两次不同ENSO背景下云南冬季极端冷事件的成因分析

2023-08-05 01:13万云霞晏红明金燕任菊章黎文懋
大气科学学报 2023年4期

万云霞 晏红明 金燕 任菊章 黎文懋

摘要 2008年初和2016年初分别经历了一次中等强度以上的La Nia和El Nio事件,在不同的厄尔尼诺-南方涛动(El Nio/Southern Oscillation,ENSO)背景下,云南均发生了低温雨雪冰冻天气。本文利用大气环流、海表温度、云南124个观测站逐月温度等资料,通过多种统计方法探讨了不同ENSO背景下极端冷事件发生的原因。结果表明:1)2008年初和2016年初云南冬季极端冷事件在2月表现更明显。2)不同ENSO背景下,2月大气环流和云南气温变化差异较大。La Nia(El Nio)年西伯利亚高压加强(减弱),位势高度场北(西)高南(东)低,西太平洋副高偏弱(强),菲律宾异常(反)气旋西北侧异常北(南)风加强,东亚冬季风偏强(弱),云南东部气温偏低(高)。3)2008年和2016年的东北太平洋大气环流异常对赤道中东太平洋海温异常均有响应,同时2008年赤道中东太平洋冷海温作用激发的菲律宾气旋西部偏北气流对东亚冬季风的加强和向南活动有重要影响,而2016年赤道中东太平洋暖海温对菲律宾地区环流变化的影响并不显著。4)北极涛动(Arctic Oscillation,AO)和北极海冰变化对2008年2月和2016年2月西伯利亚高压的加强的影响表现出一定的差异特征,2月AO负位相变化对2008年西伯利亚高压的加强影响较大,而2月北极海冰偏少对2016年西伯利亚高压加强的影响显著。

关键词El Nio事件;La Nia事件;云南极端冷事件;北极涛动;北极海冰

在全球变暖的背景下,极端天气气候事件频发。2008年初和2016年初发生在我国南方的两次低温雨雪冰冻天气,对国民经济、交通、电力传输、通信、农业生产和人民生活造成了严重的影响,云南亦未能幸免,并呈现出强度强、影响范围广、持续时间长、危害程度大等特点(晏红明等,2009)。

我国地处著名的东亚季风区,东亚冬季风是影响我国冬季气候的主要因子(陈文等,2013;王会军和范可,2013),强冬季风常常会带来寒潮、低温、冰冻等灾害(丁一汇,1990;黄荣辉等,2008)。ENSO事件作为海气相互作用中信号最强的现象,对东亚冬季风和我国冬季气候变化有非常重要的影响,El Nio(La Nia)事件的发生将削弱(加强)东亚冬季风(李崇银和穆明权,2000;王会军和贺圣平,2012;陈文等,2013),进而导致东亚东部大部分地区气温偏高(偏低),相应出现暖冬(冷冬)。2008年初和2016年初分别经历了一次中等强度以上的La Nia和El Nio事件,在两种完全相反的海温背景下,云南大部地区却同样出现了气温偏低现象。以往的研究对这两年极端冷事件发生原因进行了研究(丁一汇等,2008;高辉等,2008;晏红明等,2009;张韧等,2012;贺圣平等,2016;施春华等,2016;武炳义和杨琨,2016;Liao et al.,2020;Wang et al.,2020)。但是,为什么在完全相反海温背景下会发生同样的低温冷事件?2016年冷事件中El Nio暖海温的贡献如何?这些问题还不清楚,值得开展进一步研究。本文对比分析了2008年初和2016年初两次不同ENSO背景下云南气候异常和大气环流的差异,探讨了赤道东太平洋海温的影响作用,对进一步了解云南低温冷事件形成的可能原因有重要的科学意义。

