1961—2014年云南冬季標(biāo)準(zhǔn)化寒潮頻次（藍(lán)柱狀）、標(biāo)準(zhǔn)化氣溫（紅虛線）和降水量（綠實(shí)線）序列演變圖. 從圖4中可知，云南冬季寒潮頻次與降水量變化基本一致，同號(hào)對(duì)應(yīng)率為（37/54=68.4%），計(jì)算兩者的相關(guān)系數(shù)為0.32，通過了98%的顯著性檢驗(yàn)，說明寒潮頻次與冬季降水量間存在很好的正相關(guān)關(guān)系；而氣溫與寒潮和降水量的變化基本是反向的，寒潮頻次與氣溫的異號(hào)對(duì)應(yīng)率為（44/54=81.5%），兩者相關(guān)系數(shù)高達(dá)?0.71，通過了99.9%的顯著性檢驗(yàn)，說明寒潮頻次與冬季氣溫間存在極好的負(fù)相關(guān)關(guān)系. 當(dāng)冬季寒潮頻次偏多（少）時(shí)，云南氣溫偏低（高），降水量偏多（少），因此寒潮不僅為云南帶來明顯降溫，還有利于云南冬季降水.

圖 4 1961—2014 年云南冬季標(biāo)準(zhǔn)化寒潮頻次（柱狀）、標(biāo)準(zhǔn)化氣溫（虛線）和降水量（實(shí)線）序列演變Fig. 4 The normalized cold wave frequency (bar chart),normalized temperature (dashed line) and normalized precipitation (solid line) evolution over Yunnan in winter from 1961 to 2014

為了進(jìn)一步分析研究冬季寒潮異常時(shí)大氣環(huán)流的結(jié)構(gòu)特征，根據(jù)圖4標(biāo)準(zhǔn)化寒潮、氣溫及降水量序列，定義寒潮和降水大于0.5標(biāo)準(zhǔn)化值同時(shí)氣溫小于?0.5標(biāo)準(zhǔn)化值的年份為寒潮頻次偏多年；寒潮和降水小于?0.5標(biāo)準(zhǔn)化值同時(shí)氣溫大于0.5標(biāo)準(zhǔn)化值的年份為寒潮頻次偏少年. 這樣選取寒潮異常的年份，可以同時(shí)考慮到寒潮頻次的異常及其對(duì)云南冬季氣候影響的強(qiáng)度. 在1961—2014年54年中有 7 年為寒潮偏多年，分別為 1961、1967、1970、1982、1983、1992年和 1999年；有 6 年為寒潮偏少年，分別為 1972、1978、2000、2008、2009年和2011年. 可見寒潮偏多年主要出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代前，偏少年主要出現(xiàn)在2000年以后，這與前面分析的云南冬季寒潮頻次總趨勢(shì)減少的結(jié)論相一致.

3 云南冬季寒潮年際異常的環(huán)流分析

根據(jù)上面挑選出的寒潮頻次偏多（少）年，對(duì)海平面氣壓場(chǎng)、500 hPa高度場(chǎng)、700 hPa風(fēng)場(chǎng)和氣溫場(chǎng)及200 hPa緯向風(fēng)場(chǎng)進(jìn)行了合成分析，從大氣環(huán)流的角度分析云南冬季寒潮頻次異常的原因，并用t-檢驗(yàn)方法對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)（圖5）.

