气候成因问题

气候成因问题（共8篇）

气候成因问题 篇1

气候成因问题一直是高考文综考试中的重要考点, 同时也是高考地理复习的重点和难点。笔者认为, 气候成因问题根据试题考查侧重点的不同, 可分为气候成因型、降水成因型、气温成因型三类。对这三类问题的解答, 考生只有在深刻理解气候要素、重新归纳气候因子的基础上, 才能做到“对症下药”。

一、分析气候要素

影响气候形成的因素称之为气候因子。其主要包括太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动四个方面。其中, 太阳辐射、大气环流、下垫面性质属于自然因素, 起着主导作用。

太阳辐射是形成气候的基础, 它决定了不同地区热量、气温的差异及季节的更替。一般而言, 低纬度地区气温高, 高纬度地区气温低。由于气温的差异, 地球上出现了不同的温度带, 气候便在此基础上形成。大气环流是因太阳辐射及热量在高低纬度间、海陆间分布不均而引发的, 进而形成了地球上的气压带、风带 (包括6个风带、7个气压带) 和季风环流。气压带因运动方式和方向的不同, 导致不同的气压带、风带冷暖、干湿性质各不相同。总体而言, 低压带湿润 (包括赤道低气压带、副极地低气压带) , 高压带干燥 (包括副热带高气压带、极地高气压带) ;西风带湿润 (盛行西风带) , 东风带干燥 (包括信风带和极地东风带) 。季风环流则调节着海陆间的水热分布, 随着季节变化, 风向不同、冷暖干湿各异。一般而言, 海风暖湿, 陆风干冷。下垫面性质是指大气下界的物理状态, 其中影响气候的因素主要包括:海陆位置、地形、地势、洋流性质等, 它们对气温和降水的影响各有不同。人类活动并不能直接影响气候, 但可以通过改变下垫面性质或大气成分间接对气候产生影响。

二、归纳气候因子

影响气候形成的因素及其表现如下表所示:

三、解题方法

1. 气候成因型问题

(1) 解题方法:从太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动 (简称“太、大、下、人”) 四个方面入手, 其间注意结合实际, 具体问题具体分析。

(2) 试题举例:如图1所示, 欧洲西部是世界上温带海洋性气候最典型的地区, 试分析其成因。

(3) 试题解析:首先, 考虑纬度位置。该地大部分位于40°N—60°N之间, 地处温带。然后, 考虑大气环流。该地常年受盛行西风带控制, 温和湿润。最后, 考虑下垫面性质。该地地势低平, 山脉多东西走向, 有利于西风深入, 且该地地形有利于北大西洋暖流发挥增温增湿作用, 使海洋的影响深入内陆, 所以该地温带海洋性气候典型。

2. 降水成因型问题

(1) 解题方法:宏观与微观结合。宏观方面考虑气压带、风带和季风环流 (其中季风环流在北半球大陆东岸最为典型) 。微观方面考虑下垫面性质, 要具体分析迎风坡与背风坡、沿海与内陆、寒流与暖流等。

(2) 试题举例:图2是某地年降水量分布图, 据图分析A、B区域年降水量特别丰沛的主要原因。

(3) 试题解析:宏观方面考虑气压带与风带。气压带:受赤道低气压带影响, 两地气流上升, 多降水。风带:夏季赤道以南的东南信风越过赤道偏移成西南风, 其属暖湿风, 易形成降水。微观方面考虑下垫面性质。因为两地位于沿海夏季风迎风坡位置, 多地形雨, 同时受沿岸暖流增湿作用影响, 所以降水丰沛。

3. 气温成因型问题

(1) 解题方法:宏观与微观结合。宏观方面分析太阳辐射影响;微观方面分析下垫面性质, 具体包括海陆位置、地形、地势、洋流性质、风向、天气等。

(2) 试题举例:图3示意日本本州岛部分地区樱花初放日期, 据图完成下题。

(1) 导致该岛滨海地区樱花初放日期自南向北变化的主要因素是 ()

A.地形B.太阳辐射C.土壤D.降水

(2) 导致N地樱花初放日期比M地早的主要因素是 ()

A.地形B.洋流C.土壤D.降水

(3) 导致P地樱花初放日期比M、N地晚的主要因素是 ()

A.地形B.洋流C.太阳辐射D.降水

(3) 试题解析: (1) 中樱花初放日期自南向北推后, 考虑宏观因素——太阳辐射, 故选B; (2) 中M、N地处同纬度沿海平原, 考虑微观因素——洋流性质, 故选B; (3) 中P、M、N地纬度位置相同, 下垫面性质不同, P地位于中部山区, 海拔高、气温低, 樱花开花期晚, 而M、N地海拔低、气温高, 樱花开花期早。

气候成因问题 篇2

日本属温带海洋性季风气候，终年温顺潮湿。6月多梅雨，夏秋季多台风。全国横跨纬度达25°，南北气温差异十分显著。绝大部分地区属于四季分明的.温带气候，位于南部的冲绳则属于亚热带，而北部的北海道却属于亚寒带;1月均匀气温北部-6℃，南部16℃;7月北部17℃，南部28℃。

日本是世界上降水量较多的地区。主要原因包括了日本海侧地区冬季的降雪;6月、7月(冲绳、奄美为5月、6月)间继续不断的梅雨;以及夏季到秋季登陆或接近日本的台风。

气候的成因、分布及判断 篇3

(2014年高考全国文 综新课标 卷Ⅱ) 图1示意某岛的地理位置。读图, 完成问题。

图示岛屿西南部降水丰沛, 主要是因为 () 1盛行西风2地形抬升3暖流增湿

1盛行西风2地形抬升3暖流增湿4反气旋活跃

A.12 B.23 C.34 D.14

【解题思路】首先根据经纬度判断影响该岛屿的气压带、风带, 即根据经过图示岛屿的经线是170°, 纬度范围是42°S~46°S, 四面临海, 判断该岛屿主要受盛行西风影响;然后从图中等高线、山峰的位置及河流的流向可以判断出岛屿中有东北—西南走向的山脉。盛行西风从海洋带来的湿润水汽受山脉抬升, 形成降水, 故西南部降水丰富。

【答案】A

二、解题准备

(一) 气候的成因

一个地区气候的形成是太阳辐射 (主要因纬度而异) 、大气环流 (近地面气压带和风带、季风环流等) 、下垫面 (海陆、地形、洋流等) 和人类活动等因素长期综合影响的结果, 其主要因素可以简记为“纬 (纬度) 、大 (大气环流) 、下 (下垫面) 、人 (人类活动) ”。

1.纬度因素

不同纬度地区所获得的太阳辐射不同, 太阳辐射由赤道向两极递减, 气温也就由赤道向两极递减。全球可粗略地划分为五个温度带。

2.大气环流

大气圈内空气作不同规模的运行, 统称为大气环流, 本文主要指三圈环流和季风环流 (其内在逻辑关系和形成过程如图2所示) 。

【技巧点拨】形成降水的三个条件是:1气温下降, 使水汽达到饱和凝结。气流在垂直方向以上升运动为主, 在水平方向由低纬向高纬运动等。2有充足的水汽。靠近沿海地区, 有由海洋吹向陆地的风等。3凝结核。

依据12两个条件, 可以总结出如下规律:受赤道低气压带、副极地低气压带、西风带、夏季风、迎岸风等影响的地区或时段降水较多;受副热带高气压带、极地高气压带、极地东风带、信风带、冬季风、离岸风等影响的地区或时段降水较少。

●单一气压带、风带的影响:

●受气压带、风带交替控制:

●受季风影响:

3.下垫面

下垫面指与大气下 层直接接 触的地球 表面, 是大气的主要热源和水源, 常使气候分布表现出非地带性。主要包括海陆差异、地形起伏、洋流、地表植被等。

(1) 海陆差异。由于陆地具有热敏性, 海洋具有热惰性, 同纬度陆地与海洋相比, 冬季陆地气温较低, 夏季陆地气温较高。距海远, 则气候的大陆性特征显著;距海近, 则气候的海洋性特征显著。

