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12月北极涛动异常与内蒙古同期低温的关系

更新时间:2009-03-28

引言

北极涛动(Arctic Oscillation,AO)也称北半球环状模(NAM),是北半球中高纬度重要的大气环流遥相关型,是中、高纬度间大气质量变化的一种全球尺度的跷跷板结构。学者、专家们关于北极涛动对中国冬季温度的影响研究很多[1-4],尤其是与东北地区、华北地区气温的关系进行了大量研究[5-6],得出了AO对北半球同期高低空环流和气温分布的影响及西伯利亚高压、东亚大槽、乌拉尔山高压等的响应和负AO有利于中纬度大部地区低温等的结论。而在AO对内蒙古冬季低温的影响分析方面,尤其是结合500hPa环流场特征和一些环流特征量的配合方面分析较少。由于内蒙古冬季12、1月和2月气温的时空变化与大气环流及影响系统具有相似性,因此本文着重系统地分析12月份负AO异常年环流型和特征值的配置与内蒙古同期12月份低温的关系,为冬季低温的预测提供具体的参考依据。

1 资料和方法

本文应用1960—2016年内蒙古自治区(简称全区,位于97°10′~126°29′E,37°24′~53°20′N)111个气象观测站12月平均气温资料;同期北半球NCEP/NCAR月平均500hPa高度场资料和地面气压场资料,格点的空间分辨率为2.5°×2.5°经纬度;同期美国国家海洋和大气局月平均AO指数;12月份乌拉尔山高压脊(简称乌山脊),关键区为60~75°N、70~90°E,用该区域(9×7个格点)500hPa高度距平值大小表示强度(单位:gpm),乌山脊强度序列均方差为23.1gpm;12月份西伯利亚高压(SH),关键区为52.5~70°N、80~110°E,该区域(8×13个格点)海平面气压距平值为SH强度,序列均方差为4.9Pa;国家气候中心监测的12月亚洲纬向环流指数,强度用距平值表示,均方差为34.4。气候平均态取1981—2010年30a平均值。乌山脊、SH和亚洲纬向环流指数强度划分为6个等级,序列的均方差用σ表示,当距平>2σ时为特强,<-2σ时为特弱。

用EOF(经验正交函数)分析方法,计算全区12月气温的空间分布特征,进行区域划分;确定AO负位相异常年标准;统计在AO负异常环流背景下全区低温环流型及与各环流特征量的配置关系,探讨影响内蒙古12月气温异常偏低的关键因子。

2 结果分析

2.1 12月气温时空分布特征

2.1.1 12月气温空间分布特征

按理来说,检察院一般会将刚刚入职的人员安排到书记员的岗位,主要是方便他们能够初步熟悉业务和工作流程。但是李凌一进入双峰县检察院,便被安排到公诉科,上班的第一天接触的就是一起多人系列抢劫案。原来当时的双峰县检察院正处于青黄不接的时间段,检察院内的人员年龄结构偏大,办案人员稀缺。而李凌作为这一批新进人员中唯一通过司法考试的,院领导便直接安排她到一线工作。时任双峰县检察院公诉科科长的龚凤初同志更是亲自收下了李凌这个徒弟。

2.3.1 AO与同期12月份气温的关系

    

图1 EOF第一模态(a)和第二模态(b)特征向量场分布

2.1.2 12月气温的时间变化特征

在消防器材操作国家标准的基础上,结合训练科目内容和项目危险源辨识情况,制定详细的设备器材岗位标准作业流程,通过一段时期的流程应用完善后,组织队员集体学习,确保岗位标准作业流程制定合理、规范。中队开展岗前宣誓和每月升旗观礼话动,用仪式潜移默化的感化每名队员,提高队员的思想状态和精神状态。在日常执勤、重大会议、消防备勤时,以一种雷打不动的跨立姿势伫立在备勤岗位。每当有新队员加入,中队第一件事情就是组织新队员参观荣誉室,向新队员介绍各面锦旗来历,讲述重大火灾事故应急抢险救援经过,培养队员的集体荣誉感、使命感和责任感,进行优良传统教育。

