吉林省夏季气温和降水的前期预测模型

吉林省夏季气温和降水的前期预测模型

1苏-苏-苏-苏-苏-苏-p-t气候变化的天气特征吉林省位于北半球的中纬地带，欧洲东部，中国东北的中部，温带北方。具有明显的温带性季风气候。中部东部大部分为平原，东南部大部分为山区。由于地理位置和地形的影响，降水趋势差异很大，但气温变化趋势的一致性很强。本文在长期的气候预测业务实践的基础上,从前期大气环流及海温场分布型式,对吉林省夏季气温、降水的前兆信号进行了分析、总结。2气候中心—资料来源吉林省50个观测站的1951-2006年气温、降水资料,来源于吉林省气候中心;1951-2006年的北半球500hPa、100hPa、1000hPa逐月高度场资料,海温场逐月资料,环流特征量均来自国家气候中心。3影响吉林省夏季高低温信号因素3.1异常低温偏、特年龄分布500hPa高度场上,在乌拉尔山北部至极区(600N~850N,100E~700E、800N~850N,00W~800E)从前一年5-7月至当年2-4月有连续10个滑动季与吉林省夏季气温为持续正相关,只是随着季节推移,相关区域逐渐南移,其中以冬季此区的相关系数最大、因子最多、最稳定,即冬季(11月-1月)500hPa高度场乌拉尔山地区(300N~600N,400E~800E)高压的强(弱),吉林省夏季气温易高(低),此因子在近几年的应用中,效果较好。此信号因子对异常(偏、特)年份的预报确率也较高,在吉林省夏季异常高温年中,14年报对12年,确率达86%;在吉林省夏季异常低温年中,14年报对11年,确率达79%。如果此因子从前一年5-7月至10-12月有连续6个滑动季均为正距平,则吉林省夏季气温高的可能性为100%。3.2异常高温夏季高温前一年秋、冬季至当年春季500hPa高度场西北太平洋副热带高压的强度持续偏强(弱),则吉林省夏季气温高(低)。在副热带高压的强度持续偏强的28年中有17年夏季气温是正距平,占61%,但11个低温年中只有2年是偏低0.5℃以上,其它9年均略低,其中吉林省夏季异常高温的14年中,有10年副高是强的(1955、1970、1997、2000年除外),确率达71%;在副热带高压强度持续偏弱的26年中有19年夏季气温是负距平,占73%,但7个高温年中只有3年是偏高0.5℃以上,其它4年均略高,其中吉林省夏季异常低温的14年中,有12年副高是弱的(1987、1992年除外),确率达86%。3.3夏季的高温活动当前一年秋季到冬季,阿留申低压和冰岛低压发展较弱,欧亚大陆冷高压较弱,冷空气堆积在极地附近,到了后冬至春季,形势发生转变,欧亚大陆冷高压开始增强,冷空气开始活跃,阿留申低压和冰岛低压发展加深,即秋季到前冬北太平洋涛动弱,太平洋上空南北气压梯度减小,后冬至春季北太平洋涛动强,太平洋上空南北气压梯度开始加大,这种状态持续到夏季,形成吉林省夏季的低温。当上述条件满足任意3个时,吉林省低温概率达75%(12/16),16年中有12年低温,只有4年高温,而且这4年只有1年特高,其它3年只是略高。当秋季到前冬,阿留申低压和冰岛低压发展较深,欧亚大陆冷高压较强,冷空气活动频繁,到了后冬至春季,欧亚大陆冷高压开始减弱,冷空气不活跃,阿留申低压消失或转平直,即秋季到前冬北太平洋涛动强,太平洋上空南北气压梯度加大,后冬至春季北太平洋涛动弱,太平洋上空南北气压梯度开始减小,这种状态持续到夏季,形成吉林省夏季的高温。当上述条件满足任意3个时,吉林省气温正距平或接近常年的概率达91%(21/23),23年中只有2年偏低。3.4正距平区的特点在异常高温年前一年秋、冬季的海温场上,黑潮至暖池区(200N~350N,1400E~1800E)为明显的正距平区,赤道东太平洋为明显的负距平区(如图1);而在异常低温年前一年秋、冬季的海温场上(如图2),与高温年正好相反,黑潮至暖池区为明显的负距平区,赤道东太平洋为明显的正距平区。3.5夏季气温高与夏季气温高的比较当年春季(3-5月)暖池区(100N~150N,1400E~1600E)海温高,则吉林省夏季气温高,反之,吉林省夏季气温低。尤其是进入20世纪80年代以来,气候变暖明显期间,此区的预报能力更好,达到78%(21/27),几个夏季明显低温年(1983、1986、1987、1992、1993年)均准确预报出来。4影响吉林省多雨天气的信号因素4.1“海温”计算前1年4-6月黑潮至暖池区(150N~250N,1500E~1700E)海温如果是正位相,则吉林省中西部夏季降水少,反之降水多,确率为74%(41/55)。