1 资料和方法

本文所用资料包括:1)国家气候中心提供的ENSO历史事件统计(http://cmdp.ncc-cma.net/download/ENSO/Monitor/ENSO_history_events.pdf)。2)1948—2018年美国国家环境预测中心和国家大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)再分析资料,网格分辨率为2.5°×2.5°,物理量包括海平面气压场、高度场、风场等(Kalnay et al.,1996)。3)1950—2018年美国NOAA中心Nio指数、AO指数(https://psl.noaa.gov/data/climateindices/list/,https://ftp.cpc.ncep.noaa.gov/cwlinks/)。 4)1891—2017年美国NOAA月平均海表温度资料(COBE-SST),网格分辨率为1°×1°(Folland and Parker,1995;Ishii et al.,2005)。5)1961—2019年云南124个观测站逐月温度、2008年和2016年1—2月逐日温度资料。6)Hadley中心提供的1870—2019年海冰资料(https://www.metoffice.gov.uk/hadobs/hadisst/data/download.html)。

采用的研究方法主要包括合成分析、回归分析、相关分析,显著性检验采用t检验(魏凤英,1999)。文中冬季指的是当年12月—次年2月,多年气候平均为1981—2010年的平均。区域(70°~120°E,40°~60°N)平均海平面气压(Sea Level Pressure,SLP)值代表西伯利亚高压强度(龚道溢等,2002);区域(80°~120°E,25°~35°N)与区域(80°~120°E,50°~60°N)500 hPa纬向风平均值之差为东亚冬季风指数(朱艳峰,2008);北极海冰指数为区域(0°~360°E,40°~90°N)平均的海冰密集度,并去除了线性趋势。

2 2008年和2016年冬季云南气温异常特征及热带海温状况

2.1 云南气温异常特征

从1961—2019年1—2月云南全省平均气温距平变化可以看到,在1990s后期气候变暖背景下,云南冬季出现低温现象比较少,1—2月仅2000、2007、2008、2011和2016年出現气温偏低现象,其中,2008年和2016年1—2月平均气温比多年气候平均分别偏低1.0 ℃和0.7 ℃,是1997年之后气温偏低最明显的两个年份(图1a)。进一步分析2008年和2016年1—2月云南东部(102°E以东的云南区域)逐日气温变化,看到两次冷事件的起始时间基本一致,从1月下旬开始,至2月下旬基本结束,其间除短暂时段气温呈正距平外,其余时段的气温持续偏低,尤其2月气温持续偏低的特征比较明显(图1b),但在空间分布上却有明显的差异:2008年2月(图1c)气温偏低范围较大,除滇西南局部温度稍偏高外,其余地区均偏低;2016年2月(图1d)呈现东冷西暖特征,偏冷区主要位于东部地区,但总体而言2008年2月和2016年2月云南气温呈现整体偏低的特征,全省平均气温距平分别为-2.9 ℃和-1.3 ℃。

2.2 海温状况

根据国家气候中心对ENSO历史事件的统计,2008年初和2016年初分别经历了中等强度以上的La Nia和El Nio事件,2月赤道太平洋海温距平的分布完全体现了这两次事件的典型特征(图2a、b):赤道中东太平洋地区2008年为冷海温,2016年为暖海温。从2007—2008、2015—2016年逐月Nio3.4指数的距平变化可知(图2c),2008年为中等强度的东部型La Nia年,La Nia事件从2007年7月持续至2008年5月,-1.7 ℃的冷海温峰值出现在2008年1月,3月之后冷海温强度逐渐减弱,但仍维持冷水状态;2016年为超强东部型El Nio年,El Nio事件持续时间较长,从2014年10月持续至2016年5月,其间2015年7月至2016年3月Nio3.4指数超过-1.5 ℃,-2.8 ℃的暖海温峰值出现在2015年12月。

3 不同ENSO背景下云南气温和大气环流异常的气候特征

3.1 云南气温异常特征

为进一步探讨2008年和2016年两种不同ENSO背景下热带中东太平洋海温异常对极端冷事件的影响,首先来看两种不同海温背景下云南气温以及大气环流异常的特征。根据国家气候中心ENSO事件监测标准,选取中等及以上强度的ENSO事件进行分析,1961—2018年期间,冬季El Nio事件有10 a,分别是1965、1972、1982、1986、1991、1994、1997、2002、2009、2015年;La Nia事件有8 a,分别是1970、1973、1975、1988、1998、1999、2007、2010年。