4)在引入移动互联网技术后,在本课程的教学过程中,移动终端成为课程教学顺利实施的必要工具,使学生在玩手机的过程中快乐学习,提高了学习积极性。■

  

图2 12月气温EOF第一模态时间系数和AO指数变化曲线

全区性低温(高温)年标准定义:气温负(正)距平的站数≥85个站,占总站数的84%以上为全区性低温(高温);区域性低温(高温)站数占区域内总站数的84%以上为区域性低温(高温)。异常低温的标准:温度距平偏低2℃及以上。

按照上述标准统计结果表明:全区性低温出现的年份最多,共19a,占35.1%;全区性高温出现15a,占26.8%;其次是西低东高型和西高东低型,分别为9a和8a;南北分布型,3a;其他3a,最少。图3是逐年12月气温负距平的站数和异常低温的站数变化曲线,二者相关系数0.79,通过ɑ=0.01显著性检验。说明异常低温出现的站数与全区低温的站数正相关,既低温的站数多,低温幅度大,出现异常低温的概率大。当异常低温的站数占低温区域内总站数的60%及以上时,定义为全区或区域性异常低温。统计了19a全区性低温年中,全区性异常低温最多,7a;其次是中部异常低温,4a;东部或西部异常低温各3a;无异常低温2a。可以得出,异常低温多发生在全区域性低温的大背景下,与全区性低温幅度关系密切,这也是预测的重点。

  

图3 1960-2016年全区12月低温和异常低温站数变化曲线

2.2 12月气温第一模态的影响因子分析

2.2.1 500hPa高度场的影响分析

计算第一模态时间系数与500hPa高度场的相关系数(见图4)。正相关关键区位于70~90°N、60~75.0°E,该关键区平均高度值与第一模态时间系数的相关系数0.60,通过ɑ=0.01显著性检验,因此该区域定义为乌山脊范围;负相关关键区位于35~50°N、100~130°E,相关系数为-0.59,该影响区涵盖了全区大部地区;以上两个关键区的天气学机理清楚。

  

图4 第一特征向量与12月500hPa高度场相关系数

所谓评估准则,是对评估基本准则和评估执业准则、职业道德准则的统称。其中,评估基本准则由国务院有关评估行政管理部门组织制定,评估执业准则、职业道德准则由评估行业协会依据评估基本准则制定。本项规定还提出了评估专业人员 “勤勉谨慎从事业务”的要求,这也是中介服务行业立法通常会有的要求,其重要表现在于评估专业人员应当认真履行必要情况下的现场调查等调查职责,在独立分析估算基础上编制评估报告。

第一模态时间系数与12月份海平面气压场的相关关系显示,在52.5~70°N、80~110°E区域内呈显著的正相关,相关系数0.69,该影响区域定义为西伯利亚高压区。

2.3 AO与同期12月低温的关系

将1960—2016年12月全区气温距平做标准化处理后,进行EOF展开。结果显示,前3个EOF模态对气温场的方差贡献率为88.5%。其中,第一模态空间上表现为内蒙古12月气温距平变化的一致性,称为“一型”,方差贡献率为66.7%(图1a);第二模态空间上表现为12月气温距平东西位相相反的正、负两极型分布特征,称为“二型”,零值线在乌兰察布市与锡林郭勒盟交界区,方差贡献为22.5%(图1b);第三模态空间上表现为12月气温距平呈正-负-正的三型分布,称为“三型”分界线,在111~122°E区域内为中部(以下称为中部),主要位于呼和浩特市至通辽市,其温度距平分布与111°E以西地区(以下称为西部地区)和122°E以东地区(以下称为东北部地区)相反,表明了内蒙古中部与西部和东北部地区有位相相反的变化特征,这一模态方差贡献仅占4.8%(图略)。

AO与同期12月全区各站气温呈负相关关系,30a滑动相关系数都能够稳定通过ɑ=0.01显著性检验,说明12月AO与同期全区气温关系密切。

以第一模态为例,时间系数(图2)演变表明,时间系数大于1代表的全区性低温,主要出现在20世纪60年代至80年代中期,既气候变暖以前[7];20世纪80年代后期至90年代最少。时间系数小于1代表的全区性高温主要分布在20世纪80年代后期,既气候变暖之后,与全区低温相反。

