基于大气环流分型的西北干旱区极端气候事件研究

Increasing and intensified disastrous weather and climate events have been a major constraint to normal economic development and social stability. Pay attention to extreme weather and climate (EWC), know and grasp the mechanism of occurrence, development and cause of EWC can lay a solid foundation for the improvement of people's capability of disaster response. Based on various related data and methods, the study intend to (1) analyze the spatial and temporal change of temperature and precipitation extremes, including long-term tendency, abrupt change and group-occurring characteristics, in the arid region of northwest China; (2) investigate the dominant atmospheric circulation types controlling the extreme climate events and its change; (3) discuss the impacts of the sea surface temperature anomaly (SSTA) of the North Atlantic Ocean and atmospheric oscillation anomaly, AO/NAO, on the atmospheric circulation types; (4) find out the possible relationship between them and reveal the response of extreme climate events to the atmospheric and oceanic anomaly in the study area. Based on the above-mentioned analysis, the study aims to lay a foundation for the further study on the occurring mechanism of extreme climate events in the arid region of northwest China.

由极端天气气候引发的各类灾害性事件的增多和增强已成为严重阻碍社会经济正常发展和人民生活安定团结的制约因素。关注极端天气和气候，了解和掌握其发生发展规律和成因是有效提高人们应对灾害风险能力的重要基础。本项目以对全球气候变化响应敏感的中国西北干旱区为研究靶区，以极端气温和降水事件的时空变率分析（包括长期趋势、突变特征、空间群发性、多类事件的同发性以及极端气候事件的长程相关性分析）为基础，以影响西北干旱区极端气候事件发生的主导环流型及其变率分析为纽带，应用多种数学分析方法和模型构建技术，重点研究北大西洋海表温度SST和大气涛动AO/NAO异常对大气环流型的改变，阐明和分析这种变化与区域极端气候事件之间存在的可能联系，以期从环流型变化的角度揭示海气异常对中国西北干旱区极端气候事件的影响，为进一步深入研究该区极端气候事件的发生机理奠定基础。

本项以西北干旱区为研究靶区，以极端气温和降水事件的时空变率分析为基础，重点研究影响西北干旱区极端气候事件发生的主导环流型及其变化，分析大气涛动、北大西洋海温异常与环流型以及极端气候事件之间的可能联系，揭示西北干旱区极端气候事件对海气异常的响应，为进一步深入研究该区极端气候事件发生机理奠定基础。. 主要研究内容有：1）西北干旱区极端气候事件的变化特征与时空分布规律；2）西北干旱区极端气候事件变化的大气环流分型；3）西北干旱区极端气候事件变化对大气涛动和海表温度异常的响应。. 主要研究结论如下：. 1）近50年来，极端气候指数均呈波动变化，反映极端低温的指数均呈下降趋势，反映极端高温和极端降水的指数均呈上升趋势；80-90年代是极端气候的转折期；极端气温和降水指数均具长程相关性，未来持续上升或下降；极端气候事件的空间群发性较强。极端低温事件增加，极端降水事件下降；极端高温事件增加，极端降水事件亦增加。日最低温升高是气温升高的主要原因，进而导致降水量增加。. 2）整个西北干旱区内反气旋型占比显著，纯流场东向及北向风占比较高。各子区域间，由西向东气旋型、无定义型、纯流场北风型占比变高，反气旋型占比变小。由北向南，东北风占比变高，反气旋型占比变小；极端高温事件多发于气旋型和纯流场北风型，极端低温事件多发于反气旋型以及反气旋主导东向风、纯流场东向风，极端降水事件多发于反气旋型、纯流场和反气旋主导北风和东北风；高纬度西风加强，低纬度西风减弱。经向风北风减弱，南风加强。地转涡度反气旋加强。. 3）极端降水对NAOI有明显响应，极端最高温对NAOI的响应不显著，极端最低温对NAOI也具有明显响应；极端气温和降水发生突变前后，西北干旱区上空为位势高度正异常，白昼云量减少，夜间云量增多，水汽通量散度增加，容易形成有效降水，气候变湿。北大西洋海表温度异常对研究区极端暖事件、冷事件和极端降水均具一定影响。