上面的分析表明2008年和2016年云南气温持续偏低的特征在2月较明显,这里主要对2月云南气温及大气环流异常的特征进行分析。图3为以上La Nia事件和El Nio事件冬季2月云南气温的合成及差值,可以看到不同ENSO背景下云南气温分布存在明显差异:La Nia年(图3a),滇西、滇西北大部地区气温偏高,其余地区气温偏低,尤其滇中以东以南地区偏低幅度大;El Nio年(图3b),大致表现为东暖西冷的分布。La Nia年和El Nio年合成差值场(图3c)的东西差异特征更加明显,通过显著性检验的区域主要集中在云南东部地区,表明ENSO事件对云南东部地区2月温度的影响比较显著,El Nio年东部地区气温偏高,La Nia年偏低,对滇中及以西地区气温的影响较小。以上结论与晏红明等(2009)得出的赤道中东太平洋海温异常与云南冬季气温的显著相关区位于云南东部较小的范围的结论是一致的。

3.2 大气环流异常特征

图4为2月不同位相ENSO背景下合成的高低层大气环流距平场,可以看到两种不同海温背景下高低层大气环流有明显差异,尤其在北太平洋、东亚中低纬度大陆和热带海洋地区。SLP距平场上(图4a、b),La Nia年阿留申低压减弱、西伯利亚高压略加强,热带海洋La Nia年印度洋至西太平洋为SLP负距平,赤道中东太平洋为SLP正距平;El Nio年刚好相反。

500 hPa位势高度距平场(图4c、d)上差异最明显的区域主要集中在太平洋、印度洋、东亚东部、西亚和欧洲南部地区。La Nia年北太平洋为高度正距平,正距平区向西扩展至华北,在东亚东部地区形成负-正-负的经向波列,西太平洋中低纬度的负距平区有利于导致西太平洋副热带高压减弱,印度洋至欧洲南部为负距平区,负距平中心位于里海北部附近地区;El Nio年上述地区的高度距平场变化刚好相反。冬季东亚大槽强弱变化与冷空气活动密切相关,从以上高度距平场变化看到,尽管La Nia年东亚槽活动表现为偏北,但东亚中低纬度地区北高南低的形势明显,有利于冷空气南下,是冬季影响云南冷空气活动的主要形势(晏红明等,2009);El Nio年中高纬度鄂霍次克海至北太平洋为负距平,与La Nia年相比东亚槽位置有所偏南,但东亚中低纬度地区北低南高形势显著,不利于冷空气向南侵入影响低纬度地区。

850 hPa距平风场(图4e、f)也呈现出明显不同的特征,距平风场在赤道太平洋、北太平洋地区、菲律宾、东亚沿岸的差异最大。首先来看热带地区的风场差异,受海温异常的影响,La Nia年赤道中西太平洋为异常东风,赤道东印度洋至加里曼丹岛为异常西风,新几内亚为异常东西风的辐合区,菲律宾附近为异常气旋,其西北侧东亚沿岸为异常北风,导致东亚冬季风偏强;El Nio年热带地区的风场变化与La Nia年刚好相反,菲律宾附近为异常反气旋,其西北侧东亚沿岸为异常南风,导致东亚冬季风偏弱。除了热带地区的风场变化的差异,北太平洋地区的风场也表现出明显的差异,La Nia年为异常反气旋,El Nio年为异常气旋,该异常环流南侧的风场异常与赤道太平洋地区的风场异常是密切联系的。

综上所述,不同ENSO事件对2月高低层大气环流和云南气温的影响存在显著差异。其中海温异常对大气环流影响最显著的区域主要集中在北太平洋和低纬度的热带印度洋和太平洋地区,通过了置信度为95%的显著性水平检验。尤其值得关注的是高层500 hPa中低纬度地区的高度异常、低层850 hPa北太平洋地区和菲律宾地区的环流异常,这些地区的环流异常与冷空气的活動有密切联系。例如:La Nia年500 hPa中低纬度高度负异常有利于东亚地区形成北高南低的高度场配置,并有利于西太平洋副高减弱,菲律宾异常气旋西北侧偏北气流有利于引导冷空气向南活动,而东北太平洋地区的异常反气旋会通过齿轮耦合的作用影响阿留申低压的活动;El Nio年上述地区的大气环流变化刚好相反,不利于冷空气的向南活动影响云南。

