冬季不同形态乌拉尔山阻塞高压的季节内演变过程及其动力学机制

Ural blocking high (UB for simplicity) is one of the important circulation systems which could affect the weather and climate over China in boreal wintertime. The observational studies have demonstrated that there are several types of the configuration for UB, which reflects the diversity of the related dynamical mechanism. In order to elucidate the intrinsic physical meanings and the distinct impacts, it is necessary to clarify the similarities and differences of the dynamical features among different configuration types of UB, which has been a new point for the dynamical researches on UB. On the intraseasonal time scale and taking the different configurations of UB as the start point, the present project will (1) summarize the key features of circulation over both the upstream and downstream regions of the Ural Mountain; (2) reveal the influences of UB with different configurations on the cold air activity over East Asia; (3) search for the stratospheric precursory signals, and to illuminate the influence mechanism of the stratospheric precursory signals on the UB with different configurations via some theoretical methods, like the PV inversion, wave-zonal mean interaction; (4) elucidate the similarities and differences of the dynamical mechanism underlying UB with different configurations by some theoretical methods, i.e., transient eddy feedback forcing, dispersion of wave energy and energy conversion. Our project could be expected to offer some scientific bases for the enhancement of the medium and extended range weather forecast of the surface low air temperature over China, which obviously has the practical application values.

冬季乌拉尔山阻塞高压（简称乌阻）是影响我国冬季天气气候的一个重要环流系统。观测研究表明，乌阻实际上存在着多种发展形态, 这反映出其动力过程的多样性特征。因此，研究不同形态乌阻的动力学过程的共性及差异，阐明其物理内涵及影响，是我们深入乌阻动力学研究的一个新的切入点。本项目拟在季节内时间尺度上，以乌阻的不同形态为出发点，1）归纳出不同形态乌阻的关键特征及其与上下游环流的联系；2）揭示不同形态乌阻对东亚冷空气活动的影响；3）利用高频涡动反馈强迫、波能量频散和能量转换等理论手段，阐明不同形态乌阻的动力学机制上的异同；4）找出不同形态乌阻的平流层前兆信号，依据PV反演、波流相互作用等理论，阐明平流层前兆信号的影响途径和机制。可以预期，本项目的研究成果将为提高我国冬季低温的中期—延伸期预报提供科学依据，具有实际应用价值。

冬季乌拉尔山阻塞高压（简称乌阻）是影响我国冬季天气气候的一个重要环流系统。但观测研究表明，乌阻存在着多种类型, 这反映出其动力过程的多样性特征。因此，研究不同类型乌阻的动力学过程的共性及差异，阐明其物理内涵及影响，是我们深入乌阻动力学研究的一个新的切入点，这也是本项目的主要研究内容。..本项目研究发现，季内时间尺度上，乌阻会对我国东部气温产生不同影响。当乌阻的异常中心位于乌拉尔山以东（以西）地区，在其盛期后3-4天，我国东部地区地表气温将出现显著负（正）异常。不同类型乌阻在对流层上层呈现出不同的波列异常特征，这与不同的前期环流特征和Rossby波能量频散特征有关。高层的环流异常有利于低层的西伯利亚高压发生异常，进而通过异常的平流作用影响我国东部地区地表气温。以往人们认为乌阻的崩溃是我国东部寒潮的重要前期信号，而本成果则表明当乌阻中心的位置偏西时，它会引起截然相反的天气异常形势，这为预测我东部地区气温异常提供了很好的借鉴。..此外，与以往前人关注极端气温的长期变化趋势不同，本项目研究还表明我国北方地区的持续性低温和极端气温还存在着年代际变化特征，这与乌拉尔山地区的阻塞型环流异常的年代变化有关。从大气遥相关型角度来看，则上述环流变化对应着东大西洋/西俄罗斯型的年代变化。该成果提醒我们，在全球变暖的大背景下，还需要关注一些特定地区（比如我国北方地区）极端气温的变化特征和其背后机理，这有助于我们深入理解极端气温的长期变化特征。