12月份负AO年共有30a(见图2),全区低温15a,最多,占50.0%;西低东高5a,西高东低5a,全区高温5a。在15a全区低温年中,全区异常低温3a(1969、1966年和1960年);西部异常低温4a(2005、1967、2001、1980年);东部异常低温2a(2009、2012年);中部异常低温4a(1976、1985、1961、2002年);无异常低温只有2a(1970、1960年)。

2.3.2 AO负异常年与12月份低温的关系

12月份正AO年27a,以全区高温为主,共11a,占40.7%;二型分布和三型分布各占3a;全区低温年共4a,分别为1984、1974、1971年和2011年,其中2011年份AO为2.2,其他年AO在0.16~0.82之间。

统计结果显示,全区低温主要出现在AO<-1.3范围内,因此定义AO<-1.3时为负AO异常年,共14a(见表1)。14a中,全区低温10a,且都出现异常低温现象,占71.4%;全区高温1a,其他3a为区域性低温年。因此AO负异常时,重点关注异常低温的预测。

虚拟角色的引领和指导即是展示系统自动寻路的过程。设计相关的展示点作为目标点,将需要展示出来的一系列概念和模型按照设计由虚拟角色自动引导,同时提供给客户自主选择的空间,保证展示的多样性的同时又让客户的个性化需求得到满足,也作为一种反馈成为设计师的修改灵感。自动寻路的体验流程即是系统自动展示样板房的相关细节,真正意义上实现虚拟环境漫游历程。利用虚拟的客户角色置身环境中,通过自动化行进给用户提供动态的体验感,不再是基于纯粹的设想和猜测,从而模拟出环境中的真实感和沉浸感。

2.3.3 AO负异常年同期的环流特征

经观察MBM-7革兰氏染色阳性,杆状(图1A);菌落呈白色、表面光滑湿润、中间凸起、边缘整齐(图1B),2.0~2.3 μm×2.1~2.5 μm。

2.2.2 海平面气压场的影响分析

14a负AO异常年中,全区性低温10a,对应的环流型分别为一槽型3a和一脊一槽型7a;一槽型全区西高东低1a、两槽一脊型全区西低东高1a、两槽一脊型1a和一槽一脊型全区高温1a。虽然都是负AO异常年,但由于环流形势分布及强度不同,巫山脊、西伯利亚高压和亚洲纬向环流指数等配置不同,全区温度趋势及分布也不尽相同(表1)。

不同肉桂原料的外观、挥发油对比结果见表1。西江桂、防城桂、印尼桂、越南桂均为Cassia型肉桂,它们均为单层,厚度较厚,颜色较深,表面粗糙;其中,越南桂的挥发油含量最高。而锡兰桂作为样品中唯一的Cinnamon型肉桂,外形最为特别,是由多层薄的内层树皮卷褶而成,颜色较浅,表面光滑,挥发油含量相对较低。川桂则薄脆易折,在质地上与其他几种肉桂的“坚厚”有很大区别,挥发油含量是样品中最低的。

 

表1 AO异常年全区温度趋势、空间分布、环流型和特征值

  

年份AO温度类型温度距平/℃异常低温区域环流类型乌山脊强度/gpmSH强度/hPa亚洲纬向环流指数/gpm20093.4130~4东部18.34.51519611.668全区低温0~3中部一槽型37.73.21720021.5920~3中部14.15.6120052.1041~4西部48.8138919762.0740~4中部8.245.52419691.8561~4全区一脊一槽型45.37.57420121.749全区低温0~4东部12.89.46219851.9841~6中部18.55.43919661.4011~5全区40.114.510820011.3220~3西部25.773519961.721全区高温0~3无一槽一脊型6.83.82620002.3543~3东部一槽型3.93.71920102.631西高东低2~4东部两脊一槽型0.93.31719952.127西低东高1~2无两槽一脊型33.23.88

