黃 菲，胡蓓蓓，2，周 曉，房永生

（1.中國海洋大學(xué)物理海洋實(shí)驗(yàn)室、山東省高校海洋-大氣相互作用與氣候重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島266100；2.南海艦隊(duì)海洋水文氣象中心，廣東湛江524001）

中國冬季極端低溫事件的多尺度特征?

黃 菲1，胡蓓蓓1，2，周 曉1，房永生1

（1.中國海洋大學(xué)物理海洋實(shí)驗(yàn)室、山東省高校海洋-大氣相互作用與氣候重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島266100；2.南海艦隊(duì)海洋水文氣象中心，廣東湛江524001）

利用1961—2010年中國487站逐日氣溫資料，以35°N為界分北方區(qū)域和南方區(qū)域研究中國冬季極端低溫事件的多尺度變化特征。研究表明：南、北方區(qū)域極端低溫站點(diǎn)發(fā)生率呈現(xiàn)出準(zhǔn)雙周的氣候季節(jié)內(nèi)振蕩，南、北方區(qū)域冬季極端低溫頻數(shù)和強(qiáng)度的長期變化一致，均呈減小趨勢，頻數(shù)和強(qiáng)度的趨勢變化分別為-0.247 d／10 a（北方）、-0.352 d／10 a（南方）和-0.332℃／10 a（北方）、-0.467℃／10 a（南方），南方區(qū)域減小更迅速。北方區(qū)域極端低溫頻數(shù)和強(qiáng)度的年際和年代際變化信號強(qiáng)度相當(dāng)，南方區(qū)域則以年際變化為主。進(jìn)一步研究表明，當(dāng)極端低溫頻數(shù)的線性趨勢由正值變?yōu)樨?fù)值，相應(yīng)的大氣環(huán)流由北極濤動(dòng)負(fù)位相變?yōu)檎幌?。對年際變化分量（＜8 a），北方區(qū)域極端低溫事件偏多時(shí)，海平面氣壓場表現(xiàn)為2波的定常波結(jié)構(gòu)，西伯利亞高壓和阿留申低壓增強(qiáng)，對流層中層貝加爾湖槽加強(qiáng)；南方區(qū)域極端低溫事件偏多時(shí)，海平面氣壓表現(xiàn)為偶極子型的1波結(jié)構(gòu)，歐亞大陸和大西洋為正距平，北美大陸和太平洋為負(fù)距平，對流層中層?xùn)|亞大槽加強(qiáng)南伸。對年代際變化分量（≥8 a），大氣環(huán)流形勢都表現(xiàn)為北極濤動(dòng)負(fù)位相，南方區(qū)域不顯著。

極端低溫頻數(shù)；多尺度變化特征；線性趨勢；西伯利亞高壓；東亞大槽

進(jìn)入21世紀(jì)以來，氣候變化已經(jīng)成為人們最關(guān)注的話題之一。IPCC報(bào)告［1-3］持續(xù)指出，全球平均地表溫度在不斷升高，且溫度升高趨勢在增加。丁一匯等［4］也指出，近百年來中國年平均地表氣溫明顯增加，且比同期全球升溫幅度平均值略高。秦大河［5］則指出，未來100年全球和我國氣候?qū)⒗^續(xù)變暖。極端溫度事件作為極端天氣氣候事件的組成部分，與全球變暖有著非常密切的關(guān)系。受全球變暖這種氣候變化最直接的影響，極端溫度事件的頻率和強(qiáng)度出現(xiàn)了明顯的變化。大量研究一致表明［6-12］，相對于極端高溫事件的加劇發(fā)生，極端低溫事件在逐漸減少，這種變化要比極端高溫的變化更劇烈，對全球平均溫度變化的敏感性要高于極端高溫。中國極端最低溫度的變率以春、秋2季為最大，且在北方變化比較明顯［13］。1990年代后期以來冬季極端低溫頻數(shù)變化逐漸趨于平緩［14］，冬季極端最低氣溫距平近年略有回落［15］。但在全球回暖的大背景下，不能忽略仍會(huì)出現(xiàn)長時(shí)間的持續(xù)極端低溫事件［16］。

