2020年12月呼和浩特市氣溫偏低成因分析

牛永梅

(呼和浩特市氣象局，內蒙古 呼和浩特 010020)

在全球氣候變暖的大背景下，有研究表明華北地區作為我國現代響應最為明顯的地區之一，尤以冬春季增溫較為突出[1-3]。在冬季呈現出增溫的大趨勢下仍會有異常低溫的出現，楊晶等[4]發現近年內蒙古冬季極端低溫出現的頻率有所增大。異常低溫對日常生產生活會產生各種不利影響。2020年12月呼和浩特市氣溫較常年異常偏低，筆者從地面至對流層中層環流配置、中東太平洋海溫、西伯利亞高壓及AO指數對其造成的可能影響等方面探討異常低溫的形成原因，為日后的短期氣候預測工作積累一定的經驗。

1 2020年12月影響呼和浩特市的冷空氣勢力強勁

圖1 呼和浩特站12月逐日日均溫距平

2020年12月影響呼和浩特市地區的強冷空氣過程有兩次，集中在12日-14日的寒潮天氣過程中，各站48h最低氣溫降幅在8.1℃～14.8℃之間；月末28日-30日的寒潮天氣，全市48h降溫幅度在11.1℃～16.2℃之間，針對此次強寒潮天氣，呼和浩特市氣象局啟動了寒潮III級應急響應命令。在強勁冷空氣影響下，全市12月平均氣溫較常年值顯著偏低3.1℃；將呼和浩特測站12月逐日平均氣溫與常年同期值比較發現，如圖1所示，整個月中僅有兩日平均氣溫高于常年值，1日-25日，連續25日日均溫低于常年值，29日日均溫較常年值偏低達10.5℃。

2 2020年12月呼和浩特市氣溫偏低成因分析

2.1 地面至對流層中層環流配置

圖2 2020年12月北半球500hPa位勢高度

2020年12月北半球海平面氣壓場顯示，12月份的西伯利亞高壓異常強大，位于50°N，90°E～100°E位置附近的中心值超過1 040hPa(氣候平均值為1 030hPa)，呼和浩特市位于正變壓控制范圍內；850hPa位勢高度圖(圖略)，呼和浩特市處于西北氣流中；500hPa位勢高度圖上，如圖2所示，北半球極渦呈偶極型分布，共有兩個極渦中心，一個極渦中心位于鄂霍次克海北部；另一個極渦中心位于加拿大北部，亞洲中高緯環流呈“-+-”的三波型，烏拉爾山阻塞高壓和美洲西部高壓異常強盛，在極區打通，形成極地高壓，導致極渦分裂南壓。北半球極渦分裂南下，加之大的環流經向度，偏北氣流不斷引導冷空氣南下，與分裂南下的極渦共同影響呼和浩特地區。從地面至對流層中層環流配置上來看呼和浩特地區整層均為冷平流控制，冷空氣入侵勢力強。

2.2 12月西伯利亞高壓指數的影響

西伯利亞高壓是冬季影響亞洲地區的重要環流因子之一[5]，利用1961年～2019年共59年12月的NCEP再分析海平面氣壓場格點資料，取40°N～60°N，80°E～100°E區域的海平面氣壓值為西伯利亞高壓指數，并將其距平值與呼和浩特市境內各測站當年12月平均氣溫做相關性，結果表明兩者存在明顯的負相關關系，各測站均通過0.01信度檢驗，這與龔道溢等人[5]對西伯利亞高壓強度與歐亞絕大部分地區的關系研究結果相一致。而2020年12月西伯利亞高壓較常年平均值為正距平，對應的12月氣溫為負距平。

2.3 AO指數與氣溫變化

北極濤動(AO)表征北極上空氣壓的變化狀態，通常冷空氣處于北極附近，對應的北極上空為強低壓，而當北極地區轉為高壓時，極地冷空氣受擠壓而向南運動，此時AO指數下降，冷空氣為所過之地帶來寒潮或強降溫天氣[6]。1961年～2019年逐年的12月AO指數距平值與呼和浩特市境內各測站當年12月平均氣溫相關性結果表明兩者存在正相關關系，各測站均通過0.05信度檢驗。2020年12月AO為負位相，對應的12月氣溫為負距平。此結果與前人結論一致[7，8]:冬季AO指數負位相時，內蒙古冬季氣溫偏低，反之。

AO指數的正(負)位相與12月氣溫的暖(冷)有很好的對應關系，如圖3所示。12月初AO指數由正位相轉為負位相會導致大量冷空氣南下，是12月氣溫偏低的原因之一[9]。

圖3 2020年11月1日-2021年2月28日AO指數和日平均氣溫

2.4 赤道中東太平洋海溫的影響

國家氣候中心監測表明，自2020年8月開始，赤道中東太平洋經歷了一次中等強度的拉尼娜事件，于2021年4月結束。歷史上于當年夏季赤道中東太平洋進入拉尼娜狀態的相似年份有1970年、1973年、1998年、2007年、2010年和2011年，其12月呼和浩特市境內7個測站的氣溫距平統計，見表1，表中結果顯示，當赤道中東太平洋海溫偏冷時，當年12月份呼和浩特氣溫為正距平或負距平的概率相當，因此不能將海溫冷暖作為預測12月氣溫的唯一指標。

表1 相似年份當年12月氣溫距平統計

3 結論

2020年12月從地面至對流層中層環流配置上來看呼和浩特地區整層均為冷平流控制，冷空氣入侵勢力強、西伯利亞高壓指數較常年平均值為正距平、AO為負位相和赤道中東太平洋海溫偏冷等共同影響，導致2020年12月呼和浩特地區出現異常低溫。