以上分析表明赤道中东太平洋地区不同的海温变化通过影响大气环流异常,进而影响冷空气的活动和云南冬季的气温变化。那么作为不同ENSO背景的典型La Nia年2008年和典型El Nio年2016年,在低纬高原地区却都出现了相同的极端低温事件,那这两年的大气环流有怎样的异常变化呢?赤道中东太平洋海温的作用如何?下面将进行分析。

4 影响2008年和2016年冷事件的关键因子

4.1 两次冷事件大气环流的异常特征

首先分析2008年和2016年大气环流的异常特征,再对比分析这两年的大气环流异常与La Nia年和El Nio年合成的大气环流异常场的差异特征,进而考察这两个典型年份赤道中东太平洋海温的影响作用,以及2008年和2009年冷事件发生的关键影响因子。由图1看到,2008年云南极端冷事件自1月27日开始,2016年自1月23日开始。为突出气候异常的阶段性特征,本部分采用逐日资料进行分析。2008年低温时段为1月27日至2月28日;2016年低温时段为1月23日至2月28日,2月9至14日气温偏高,研究时剔除。

由图5可以看出,2008年和2016年冷事件的高低层大气环流分布明显不同。SLP距平场(图5a、b)上,2008年和2016年西伯利亚高压、阿留申低压均较常年偏强;热带海洋上的差异较大,2008年赤道印度洋中东部-西太平洋地区为负距平,中东太平洋为正距平,而2016年赤道印度洋-太平洋均为正距平。500 hPa位势高度距平场上,2008年和2016年东亚大槽均加深加强,但2008年东亚槽的位置明显偏东,贝加尔湖至蒙古为正距平,青藏高原至东南亚为高度负距平,东亚中低纬度地区北高南低形势非常明显(图5c);2016年欧亚中高纬度地区表现为负-正-负的异常经向波列,青藏高原为正高度距平,东亚东部负高度距平显著,非常有利于东亚大槽加深(图5d)。从2008年和2016年两个典型年高度距平场变化看到,东亚地区2008年为北高南低形势,2016年为西高东低形势,与Wang et al.(2020)研究指出的两种引起低温事件的偶极子型非常相似,和Si et al.(2021)提出的北极涛动偶极型也非常类似。

850 hPa风场上,2008年低纬度赤道中西太平洋为异常东风,赤道东印度洋至加里曼丹岛为异常西风,菲律宾群岛为异常东西风的辐合区,菲律宾附近为异常气旋;中高纬度地区在东北太平洋、亚洲大陆为异常反气旋(图5e)。2016年低纬度赤道西太平洋为异常东风,中南半岛北部和西太平洋为异常反气旋;中高纬度东北太平洋和华北分别为异常气旋(图5f)。可以看到2008年和2016年东亚东部均为异常偏北气流,该异常偏北气流与亚洲大陆高压、菲律宾异常气旋、中南半岛异常反气旋的活动有关。

东亚地区冷空气的爆发一般都对应一定的环流型,如加深的东亚大槽、加强的西伯利亚高压、东亚东部盛行的偏北气流等。从以上分析看到2008年和2016年的环流变化虽然有差异,但均表现出了东亚东部盛行偏北气流、西伯利亚高压偏强、冬季风偏强的异常特征。进一步分析2008年和2016年1—2月东亚冬季风指数(朱艳峰,2008)和西伯利亚强度指数(龚道溢等,2002)的变化(图略),同样表明了东亚冬季风强度、西伯利亚高压持续偏强的特征。由于海气相互作用的影响,作为影响年际气候异常最强的海洋信号,在这两次极端冷事件中,赤道中东太平洋海温究竟起着怎样的作用?