(2) 地形起伏。在同 一纬度地 带, 海拔越高, 气温越低;降水量先随海拔的增加而增加, 到了一定高度之后, 又随海拔的升高而减少;迎风坡降水多, 背风坡降水少。

(3) 洋流。暖流具有增温增湿的作用, 寒流具有降温减湿的作用。

4.人类活动

人类活动改变地面状况, 影响局部地区的气候;改变大气成分, 导致气候变化。

【技巧点拨】纬度位置决定了气温分布的基本格局;大气环流形势决定了降水状况;根据纬度可以确定气压带、风带或季风环流;季风环流主要影响东亚、东南亚、南亚和澳大利亚北部等地区;下垫面使气候分布复杂化。分析气候成因的一般方法如图3所示。

(二) 气候的分布

全球气候的分布是很复杂的, 但是也有一定的规律, 学生可以借用一幅模式图 (图4, 以北半球为例) 进行记忆。

【技巧点拨】学生应注意从纬度范围和大陆的东、中、西部两个方面记忆气候的分布, 同时还要学会运用影响气候的因素分析一些常考地区的非地带性气候 (如表1) 。

(三) 气候类型的判断

根据气候的成因、特点和分布等判断气候类型时常用“三 步法”分析气 候统计资 料 (如表2) 。

三、命题预测

研究近三年高考试题不难发现, 每年的高考试题都会直接或间接考查气候知识, 由此可以预测这部分内容在将来仍是高频考点。试题通常以气温和降水数据图表、区域图为背景, 或者与生产、生活相结合, 以某一问题 (现象) 为中心考查气候的成因、气候类型的判断等知识点和获取信息、调用知识、分析地理问题的能力。

四、能力测试

(改编) 图5是位于同一半球亚热 带大陆东、西两岸沿海两地的年降水量逐月累计曲线图。读图5, 回答1~2题。

1.若曲线2代表地区位于南半球, 则曲线1所示地区降水的水汽主要来自 ()

A.东北风 B.东南风

C.西南风 D.西北风

2.若曲线2表示罗马的气候, 则关于曲线1所示地区的说法正确的是 ()

A.夏季受西南季风的影响

B.代表作物是水稻、油橄榄

C.雨热同期, 四季分明

D.典型植被是亚热带常绿硬叶林

读图6, 回答3~4题。

3.下 列 地 区 气 候 类 型 与 甲 地 相 同 的是 ()

A.德干高原 B.巴西高原

C.黄土高原 D.伊朗高原

4.甲、乙两地可能种植的主要经济作物分别是 ()

A.咖啡、甜菜 B.花生、咖啡

C.甜菜、亚麻 D.亚麻、花生

(原创) 图7为部分气压带、风带分布示意图, 读图完成5~6题。

5.图7中气压带代表 ()

A.赤道低气压带 B.副热带高气压带

C.极地高气压带 D.副极地低气压带

6.当我国各地白昼时间最短时, 下列说法正确的是 ()

A.风带1由高纬吹向低纬

B.气压带被大陆的高压中心切断

C.风带2南移越过赤道

D.全球气压带、风带整体北移

7. (改编) 图8中M、N海域均是世界优良渔场, 箭头表示洋流及其流向。读图, 回答下列问题。

(1) 地中海沿岸是地中海气候最典型的分布地区, 描述该气候的特点及成因。

(2) 欧洲西部以平原地形为主, 温带海洋性气候分布面积广大, 分析欧洲西部温带海洋性气候分布面积广大的原因。

(3) 从大气环 流对天气 的影响角 度比较M、N两渔场捕捞作业的天气条件。

参考答案与解析:

1.D1和2所代表地区位于同一半球的亚热带大陆东、西两岸, 当2代表地区位于南半球时, 1代表地区是位于南半球的地中海气候, 受盛行西风控制时降水丰富, 即西北风, 选D。

2.C当2表示罗马的气候时, 1位于亚热带季风气候区, 夏季受东南季风的影响, 雨热同期, 四季分明, 选C。油橄榄、亚热带常绿硬叶林是地中 海气候区 的代表植 被, A、B、D错误。

3.B从图6中可知甲是位于南半球的热带草原气候, 乙是温带海洋性气候。德干高原为热带季风气候, 黄土高原为温带季风气候, 伊朗高原为热带沙漠气候, 选B。

4.A咖啡属 于热带经 济作物, 甜菜、花生、亚麻主要分布在温带地区, 选A。

5.D根据图7中气压带两侧的风向可以判断出图示气压带是位于北半球的副极地低气压带。风带1是盛行西风带, 风带2是极地东风带, 选D。

6.B“我国各地白昼时间最短时”即北半球的冬季, 全球气压带、风带整体向南移动, 副极地低气压带被亚欧大陆的亚洲高压切断, 所以A、C、D错误, B选项正确。

7. (1) 特点:冬季暖湿多雨, 夏季炎热干燥。成因:冬季受西风带的影响, 夏季受副热带高气压带的影响。

(2) 1欧洲西部位于中纬度大陆西部, 全年受来自大西洋的西风控制。2欧洲西部的地形以平原为主, 山脉位于南北两侧且多呈东西走向, 西风容易进入大陆内部。3三面环海, 海岸线曲折破碎, 利于水汽深入, 使温带海洋性气候区向东扩展。4欧洲西部沿岸有北大西洋暖流经过, 其对沿岸地区有增温增湿的作用, 使温带海洋性气候区向北扩展。

(3) 冬半年M渔场与N渔场都盛行西风, 阴雨天气多, 海面风浪大;夏半年N渔场仍盛行西风, 而M渔场受副热带高气压带影响, 多晴朗天气, 海面风浪小。

恩平市暴雨气候特征及成因分析 篇4

恩平市位于广东省西南部, 是全国的暴雨中心之一, 年降水量达2575.2mm, 暴雨灾害频繁。1962～2010年期间, 恩平市境内共发生暴雨、冰雹、干旱、台风、寒潮等各类气象灾害92次, 成灾44次, 其中由暴雨引发的洪涝、山体滑坡等灾害达到成灾次数的39%, 所造成的损失位于各类气象灾害之首。例如, 1993年6月16～18日的特大暴雨, 全市多个乡镇受洪水淹浸, 8万多人被洪水围困, 直接经济损失5000万元;1998年6月20～26日的持续性暴雨, 过程总雨量达1186mm, 引致全市2/3地区受淹, 受灾人口38万人, 占当时全市人口的3/4, 死亡65人, 直接经济损失7.9亿元, 是恩平有记录以来最严重的自然灾害。本文重点对恩平市暴雨的年、月、日分布和特征进行分析, 总结出它们的气候特征, 并浅析恩平暴雨天气的成因, 对提高暴雨预报、气候评价、气象决策服务及防灾减灾有实质性的意义。

文中所用气象资料均来自于恩平国家一般气象站 (该站位于22°11′N, 112°18′E) , 暴雨样本从1971～2010年的月报表和年报表中挑取;历史自然灾害资料来自于恩平市三防办。

按照广东省降水强度等级划分标准[1], 把暴雨按24h (20时～20时) 雨量 (R) 分为3个量级, 即暴雨、大暴雨、特大暴雨。具体为:50mm≤R<100mm为暴雨, 100mm≤R<250mm为大暴雨, R≥250mm为特大暴雨。将20时～20时降水量≥50mm的降雨日称为一个暴雨日。

2 暴雨日的特征分析

2.1 暴雨日的年际变化特征

在1971～2010年的40年间, 恩平市出现暴雨 (含大暴雨、特大暴雨) 521次, 年平均13.0次;其中, 出现暴雨的次数为348次, 占出现暴雨以上频数的66.8%, 年平均8.7次;出现大暴雨的次数为163次, 占出现暴雨以上次数的31.3%, 年平均4.1次;出现特大暴雨10次, 占出现暴雨以上次数的1.9%, 年平均0.25次。暴雨日的最大降雨量为391.6mm, 出現在1981年9月30日, 次大降水量为345.0mm。分别计算1971～2010年恩平市的逐年暴雨 (含大暴雨、特大暴雨) 日数及各量级暴雨的日数, 结果见图1、图2。