在寒潮偏多年與偏少年海平面氣壓差值圖上（圖5（a）），中高緯度為負(fù)—正的帶狀分布，類似環(huán)狀模(NAM)結(jié)構(gòu). 高緯度異常負(fù)中心位于巴倫支海到新地島一帶；中緯度存在2個(gè)正異常中心，分別在亞速爾群島的洋面及貝加爾湖附近. 云南寒潮偏多年，從西伯利亞以東至貝加爾湖一直到東亞，均為正海平面氣壓控制，說明這一帶異常冷高壓活動(dòng)頻繁，有利于冷空氣沿著冷高壓東南側(cè)向南方侵入. 中國(guó)東南沿海及南方大部的正異常海平面氣壓通過90%以上顯著性水平檢驗(yàn)，也說明了影響該區(qū)域的冷高壓較為異常偏多，有利于冷空氣影響云南，致使寒潮頻次偏多. 計(jì)算同期冬季北極濤動(dòng)指數(shù)（AO）、西伯利亞高壓指數(shù)以及東亞冬季風(fēng)指數(shù)與云南寒潮頻次的相關(guān)系數(shù)，分別為0.15、0.23及0.34，說明云南寒潮頻次與同期冬季北極濤動(dòng)、西伯利亞高壓以及東亞冬季風(fēng)存在正相關(guān)關(guān)系，冬季北極濤動(dòng)為正（負(fù)）位相、西伯利亞高壓偏強(qiáng)（弱）以及東亞冬季風(fēng)偏強(qiáng)（弱）時(shí)，云南冬季寒潮頻次偏多（少）. 云南寒潮與西伯利亞高壓的相關(guān)系數(shù)通過了90%的顯著性水平檢驗(yàn)，與東亞冬季風(fēng)的相關(guān)系數(shù)通過了98%的顯著性水平檢驗(yàn).

在寒潮偏多年與偏少年500 hPa高度場(chǎng)差值圖上（圖5（b）），從高緯度至低緯度也為負(fù)—正—負(fù)的帶狀分布. 高緯度異常負(fù)中心位于巴倫支海到新地島一帶，通過了90%以上的顯著性水平檢驗(yàn).北半球極區(qū)附近幾乎為負(fù)值區(qū)，說明云南寒潮偏多年極渦較偏少年偏強(qiáng)，中心位置偏東半球在巴倫支海到新地島附近；中緯度的2個(gè)正異常中心，分別在亞速爾群島的洋面及貝加爾湖附近，貝加爾湖正異常中心通過了90%以上的顯著性水平檢驗(yàn)，說明在云南寒潮偏多年從西伯利亞以東到貝加爾湖一帶為異常高壓脊控制. 張騰飛等[21]和陶云等[23]研究也指出貝加爾湖附近的阻塞高壓形勢(shì)有利于強(qiáng)冷空氣南侵影響云南. 低緯度地區(qū)30°N以南為負(fù)值帶狀分布，大部地區(qū)通過了90%以上的顯著性水平檢驗(yàn)，最大負(fù)值中心位于日本半島南部. 在云南寒潮偏多年，南支槽以及東亞大槽均較偏少年偏強(qiáng). 總之，當(dāng)極渦偏強(qiáng)（弱）、貝加爾湖高壓脊偏強(qiáng)（弱）、東亞大槽和南支槽偏強(qiáng)（弱）時(shí)，有利于云南冬季寒潮頻次偏多（少）.

在寒潮偏多年與偏少年200 hPa緯向風(fēng)場(chǎng)差值圖上（圖5（c）），從高緯度到低緯度為正—負(fù)—正的波列分布，表明云南寒潮頻次偏多年對(duì)流層上層?xùn)|亞副熱帶急流明顯偏強(qiáng)，極鋒急流明顯偏弱.Yang 等[30]、Jhun 等[31]研究指出，當(dāng)對(duì)流層上層?xùn)|亞副熱帶急流偏強(qiáng)、極鋒急流偏弱時(shí)，東亞地區(qū)地面經(jīng)向溫度梯度和北風(fēng)增強(qiáng)，為冷涌向南爆發(fā)提供了有利大尺度動(dòng)力條件. 這與700 hPa的風(fēng)場(chǎng)和溫度場(chǎng)（圖 5（d）和（e））相一致，說明對(duì)流層上層的急流變化是影響云南寒潮頻次的一個(gè)重要因子，其可能通過影響冷涌向南爆發(fā)的頻次進(jìn)而影響云南寒潮的發(fā)生頻次.