4.2 两次冷事件中海温的作用

对比图4、5可以看到,2008年高低层大气环流变化与La Nia背景下的环流变化有一定的相似之处。首先对比SLP场的变化(图4a、5a),2008年热带印度洋中东部至西太平洋地区的负距平、中东太平洋地区的正距平变化(图5a)与La Nia背景下热带海洋上SLP变化通过显著性检验的区域(图4a)极为相似。同样地,500 hPa高度的变化在东北太平洋和热带印度洋和太平洋地区也非常类似(图4c、5c),2008年东北太平洋为高度正距平,青藏高原、东南亚、热带印度洋和西太平洋地区为负高度距平,使得东亚东部地区北高南低的特征更加显著(图5c),这些环流变化的异常特征正是La Nia背景下大气环流变化显著的特征(图4c)。低层850hPa环流变化的相似特征更加明显,2008年东北太平洋地区的异常反气旋和菲律宾地区的异常气旋活动(图5e)均表现出了非常相似的La Nia背景下的环流异常特征(图4e),尤其2008年菲律宾异常气旋的活动对东亚冷空气的向南活动起到了很好的引导作用,并有利于加强东亚冬季风;赤道印度洋和太平洋的環流异常也是非常相似的。因此,可以认为2008年赤道中东太平洋冷海温异常的作用对该年冬季风的加强及向南活动有重要影响。

2016年中低纬度地区高低层大气环流异常在一定程度上也呈现出El Nio背景下海温影响的作用。SLP场上热带印度洋和西太平洋地区的SLP正距平、青藏高原上的SLP正距平(图5b),500 hPa热带印度洋和西太平洋地区的高度正距平、东北太平洋上的负高度距平(图5d)均与El Nio背景下大气环流异常的特征相似(图4b、4d)。2016年低层850 hPa上东北太平洋地区的异常气旋(图5f)也与El Nio背景下环流异常特征(图4f)相似。但值得关注的是东南亚地区的环流变化差异较大,从图5f看到菲律宾地区并没有出现类似于图4f的异常反气旋环流,反而是在中南半岛北部地区出现一个显著的异常反气旋,该异常反气旋东侧的异常偏北气流对冷空气的加强和向南活动起到了十分关键的作用,与菲律宾地区异常反气旋环流的作用完全相反。这在一定程度上表明,对于2016年中南半岛北部地区异常反气旋的形成,不管是因为菲律宾异常反气旋的西移还是因为其他因子影响的作用,2016年赤道中东太平洋暖海温的影响并不是主要的。2016年中南半岛北部异常气旋形成的原因是非常值得进一步研究的问题。

通过以上对比分析,2008年和2016年的大气环流异常对赤道中东太平洋海温异常均有响应,但2008年赤道中东太平洋冷海温的作用激发的菲律宾气旋对东亚冬季风的加强和向南活动有重要影响,这与何溪澄等(2008)、高辉等(2008)、晏红明等(2009)和袁媛等(2022)的研究结论是一致的;而2016年赤道中东太平洋暖海温对菲律宾地区环流变化的影响并不显著。

4.3 影响两次冷事件的其他因子

极端冷事件的发生和冷空气的强弱变化关系密切,影响我国的冷空气最终都可追溯到北极地区。很多工作研究了2008年和2016年冬季冷事件发生的原因,表明冷事件与西伯利亚高压、阻塞形势、东亚大槽、西太平洋副高、中高纬偶极型高度异常等密切联系(丁一汇等,2008;高辉等,2008;顾雷等,2008;彭艳等,2010;吴俊杰等,2014;胡钰玲等,2017;Wang et al.,2020;Si et al.,2021)。作为冬季北半球高纬度地区大气环流尺度最大、最重要的模态,作为北极大气与海洋能量的交换介质,AO和北极海冰的变化对两次极端冷事件的发生也起到了十分关键的作用,之前的一些工作就指出了AO、海温和积雪异常变化与2016年冷事件有关(吴俊杰等,2014;武炳义和杨琨,2016;Liao et al.,2020)。下面进一步对两次冷事件中AO和北极海冰的变化进行分析。

