中高纬度和低纬度过程对中国东部冬季大范围低温事件的综合影响

Eastern China is often subjected to serious impacts by large-scale low temperature, rain and snow induced by strong cold events during boreal winter. While many studies have been conducted to investigate the processes and factors of the occurrence of cold events over eastern China, very few have been devoted to the roles of different time scale variations in the large-scale cold events over eastern China during boreal winter and the plausible impacts of tropical low-frequency oscillations. This project will conduct data analyses and dynamic diagnoses to unravel the relative contributions of mid-latitude synoptic and intraseasonal time scale variations to the large-scale strong cold events and the roles of intraseasonal time scales in sustaining the long duration cold events over eastern China during boreal winter. This study will attempt to identify the relation of eastern China cold event activity to the tropical intraseasonal oscillation through statistical analyses and to understand the specific physical processes of the MJO’s influence on the occurrence of the cold events through diagnoses. Furthermore, this project will analyze the individual and coherent roles of the MJO and mid-latitude intraseasonal oscillations in the cold air activity over eastern China to understand the combined effects of low-latitude and mid-latitude processes in the large-scale low temperature events. Accomplishment of this project will advance our understanding of mechanisms of occurrence of strong cold events and help to improve the skill of prediction of the cold events over eastern China.

中国东部冬季的强冷空气活动和与之伴随的大范围低温雨雪往往会造成严重的危害。虽然已有许多研究分析了中国东部冷空气活动发生的过程和影响因子，但较少有研究关注不同尺度变化对中国东部冬季大范围冷事件发生的不同作用和热带低频振荡的可能影响。本项目将结合资料分析和动力诊断，揭示中纬度天气尺度和季节内尺度过程对中国东部冬季大范围强冷事件发生的相对贡献和季节内尺度过程对长时间持续的冷事件的维持作用。本项目将通过统计分析，研究中国东部冬季的冷空气活动与热带低频振荡的关系，并将进行诊断分析，揭示热带MJO影响中国东部冬季冷空气活动的物理过程。本研究将系统分析MJO和中高纬度季节内尺度变动在中国东部冬季冷空气活动中的单独作用和协同作用，从而认识和理解低纬度过程和中高纬度大气环流对中国东部大范围低温发生的综合影响。本项目的开展将对增强中国东部冬季强冷空气活动机理的认识和提高冷空气事件发生的预测水平有重要的意义。

东亚冬季风是北半球冬季最活跃的大气环流系统，它的异常活动造成中国东部的极端冷事件，这种极端冷事件会带来大范围低温，造成严重的经济损失。因此对影响中国的极端冷事件的发生机理进行深入研究具有重要的理论和现实意义。本项目通过资料分析和动力诊断，揭示出热带季节内振荡与中高纬大气环流配合影响中国冬季气候的机理，所取得的主要成果包括：（1）揭示出中国东部冬季极端冷事件发生的过程，阐明副热带波列与中纬度波列共同作用导致冷空气深入中国南方，从而造成极端冷事件的物理机制。另外，还揭示了天气尺度扰动和季节内扰动对中国东部极端冷事件的相对贡献，发现冷事件何时爆发主要取决于天气尺度扰动，而季节内尺度扰动决定了冷事件的持续时间；（2）基于再分析资料，分析了平流层行星波异常活动对东亚冬季气候的影响过程，发现平流层异常行星波活动信号下传到对流层，激发出对流层中纬度波列从而影响东亚气候的机理；（3）系统研究了热带季节内振荡与中高纬大气环流配合影响东亚冬季气候的过程，发现热带印度洋和海洋性大陆上空热带对流通过激发经向波列和调整局地异常经圈环流，影响中纬度大气环流，进而影响东亚冬季气候的物理机制；（4）揭示出平流层准两年振荡通过调制热带季节内振荡强度以及与北极涛动相互作用影响东亚冬季气候的物理机制，在平流层准两年振荡东风位相，热带季节内振荡强度更大，在欧亚大陆对应的温度异常呈现经向偶极子型，而在平流层准两年振荡西风位相，热带季节内振荡偏弱，欧亚大陆温度异常呈现为纬向偶极子型；（5）通过对高分辨率卫星遥感雪盖资料的处理，分析了欧亚大陆秋冬季雪盖季节内变化的过程，揭示出西伯利亚雪盖季节内变动受北大西洋涛动所控制的物理过程。另外分析了青藏高原秋季雪盖的季节内变动，发现高原西侧雪盖变化受中纬度波列控制，水汽来自于里海，而高原西侧雪盖变化受副热带波列控制，水汽来自于印度洋。