4.2海温正位相前2年4-6月赤道东太平洋区(50N~100N,1300W~1150W)海温如果是正位相,则吉林省中西部夏季降水少,反之降水多,确率为78%(42/54)。4.3南部夏季降水多,负位相分布前2年8-10月西风漂流区及黑潮区海温如果均呈正位相分布,则吉林省东南部夏季降水多,如果均呈负位相分布,则吉林省东南部夏季降水少,确率93%(25/27);如果呈“+-”或“-+”分布(即符号相反时),则吉林省东南部夏季降水正常的概率为73%(19/26)。4.4夏季降水多,多雨概率通过普查分析发现,吉林省夏季降水与前一年冬季500hPa高度场的部分关键区关系较好,最稳定。一个位于夏威夷高压区,一个位于阿留申低压区,另外两个位于亚速尔高压区和冰岛低压区,也就是四个大气活动中心,对吉林省夏季降水的指示意义较好。前1年冬季(11-1月)北太平洋涛动强,即夏威夷高压区(300N~350N,1700E~1500W)气压升高,阿留申低压区(650N~700N,1500W~1700W)气压降低,即指数(夏威夷高压区高度距平和减去阿留申低压区高度距平和)为正,吉林省夏季降水少,其中接近常年或少雨占82%,如果指数≥50,则吉林省夏季降水接近常年或少雨占100%(19年中有14年少雨,5年略多);涛动弱,即夏威夷区气压降低,阿留申区气压升高,即指数为负,吉林省夏季降水多,多雨概率是70%。前1年冬季(10-12月)北大西洋涛动强,即亚速尔高压区(200N~300N,200W~400W)气压升高,冰岛低压区(450N~550N,200W~400W)气压降低,即指数(亚速尔高压区高度距平和减去冰岛低压区高度距平和)为正,吉林省夏季降水多,多雨概率是70%;涛动弱时,即亚速尔气压降低,冰岛气压升高,指数为负,吉林省夏季降水少,其中接近常年或少雨占86%,28年中只有4年偏多。4.5副高的东西位置夏季西北太平洋副热带高压的位置是影响吉林省夏季降水的一个重要因素,经研究表明,夏季副高如果偏西(6月1190E、7月1210E、8月1230E以西),不论是强度和脊线位置如何,均利于吉林省多雨的产生(29年夏季副高偏西年中,吉林省有27年多雨或略少,只有2年偏少),即使是少雨也是略少,不会产生长时间、大面积的干旱;如果偏东,则正好相反,利于少雨的产生(24年夏季副高偏东年中,吉林省有20年少雨或接近常年,只有4年偏多)。所以,副高的东西位置是吉林省预报的重点。许多研究表明,西北太平洋副热带高压位置变化具有明显的持续性,那么,前一年冬季至当年春季的副高变化就显得尤为重要。普查夏季副高偏东的19年,大部分年份春季有征兆,即已经转为偏东,有的年份到夏季才转为偏东,所以副高偏东年份不好预报;普查副高偏西的26年,大部分年份冬春持续偏西,有个别年份到春末至夏季转为偏西。4.6织物界运用数值为计算东亚地区的季风强度变化,本文利用海陆之间的气压差来表示,海陆气压之差愈大,说明季风愈强;反之则愈弱。计算东亚季风强度引用文献中的方法,这里用1100E代表陆地,1600E代表海洋,在100N~500N范围内,每10度纬圈上用1100E减1600E之间的气压差≥5hPa的所有数值之和,代表冬季风的强度。通过计算东亚季风强度指数,发现如果冬季风强度强,则吉林省夏季少雨概率较大,14年中有3年偏多,其它11年为少雨或正常略多;如果冬季风强度弱,则吉林省夏季多雨概率较大,19年中有1年偏少,5年正常略少,13年为多雨。4.7hpa高水势梯度模型近几年吉林省6月进入了多雨时段,2001-2006年期间就有4年多雨,其中的2005、2006年异常偏多。为了更好地做好预测,普查了影响吉林省前夏多(少)雨的因子。前1年12-2月500hPa高度场上,新地岛、加拿大的哈得逊湾、波弗特海,三个关键区如果呈“++-”或“--+”分布时,则6月多或少雨的概率为100%(12/12),用三个因子建回归方程,拟合率为70%。前1年4月、5月极涡1区强度弱(指数同为负距平时),6月降水多(概率73%,11/15),反之6月降水少(概率79%,11/14)。5吉林省关于夏季温度和降水的预测模型吉林省夏季气温、降水预测模型详见图3、图4。6夏季气温、降水的预测模型的应用通过对前期各层次高度场环流、海温场分布型式,以及一些环流特征量等方面研究,将影响吉林省夏季气温、降水