Wang等［17］對東亞冬季氣溫主要變化模態(tài)的分析表明，東亞冬季氣溫主要表現(xiàn)為偏北變化型和偏南變化型2種模態(tài)；我國極端低溫也有明顯的區(qū)域性特征［13］，中國區(qū)域性極端低溫事件最低溫度和幾何中心緯度的頻次分布均為雙峰特征，30°N和42°N發(fā)生頻次較高［14］。基于此，本文將分北方區(qū)域和南方區(qū)域來研究中國冬季極端低溫事件在不同時(shí)間尺度上的變化特征，并進(jìn)一步分析與之相聯(lián)系的大氣環(huán)流形勢。

1 資料和方法

1.1資料選取

本文所用的逐日氣溫資料取自國家氣象信息中心整編的中國大陸730站的逐日資料數(shù)據(jù)集。這套資料經(jīng)過了嚴(yán)格的質(zhì)量控制，剔除了原始數(shù)據(jù)中有較大的非氣象誤差（如站點(diǎn)遷徙、資料缺測大于10次等）的站點(diǎn)，剩余臺(tái)站中的缺測值，由該臺(tái)站缺測日前后兩日溫度的平均值代替，對極個(gè)別的臺(tái)站的明顯錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，篩選出487個(gè)的臺(tái)站（見圖1（a））。大氣資料主要來自于美國國家環(huán)境預(yù)測中心／國家大氣研究中心（NCEP／NCAR）發(fā)布的月平均全球再分析資料，包括分辨率為2.5（°）×2.5（°）的海平面氣壓場和500 hPa位勢高度場；高斯網(wǎng)格的地面2 m處的氣溫場，其緯向分辨率為1.875°，經(jīng)向?yàn)椴痪鶆蚍植?。本文資料時(shí)間時(shí)段取在1961年1月～2010年12月，文中冬季指前一年12月～當(dāng)年2月，得到1962—2010共49個(gè)冬季。

1.2各指數(shù)的定義

參考有關(guān)極端低溫閾值的定義［18］，將1962—2010年冬季中國487站逐日最低氣溫資料按照升序排列，取第1個(gè)百分位的值定義為該測站冬季的極端低溫閾值。如果該測站某日最低氣溫低于該閾值，則認(rèn)為該測站該日發(fā)生了極端低溫事件。

北極濤動(dòng)指數(shù)來自于美國海洋大氣局氣候預(yù)測中心（CPC）；用500 hPa上（60°E～100°E、55°N～70°N）區(qū)域平均的位勢高度距平來表示歐亞地區(qū)阻塞強(qiáng)度指數(shù)；把西伯利亞高壓范圍內(nèi)3點(diǎn)（60°N，100°E；60°N，90°E；50°N，100°E）的海平面氣壓距平和作為西伯利亞高壓強(qiáng)度指數(shù)；用500 hPa上（110°E～130°E、20°N～40°N）區(qū)域平均的位勢高度距平來表示東亞大槽指數(shù)。這些指數(shù)均做標(biāo)準(zhǔn)化處理。

1.3分析方法

本文采用的客觀分析方法主要有諧波分析方法、經(jīng)驗(yàn)函數(shù)正交分解（EOF）方法、線性回歸和相關(guān)分析。線性趨勢的計(jì)算采用最小二乘法，趨勢統(tǒng)計(jì)顯著性檢驗(yàn)采用T分布檢驗(yàn)方法，并采用Monte Carlo方法［19-20］來估計(jì)相關(guān)系數(shù)的臨界值。

2 中國極端低溫事件的多尺度特征

2.1氣候平均的經(jīng)向分布及季節(jié)內(nèi)變化

王曉娟等［14］發(fā)現(xiàn)，中國區(qū)域性極端低溫事件幾何中心緯度的頻次分布為雙峰特征?？疾鞖夂驊B(tài)的1962—2010年1月平均氣溫的空間分布（見圖1（a））可以發(fā)現(xiàn)，1月平均氣溫隨緯度由南至北逐漸降低，0°C等值線位于秦嶺-淮河一線，將中國分為南北兩部分。進(jìn)一步考察極端低溫頻數(shù)隨緯度的概率密度分布（見圖1（b））可以看出，極端低溫頻數(shù)也呈現(xiàn)雙峰分布，即極端低溫事件存在2個(gè)密集發(fā)生的緯度帶，分別位于30°N和40°N附近?？紤]到中國緯度跨度大的特征，本文以35°N（見圖1（a）黑實(shí)線）為界將中國劃分為北方區(qū)域（240站）和南方區(qū)域（247站）進(jìn)行研究。