2.3.3.1 一槽型12月全区低温环流型特征

该类型综合特征除了北极地区以正变高为主、AO为负异常外,在40~180°E中纬度地区为一宽广的槽区,负变高中心位于贝加尔湖西侧,中心值为-40~-160gpm;全区位于槽区负变高内,变高为0~-80gpm,该环流称为一槽型。该型共有3a,分别为2009、2002年和1961年。

我避嚣尘到幽境,一住浑忘旬日永。 春风三月山不寒,饱看青松与红杏。 半生词赋何所求,结社思陪慧远游。 清泉白石信可恋,妻儿待米难淹留。

下面按照归纳法原则[8-10],对AO负异常年大气环流进行分析,统计各环流型与其他特征量的配置关系,得出在负AO异常年的大尺度环流背景下全区低温的环流型配置。

以上5个方面的精致化发展经验为大陆乡村旅游的发展提供了借鉴。但是,台湾乡村旅游也进入到一个相对困难的时期。由于岛内市场狭窄,泛文创化和泛生活美学化让游客产生一定程度的审美疲劳。大陆乡村旅游开始全面发力,江浙、四川等地相继出现较多精品案例,整体竞争越来越激烈。希望乡村旅游业能够拥有更多创新,进入更高品质和更精致化的新阶段。

虽然都是一槽型全区低温,但造成低温的主要天气学机理也不完全一样。2009年和2002年500hPa环流型较为一致,因此将2009年和2002年500hPa高度场合成(图5a)。500hPa环流特征是:在60~180°E的中纬度地区为一宽阔槽区,乌山脊强度为-18.3gpm和-14.1gpm,略弱;纬向环流为-1gpm和-15gpm,略弱;SH略强和偏强。上游脊位于180°E高纬度地区(30°W-30°E、70°N-90°N,称为关键区1,用该区域500hPa高度距平值大小表示强度),2009年关键区1脊的强度为149.8gpm,2002年关键区1脊的强度为98.8gpm。正是由于关键区1的高度脊向极地延伸,引导极地冷空气向下游传输堆积,使得极地大面积正变高,而下游中纬度基本上呈现负变高,造成全区低温。

1961年500hPa环流型也符合一槽型,负变高位于贝加尔湖西侧,中心值为-80~-120gpm,全区处于0~-40gpm变高内,巫山脊强度为-37.7gpm,偏弱;SH为3.2hPa,略强;纬向环流略弱。但与2009年和2002年不同之处在于上游关键区1的脊不存在,强度为-48.1gpm;由于其下游鄂霍次克海阻高(140°W-180°E、50°N-70°N,称为关键区2,强度计算方法同关键区1)突出,强度为123.0gpm,比2009年的66.6gpm和2002年的-68.0gpm都强。因此,1961年全区低温主要是鄂霍次克海阻高对冷空气向下游移动起到了阻挡作用,是造成全区低温的主要环流特征。

一槽型全区低温的环流特征:一是全区处于500hPa“倒Ω型”槽区;二是上游脊偏强或者下游鄂霍次克海阻高偏强,造成全区低温。一槽型全区低温乌山脊略弱至偏弱、SH特征不明显,亚洲区纬向环流指数略弱,这些环流特征与文献[11-12]研究较多的乌山脊和SH偏强造成我国北方大部地区气温偏低结论不一致。

图5 2009年和2002年12月500hPa环流形势(a);一脊一槽型12月500hPa合成场环流形势(b)(单位:gpm)

2.3.3.2 一脊一槽型12月全区低温环流型和特征值分析

在现有土壤养分状况下,适量施用磷肥能促进小麦的生长发育,增加小麦产量。施用磷肥能平均增加小麦株高2.4 cm。施用磷肥能增加小麦的单株次生根、分蘖、有效穗。在亩施0-60 kg磷肥范围内,多施10 kg/亩磷肥小麦单株生根可增加0.3条。在0-40 kg/亩范围内,多施10 kg/亩的磷肥小麦可增加分蘖0.261个。在0-100 kg/亩范围内,多施10 kg/亩的磷肥可增加小麦有效穗0.835万/亩。施用磷肥的小麦千粒重,比未施用磷肥的小麦千粒重38.0 g重2.3 g。当磷肥用量为71 kg时,小麦可达最高产量483 kg/亩。