由图1可以看出, 恩平市暴雨日数随年代波动变化很大, 最多的年份有19d (1973年) , 其次为18d (1975年、1976年、1993年、1997年、2001年) , 最少的年份仅有5d (1977年) , 但总体趋势是略有减少的, 其线性增长率为-0.0474d/年 (线性回归方程为y=0.0474x+13.996, 通过α=0.1的F检验) 。70年代前期, 暴雨日数一直维持在较高水平, 但至1977年, 突然降至谷底;70年代后期至80年中期, 暴雨日数呈现逐渐上升趋势, 至1983年达到峰值;80年中后期, 暴雨日数呈现波动下降趋势, 1989年达到谷值;随后几年暴雨日数呈明显上升趋势, 至90年代中期一直维持在较高水平;90年代后期至2000年代暴雨日数又呈现波动下降趋势。暴雨日多的年份, 一般是洪涝严重的年份, 暴雨日少的年份常是比较干旱的年份。

由图2可见, 各量级暴雨的日数随年代的变化趋势与暴雨 (含大暴雨、特大暴雨) 日数的变化趋势大致相同, 暴雨 (50mm≤R<100mm) 日数40年间总体呈现出在波动中缓慢减少的趋势;大暴雨日数总体趋势不明显;特大暴雨每隔数年会出现1～2次, 70年代至80年代中期出现频率较大, 而80年代中期起至2000年代出现频率有所减小, 其中1985～1991年、1999～2005年分别连续7年没有出现过特大暴雨。

2.2 暴雨日的月变化特征

分别统计40年间各月各量级暴雨日数及暴雨 (含大暴雨、特大暴雨) 日数, 结果见表1。由表1可知, 恩平市在全年各月均有可能出现暴雨, 而大暴雨则出现在3～11月, 最早出现在2002年3月24日, 最晚结束在1993年11月5日;特大暴雨只出现在4～7月和9月, 最早出现在1998年4月27日, 最晚结束在1981年9月30日, 值得注意的是, 8月份的暴雨 (含大暴雨、特大暴雨) 日数均比4月、7月、9月多, 但并无特大暴雨出现。各量级暴雨都主要出现在汛期 (4～9月) , 其中前汛期 (4～6月) 又比后汛期 (7～9月) 多, 整个汛期的暴雨 (含大暴雨、特大暴雨) 日数占全年的89.9%, 其中前汛期占51.8%, 后汛期占37.5%;6月的暴雨 (含大暴雨、特大暴雨) 日数最多, 占全年的21.7%, 5月次之, 占全年的19.8%。4～9月是恩平市暴雨日集中出现的时段, 5～6月更是大暴雨和特大暴雨的多发期, 例如1993年和1998年恩平市的两次大洪灾, 均发生在6月, 给国民经济造成严重损失。

2.3 降水强度的年际变化

降水强度又称降水率, 指单位时间或某一时段内的降水量。分别统计逐年的1h和10min的最大雨强, 结果见图3。恩平暴雨1h最大雨强为125.9mm, 出现在1993年5月9日15时35分至16时35分, 次大雨强110.7mm, 出现在1984年5月14日9时48分至10时48分;10min最大雨强为33.6mm, 出现在1984年5月14日10时10分至10时20分, 次大雨强为33.3mm, 出现在1974年7月13日1时42分至1时52分。降水强度随年代波动幅度很大, 但从线性趋势线可见, 总体而言, 40年间1h和10min的最大雨强都呈现逐渐减小的趋势, 但减小的趋势较微弱。这与年暴雨日数的变化趋势一致。从70年代至90年代中期, 降水强度的波动幅度较大, 但自90年代末期起, 波动幅度明显减小, 降水强度维持在较低水平。

2.4 暴雨对降水量的影响

2.4.1 年暴雨日对年降水量的影响

恩平市的年降雨量为在1272.4～3657.6mm之间, 多年平均降水量为2554.7mm, 年暴雨日数在5～19次之间。分析图4可知, 恩平市年暴雨日数与年降水量的走势基本相同, 两者表现出很好的相关性, 年降水量最多的几年, 如1973年、1975年、1993年, 同时也是年暴雨日数最多的几年;年降水量最少的3年 (1977年、1999年、2007年) , 同时也是年暴雨日数最少的3年, 其中1977年降水量为1272.4mm, 为历年最少, 这一年仅有5个暴雨日。

2.4.2 暴雨对月降水量的影响

通过计算各月暴雨雨量占各月降水量的比例发现 (图5) , 4～11月的暴雨雨量对月降水的贡献较大, 均在40%以上, 其中又以前汛期的4～6月最大, 5月贡献率更达61%;1～3月和12月对月降水的贡献较小, 均在20%以下。值得注意的是, 10月、11月的月降水量较少, 分别仅为110.2mm和51.7mm, 但暴雨雨量对这两个月的降水贡献却相当大。

3 暴雨发生的主要天气形势特征分析

恩平市的暴雨发生呈现明显的季节性, 暴雨主要集中在汛期。究其原因, 是由于季风的进退造成的。3月冬季风开始减弱, 但未完全退出, 而此时夏季风开始活跃, 但还尚未盘踞广东地区, 冷暖气流常在华南一带交汇, 锋面和高空槽影响了降水分布与强度, 在冷空气到达华南地区之前, 一般会造成西南和江南地区低压槽的发展和低空西南风加大, 出现切变线, 但南海地区大多数情况下仍然是一个高压脊, 越过南岭后多数切变线会逐渐消失, 故3月一般不发生强降水。进入4月, 冷空气势力减弱, 西南暖湿气流增强, 暴雨增多。5～6月建立南海季风, 静止锋低槽位置常在江南南部到广东一带摆动[2,3], 恩平市直接受南海季风影响, 暖湿不稳定度增加, 雨势增强, 造成暴雨日数突增;7～9月, 副热带高压北推至长江一带, 由于恩平市地处华南沿海, 容易受台风、热带辐合带等热带天气系统北上影响, 故也容易出现强降水;而10月起, 干冷的冬季风逐渐南下, 受北方冷空气影响, 气温逐渐下降, 降水也逐渐减少, 降水强度也一般较小, 难以达到暴雨降水标准[4]。

(1) 高空槽、冷空气。

恩平市前汛期暴雨大多数是冷空气与暖湿空气共同作用的结果, 也就是与锋面、切变线、高空槽一类具有斜压性的天气系统有关。1980年4月22日, 恩平普降大暴雨到特大暴雨, 在暴雨期间的500hPa位势高度平均图上, 乌拉尔山上空是个很强的阻塞高压, 从远东地区沿50°N到咸海是一条横槽, 在30°N以南地区, 100°E附近是明显低槽, 槽底到达180°N附近, 恩平市处于槽前西南气流。可见, 在阻塞高压和横槽的稳定形势下, 不断有小股冷空气南下, 同时高空南支槽活跃, 粤西地区上空有源源不断的热量和水汽输送, 上升运动的天气尺度条件很有利, 使得恩平市出现了暴雨到大暴雨的降水过程。

(2) 锋面。

主要指冷锋和静止锋, 是恩平市暴雨最重要的地面系统。静止锋或移速缓慢的冷锋容易造成冷暖气流在广东境内较长时间对峙, 有利于暴雨的产生, 降水时间持续也长;如果冷空气势力较强, 冷锋会长驱直下, 自北向南移过广东省到达南海, 这样的情况往往导致暖湿气流快速抬升, 暴雨强度较大, 但由于锋面移动迅速, 降水时间一般较短, 出现大范围暴雨的机会较小。

(3) 低空急流、切变线。

低空急流不仅为暴雨形成提供了充足的水汽, 而且还会促进大气层的对流不稳定[5]。恩平市低空急流一般为西南或偏南气流, 其形成主要有两类:一是副热带高压加强及其西侧低值系统发展, 在锋前暖区之中, 气压梯度加大, 风速加大, 从而形成低空急流。二是西南夏季风加强。由于西南季风加强而形成低空急流, 低空急流的强弱常与夏季风的变化有关。2008年6月29日, 恩平市普降大暴雨到特大暴雨, 就是南海季风暴发, 西南季风穿越中南半岛到达南海, 同时明显加强, 造成低空急流增强的过程。