圖1 （a）1962—2010年1月平均氣溫的分布（b）極端低溫頻數(shù)隨緯度的概率密度分布Fig.1 （a）The averaged surface air temperature of January in China during 1962—2010

圖2給出了冬季南、北方區(qū)域極端低溫站點(diǎn)發(fā)生率隨時(shí)間的變化。對于北方區(qū)域（見圖2（a）），冬季極端低溫站點(diǎn)發(fā)生率有4個(gè)高峰時(shí)段（超過1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的時(shí)段），主要為12月27～29日、1月2～5日、1月12～16日和1月29日～2月1日；南方區(qū)域（見圖2（b））的高峰時(shí)段與北方區(qū)域類似，但南方區(qū)域滯后北方區(qū)域1天時(shí)二者相關(guān)最高（r=0.845），南方區(qū)域較北方區(qū)域的特征為發(fā)生率高、持續(xù)時(shí)間短。北方區(qū)域極端低溫站點(diǎn)發(fā)生率最高是1月15日，主要是因?yàn)榘l(fā)生率超過10%的年數(shù)多，1990年代末發(fā)生率更是超過了20%，而其他高峰時(shí)段超過10%的年份少，主要集中在1980年代之前。南方區(qū)域極端低溫站點(diǎn)發(fā)生率最高是1月31日，雖然這一時(shí)段發(fā)生率超過10%主要集中在1980年代之前，但有多年的發(fā)生率高達(dá)30%以上；另外，12月28日的發(fā)生率次之，這一時(shí)段發(fā)生率高的年份較多，且在1990年代初發(fā)生率在30%以上。不論是南方還是北方地區(qū)，極端低溫站點(diǎn)發(fā)生率都呈現(xiàn)出氣候平均，冬季的4次平均周期為準(zhǔn)雙周的氣候季節(jié)內(nèi)振蕩過程，這可能與冬季中緯度阻塞活動(dòng)的準(zhǔn)雙周振蕩以及相應(yīng)的寒潮冷空氣南下過程有關(guān)［21］，只是北方強(qiáng)冷空氣活動(dòng)多發(fā)生在隆冬時(shí)節(jié)（1月中旬），而南方則在12月底和1月底多發(fā)。

圖2 冬季極端低溫站點(diǎn)發(fā)生率隨時(shí)間的變化Fig.2 Day-year cross-sections of winter EMT station frequency

圖3 1962—2010中國極端低溫頻數(shù)和強(qiáng)度的距平時(shí)間序列Fig.3 Time series of EMT frequency and intensity anomalies in China during 1962—2010

2.2南、北方極端低溫的頻數(shù)和強(qiáng)度的多尺度變化

為了滿足實(shí)際應(yīng)用的某些特定要求和具備優(yōu)良性能，同時(shí)考慮到便于加工和檢測、提高制造和測量的精度、減少成本、避免依賴高檔高精度加工設(shè)備等方面，工程中廣泛采用一類廓線形狀簡單的平面盤形凸輪(以下簡稱為簡單廓線凸輪)，其廓線是圓弧、直線、漸開線、橢圓、阿基米德螺線、對數(shù)螺旋等曲線或它們的組合[1～11]。其中，圓盤凸輪(又稱單圓弧盤形凸輪[12])的廓線是圓，形狀最簡單，制造和測量最容易。充分研究簡單廓線凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性，確定其適用場合，促進(jìn)其更多應(yīng)用，具有顯著的學(xué)術(shù)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2.2.1 線性趨勢 圖3（a）、3（c）顯示，南、北方區(qū)域極端低溫頻數(shù)的距平時(shí)間序列均呈顯著的下降趨勢，且南方區(qū)域下降得更迅速，趨勢系數(shù)分別為-0.247 d／10a（北方）和-0.352 d／10a（南方）。極端低溫強(qiáng)度的變化與頻數(shù)的變化一致，依然是南方地區(qū)比北方地區(qū)極端低溫強(qiáng)度的下降趨勢更明顯，分別為-0.332℃／10a（北方）和-0.467℃／10a（南方）。二者的時(shí)間序列相關(guān)系數(shù)均在0.95以上，故下文重點(diǎn)分析極端低溫頻數(shù)的變化特征。

