第二节　短期气候预测技术研究


　　一、低温冷害预报技术

　　20世纪90年代初，黑龙江省气象科学研究所在承担三江平原攻关课题中，对低温冷害发生的规律和长期预报技术进行了研究。认为三江平原低温是大范围气候异常问题。反映在大气环流上，6～8月500百帕高度距平，在北半球北纬50°以南为大范围负距平，以北的中高纬度则以正距平为主，北半球盛行径向环流，在高纬度地区有暖高压脊或阻塞高压建立、冷空气活跃，经常扩散到北纬50°以南地区，三江平原受低压槽控制造成冷夏。研究发现，三江平原冷夏大多对应厄尔尼诺发生期，暖夏多数对应反厄尔尼诺盛行期。利用4、5月海温关键区与之遥相关存在的阿留申低压槽区，可预测7、8月三江平原低温。90年代后期，进一步研究认为，80年代以后极涡多偏在日界线阿拉斯加以北，副热带高压强，夏季北界位置偏南或正常，西伸脊点偏西，东亚区中纬度多以纬向环流为主，西南暖空气强，乌拉尔山低槽不易南下入侵黑龙江省，常受阿留申低压槽西退影响，冷空气不是特强，往往造成阶段性低温。80年代以后，厄尔尼诺发生时黑龙江省往往不出现冷夏，相反高温多雨。分析认为，应归结于厄尔尼诺增暖源地不同，海水增暖首先从中太平洋开始，如1969、1987、1991、1993和1994年。夏季为北脊南槽形势，副高强度增强，北界偏北偏西，孟加拉湾暖湿空气北上进入黑龙江省受阻于西伯利亚高压，长时间滞留，形成高温多雨。

　　黑龙江省气象台在以往东北夏季低温冷害研究结论的基础上，以6～8月平均气温距平小于等于（≤）－0.7℃为标准，划分了1951～2000年嫩江、松花江流域夏季冷暖等级。其中，高温年（≥1℃）有5年（1982、1988、1994、1997、2000年），偏高年（0.5℃～1.0℃）有7年（1955、1970、1973、1978、1980、1995、1999年），正常稍高年（0.0℃～0.5℃）有13年，正常稍低年（0.0℃～－0.5℃）有11年，偏低年（－0.5℃～－1.0℃）有8年（1956、1959、1960、1965、1971、1981、1992、1993年），低温年（＜1.0℃）有6年（1957、1964、1969、1972、1976、1983年）。研究认为，松嫩流域低温与全球温度变化基本同步，北半球平均气温的变化略有在松嫩流域之前的先兆特征，是东北亚大范围气候异常现象。分析1901～2000年气温资料得出，低温冷害集中发生在20世纪10年代、30年代和60～80年代，具有群发性。2000年前后，夏季气温处在高温半周期中，低温冷害发生机会几乎没有。关于低温发生的环流条件，研究认为，松嫩流域气温异常偏低时，在500百帕高度的平均环流是有反应的，首先相关呈带状分布，极地冷空气南下，使中高纬度高度降低，如果低压槽控制东亚地区，经常出现冷槽、冷涡，使气温持续偏低。综合100百帕高度场、海平面气压场分析结果认为，极地冷空气向南扩散、中高纬度高度下降、极涡活动偏向东亚一侧，副热带高压强度弱且偏南，冷空气直接入侵松嫩流域。夏季低温的预报技术研究提出：一是建立数理统计模型；二是建立物理因子概念模型，指出海温、火山活动、下垫面热力状况以及大型环流系统与夏季低温的联系，寻找有物理意义的预测信号，建立一种用于分析和预测的物理概念模型，如以ENSO循环为主线的夏季低温预测模型；三是动力气候模式输出产品释用模型；四是动力气候模式。

　　二、干旱与洪涝预报技术

　　气象科研人员利用1951～2000年松嫩流域年降水量和年平均气温计算近50年天气干旱指数，分析旱涝发展趋势。计算出趋势项系数为0.48／10年，表明松嫩流域向干旱发展。在旱涝阶段性上，大约有15年左右的干旱阶段性变化。20世纪60年代中期前为湿润阶段，60年代中期～70年代末为干旱阶段，80年代～90年代中期又转为湿润阶段，90年代中期以后又转为干旱阶段。研究认为，6～9月，500百帕高度从贝加尔湖以南到东北地区低压槽明显加深且向南伸展，甚至与低纬度季风槽连接，有利于松嫩流域降水增加，反之降水偏少；西太平洋副热带高压明显北进，北界达东经130°～东经140°，有利于降水增加，反之偏少；东亚阻塞高压存在与加强，位于雅库茨克到鄂霍茨克海，有利于降水增加，反之降水偏少。结合东亚中高纬度纬向环流、偏东风强弱与松嫩流域6～9月降水关系分析得出，若从贝加尔湖以南到东北地区低压槽加深，西太平洋副热带高压明显北进且东亚阻塞高压维持，有利于降水增加；东亚中高纬度代表西风强弱区域的纬向环流指数Ⅰz在低频阶段有明显的12年、25年周期变化，其变化与6～9月降水量呈很好的反位相关系。对影响旱涝的东亚环流和东亚高纬度阻塞形势进行了分型。研究认为，夏季降水与前期冬春季大西洋海温关系比较明显，与太平洋同期海温相关较好。典型多雨年的环流特征是乌拉尔山地区为高压脊控制、蒙古国东部为槽控制，下游的鄂霍茨克海地区由高压脊控制。典型少雨年的形势与此相反。对4～5月降水多少环流前兆分析认为，在前一年秋末冬初就有表现。

　　1996～1998年，黑龙江省气象科学研究所先后对旱涝成因及大气环流变化、海洋洋流热源变化、厄尔尼诺现象以及季风、寒潮活动对旱涝影响进行了研究。夏季出现洪涝的500百帕环流，在中高纬度地区盛行三波型。其高度槽分别在东经90°、西经60°和西经180°，极端中心偏在东半球。西太平洋副热带高压主体在东经130°～东经170°、北纬20°～北纬30°的洋面上，西伸脊点在东经130°，北界在北纬30°。东亚地区维持北槽南脊，槽位在东北地区，脊位在贝加尔湖东北至鄂霍茨克海。干旱的环流形势与洪涝形势几乎相反，往往是副高偏弱，极涡强而偏于西半球，西藏高原的暖脊北伸，暖空气控制黑龙江省。研究认为，西太平洋海域热源变化是造成洪涝的主要原因之一：亲潮区海温在冬季维持暖水，盛夏多雨；北太平洋9月海温与次年8月旱涝有一定关系。通过对厄尔尼诺、大气环流及黑龙江省旱涝灾害影响的分析得出：1951～1995年，发生中等强度以上厄尔尼诺共10次，其中8次对应黑龙江省夏季低温多雨，有6次造成重大灾害。按发生时间分析，春季型与秋季型厄尔尼诺对大气环流和黑龙江省天气的影响有很大差异：春季型发生7次，副高弱、偏南、西伸脊点前期偏东，有5次黑龙江省气温偏低，有6次夏季降水偏多，其中，1990年以来发生的3次，夏季气温偏高；秋季型发生3次，夏季多雨。研究表明，季风活动是造成黑龙江省降水的重要原因，是诊断旱涝的强信号。当副热带夏季风指数MI强时，亚洲大陆和西南印度洋气压低，北太平洋气压高，季风经向环流起作用。4、5月MI指数与6、7月降水关系明显。黑龙江省大的洪涝和干旱年，它的前两个月季风均有强或弱反映。