(4) 热带气旋。

1971～2010年, 影响恩平市的热带气旋平均每年有2.5个, 1999年最多年达6个, 最少年为0个。恩平市的后汛期暴雨最主要由热带气旋影响所致。后汛期 (7～9月) 共有暴雨195次, 由热带气旋引起的占70%左右。当热带气旋在恩平市以东的珠江口至粤东沿海一带登陆时, 雨量一般不大, 这是由于此时恩平市处于台风西侧的偏北气流区, 从北边内陆吹来的风一般水汽含量不多, 难以形成大雨量的降水。但当热带气旋在粤西地区登陆时, 恩平市处于台风东侧的偏南气流区, 降水则往往较明显;在夏末秋初 (8～9月) , 台风西移后往往有台风槽滞留在华南沿海, 这往往造成持续性强降水过程。

4 结语

(1) 恩平市年暴雨日数随年份波动很大, 但总体上呈现减少趋势, 其线性增长率为-0.0474d/年;大暴雨日数变化趋势不明显, 特大暴雨日数总体上也呈减少趋势。恩平市平均每年出现暴雨 (含大暴雨、特大暴雨) 13.0次, 出现大暴雨4.1次, 出现特大暴雨0.25次。日最大雨量为391.6mm。

(2) 全年各月均有暴雨日出现, 大暴雨只出现在3～11月, 暴雨发生的季节性明显, 主要集中在汛期 (4～9月) , 5～6月是大暴雨和特大暴雨的多发期。恩平暴雨1h最大雨强为125.9mm, 10min最大雨强为33.6mm, 降水强度随年代波动幅度很大, 但总体上呈现逐渐轻微减小的趋势, 波动幅度也呈减小趋势。暴雨对年降水量的贡献较为明显, 4～11月的暴雨降水对月降水量的贡献较大, 其中4～6月最为显著。

(3) 季风的进退是造成恩平市暴雨季节性分布明显的原因。恩平暴雨的主要天气系统, 前汛期为锋面 (冷锋、静止锋) 、西南倒槽、低涡、急流、高空槽、切变线等;后汛期为热带气旋、热带辐合带、东风波等, 其中热带气旋是造成后汛期暴雨的主要天气系统。

参考文献

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[4]王辉, 郑细华, 李勇增, 等.龙川县近50年来暴雨的变化特征[J].广东气象, 2009, 31 (5) :28～29.

云和县雷暴气候特征及其成因分析 篇5

雷暴是大气中的放电现象, 一般伴有阵雨, 有时还会出现局部的大风、冰雹等强对流天气。强雷暴天气出现有时还带来灾害, 如雷击危及人身安全, 家用电器、计算机机房及建筑物直接遭雷击或感应雷的影响而损坏, 有时还引起火灾等。《气象法》明确地规定了气象部门是防御雷电灾害的主管部门, 为切实做好这项工作, 省局要求要建立全省性雷电监测预警系统, 因此, 分析本地雷暴发生的气候规律就是一项最基本的工作之一。

1 雷暴的时空分布特征

1.1 地理分布特征

云和县地处浙江省西南部, 位于东经119°21′-119°44′, 北纬27°53′-28°9′之间 (她与北京同经度、与珠穆朗玛峰同纬度) , 东邻丽水市, 西倚龙泉市, 南连景宁畲族自治县, 北接松阳县。南北长47公里, 东西宽38公里, 总面积978平方公里, 其中林地面积121万亩, 耕地7.3万亩, 水域5万余亩, 素有“九山半水半分田”之称。全县辖4镇10乡 (其中两个畲族乡) , 170个行政村, 现有人口10.9万, 其中畲族人口9千余人, 占全县总人口的8.6%。云和境内以高丘及低、中山为主, 地势自西南向东北倾斜, 山脉有南部的洞宫山脉和北部的仙霞岭山脉余支, 海拔千米以上山峰有184座, 多分布在西南部, 最高峰白鹤尖, 海拔1593.1米。山地、丘陵问陷落成山间盆地, 龙泉溪及支流沿岸有宽窄不等的河谷盆地, 其中以云和盆地面积最大, 约26平方公里, 为云和县主要产粮区。

根据地面气象观测资料统计 (见下表) , 丽水市不同的区域, 出现雷暴的机会是不同的。其中青田县全市最多平均雷暴日数为56.6天, 缙云县最少为53.8天, 云和县年平均雷暴日数为55.3天, 占全市雷暴日的比例为11.15%。

1.2 季节分布特征

由图1可知云和县从1月到12月都有雷暴发生, 但雷暴的活跃期起始于3月份, 7-8月达到最大值, 10月份显著下降, 最后一次雷暴发生在12月。雷暴活动的单峰分布与季节变化是密切相关的。3-5月, 冬季风逐渐减弱, 暖空气日趋活跃, 冷暖空气在江淮流域频繁交汇, 因此, 雷暴活动亦日趋活跃;6月是江淮梅雨季节, 是一年中降雨过程最频繁的季节, 在7-8月份, 由于受副热带高压短期变化的影响, 强对流活动最活跃, 所以是雷暴活动的高峰期。

1.3 年代变化趋势

图2是云和县至建站以来 (1957-2008年) 年雷暴日变化曲线图。由图可看出: (1) 云和县的雷暴日多且比起很多县、市其减少的趋势并不明显; (2) 上世纪80-90年代之间, 年雷暴日都维持在54-93天, 之后则相对减少维持在38-71天。

2 成因分析

2.1 地形对雷暴分布的影响

众所周知地理位置对雷暴的形成有着密切的关系, 根据GB50057-94 (2000版) 《建筑物防雷设计规范》附录一中k—校正系数, 在一般情况下取1, 在下列情况下取相应数值:位于旷野孤立的建筑物取2;金属屋面的砖木结构建筑物取1.7;位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物, 以及特别潮湿的建筑物取1.5;就可以看出位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物其系数就要高于一般情况下的建筑物, 而云和大部分的地方刚好处在这样一种地理环境中。

2.2 城市发展对雷暴生成可能影响

一般认为, 由于城市的发展, “城市热岛”效应增强有利于对流系统的发展, 雷暴发生的频率会增加。但从本文的统计结果看, 问题并非如此简单, 亦有可能由于城市的发展, 高大建筑物的增多, 密度的增大, 将导致底层风速减弱, 此外, 由于水泥地面面积的扩大, 空气湿度减小, 对对流活动有减弱作用, 因此, 雷暴会有所减少。

3 防雷减灾任重道远

从上述分析结果看, 云和县地处高雷区, 虽然从上世纪九十年代初起, 年雷暴日数有所减少, 但是防雷减灾工作任刻不容缓, 且任重道远, 其原因有三:一是由于资料的缺乏, 和还没用准确统计雷暴次数的工具, 更无法计算雷暴的强度, 因此统计雷暴日并不能准确地反映雷暴的危害程度;二是由于经济的发展, 微电子设备已大规模应用于各个部门, 特别是计算机网络几乎已渗透到每个角落, 因此遭受雷击的可能性大大增强, 所遭受的危害甚至是毁灭性的;三是从近年来防雷检测的情况看, 群众以及不少单位对防雷的意识还很淡薄。

4 结束语

综上所述, 得到云和县雷暴的气候特征是: (1) 云和县的雷暴活动主要集中在春夏之交及盛夏季节, 7-8月达到峰值, 这与季节变化是相一致的; (2) 雷暴的年代季变化趋势是:从九十年代初起雷暴日数呈递减趋势, 这可能与城市化发展及有关部门对雷电数据统计有关, 但这需要进一步的分析; (3) 从近年来的检测情况看, 防雷减灾任重道远

摘要：云和县气象局成立于1956年11月, 属于国家基本气象站。根据建站50余年来常规地面气象观测记录, 分析了雷暴的时空分布特征, 结果表明:云和县雷暴主要集中在每年的3—10月份, 年平均雷暴日数55.3天, 年最大雷暴日数93天 (出现在1983年) , 年最小雷暴日数35天 (出现在1976和1979年) ;最后简要分析了这种分布与变化趋势的可能原因。

关键词：云和县,地理情况,雷暴气候特征,成因

参考文献

[1]GB50057-94 (2000版) 《建筑物防雷设计规范》.