2.2.2 年際、年代際變化 對區(qū)域平均的極端低溫頻數(shù)和強(qiáng)度距平時(shí)間序列去趨勢后采用諧波濾波，將周期小于8a的變化作為年際變化分量（見圖3中的紅色實(shí)線），而周期大于8a的作為年代際變化分量（見圖3中的藍(lán)色實(shí)線）。分析發(fā)現(xiàn)北方區(qū)域極端低溫頻數(shù)和強(qiáng)度的年際和年代際變化信號強(qiáng)度相當(dāng)，方差貢獻(xiàn)各占約50%，其中極端低溫頻數(shù)的年代際信號略強(qiáng)（見圖3（a）、（b）），方差貢獻(xiàn)約51.0%，而極端低溫強(qiáng)度的年際變化信號略強(qiáng)，方差貢獻(xiàn)占53.5%。南方區(qū)域則明顯以年際變化為主（見圖3（c）、（d）），極端低溫的頻數(shù)和強(qiáng)度的方差貢獻(xiàn)分別達(dá)到76.0%和73%，其年代際變化分量只占年際變化方差貢獻(xiàn)的約三分之一。

2.3極端低溫頻數(shù)多尺度變化的空間特征

2.3.1 線性趨勢的空間分布 1962—2010年中國冬季極端低溫頻數(shù)趨勢系數(shù)的空間分布（見圖4）表明，南方區(qū)域的趨勢系數(shù)均為負(fù)值，表現(xiàn)為極端低溫頻數(shù)一致減少的變化，其中長江中下游、華南沿海，四川、云南部分地區(qū)為顯著減少區(qū)域，趨勢系數(shù)可達(dá)-0.8 d／10a；北方區(qū)域大部分趨勢系數(shù)為負(fù)值，其中華北地區(qū)的趨勢系數(shù)減少得最顯著；另外，新疆南部、甘肅西北部、內(nèi)蒙古西部，河套地區(qū)、遼寧北部及吉林西北部的部分區(qū)域的趨勢系數(shù)為正值，但未過95%的置信度檢驗(yàn)。從極端低溫頻數(shù)趨勢系數(shù)的空間分布也可以看出南方區(qū)域的趨勢比北方區(qū)域減少得更迅速?；?；在年代際變化尺度上，極端低溫頻數(shù)變化主要集中在35°N以北的北方地區(qū)（見圖5（b）），主要分布在內(nèi)蒙古和新疆南部地區(qū)。年際變化尺度上時(shí)間序列在1980年代以后趨于平緩，與南方區(qū)域平均的極端低溫頻數(shù)年際變化分量的相關(guān)系數(shù)為0.91；年代際變化尺度上時(shí)間序列表現(xiàn)為準(zhǔn)10 a的周期振蕩，1980年代之前振幅較大，1980～1990年代為負(fù)位相，近10a則轉(zhuǎn)為正位相，與北方區(qū)域平均的極端低溫頻數(shù)年代際變化分量的相關(guān)系數(shù)達(dá)0.95。無論是年際振蕩還是年代際變化分量，所對應(yīng)的中國南、北方極端低溫事件的頻數(shù)都存在1980年代以后振幅明顯減小的年代際轉(zhuǎn)型特征。

圖4 1962—2010年中國冬季極端低溫頻數(shù)趨勢系數(shù)Fig.4 Trend coefficients of winter EMT frequency during 1962—2010