4.3.1 AO的影响

AO对我国气候具有显著的影响,AO处于正(负)位相时,西伯利亚高压偏弱(强),冬季风偏(强),东亚大槽偏弱(强)(胡秀玲和刘宣飞,2005;杨辉和李崇银,2008;陈文等,2013)。本文前面的分析表明,2008年2月和2016年2月西伯利亚高压和东亚槽偏强,但是2008年和2016年AO指数的变化却是不同的,整体而言2008年2月AO指数为正值,2016年2月为负值,处于不同的位相,似乎2016年AO的影响比较大,而2008年AO的影响较小。

进一步分析逐日AO指数与西伯利亚高压指数的变化发现,在两次典型的冷事件期间,AO的变化对西伯利亚高压均有一定的影响。尽管2008年2月AO指数整体为正,但从逐日的变化来看,但AO的正负波动也比较明显,2月上旬末至中旬初的AO指数为负,其余时段为正;2008年2月西伯利亚高压指数显著偏强,除2月19—22日及月末西伯利亚高压指数偏低外,其余时段均高于多年气候平均值(图6a)。2008年2月逐日AO指数与西伯利亚高压的相关高达-0.539,通过置信度为95%置信度的显著性水平检验,表明在日尺度上,正AO位相,西伯利亚高压偏强,反之则偏弱。

2016年2月逐日AO的变化同样也呈现出明显的正负波动,2月上旬末至中旬初和2月下旬AO为负位相,其余时段为正位相;西伯利亚高压除在2月上旬后期偏弱外,其余时段均高于多年气候平均值,表现为偏强。2016年2月逐日AO指数与西伯利亚高压指数的相关仅为-0.28,通过90%置信度的显著性水平检验,在一定程度上也表明了AO变化对西伯利亚高压的影响。

4.3.2 海冰的影响

相关研究(武炳义等,2011;武炳义和杨琨,2016;武炳义,2019)表明,9月北极地区的海冰变化与后期冬季西伯利亚高压有密切关系,西伯利亚边缘地区海冰偏少有利于西伯利亚高压增强。其相应对2016年极端冷事件的分析也指出北极海冰减少是导致2016年初西伯利亚高压加强的主要原因之一(武炳义,2019)。由于海冰对气候的影响是非常复杂的,也存在显著的季节影响差异,这里我们分析了前期9月北极海冰(0°~360°E,40°~90°N)变化与后期冬季2月西伯利亚高压的关系,发现二者的相关并不明显,相关仅-0.17,未通过显著性检验。进一步分析10月—次年2月逐月北极海冰变化与冬季2月西伯利亚高压的相关,发现同期2月二者的相关高达-0.40,通过置信度为95%的显著性检验(图7)。但对比2008年和2016年2月北极海冰变化与西伯利亚高压的对应关系,发现2008年2月北极海冰略偏多和西伯利亚高压偏强,2016年2月北极海冰偏少和西伯利亚高压偏强,在一定程度上进一步表明了2016年北极海冰变化对西伯利亚高压的重要影响,其结论和武炳义(2019)的分析基本是一致的;但2008年北极海冰变化对西伯利亚高压加强的影响可能并不明显。

5 结论和讨论

通过以上分析,得到如下结论:

1)2008年初和2016年初云南发生的极端冷事件,主要出现在1月下旬至2月,其中在2月表现更明显。

2)不同位相ENSO背景下,2月大气环流和云南气温变化差异显著。La Nia年西伯利亚高压加强,东亚位势高度场北高南低,菲律宾为异常气旋,东亚冬季风偏强,云南东部气温偏低,El Nio年大气环流变化与La Nia年大致相反,东亚地区位势高度为西高东低的纬向环流型。

3)分别对比2008年和2016年大气环流异常与不同ENSO背景下大气环流异常特征,发现2008年和2016年的東北太平洋大气环流异常对赤道中东太平洋海温异常均有响应,但2008年赤道中东太平洋冷海温作用激发的菲律宾气旋对东亚冬季风的加强和向南活动有重要影响;而2016年赤道中东太平洋暖海温对菲律宾地区环流变化的影响并不显著。

4)AO和北极海冰变化对2008年2月和2016年2月西伯利亚高压的加强的影响表现出一定的差异特征。2月AO变化对2008年西伯利亚高压的加强影响较大,而2月北极海冰偏少对2016年西伯利亚高压加强的影响显著。