连城竹安寨天池水的气候成因分析 篇6

“天池”景观座落在连城县城关东南面约2km处的国家“4A”级风景区——连城冠豸山竹安寨景区中的一座相对独立的小山峰之巅。“天池”由一高一低并排相邻的两个椭圆形 (长5m, 宽2m) 的小水池组成, 因其常年积水、久旱不枯, 人们将其称为“天池”。它的海拔高度为537.5m, 处于E116°48′, N25°43′, 与山脚的相对高度为130m。“天池”四周群山环绕, 山涧纵横, 山地类型繁多。因“天池”常年积水, 即使遭受到2003年前汛期雨季后长达28d的高温、高蒸发、无雨的特旱之年, 它也是久旱不枯, 因此对其蓄水的成因, 众说纷纭, 莫终一是, 成了一道迷人的旅游景观, 成了冠豸山申报世界自然遗产的一项重要组成部分。现从气象学的角度, 对“天池”常年积水、久旱不枯这一壮观又不可多得的地质遗迹, 作一粗浅的气候成因分析。

2“天池水”水资源分析

实地勘探考查, 竹安寨景区的山体呈条带状展布, 地质是以紫红色为主的陆相盆地沉积岩系, 具有“峰崖崔嵬, 红流奔腾, 赤壁四立, 绿树上复”之奇观, 属于典型的“顶平、身陡、麓缓”的丹霞地貌。“天池”处在一个相对独立的山峰之巅, 两侧是垂直的悬崖峭壁, 山脊形如高耸的石墙, 雄伟壮观。“天池”四周的山体地势均较低, 垂直落差大。“天池水”是没有外部地表迳流水的注入, 纯由大自然的降水和四周峦山形成一种高承压的地下上升泉汇聚而成。

3“天池”水资源的循环过程分析

“天池”水资源的循环过程, 实质上是一种大自然水分的收支平衡过程。

3.1“天池”水资源的来源

由大自然降水、高承压的地下“上升泉”水和典型的山地气候形成的大气凝结水 (雾、露等) 三项水资源汇聚而成。

3.2“天池”水资源的流失

过饱和的水分溢出形成的地表迳流水而流失;“天池”池壁四周的裂隙渗透而流失;水液面蒸发而流失。因此, “天池”蓄水量的多少, 主要取决于“天池”水资源的收支平衡情况而定。

4 典型的山地小气候对“天池水”的调配作用

连城属于中亚热带季风海洋性山地气候, 气候主要由季风气候、海洋气候、大陆的山地气候3部分组成。根据“天池”的海拔高度以其所处的山地类型[1], 通过40a的气候资料分析, 进行回归方程理论推算[4]

4.1 影响“天池”气候的气象要素分析

4.1.1 随高度的变化规律

式中△φ——与本站的纬度差值;

△T——与本站平均气温差值;

△H——与本站的海拔高度差值;

TO——本站平均气温。

春雨季 (2～4月) :△T=-0.4370-1.1907△φ-0.5487△H

梅雨季 (5～6月) :△T=-0.3844-0.2376△φ-0.6243△H

台风雷雨季 (7～9月) :

秋冬干旱少雨季 (10～次年1月) :

年平均气温:△T=-0.4247-0.7159△φ-0.5742△H

4.1.2 降水随高度的变化规律

春雨季 (2～4月) :R=426.2* (1.06+0.13△H)

梅雨季 (5～6月) :R=65.29* (0.96+0.013△H)

台风雷雨季 (7～9月) :R=429.7* (0.95+0.56△H)

秋冬干旱少雨季 (10～次年1月) :

年降水量:R=1714.6* (1.06+0.13△H)

4.1.3 日照和太阳辐射随高度的变化规律

同一纬度上的日照时数和太阳总辐射量在理论上是随海拔的升高而增加, 但属山区气候特点。它是随海拔的升高, 云雾增多, 降水增大, 及地形遮蔽情况的差异, 使日照时数和太阳总辐射量在一定高度上随海拔的升高而减少 (见表1) 。

“天池”的年平均气温17.1℃, 年平均雨量1885.0mm, 年平均太阳日照时数1783.9h, 年平均蒸发量1610.9mm, 上半年的降水量1241.4mm, 蒸发量669.4mm, 降水量大于蒸发量是个丰水季。下半年的降雨量603.6mm, 蒸发量941.9mm, 蒸发大于降水是个干旱季。“天池水”常年积水、久旱不枯关键在下半年。下半年“天池”周围环境形成的小气候, 对“天池水”的收支起到一个很好的调剂作用。

4.2“天池”的气候成因分析[2,3]

“天池”地处连城东部山区, 走向为北东30°, 山脊线长约1km, 沿山脊走向的两边具有“一夫当关, 万夫莫开”的态势。7～9月的台风热雷雨季节期间, “天池”处在盛行西南暖湿气流的迎风坡之处, 受地形的抬升作用和午后热力对流的发展, 地方性的热雷雨, 常在“天池”一带形成, 增加大自然的降水量, 弥补了“天池上升泉”水源的不足。

“天池”四周植被资源较好, 水资源较丰富。植被的蒸腾、水液面的蒸发, 给近地表带来了一定的水汽条件, 加上山地的辐射冷却作用, 山间形成的云雾较多。受云雾的遮蔽, 减少了太阳日照时数, 降低“天池水”水温, 提高“天池水”近地层的空气湿度, 大大减少“天池”水面的蒸发, 起到抑制水分流失作用。

“天池”地处一座小山峰之巅, 海拔高度相对较高, 根据气温垂直变化规律和山地类型气象变化规律, “天池”气温和最高气温随海拔的提高而明显下降, 降低了“天池水”温度, 减少水面的蒸发量, 也能起到抑制水分流失作用。

“天池”一年四季云雾较多, 山地的辐射冷却明显, 形成的雾露较大, 统计40a7～12月的气象资料, 平均的雾露日数在90～100d, 雾露量在0.3～0.4mm, 相当于增加90～100d0.3～0.4mm的降水日数, 增加“天池”的大自然降水量, 弥补了“天池上升泉”水源的不足。

2003年前汛期雨季结束后, 受磐大的副热带高压的稳定长时间控制, 连城县长达28d滴雨未下, 气温7次突破连城历史的最高极端值, 历史极值由38℃改写为40℃, 大于35℃的高温天气出现21d, 28d的累积蒸发量达363.5mm, 达到历史之最, 实属连城历史罕见的高温、高蒸发、无雨天气, 但天池池底水栖植物仍然长势茂盛, 证明局地气候, 对“天池”常年积水、久旱不枯起到至关作用。

5 结语

“天池水”的主要气候成因, 是由大自然的降水、高承压的地下上升泉以及典型的山地气候形成的雾、露量三项水资源汇聚而成。“天池”四围环境和所处的地理位置所构成的山地小气候, 起到增加大自然降水, 减少“天池水”水面蒸发, 抑制“天池水”的水分流失, 缓解“天池水”的水资源不足起到关键作用。

参考文献

[1]张家诚, 林之光.中国气候一地理气候[M].上海:上海科学技术出版社, 1985.

[2]罗汉民, 吴诗敦, 潭克光.气候学[M].北京:气象出版社, 1980.

[3]中山大学, 兰州大学, 南京大学, 北京大学地理系.自然地理学[M].北京:人民教育出版社, 1978.