3 南、北方區(qū)域極端低溫事件相關(guān)的大氣環(huán)流特征

3.1線性趨勢

與南、北方區(qū)域極端低溫頻數(shù)線性趨勢相聯(lián)系的大氣環(huán)流形勢極為相似，極端低溫事件偏多時(shí)，海平面氣壓場表現(xiàn)為環(huán)狀模結(jié)構(gòu)，在高緯地區(qū)為正異常，中低緯度為負(fù)異常，即類似于北極濤動(dòng)的負(fù)位相分布［22］。地面2 m最低氣溫在海洋上為顯著的負(fù)異常，北冰洋為負(fù)異常中心，在歐亞大陸烏拉爾地區(qū)、貝加爾湖至中國東北地區(qū)、北美大陸北部為顯著的負(fù)異常、北非地區(qū)為顯著正異常（見圖6（a）、（d））。結(jié)合下降的線性趨勢，上述空間分布表明，隨著全球增暖，中國大部分極端低溫頻數(shù)減少，它對應(yīng)著北半球大范圍的氣溫增暖，特別是北極區(qū)域的顯著增暖，對應(yīng)的海平面氣壓場上表現(xiàn)為北極濤動(dòng)從負(fù)相趨于向正位相轉(zhuǎn)變。500 hPa位勢高度場上（見圖7（a）、（d）），中高緯度位勢高度場呈現(xiàn)出3波的定常波結(jié)構(gòu)，當(dāng)南、北方區(qū)域線性趨勢在1980年代中期由正位相轉(zhuǎn)為負(fù)位相時(shí)（見圖3（a）、（c）），阿留申低壓和冰島低壓加強(qiáng)，烏拉爾山阻塞高壓減弱，而北美和歐亞中低緯度位勢高度異常升高。

3.2年際變化

在年際變化尺度上，北方區(qū)域極端低溫事件偏多時(shí)，北半球海平面氣壓場上呈現(xiàn)出2波的定常波結(jié)構(gòu)（見圖6（b）），歐亞大陸和北美大陸為正距平，大西洋和太平洋為負(fù)距平。在東半球，海平面氣壓正異常中心位于新地島南部，并向東西方向伸展，在貝加爾湖附近向東南擴(kuò)展，控制東亞地區(qū)30°N以北的區(qū)域，負(fù)異常中心位于阿留申群島附近，使得阿留申低壓增強(qiáng)。地面2 m處最低氣溫在西西伯利亞至貝加爾湖地區(qū)有顯著的負(fù)異常，中國東北和河套地區(qū)的負(fù)異常也超過了90%的顯著性檢驗(yàn)。南方區(qū)域極端低溫事件偏多時(shí)，北半球中高緯度地區(qū)的海平面氣壓場上表現(xiàn)為偶極子型的1波結(jié)構(gòu)（見圖6（e）），大西洋和歐亞大陸為正異常中心，太平洋和北美地區(qū)則為負(fù)異常中心；在東亞地區(qū)，海平面氣壓正異常中心在西西伯利亞至中西伯利亞地區(qū)，較北方型的偏南，另外，高壓脊沿青藏高原東側(cè)南下至南海一帶。負(fù)異常中心位于副熱帶太平洋，在東亞大陸與副熱帶太平洋之間的緯向氣壓梯度加大，使得在這一地區(qū)存在異常北風(fēng)。地面2 m最低氣溫在長江中下游及以南地區(qū)為顯著的負(fù)異常，中心位于華南沿海。

圖5 中國極端低溫頻數(shù)（去趨勢）的EOF分析第一模態(tài)的時(shí)空分布Fig.5 The first EOF mode of the EMT frequency（trend removed）

圖6 與中國極端低溫頻數(shù)相聯(lián)系的海平面氣壓回歸場（等值線，間隔為0.5 hPa）和地面2 m大氣溫度（填色等值線：超過90%的信度檢驗(yàn)，單位：℃）Fig.6 Sea level pressure（contours interval is 0.5 hPa）and surface air temperature（color shadings indicate that the correlation coefficients are statistically significant over 90%significance level.Unit：℃）anomalies regressed by the EMT frequency

500hPa位勢高度場，北方區(qū)域極端低溫事件偏多時(shí)，北極地區(qū)位勢高度為正異常，中心位于巴倫支海，在貝加爾湖以西、以南的地區(qū)、北太平洋有顯著的負(fù)異常中心，使得冷空氣堆積并南下影響中國（見圖7（b））。南方區(qū)域極端低溫事件偏多時(shí)，歐亞大陸高緯度地區(qū)為正異常，東北亞地區(qū)為正異常中心，中國東部及北太平洋副熱帶地區(qū)為負(fù)異常，中國東部130°E附近為顯著的負(fù)異常中心，使得東亞大槽加強(qiáng)，槽后偏北風(fēng)引導(dǎo)冷空氣南下至華南地區(qū)（見圖7（e））。

