近三十年欧亚大陆中纬度地区冬季低温事件变化特征及其与北极海冰的关系

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利用ECMWF再分析资料和NOAA/NCDC站点资料,通过冬季欧亚大陆逐日的气温振荡,构造了冷强度指数,同时计算了欧亚大陆冬季低温事件的频数和温度平流。研究了1979-2013年欧亚大陆中纬度地区冬季低温事件频数与冷强度的变化特征及其影响因素,以及近16年来冬季欧亚大陆中纬度地区低温事件频数与冷强度的趋势特征及其影响因子,揭示了秋季北极喀拉海-巴伦支海海域海冰面积与中国冬季气温之间的关系。主要结论如下:  (1)冬季欧亚大陆中纬度地区低温事件频数在20世纪80年代后期、90年代和2000年初期处于偏少的阶段,20世纪80年代前中期和2005年之后偏多。近16年来,极端低温天气发生频率呈显著的上升趋势。冬季冷强度的年际变化特征与低温事件频数的年际变化特征一致,而季节内温度方差的年际变化特征与低温事件频数的年际变化特征略有区别,表明冷强度指数能更好地刻画低温事件的年际变率。  (2)由于近年来欧亚大陆中纬度地区寒潮事件频发且持续时间增加,对应冬季平均气温也出现显著下降趋势,导致了冬季冷强度不断增强。相应地,天气尺度反气旋活动越加活跃,伴随着西伯利亚高压持续增强并稳定维持,欧亚大陆中高纬度地区北风增强,西风减弱;另外冬季北半球热带外位势高度场EOF前两个模态对近年来冬季西伯利亚高压增强也有贡献,使得中纬度地区冬季气温偏低,低温事件频繁发生。  (3)冬季欧亚大陆中纬度地区以冷平流为主,纬向、经向温度平流对降温都有重要贡献。除经向风及经向温度梯度变化项的作用外,纬向风与纬向温度梯度变化项也起着重要的作用。温度平流各项对各个地区的贡献不同,经向风与经向温度梯度的变化主要促使西伯利亚地区降温,纬向风变化项主要引起欧洲地区降温,而纬向温度梯度变化项主要使东亚地区降温。  (4)当秋季北极喀拉海-巴伦支海海冰面积偏少时,欧亚大陆冬季西伯利亚高压增强,同时近地面的向极经向温度梯度和大气层斜压性显著减弱,反气旋活动持久而频繁,引起欧亚大陆中纬度地区冬季持续的降温。这说明秋季喀拉海-巴伦支海的海冰面积变化可能可以作为中国冬季气温变化的一个预测因子。
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