气候成因问题 篇7

关键词：雾霾天气,气候特征,成因,分析

1 咸阳市雾霾天气气候特征

据近30年咸阳雾霾日数统计, 季节上看, 雾霾天气主要发生在秋冬及初春, 其中秋冬季最多。分布区域看, 最多发生在咸阳、兴平一带, 次多区域在泾阳、礼泉、武功、乾县及三原一部分, 北五县国道、重点省道、矿山区也时有发生, 北部其余地区及乾县、武功西北部最少;南部明显多于北部, 地势低洼、河谷、盆地等空气不易流动的地区易出现雾霾。出现频次来看, 北部平均5天~10天, 南部平均20天左右, 其中咸阳、兴平最多达25天~30天;其中重度灰霾全年每月均可出现。12月最多, 占到总日数的33%;其次为1月, 占27%;最少为6月, 只有1站次。11月—次年2月出现的重度灰霾站次数共占83%;重度灰霾天气的出现与平均最长无降水日数 (干旱时间) 呈正相关, 与月降水量、降水日数呈负相关。近10年来, 我市南部地区秋冬季雾霾天数显著增加, 强度增强。

2 咸阳市雾霾天气成因分析

2.1 地理环境

2.1.1 咸阳市地形地势特点

咸阳地势北高南低、呈阶梯状、高差明显。北部地区属黄土高原丘陵沟壑区, 海拔1000 m~1200 m;南部地区属渭河平原中部, 海拔400 m~600 m, 市区及周边兴平等沿河河谷地带海拔400 m左右, 南望秦岭 (平均海拔2000 m左右) , 造成南部地区, 特别是渭河河谷大气受南北阻挡, 多处于稳定状态。

2.1.2 咸阳市形成灰尘颗粒的物质条件

咸阳市北部丘陵沟壑区以及南部关中盆地地面均为黄土覆盖, 黄土土质松散, 冬春干旱多发生, 降水量偏少, 地表易形成干土层, 同时秋冬初春寒潮带来的吹风天气使近地面干土吹散在低空, 形成浮尘, 具有灰尘颗粒形成物质条件。

2.2 气象条件

2.2.1 关中大范围高低空风场配置情况分析

近地层 (1500 m以下) 关中地区大部盛行东风和东北风, 风向由喇叭口逆向吹风, 且常年风向较小, 随风带来的灰尘不宜扩散。中高层 (1500 m高度以上) 常年盛行西风, 高空气流带来的尘埃受山脉阻挡下沉堆积。图1为陕西地势 (左) 与污染AOD空间分布图。

2.2.2 咸阳市小范围地面风场分析

在关中大部盛行东风和东北风背景下, 咸阳市小范围地面风场有其特殊性。从咸阳市地面主导风场分析看 (见图2) , 咸阳中南部泾阳、三原、咸阳、礼泉、兴平盛行东风和东北风, 永寿、乾县、武功盛行西风和西北风, 存在风向切变;另外, 咸阳市区、兴平、武功位于渭河河谷地势低洼地带, 加上武功又处于最西端喇叭口地形收缩处且风向对吹, 因此, 在咸阳市区、兴平形成一定风场辐合, 造成该地雾霾天气最多。

2.2.3 地面风速减小是雾霾天气增多的又一主因

单位0.1m/s

资料分析表明, 咸阳市2000年以来, 地面风速明显减弱, 静风日数显著增加, 年平均风速逐年下降, 据咸阳 (秦都气象站) 观测数据显示 (见表1) :2001年~2010年10年间, 年平均风速比60年代和70年代分别下降1.0 m/s。比80年代下降0.8 m/s;比90年代下降0.4 m/s。且90年代以后下降趋势明显。

分析还发现, 2001年~2010年10年间冬半年各月平均风速也在逐年下降。这与关中盆地风速下降规律相一致。风速减小不利于近地层大气污染物扩散。

2.3 雾霾天气与大气污染对应关系

2.3.1 咸阳市雾霾天气频率分布与大气污染区域对比

(含2005年以来咸阳部分区域站9-3月资料) 。右图陕西冬季平均雾霾日数分布图 (注:霾统计按中国气象局最新定义标准统计)

由图4与图5对比分析可发现, 咸阳雾霾高发区与大气污染程度相对应。

2.3.2 近年来咸阳秋冬季雾霾与大气污染分布变化趋势对比

近10年来, 我市秋冬季雾霾天数显著增加, 强度增强。咸阳、兴平一带雾霾有明显增加趋势。雾霾变化趋势与大气污染分布变

近年来随着工业化、城镇化加速, 空气中悬浮颗粒物的增加, 直接导致能见度降低。

3 相关建议

3.1 气候可行性论证应融入城市规划布局工作。

在城市群建设布局、城市规划以及工业园区、大型企业选址中, 要遵循气象规律, 统筹考虑城市通风与污染物扩散。开展大气污染物扩散气象条件评估和关中大气环境容量调查与评价, 为大气污染防治提供科学依据。

3.2 加强监测预报和科普宣传, 形成多部门联动工作机制。

完善城市环境气象监测网, 多部门合作开展大气污染物的形成、传输规律及其与气象条件之间关系的研究。建立大气污染联合预报预警工作机制, 及时向公众提供预警信息, 减轻大气污染影响。做好向社会公众的雾霾天气科普宣传, 消除恐惧和盲从心理。

3.3 重视人工增雨 (雪) 在消减雾霾作用的发挥。

大气污染物的清除从气象角度来说, 有两种方法, 一个是刮风, 另一个是下雨或下雪。在目前“借风”尚不能实现的情况下, 要注重通过人工增雨 (雪) 进行雾霾消减。在政府的支持下, 气象部门要形成人工影响天气改善空气质量作业能力。

4 结语

气候成因问题 篇8

关键词：寒潮,气候变暖,环流形势,北大西洋海温

寒潮是山西省冬半年经常出现的主要灾害性天气之一, 大规模的寒潮会使气温骤降, 出现大风、大雪和霜冻等恶劣天气, 严重影响人们的生产和生活。20世纪以来, 我国对寒潮的研究主要可分为以下几个方面:研究寒潮的冷空气源地、路径和环流形势;总结我国寒潮的典型过程;分析寒潮天气的物理过程, 得出一些寒潮的短、中期预报方法。进入21世纪后, 对寒潮的气候特征和地方性寒潮的研究较多。林爱兰 (1998) 分析了广东省近44年寒潮活动的气候特征, 研究表明, 自1960年以后, 广东寒潮的总次数和中等强度以上寒潮的次数均有逐年代递减的趋势。山义昌 (2005) 分析了潍坊地区寒潮天气的气候特征, 结果表明, 近40年寒潮天气在逐年减少, 20世纪60年代和90年代的寒潮过程较强, 20世纪70年代和80年代的寒潮过程较弱。近年来, 中国气温明显升高, 尤其是在冬季。一些研究发现, 在这种气候变暖的背景下, 中国寒潮的发生频率和强度也出现了明显变化。魏凤英 (2008) 研究指出, 气候变暖后, 华北地区寒潮的频次减少和强度减弱。另外, 一些气象学者对我国寒潮的成因也作了一些研究, 得到了有意义的结论。例如, 王遵娅 (2006) 对中国寒潮频次的气候特征及其变化进行了分析, 并在此基础上对可能导致中国寒潮频次减少的原因进行了讨论, 并指出, 西伯利亚高压和冬季风强度的减弱、西伯利亚上空低层冷堆温度和中国地表温度的显著升高是中国寒潮及其伴随的大风频次减少的原因。钱维宏 (2007) 分析了我国寒潮时空变化与冬季增暖的联系指出, AO指数升高表明了西风带上天气尺度斜压波动的减少和减弱, 从而导致我国中高纬度寒潮事件减少。

相关的研究文献表明, 对寒潮气候特征的研究大多是针对国内不同地区进行的, 其结论具有明显的区域性, 对山西省的寒潮分析比较少见。周一鹤等曾在20世纪80年代对山西省的寒潮天气过程、气候概况和寒潮发生时的环流形势作过分析, 但资料仅限于1971—1984年, 资料样本较少, 不能说明近些年在气候变暖背景下山西寒潮的活动情况。我们知道, 寒潮不仅与气温有关, 而且与气温的变化有关。在气候变暖的背景下, 山西寒潮活动是否有显著的变化?山西寒潮活动与大气环流异常之间有怎样的联系?针对这些问题, 本文将对50年来山西省寒潮气候特征和变化进行分析, 并在此基础上讨论造成寒潮的影响因子, 为山西省寒潮的诊断分析和预测提供气候背景和环流背景。