圖7 與中國極端低溫頻數(shù)相聯(lián)系的500 hPa位勢高度回歸場（等值線：位勢高度場，間隔為10 gmp；填色等值線：超過90%的信度檢驗(yàn)）Fig.7 The 500 hPa geopotential height anomalies regressed by EMT frequency（contour interval is 10 gmp，color shadings indicate that the correlation coefficients are statistically significant over 90%significance level）

3.3年代際變化

在年代際變化尺度上，北方區(qū)域極端低溫事件偏多時(shí)，海平面氣壓場表現(xiàn)為顯著的北極濤動(dòng)負(fù)位相，海平面氣壓在北極地區(qū)為正異常，北太平洋和北大西洋分別有一個(gè)負(fù)異常中心；地面2 m最低氣溫在歐亞大陸為負(fù)異常，中心位于貝加爾湖以東至中國東北地區(qū)，在北美大陸則為顯著正異常（見圖6（c））。500 hPa位勢高度場（見圖7（c）），烏拉爾山附近有顯著的正異常中心，并向南伸展至50°N，而歐洲西部和貝加爾湖地區(qū)為顯著負(fù)異常中心，顯示出類歐亞型正位相的遙相關(guān)波列結(jié)構(gòu)［23］，歐亞型與北方區(qū)域極端低溫頻數(shù)為正相關(guān)關(guān)系（相關(guān)系數(shù)r=0.326），即與北方區(qū)域溫度為負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與吳洪寶［24］、劉毓赟和陳文［25］的結(jié)論相似。南方區(qū)域極端低溫事件偏多時(shí)，高、低空大氣環(huán)流形勢與北方區(qū)域類似，在緯度上稍有偏差，但均不過90%的置信度檢驗(yàn)，并不十分顯著（見圖6（f）、7（f））。

從表1中可以看出，南、北方區(qū)域極端低溫頻數(shù)的線性趨勢與北極濤動(dòng)呈負(fù)相關(guān)。當(dāng)極端低溫頻數(shù)減小（從正值變?yōu)樨?fù)值），北極濤動(dòng)則從負(fù)位相變?yōu)檎幌?；與阻塞高壓、西伯利亞高壓、東亞大槽的強(qiáng)度則呈正相關(guān)，即極端低溫頻數(shù)減小，上述系統(tǒng)強(qiáng)度減弱。在年際尺度上，北方區(qū)域主要受西伯利亞高壓和北極濤動(dòng)的影響，南方區(qū)域受西伯利亞高壓和東亞大槽影響。在年代際變化尺度上，北方區(qū)域主要受西伯利亞高壓的影響，南方區(qū)域與北極濤動(dòng)和東亞季風(fēng)各系統(tǒng)間的相關(guān)不顯著。

6 結(jié)論本文利用1961—2010年NCEP／NCAR再分析資料和中國487站逐日最低氣溫資料，以35°N為界分北方區(qū)域和南方區(qū)域研究中國冬季極端低溫事件在不同時(shí)間尺度上的變化特征，并進(jìn)一步分析與之相聯(lián)系的大氣環(huán)流形勢，研究表明：

（1）南、北方區(qū)域冬季極端低溫站點(diǎn)發(fā)生率有4個(gè)高峰時(shí)段，呈現(xiàn)出準(zhǔn)雙周的氣候季節(jié)內(nèi)振蕩過程，北方強(qiáng)冷空氣活動(dòng)多發(fā)生在隆冬時(shí)節(jié)（1月中旬），而南方則在1月底和12月底多發(fā)。

（2）南、北方區(qū)域平均的極端低溫頻數(shù)和強(qiáng)度均呈下降趨勢，且南方區(qū)域下降得更迅速。去趨勢后北方區(qū)域平均的極端低溫頻數(shù)和強(qiáng)度的年際和年代際變化信號強(qiáng)度相當(dāng)，其中極端低溫頻數(shù)的年代際信號略強(qiáng)，而極端低溫強(qiáng)度的年際變化信號略強(qiáng)，南方區(qū)域極端低溫頻數(shù)和強(qiáng)度則以年際變化為主。