负AO异常年中500hPa环流为一脊一槽型共7a,合成场环流特征是脊位于乌拉尔山,槽区位于中纬度120-180E,全区处于脊前槽后,受西北气流控制。乌山脊强度平均28.5gpm,偏强,比一槽型平均乌山脊强度-23.4gpm偏强51.9gpm;SH平均8.9hPa,偏强,比一槽型平均SH强度4.4hPa偏强4.5hPa;纬向环流指数偏弱,平均为-61.6gpm,比一槽型平均-11.0gpm偏弱60.6gpm;正变高中心位于乌拉尔山,中心强度为160gpm,负变高中心位于100°E以东的中纬度槽区;全区高度距平为-80~-120gpm(图5b)。

该类型综合特征:负AO异常年、一脊一槽型、乌山脊和地面SH偏强、全区及以南处于负变高槽区,纬向环流指数偏弱明显,该型造成的全区性低温发生频率最大,是各项低温环流特征指标相配合的常见全区低温环流型。

2.3.3.3 一槽一脊型全区高温环流与特征值

1996年是在负AO异常年的背景下全区高温,500hPa环流特征是一槽一脊型,贝加尔湖是一宽广的槽区,乌山脊略强,下游脊位于白令海峡,发展强盛,一直延伸到极地,与北大西洋脊配合将极地冷空气推向中纬度,造成负AO。但由于乌山脊和SH略弱,造成冷空气引导气流偏弱,且里海至巴尔喀什湖一带为正变高区,说明中低纬高度场抬升起到了关键的阻挡冷空气南压作用,造成全区气温偏高。

2.3.3.4 一槽型全区高温环流与特征值

2000年同样也是一槽型,与2009年一槽型相比,环流型及特征值都非常相似(表1),关键差异是极涡位置不同。二者极涡都为偶极型,2009年东半球极涡中心80°E,强度5120gpm;2000年极涡中心经度175°E,强度5080gpm,虽然强度强,但中心在全区以东,因此全区西部没有造成低温。

两脊一槽型西高东低和两槽一脊型西低东高,与全区低温环流型相比,系统的位置和强度都有不同。由于全区东西范围大,业务中分区(东部区和西部区)细化槽、脊的位置、强度和关键区等特征是必须的。

3 讨论

上面讨论的AO反映的空间尺度是整个北半球,负AO异常年有利于全区性和区域性低温,但也有正距平区域的现象,这与冷空气堆积的主体位置和高空槽脊位置有关;全区相对北半球只是一个极小范围,当其处于高空脊控制、高度场偏高时,其温度有利于正距平。因此在预测12月份低温时,在考虑AO的同时,关注多因子合理配置很重要。对于天气学意义明确的因子,虽然相关关系稳定,但也不能脱离具体的环流形势,必须与环流特征相结合,建立预测对象、因子和环流形势三者之间的立体模型。每次天气过程都是其共同作用的结果,AO不是唯一的预测因子[13]。聚类分析的优势在于关注到了合成过程的合理性,如此得到的预测依据才具有代表性和参考意义,为模式产品的解释应用奠定基础;否则合成结果会滤掉部分关键特征,影响预测结论。

4 结论

负AO异常年有利于全区性低温和异常低温;全区性低温环流主要是一槽型和一脊一槽型;一槽型全区低温巫山脊偏弱、SH偏弱、亚洲纬向环流指数偏弱;一脊一槽型全区低温巫山脊偏强、SH偏强、亚洲纬向环流指数偏强。12月低温预测的关键点是在考虑负AO异常的同时,关注影响全区的环流型特征和上下游、高低纬、高低层的立体配置。

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程玉琴,尤莉,李金田
《内蒙古气象》 2018年第01期
《内蒙古气象》2018年第01期文献

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