1 资料和方法

本文所用台站资料取自山西省气象信息中心整理的全省1961—2010年逐日平均气温、最低气温资料。考虑到建站年代不同、时间序列长度不一致和资料连续性等因素, 最后选取71个站进行寒潮时空特征和变化趋势的分析。寒潮成因分析资料使用NCEP再分析资料, 其中包括500 h Pa高度场、海平面气压场和全球海温格点场资料。

本文使用Kendall-tau非参数方法进行寒潮频次趋势变化分析和显著性检验;利用Mann-Kendall突变检验法对山西省寒潮频次进行突变检测;用相关分析寻找与寒潮有密切联系的大气环流和海温的影响因子。

寒潮标准:按照2006-11-01实施的《中华人民共和国国家标准》中《冷空气等级》的规定, 日最低气温24 h下降8℃以上, 或48 h下降10℃以上, 且日最低气温≤4℃的冷空气活动确定为寒潮。寒潮强度用24 h、48 h降温表示。

本文选取大同、太原和运城站分别代表山西省的北部、中部和南部。

2 气候特征分析

1961—2010年50年间, 山西省共出现1 253次寒潮, 其中, 全省性寒潮 (规定超过2/3以上站点出现, 即为全省性寒潮过程) 12次, 具体情况如表1所示;区域性寒潮 (规定超过1/4以上站点出现, 即为区域性寒潮过程) 出现130次, 单站寒潮出现435次。

2.1 寒潮频次分析

2.1.1 寒潮年均频次空间分布

山西寒潮年均频次为3次/年, 各站年均频次分布如图1所示。出现寒潮次数最多的地方是五台山, 平均每年出现将近12次, 其次出现寒潮频次较高的期房是西北部的五寨、神池、右玉、平鲁、朔州和岢岚, 平均每年寒潮次数为6~8次。北部和中部的部分地区年均寒潮频次在2次以上, 南部大部和中部部分地区年均寒潮频次为1~2次。山西寒潮频次分布呈由北向南递减的趋势。

2.1.2 寒潮频次历年变化

图2为山西全省平均和代表站的寒潮频次逐年变化图, 从图中可看到, 全省平均寒潮次数 (图2a) 呈减少趋势, 减少速率为0.1次/10年, 趋势很弱;北部大同寒潮频次 (图2b) 也呈较弱的递减趋势, 减少速率为0.2次/10年;20世纪60年代至70年代初, 北部寒潮次数较多, 之后减少, 进入21世纪以来, 寒潮次数明显减少;中部地区太原的寒潮次数 (图2c) 却在增加, 增加速率为0.1次/10年, 变化不显著。多项式显示, 中部寒潮频次年代际变化较明显, 20世纪60年代中后期至70年代初、20世纪80年代后期至90年代中期和2006年以来寒潮频次偏多, 其余时期寒潮偏少。南部运城地区寒潮频次 (图2d) 变化趋势不明显, 但年代际变化明显;20世纪60年代中期、80年代后期至90年代中期, 寒潮次数较多, 而20世纪70年代、90年代后期出现寒潮的次数偏少。以上寒潮变化趋势均未通过显著性检验。虽然山西寒潮频次总体减少, 但这种减少不是全省范围内的, 存在区域差异。20世纪90年代以来, 北部寒潮频次在减少, 中部却在增加, 南部则变化不明显。

2.1.3 寒潮频次各月分布

山西省寒潮主要出现在10月至次年4月这段时间内 (图3) , 5月份会有为数不多的寒潮出现, 主要在北部, 北部个别地区9月份也会偶发寒潮。五台山由于海拔较高, 除了寒潮季节 (10月至次年5月) , 有时6月和9月也有寒潮发生, 这是由于海拔高、最低气温较低、气温下降容易达到寒潮标准的缘故。1961—2010年山西省平均各月寒潮频次分布如图3a所示, 多发月份是11月、12月和3月, 分别为25次、22次和22次;其余月份均在20次以下;5月寒潮最少, 平均仅有1次。大同11月和12月寒潮频次较多, 将近50次;10月和1月较少, 大约为20次;9月出现1次寒潮, 在1982-09-26出现。太原发生寒潮较多的时间是3月和11月, 分别出现15次和14次;其余月份在10次以下;10月和2月寒潮较少, 分别出现2次和5次。运城寒潮主要出现在11月和2月、3月, 分别为9次、6次和9次;其余月份在3次以下;10月和4月最少, 各出现1次寒潮。

2.1.4 寒潮频次变化趋势空间分布

从这50年寒潮频次变化趋势空间分布图可知 (图4) , 山西寒潮频次变化趋势有明显的区域差异, 中、南部大部分地区寒潮频次在增加, 其中, 部分地区增加趋势在0.1次/10年以上, 但未通过显著性检验, 其余大部分地区增加趋势很弱, 在0.1次/10年以下。北部的朔州和忻州交界地区寒潮次数也有增加的趋势, 但范围较小。忻州、阳泉及其以北大部地区、吕梁南部、临汾西部及其晋城和运城南部寒潮次数呈减少趋势, 其中大部分地区减少趋势较明显, 在0.1次/10年以上, 部分地区甚至在0.3次/10年以上。因此, 山西寒潮频次总体虽然有减少的趋势, 但并非全省都在减少, 寒潮频次减少和增多的地区范围都比较大。

2.1.5 寒潮频次的年代际变化

根据寒潮影响范围可知, 寒潮可分为全省性寒潮、区域性寒潮和单站点寒潮。1961—2010年50年间, 山西省出现全省性寒潮12次, 其中, 1961—1970年2次、1971—1980年1次、1981—1990年2次、1991—2000年3次、2001—2010年4次。从中可以看出, 20世纪90年代以来全省性寒潮频次在增加, 21世纪以来, 是近50年间发生全省性寒潮最多的时期;区域性寒潮130次, 其中1961—1970年31次、1971—1980年32次、1981—1990年25次、1991—2000年25次、2001—2010年17次, 区域性寒潮次数逐年递减;单站寒潮435次, 其中, 1961—1970年89次、1971—1980年100次、1981—1990年110次、1991—2000年82次、2001—2010年54次, 20世纪70—80年代较多, 2000年以来明显减少。

表2为全省平均和南、北、中部各年代平均寒潮频次表。从表2中可以看到, 全省平均寒潮年均频次为3.1次, 20世纪60年代和80年代寒潮较多, 20世纪70年代、90年代和21世纪以来寒潮较少, 即进入20世纪90年代以来寒潮出现的次数较少。北部寒潮较多, 年均频次为4.7次, 20世纪60—80年代寒潮次数偏多, 20世纪90年代以来出现寒潮的次数偏少。中部地区寒潮次数比北部明显要少, 年均频次为1.2次, 与北部相反。20世纪60—80年代, 寒潮次数接近平均值或略微偏少, 进入20世纪90年代以来寒潮出现次数偏多。南部地区寒潮次数更少, 平均每年不到1次, 20世纪60—80年代, 寒潮次数接近平均值, 90年代寒潮偏多, 进入21世纪以来, 寒潮次数较少。因此, 无论是全省区域还是分片分析都表明, 寒潮频次均存在年代际不同, 并且不同地区寒潮频次的年代际变化也是不一致的。

2.2 寒潮强度变化

将历次寒潮强度做年平均, 为寒潮年平均强度, 历年最强强度代表寒潮极端强度。寒潮强度历年变化曲线 (图略) 表明, 北部寒潮平均强度和极端强度的线性趋势与年代际变化基本一致。平均强度和极端强度均呈微弱的下降趋势, 即近50年来山西北部寒潮平均强度和极端强度在变弱, 但这种趋势不明显。多项式表明, 平均强度和极端强度年代际变化较明显, 20世纪60年代后期至70年代后期、2005年以来寒潮强度较强, 其余年份寒潮强度较弱。中部寒潮极端强度和平均强度变化特征很接近, 这是由于每年寒潮次数少的缘故。寒潮强度线性趋势不明显, 年代际差异较大, 20世纪60年代中后期、80年代末至90年代前期和最近几年寒潮强度较强, 2000—2007年寒潮强度最弱。南部寒潮极端强度和平均强度变化特征更是接近, 强度有很微弱的增强趋势。20世纪80年代至90年代前期, 寒潮强度较强, 20世纪60年代、70年代和90年代后期的寒潮强度较弱, 这主要是由于寒潮频次少的缘故。总的来说, 近50年来, 山西寒潮强度变化趋势不明显, 但年代际差异显著。

