局地水汽异常引起的非绝热加热对2016/2017年中国南方暖冬的影响

郑彬; 黄燕燕; 谷德军

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2019.026

局地水汽异常引起的非绝热加热对2016/2017年中国南方暖冬的影响

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.026

中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室, 广东广州 510641

基金项目:

国家重点研发计划 2018YFC1505801

广州市科技计划项目 201607010153

国家自然科学基金项目 41705089

国家自然科学基金项目 41675096

国家自然科学基金项目 41575043

广东省科技计划项目 2017B030314140

详细信息

通讯作者:
郑彬, 男, 福建省人, 副研究员, 主要从事季风气候变率及其预测研究。E-mail: zbin@gd121.cn

中图分类号: P434.5
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出版历程
- 收稿日期: 2018-08-22
- 修回日期: 2019-02-19
- 刊出日期: 2019-06-01

EFFECT OF DIABATIC HEATING INDUCED BY REGIONAL WATER VAPOR ANOMALIES IN 2016/2017 WARM WINTER OVER THE SOUTH OF CHINA

Guangzhou Institute of Tropical and Marine Meteorology/Guangdong Provincial Key Laboratoryof Regional Numerical Weather Prediction, CMA, Guangzhou 510641, China

摘要

摘要: 基于NCEP/NCAR再分析资料, 利用气温异常的倾向方程分析2016/2017年中国华北地区(100~115 °E, 35~45 °N)、西南地区(85~102 °E, 22~33 °N)和南方地区(108~118 °E, 22~33 °N)的暖冬事件。结果表明西南和华北地区的平流作用占主导地位, 而2016/2017年冬季中国南方暖冬主要是非绝热加热引起的。进一步通过水汽收支平衡的分析表明, 局地水汽异常对2016/2017年中国南方暖冬有重要贡献, 而其中土壤的水汽贡献约占50%。可能的机制如下:大气中正的水汽异常引起辐射加热增多, 导致气温升高, 土壤的感热增大, 土壤温度升高, 潜热通量变大, 从而向大气的水汽输送增多, 更多的水汽将导致更高的温度。
- 暖冬 /
- 非绝热加热 /
- 平流输送
Abstract: NCEP/NCAR reanalysis data are used to analyze a warm winter in 2016/2017 in three regions of China, i.e., North (100~115 °E, 35~45 °N), Southwest (85~102 °E, 22~33 °N) and South (108~118 °E, 22~33 °N), by analyzing the equation of air temperature budget. The results indicate that in the 2016/2017 warm winter event advection plays a main role over the north and southwest of China, but diabatic heating dominates over the south of China. Further analysis of moisture budget suggests that diabatic-heating-induced regional water vapor anomalies, about half of which come from soil, give great contribution to the 2016/2017 warm winter event over the south of China. A possible positive feedback mechanism is: positive water vapor anomalies increase radiation heat to warm the air, and then downward sensible heat flux increases soil temperature; as a result, larger upward latent heat flux leads to more water vapor, and then another cycle repeats.
- warm winter /
- diabatic heating /
- advection

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图 1 NCEP/NCAR资料得到的2016年12月—2017年2月平均中国地区表面气温异常（K）

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图 2 2016年12月—2017年2月平均中国南方(a)、华北(b)和西南(c)地区表面气温异常变化的收支（K）

ΔTa为气温异常变化，UCA和VCA分别为气候U和V风对异常气温的输送，UaA和VaA分别为异常U和V风对气候气温的输送，GW为全球变化的温度异常变率，DH为非绝热加热的贡献。

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图 3 2016年NCEP(a)和GPI (b)秋季（9—11月）降水异常

单位：mm/day。

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图 4 2016/2017年冬季异常表面风场（m/s，矢量）和位势高度（gpm，等值线）

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图 5 与2016/2017年冬季气温异常变化相关的中国南方地区异常热通量（W/m²）

SH为感热通量，NS和NL分别为净短波和长波辐射通量，LH为潜热通量。

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图 6 2016年12月—2017年2月中国南方地区累计降水量异常（mm）

带空心圆标记的为NCEP/NCAR资料，实线为GPI资料，虚线为零线。

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图 7 中国南方地区表面气温异常（K，柱状图）和比湿异常（g/kg，曲线）

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图 8 2016年12月—2017年2月平均中国南方地区表面比湿异常变化的收支（g/kg）

Δqa为比湿异常变化，Adv为平流项，Pra为降水贡献，LHa为潜热贡献。

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图 9 2016年12月—2017年2月中国南方地区表面变量的超前滞后相关

柱状图为比湿异常与气温异常的相关，实线为感热通量与气温异常的相关，虚线为潜热通量与去除平流外的比湿异常的相关。横坐标负值表示超前天数。

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图 10 局地水汽影响2016/2017年中国南方暖冬的示意图

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