圖 5 云南冬季寒潮正負(fù)異常年各氣象要素差值（陰影區(qū)：通過90%以上的信度檢驗(yàn)）Fig. 5 Difference of meteorological elements in positive and negative abnormal years of winter cold wave in Yunnan Province(shadow area: pass the reliability test of more than 90%)

在寒潮偏多年與偏少年700 hPa風(fēng)場(chǎng)差值圖上（圖5（d）），從高緯度有異常偏北氣流向南入侵到低緯度地區(qū)（20°N），向西到了云南東部，說明在云南寒潮偏多年東亞冬季風(fēng)較強(qiáng)，進(jìn)一步證明了東亞冬季風(fēng)指數(shù)與云南寒潮頻次有較好的相關(guān)性，當(dāng)冬季風(fēng)偏強(qiáng)（弱）時(shí)，云南冬季寒潮頻次偏多（少）；另外，從圖5（d）中發(fā)現(xiàn)在青藏高原西部也有一支從巴爾喀什湖南側(cè)向南的異常偏北氣流，經(jīng)過印度北部、孟加拉灣北部到達(dá)云南. 索渺清等[32]研究發(fā)現(xiàn)，青藏高原西側(cè)的冷空氣沿高原南側(cè)到達(dá)孟加拉灣加深南支槽. 馬曉青等[33]發(fā)現(xiàn)，南支槽的東移及其位相對(duì)寒潮向南爆發(fā)有很大的影響. 計(jì)算同期冬季南支槽指數(shù)與云南寒潮頻次的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.54，通過了99.9%的顯著性水平，說明云南寒潮頻次與同期冬季南支槽存在極好的正相關(guān)關(guān)系，冬季南支槽偏強(qiáng)（弱）時(shí)，云南冬季寒潮頻次偏多（少）. 南支槽影響云南寒潮頻次的原因，可能與高原西側(cè)的異常偏北氣流有關(guān). 相應(yīng)的，在700 hPa溫度場(chǎng)差值圖上（圖5（e）），中高緯度烏拉爾山以東到貝加爾湖一帶為異常高溫區(qū)；中低緯度大部地區(qū)氣溫偏低，顯著異常偏低的區(qū)域主要位于青藏高原至日本南部，云南也處于異常低溫區(qū)，這是由于云南寒潮頻次偏多，導(dǎo)致氣溫偏低.

利用國(guó)家氣候中心提供的1961—2012年74項(xiàng)環(huán)流特征指數(shù)資料，計(jì)算環(huán)流指數(shù)與云南冬季寒潮頻次的相關(guān)關(guān)系，獲得了與云南冬季寒潮頻次高相關(guān)的環(huán)流特征指數(shù)（見表2）.

表 2 高相關(guān)的環(huán)流指數(shù)Tab. 2 The circulation index of highly correlate

從表2可看出，影響云南冬季寒潮頻次的高相關(guān)因子主要是中緯度的副熱帶高壓、中低緯度的印緬地區(qū)的低槽和西藏高原高度和及中高緯度的亞洲極渦. 云南冬季寒潮多（寡）變化與因子的強(qiáng)（弱）及位置的變化密切相關(guān). 這與圖 5（b）中 500 hPa高度場(chǎng)的分布相一致，兩者間的相關(guān)關(guān)系均在0.3以上或?0.27以下，顯著性超過95%的檢驗(yàn)水平.當(dāng)南海副高位置偏南（北）、強(qiáng)度偏弱（強(qiáng)）、面積偏?。ù螅?，西太平洋副高位置偏南（北）偏東（西）、強(qiáng)度偏弱（強(qiáng)）、面積偏?。ù螅?，有利于（不利于）北方冷空氣向南入侵影響云南；西藏高原高度和偏低（高）和印緬槽偏強(qiáng)（弱），說明高原上及孟加拉灣低槽活躍（不活躍）；亞洲區(qū)極渦面積指數(shù)偏大（?。欣冢ú焕冢├淇諝馍?，造成冬季云南寒潮頻次偏多（少）.