2.3 寒潮初、终期变化

将山西省1961—2010年间所有的寒潮次数, 包括全省性、区域性和单站点寒潮共1 253次按照出现月份逐年代列于表3中。由于山西省南北跨度较大, 并且有些台站位于山区, 海拔较高, 因此, 全年除了7, 8月份以外, 各月份都有寒潮出现, 只是6月和9月份仅有个别台站出现为数很少的寒潮过程, 不具有代表性, 因此, 分析寒潮初、终期时不考虑6月和9月。由表2可见, 寒潮出现初期10月份的寒潮频次在90年代以后明显减少, 进入21世纪进一步减少。同时, 在寒潮出现终期, 5月份的寒潮频次在20世纪70年代明显偏多, 20世纪80年代以后逐年代减少, 尤其是21世纪以来, 5月份出现的寒潮更少。这在一定程度上体现出, 20世纪90年代以来, 山西寒潮初次出现的日期在推迟, 而寒潮结束的日期却在提前, 即寒潮开始迟, 结束早, 这种特征在进入21世纪以后表现得更突出。

3 成因分析

3.1 气候变暖对寒潮的影响

很多研究表明, 20世纪90年来以来, 山西气候明显变暖, 尤其是暖冬频频出现, 这种气候变化有日益加剧的趋势。寒潮初、终期分析表明, 20世纪90年代以后山西寒潮开始迟, 结束早, 21世纪以后尤其如此, 这是气候变暖造成的结果。

为了进一步分析气候变暖与寒潮的关系, 制出山西寒潮出现期10月—次年5月气温距平和寒潮频次历年变化曲线图 (如图5) 。从图5中可以看出, 线性趋势和多项式都表明二者有很好的反位相对应关系, 两者间的相关系数为-0.3, 即气温偏低时寒潮出现次数较多, 这说明寒潮的出现与同期气温有密切的联系。利用Mann-Kendall突变检验法对山西省寒潮频次和同期气温距平的50年序列进行突变检测 (图略) 表明, 山西寒潮频次在2006年发生了突变, 与此同时, 气温也在2006年发生了突变。2006年以后, 随着气温的升高, 寒潮频次也在减少, 这再次表明, 气候变暖导致寒潮频次的减少。

文中分析表明, 20世纪90年代以来, 山西全省性寒潮频次在增加, 21世纪以来为近50年全省性寒潮最多的时期。研究表明, 随着气候变暖, 不少地区的极端天气气候事件在增加, 这在山西寒潮活动中也有体现, 即气候变暖会导致大范围寒潮这种极端天气事件频繁发生, 虽然寒潮频次总体在减少。

综上所述, 气候变暖导致山西寒潮频次减少, 寒潮开始迟, 结束早, 大范围寒潮的极端天气在增加。

3.2 与大气环流、海温的相关分析

为了分析山西寒潮变化的成因, 做好寒潮诊断和预测技术研究, 寻找影响寒潮的关键区、关键时段, 将1961—2010年山西寒潮频次序列与同期、前期500 h Pa, 海平面气压场和海温场逐月计算相关等信息进行研究。由此可发现, 在500 h Pa相关图上, 从前一年的6月至当年的12月期间不少月份都存在显著相关区。比如, 前期7月份 (图6a) , 俄罗斯中部为正显著相关区, 中心相关系数为0.4以上, 乌拉尔山、俄罗斯东部和朝鲜半岛以北则为负显著相关区, 最大相关系数在-0.4以上, 这种相关区的配置会在下一年引发异常的寒潮天气。前期12月份 (图6b) , 呈现出范围最大、相关最显著的区域, 北冰洋和北太平洋大范围为显著正相关区, 中心在东西伯利亚, 相关系数达0.5以上, 而贝加尔湖东南向延伸至副热带太平洋则为显著负相关区, 中心相关系数在-0.4以上, 这表明来自北冰洋, 尤其是来自东西伯利亚的冷空气, 配合贝加尔湖及其以东南的高度负异常会使后期寒潮频繁发生, 即来自东西伯利亚的冷空气是山西寒潮的主要源地之一。由此可知, 500 h Pa相关场特征更多的表现为, 高纬度的高度正异常配合低纬度的高度负异常往往会导致下一年寒潮出现次数较多, 这样的环流形势有利于来自高纬度的冷空气南下带来寒潮天气, 而不同路径的冷空气从正负中心的配置则可以表明相关情况。

在海平面气压相关图上 (图略) , 相关显著区主要出现在前一年的7月、12月, 当年的1月、2月、6月、7月、8月、9月、12月。前一年的12月 (图6c) 、当年的1月和2月显著相关区范围很大, 相关性较强, 且各月的分布具有相似性, 即在高纬度大约70°N以北为正相关, 而在中纬度40°~50°N附近分布不同的负相关中心, 中心位置随各月的变化而不同。值得一提的是, 2月份的负显著相关区域较大, 范围包括赤道中东太平洋—大西洋—北非。由此可见, 冬季来自北冰洋和西西伯利亚的冷空气是寒潮的主要来源。

海温相关场 (图略) , 无论从显著相关区的范围还是相关系数值看, 都比500 h Pa和海平面气压相关场要弱, 这说明, 寒潮与海温的关系不如与大气环流的关系密切。我们知道, 大气环流对天气气候的影响是直接的, 而海温对天气气候的影响是间接的, 海温异常通过遥相关影响大气环流异常, 导致寒潮天气发生。经过分析发现, 寒潮次数与海温的相关性主要体现在两个海区, 分别为北太平洋的中部和北大西洋的美国波士顿至亚速尔群岛附近, 这两个海区为负相关中心, 即海表面温度偏低说明山西寒潮出现频繁。要引起关注的是, 在春季3, 4, 5月的相关图上, 在北大西洋维持着北负南正的偶极子模态, 这在3月份尤其明显 (图6d) , 不少研究发现大西洋海温的三极子模态会对东亚气候带来影响, 通过研究发现, 山西寒潮的出现与北大西洋的北负南正的偶极子模态有着较密切的联系, 这为寒潮预测提供了一个着眼点。

说明:图中阴影区为相关系数超过|0.3|, 通过0.05显著性水平检验的区域。

4 小结

1961年以来, 山西寒潮日数呈减少趋势, 但存在区域差异, 北部寒潮减少, 中部寒潮增加, 南部变化不明显。近50年来, 山西寒潮强度变化趋势不明显, 但年代际差异显著。20世纪90年代以来, 山西寒潮初次出现的日期在推迟, 而寒潮结束的日期却在提前, 这种特征在进入21世纪以后表现得更突出。

山西寒潮频次与同期气温变化关系较密切, 气温偏高对应寒潮次数偏少, 二者同时在2006年出现突变。气候变暖导致寒潮频次减少;寒潮开始迟, 结束早;全省范围寒潮的极端天气在增加。

寒潮频次与前期、同期的大气环流场、海温场有显著相关区。500 h Pa高纬度的高度正异常配合乌拉尔山、贝加尔湖附近等的高度负异常与山西寒潮频次有显著相关, 冬季来自北冰洋、西西伯利亚和东西伯利亚的冷空气是寒潮的主要来源。寒潮次数与海温的显著相关区为北太平洋的中部和北大西洋的美国波士顿至亚速尔群岛附近, 当这两个海区温度偏低时, 往往对应的山西寒潮频次较多。北大西洋海温场的北负南正的偶极子模态对山西寒潮有明显影响, 其影响机制为海温异常通过遥相关影响大气环流异常, 从而引发寒潮。

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