牛永梅

(呼和浩特市氣象局，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020)

在全球氣候變暖的大背景下，有研究表明華北地區(qū)作為我國現(xiàn)代響應(yīng)最為明顯的地區(qū)之一，尤以冬春季增溫較為突出[1-3]。在冬季呈現(xiàn)出增溫的大趨勢下仍會有異常低溫的出現(xiàn)，楊晶等[4]發(fā)現(xiàn)近年內(nèi)蒙古冬季極端低溫出現(xiàn)的頻率有所增大。異常低溫對日常生產(chǎn)生活會產(chǎn)生各種不利影響。2020年12月呼和浩特市氣溫較常年異常偏低，筆者從地面至對流層中層環(huán)流配置、中東太平洋海溫、西伯利亞高壓及AO指數(shù)對其造成的可能影響等方面探討異常低溫的形成原因，為日后的短期氣候預(yù)測工作積累一定的經(jīng)驗(yàn)。

1 2020年12月影響呼和浩特市的冷空氣勢力強(qiáng)勁

圖1 呼和浩特站12月逐日日均溫距平

2020年12月影響呼和浩特市地區(qū)的強(qiáng)冷空氣過程有兩次，集中在12日-14日的寒潮天氣過程中，各站48h最低氣溫降幅在8.1℃～14.8℃之間；月末28日-30日的寒潮天氣，全市48h降溫幅度在11.1℃～16.2℃之間，針對此次強(qiáng)寒潮天氣，呼和浩特市氣象局啟動了寒潮III級應(yīng)急響應(yīng)命令。在強(qiáng)勁冷空氣影響下，全市12月平均氣溫較常年值顯著偏低3.1℃；將呼和浩特測站12月逐日平均氣溫與常年同期值比較發(fā)現(xiàn)，如圖1所示，整個(gè)月中僅有兩日平均氣溫高于常年值，1日-25日，連續(xù)25日日均溫低于常年值，29日日均溫較常年值偏低達(dá)10.5℃。

2 2020年12月呼和浩特市氣溫偏低成因分析

2.1 地面至對流層中層環(huán)流配置

圖2 2020年12月北半球500hPa位勢高度

2020年12月北半球海平面氣壓場顯示，12月份的西伯利亞高壓異常強(qiáng)大，位于50°N，90°E～100°E位置附近的中心值超過1 040hPa(氣候平均值為1 030hPa)，呼和浩特市位于正變壓控制范圍內(nèi)；850hPa位勢高度圖(圖略)，呼和浩特市處于西北氣流中；500hPa位勢高度圖上，如圖2所示，北半球極渦呈偶極型分布，共有兩個(gè)極渦中心，一個(gè)極渦中心位于鄂霍次克海北部；另一個(gè)極渦中心位于加拿大北部，亞洲中高緯環(huán)流呈“-+-”的三波型，烏拉爾山阻塞高壓和美洲西部高壓異常強(qiáng)盛，在極區(qū)打通，形成極地高壓，導(dǎo)致極渦分裂南壓。北半球極渦分裂南下，加之大的環(huán)流經(jīng)向度，偏北氣流不斷引導(dǎo)冷空氣南下，與分裂南下的極渦共同影響呼和浩特地區(qū)。從地面至對流層中層環(huán)流配置上來看呼和浩特地區(qū)整層均為冷平流控制，冷空氣入侵勢力強(qiáng)。

2.2 12月西伯利亞高壓指數(shù)的影響

西伯利亞高壓是冬季影響亞洲地區(qū)的重要環(huán)流因子之一[5]，利用1961年～2019年共59年12月的NCEP再分析海平面氣壓場格點(diǎn)資料，取40°N～60°N，80°E～100°E區(qū)域的海平面氣壓值為西伯利亞高壓指數(shù)，并將其距平值與呼和浩特市境內(nèi)各測站當(dāng)年12月平均氣溫做相關(guān)性，結(jié)果表明兩者存在明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，各測站均通過0.01信度檢驗(yàn)，這與龔道溢等人[5]對西伯利亞高壓強(qiáng)度與歐亞絕大部分地區(qū)的關(guān)系研究結(jié)果相一致。而2020年12月西伯利亞高壓較常年平均值為正距平，對應(yīng)的12月氣溫為負(fù)距平。

2.3 AO指數(shù)與氣溫變化

北極濤動(AO)表征北極上空氣壓的變化狀態(tài)，通常冷空氣處于北極附近，對應(yīng)的北極上空為強(qiáng)低壓，而當(dāng)北極地區(qū)轉(zhuǎn)為高壓時(shí)，極地冷空氣受擠壓而向南運(yùn)動，此時(shí)AO指數(shù)下降，冷空氣為所過之地帶來寒潮或強(qiáng)降溫天氣[6]。1961年～2019年逐年的12月AO指數(shù)距平值與呼和浩特市境內(nèi)各測站當(dāng)年12月平均氣溫相關(guān)性結(jié)果表明兩者存在正相關(guān)關(guān)系，各測站均通過0.05信度檢驗(yàn)。2020年12月AO為負(fù)位相，對應(yīng)的12月氣溫為負(fù)距平。此結(jié)果與前人結(jié)論一致[7，8]:冬季AO指數(shù)負(fù)位相時(shí)，內(nèi)蒙古冬季氣溫偏低，反之。

AO指數(shù)的正(負(fù))位相與12月氣溫的暖(冷)有很好的對應(yīng)關(guān)系，如圖3所示。12月初AO指數(shù)由正位相轉(zhuǎn)為負(fù)位相會導(dǎo)致大量冷空氣南下，是12月氣溫偏低的原因之一[9]。

圖3 2020年11月1日-2021年2月28日AO指數(shù)和日平均氣溫

2.4 赤道中東太平洋海溫的影響

國家氣候中心監(jiān)測表明，自2020年8月開始，赤道中東太平洋經(jīng)歷了一次中等強(qiáng)度的拉尼娜事件，于2021年4月結(jié)束。歷史上于當(dāng)年夏季赤道中東太平洋進(jìn)入拉尼娜狀態(tài)的相似年份有1970年、1973年、1998年、2007年、2010年和2011年，其12月呼和浩特市境內(nèi)7個(gè)測站的氣溫距平統(tǒng)計(jì)，見表1，表中結(jié)果顯示，當(dāng)赤道中東太平洋海溫偏冷時(shí)，當(dāng)年12月份呼和浩特氣溫為正距平或負(fù)距平的概率相當(dāng)，因此不能將海溫冷暖作為預(yù)測12月氣溫的唯一指標(biāo)。

表1 相似年份當(dāng)年12月氣溫距平統(tǒng)計(jì)

3 結(jié)論

2020年12月從地面至對流層中層環(huán)流配置上來看呼和浩特地區(qū)整層均為冷平流控制，冷空氣入侵勢力強(qiáng)、西伯利亞高壓指數(shù)較常年平均值為正距平、AO為負(fù)位相和赤道中東太平洋海溫偏冷等共同影響，導(dǎo)致2020年12月呼和浩特地區(qū)出現(xiàn)異常低溫。