通過上述分析可知，云南冬季寒潮頻次年際變異不僅與對(duì)流層上層的急流有關(guān)，與中層極渦、貝加爾湖的高壓脊、東亞大槽、西太平洋副高、南支槽以及地面西伯利亞以東貝加爾湖附近的冷高壓等系統(tǒng)也存在密切相關(guān).

通過上述分析，可概括出適用于云南的影響冬季寒潮異常的大氣環(huán)流概念模型（圖6）.

圖 6 云南冬季寒潮異常概念模型Fig. 6 The conceptual model of the winter cold wave anomaly in Yunnan

4 結(jié)論

通過對(duì)1961—2014年云南冬季寒潮頻次（強(qiáng)度）年際、年代際活動(dòng)規(guī)律及其對(duì)應(yīng)的大氣環(huán)流異常的分析，得到了以下主要結(jié)論.

（1）近 50 a（1961—2014 年）云南冬季寒潮頻次（強(qiáng)度）總體呈減少（弱）趨勢(shì). 頻次平均減少0.16次/10 a，寒潮出現(xiàn)時(shí)的云南平均最低氣溫升高 0.27 ℃/10 a；1984 年附近為寒潮頻次（強(qiáng)度）由多（強(qiáng)）轉(zhuǎn)少（弱）的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，目前處于寒潮偏少（偏弱）時(shí)期. 功率譜周期分析表明云南冬季寒潮主要周期有 3 a 左右、5 a 左右、8 a 左右及 54 a的周期，其中8 a左右的周期通過了0.05的顯著性水平檢驗(yàn).

（2）云南冬季寒潮與氣溫、降水量存在較好的協(xié)同變化. 當(dāng)冬季寒潮頻次偏多（少）時(shí)，云南氣溫偏低（高），降水量偏多（少）. 由此定義寒潮和降水大于0.5標(biāo)準(zhǔn)化值同時(shí)氣溫小于?0.5標(biāo)準(zhǔn)化值的年份為寒潮頻次偏多年（即 1961、1967、1970、1982、1983、1992年和 1999年）；寒潮和降水量小于?0.5標(biāo)準(zhǔn)化值同時(shí)氣溫大于0.5標(biāo)準(zhǔn)化值的年份為寒潮頻次偏少年（即 1972、1978、2000、2008、2009年和2011年）.

（3）云南冬季寒潮頻次年際變異與中層極渦、貝加爾湖的高壓脊、東亞大槽、西太平洋副高、南支槽以及地面西伯利亞以東貝加爾湖附近的冷高壓等系統(tǒng)存在密切相關(guān)關(guān)系. 在海平面氣壓場(chǎng)，冬季北極濤動(dòng)為正（負(fù)）位相、西伯利亞高壓偏強(qiáng)（弱）以及東亞冬季風(fēng)偏強(qiáng)（弱）時(shí)，云南冬季寒潮頻次偏多（少）；在 500 hPa高度場(chǎng)當(dāng)極渦偏強(qiáng)（弱）、貝加爾湖高壓脊偏強(qiáng)（弱）、東亞大槽和南支槽偏強(qiáng)（弱）時(shí)，有利于云南冬季寒潮頻次偏多（少）；當(dāng)南海副高位置偏南（北）、強(qiáng)度偏弱（強(qiáng)）、面積偏?。ù螅?，西太平洋副高位置偏南（北）偏東（西）、強(qiáng)度偏弱（強(qiáng)）、面積偏?。ù螅?，有利于（不利于）北方冷空氣向南入侵，影響云南，造成冬季云南寒潮頻次偏多（少）.

（4）副熱帶對(duì)流層上層的急流變化是影響云南寒潮頻次變化的一個(gè)重要因子，其可能通過影響冷涌向南爆發(fā)的頻次進(jìn)而影響云南寒潮的發(fā)生頻次.