（3）南、北方區(qū)域平均的極端低溫頻數(shù)的線性趨勢由正值轉(zhuǎn)為負(fù)值時(shí)，與之相聯(lián)系的大氣環(huán)流形勢表現(xiàn)為：海平面氣壓場由北極濤動(dòng)負(fù)位相轉(zhuǎn)為正位相，對流層中高層為3波的定常波減弱，海洋尤其北極地區(qū)的氣溫顯著變暖。

（4）年際變化尺度上，北方區(qū)域極端低溫偏事件多時(shí)，海平面氣壓場表現(xiàn)為2波的定常波結(jié)構(gòu)，西伯利亞高壓和阿留申低壓增強(qiáng)，對流層中層貝加爾湖槽加強(qiáng)，沿西北路引導(dǎo)冷空氣影響中國北方地區(qū)；南方區(qū)域極端低溫事件偏多時(shí)，海平面氣壓表現(xiàn)為偶極子型的1波結(jié)構(gòu)，歐亞大陸和大西洋為正距平，北美大陸和太平洋為負(fù)距平，對流層中層?xùn)|亞大槽加強(qiáng)南伸，引導(dǎo)冷空氣沿青藏高原東側(cè)南下影響中國南方地區(qū)。年代際變化尺度上，南、北方區(qū)域的大氣環(huán)流形勢都表現(xiàn)為北極濤動(dòng)負(fù)位相，但南方區(qū)域不顯著。

表1 中國南、北方區(qū)域極端低溫頻數(shù)線性趨勢、年際和年代際分量與各指數(shù)的相關(guān)系數(shù)Table 1 Correlation coefficients between linear trends，the inter-annual component and the inter-decadal component of winter EMT frequency in the north and south of China and atmospheric circulation indices（Arctic Oscillation index（AOI），blocking high index（BHI），Siberia high index（SHI），and the East Asian Trough index（EATI））

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Multi-Scale Variations of Winter Extreme Minimum Temperature in China

HUANG Fei，HU Bie-Bei，ZHOU Xiao，F(xiàn)ANG Yong-Sheng
（1.The Lab of Physical Oceanography.The Key Laboratory of Shandong Universities Ocean-Atmosphere Interaction and Climate，Ocean University of China，Qingdao 266100，China；2.Naval Oceanographic Hydrometeorological Center of South China Sea Fleet，Zhanjiang 524001，China）

Based on the data set of daily minimum temperature in China during 1961—2010，multi-scale variations of winter extreme minimum temperature（EMT）over the north and south of China divided by 35°N latitude line，are analyzed.Results show that the EMT frequency in the north and south of China both have quasi-biweekly climatological intraseasonal oscillation.In the north of China，the EMT frequency and intensity anomalies are decreased by 0.247 d／10a and 0.332℃／10a，respectively.While The EMT frequency and intensity anomalies are decreased rapidly by 0.352 d／10a and 0.467℃／10a in the south of China，respectively.For the north of China，the variance contribution between inter-annual（IA）and inter-decadal（ID）components of EMT frequency and intensity are almost equal.While for the south of China，the IA component variance contribution accounts for about two-thirds of total variance，and the ID component explains only about one-third of total variance.Further study shows that the Arctic oscillation changes from negative to positive phase when the frequencies of EMT changes from positive to negative linearly in the north and south of China.At inter-annual timescales（periods less than 8 yr），as the frequency of EMT in the north of China is more，characterized by Lake Baikal trough strengthened and enhanced Siberian High and Aleutian Low，associated with stationary wavenumber 2 structures.As the frequency of EMT in the south of China is more，atmospheric circulation features a strengthened East Asian trough and positive anomalous sea level pressure over Eurasia and the Atlantic Ocean，while the North A-merican continent and the Pacific showing negative anomaly，closely related to a wavenumber 1 pattern. At inter-decadal timescales（periods longer than 8 yr，the linear trend removed），the increased EMT frequency in the north of China is associated with the negative phase of Arctic oscillation，but it is not significant in the south of China.

extreme minimum temperature frequency；multi-scale variations；linear trend；Siberian High；East Asian trough

P466

A

1672-5174（2014）10-042-09

責(zé)任編輯 龐 旻

全球變化研究國家重大科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（2010CB951403；2012CB955604）資助

2013-11-05；

2013-12-01

黃 菲（1971-），女，教授，博導(dǎo)。E-mail：huangf＠ouc.edu.cn