本文工作初步揭示了2008年和2016年不同ENSO背景下两次极端冷事件发生的原因,可以看到引起这两次事件的原因非常复杂,ENSO背景并不一定是主要原因,但这并不是说海温的作用不大,顾雷等(2008)就认为,2007年冬季西北太平洋海温升高是2008年1月冰冻雨雪灾害发生的重要原因之一。本文研究仅关注赤道中东太平洋海温的影响,其他区域比如印度洋和大西洋海温协同变化的影响的作用还不清楚。造成这两次极端冷事件的主要系统如西伯利亚高压、东亚大槽异常受到很多因素的影响(陈海山等,1999;Wu et al.,1999;胡秀玲等,2005;杨辉和李崇银,2008;武炳义等,2011;陈文等,2013;李栋梁和蓝柳茹,2017),有可能是大气环流对外强迫的非线性响应造成的。前人的研究认为雪盖、北极增暖和北大西洋海温也可能是引起这两次极端冷事件的原因(吴俊杰,2014;武炳义,2019)。由于篇幅所限,本文仅讨论了ENSO、AO和海冰的作用,没有讨论其他因子的影响,对不同因子之间协同影响的作用也不清楚,值得进一步研究。在导致2008年和2016年2月极端冷事件的主要影响系统中,本文对阻塞形势和低层强劲的西北气流的影响因素讨论较少,另外,对2016年日本东南海域的反气旋环流东南移,中南半岛北部异常反气旋形成的原因等也没有进行讨论,这些都值得进一步研究的问题。

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·ARTICLE·

Causes of two extremely cold events in Yunnan during different ENSO events

WAN Yunxia1,YAN Hongming2,JIN Yan2,REN Juzhang3,LI Wenmao1

1Yunnan Meteorological Service Center,Kunming 650034,China;

2Yunnan Climate Center,Kunming 650034,China;

3Yunnan Institute of Meteorological Science,Kunming 650034,China

Abstract Two moderate La Nia and El Nio events occurred in early 2008 and early 2016,respectively.During these two distinct El Nio/Southern Oscillation (ENSO) events,Yunnan experienced low temperatures and snowstorms.This study investigates the causes of these two extreme cold events during different ENSO events using statistical methods based on atmospheric circulation data,sea surface temperature (SST),and monthly temperature records from 124 observation stations in Yunnan.The findings are as follows:1) The extremely cold events in Yunnan were more pronounced in February for both 2008 and 2016.2) During the two different ENSO events in February,the variations in atmospheric circulation and temperature exhibited notable differences.In La Nia (El Nio) years,the Siberian high strengthened (weakened),with high geopotential height in the north (west) and low geopotential height in the south (east).The western Pacific subtropical high weakened (strengthened),and anomalous northerly (southerly) winds intensified on the northwest side of the Philippine anomalous cyclone (anticyclone).Additionally,the East Asian winter Monsoon was strong (weak),resulting in low (high) temperatures in the eastern region of Yunnan.3) The atmospheric circulation over the northeast Pacific responded to SST anomalies in the central and eastern equatorial Pacific in 2008 and 2016.Furthermore,the northerly current in the west of the Philippine cyclone triggered by the cold SST in the central and east of the equatorial Middle East Pacific significantly impacted the strengthening and southward activity of the East Asian winter monsoon in 2008,while the warm SST had no significant impact on the atmospheric circulation over the Philippines region in 2006.4) The effects of the Arctic Oscillation (AO) and Arctic Sea ice on the strengthening of the Siberian high in February 2008 and 2016 exhibited different characteristics.The positive phase of AO had a greater impact on the strengthening of the Siberian high in February 2008,whereas the reduction in Arctic Sea ice had a significant impact on the strengthening of the Siberian high in February 2016.

Keywords El Nio events;La Nia events;extremely cold events in Yunnan;Arctic Oscillation;sea ice in Arctic

doi:10.13878/j.cnki.dqkxxb.20220614001

(責任编辑:袁东敏)