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1982年1月寒潮天气环流的两次记录
A.华格纳,詹姆斯·瓦格纳
气候分析中心,全国气象中心/国家气象局/美国国家海洋和大气局,
华盛顿,博士.20233
1.平均环流
1982年期间,70kPa主要环流特征为在东北美洲及西大西洋有一个宽广、强大的低气压并且在欧亚地区具有一个超低压,越过满洲及东部太平洋中心有一个低压(图1和2)。从东太平洋和西欧的山脉能够发现一个趋势,即从两波数到全部模型。在本月内,连接两个山脉且横穿格林兰和北极圈海峡的正高度异常与不同位置的阻塞有关(图2)。从十月开始,当这种阻塞变得强大并且越过格林兰集中于一个位置时,这个模型代表着一种改变(Taubensee,1982)。
图1. 1982年1月平均70kPa等高线
位于中西太平洋南侧且来自美国中部平均70kPa极大风向东横穿大西洋(图3),但是北半球西部的平均风速强度超过正常值2m/s,而它的最大值接近40°N。平均地转风速在西大西洋被提高,那里最高值为21m/s比正常值高7m/s。东欧低压平均速度为6m/s也比正常值高。这两个区域斜压性强,经常出现风暴且气温很低,而北极圈空气接近海洋源头的相对温暖空气(图4)。
图2. 1982年1月背离正常值的平均70kPa高度 |
图3. 1982年1月平均70kPa地转风速 实线箭头表示最大风速的观测轴线、虚线表示正常值 |
图4. 1982年1月背离正常值的100-70kPa厚度 |
图5. 1982年1月背离正常值的平均地表气温(来自国家海洋和大气管理统计报道服务和世界农业观点,博德,1982) |
2.温度
在北美南部的平原和河谷地区及墨西哥湾区域的美国大陆落基山脉风水岭的大部分国家东部,平均温度低于正常值或在正常值范围内。在落基山脉的西部,由于巨变的天气形势和当地的影响而出现了强大的混合模型,例如在年初时,位于爱达荷和俄勒冈州等一些地区的异常雪深覆盖(图5)。
太平洋东部山脉远不如西部海岸驱使冷空气进入美国中部,东部波弗特海阻塞山脉的向北气流推动一股异常冷空气进入加拿大西部(图1和4)。强有力的向南移动的低复合体,由东北的加拿大引导北极圈冷空气向东快速到达大西洋沿岸,冷空气限制在北部范围内的亚热带山脉。此复合体尽管比正常强,但却被限制在墨西哥湾和西大西洋的低纬度。
表1. 1982年1月美国月平均观测温度纪录和附近纪录
地理位置 |
温度 |
异常值 |
附注 |
康科德,亲罕布什尔州 |
-11.7(10.9) |
-5.4(-9.7) |
1月第二冷(1871) |
罗切斯特,纽约州 |
-8.8(16.1) |
-4.4(-7.9) |
1月并列第四冷 |
密尔沃基,美国维斯康里 |
-12,4(9.7) |
-5.4(-9.7) |
1月并列第四冷 |
国际瀑布城 |
-23.6(-10.5) |
-6.0(-12.4) |
1月最冷 |
德卢斯 |
-19.6(-3.2) |
-6.5(-11.7) |
1月第二冷 |
圣克劳德 |
-19.5(-3.1) |
-6.7(-12.0) |
1月第三冷 |
明尼阿波里斯市 |
-16.5(2.3) |
-5.5(-9.9) |
1月第四冷 |
罗契斯特市 |
-16.1(3.0) |
-5.5(-9.9) |
1月第五冷(1909) |
滑铁卢 |
-15.8(3.6) |
-7.1(-12,1) |
1月第四冷 |
奥马哈市 |
-12.1(10.2) |
-5.6(-10.0) |
2日最大天数或低于最小值为0 |
大瀑布城 |
-14.3(6.3) |
-7.9(-14.2) |
1月第五冷(1900) |
奥尔 |
-19.5(-3.1) |
-8.0(-14.4) |
1月第五冷(1900) |
微利斯顿 |
-21.0(-5.8) |
-7.8(-14.1) |
1月第五冷(1900) |
法戈 |
-21.7(-7.0) |
-7.2(-12.9) |
1月第二冷 |
*温度和异常值单位为°C;括号内数字单位为°F。已知的开始有记录期间的年份在括号中表示。
虽然,仅仅在国际瀑布城报道了一个1982年1月的最冷记录,而在美国北部中心区域的许多其他城市中,却是1982年1月有记录以来最冷的区域(表1)。从平均图很难推论出某个月的正确特征,因为这里每周都有巨大的变化。随着循环模式在固定冷模式中被应用,毋庸置疑将会有超过月平均的记录发生在1977(当循环模式是十分稳定的时候)和在1978年、1979年(瓦格纳,1977,1978,1979)。伴随着这个连续的剧烈寒潮,1982年1月出现了与1963年(奥康纳,1963)1月相似的地方,尽管在先前的例子中正环流和温度异常被向西进一步推移着。1982年月初,北极圈空气穿过美国大陆洛杉矶山脉分水岭,且最冷空气强有力地横扫了东北。1970年和1963年1月份最冷的记录具有历史意义,其他1月份的记录和近期最冷记录是在1918年和1912年的中西部。
3.降水
1982年1月,许多美国国家降水量比正常值大(图6),大部分地区超过正常数据的两倍,有大量的记录显示更多的降水以降雪为主(表2)。在最冷的季节,除了平原和有限区域内湖泊影响降雪,强降水发生的同时最大负温度异常是不正常的,与1981年1月主要正温度异常和干旱特征形成鲜明对比(瓦格纳,1981)。季节分析中心记录调查显示,在最近50年内1月份出现极其冷和湿的情况与1982年类似,而在1979年几乎整个城市平均值低于正常值,很多月份的记录显示都异常冷和潮湿且出现大量降雪(瓦格纳,1979)。
1982年1月平均环流形式不明显,这可能是这个月异常潮湿的原因(图1和2)。对比1977年1月和1979年1月的对应数据显示,1977年1月份整个国家存在异常北风和大陆性环流,且1979年1月份美国东部一半地区存在显著向南的异常环流,因此说明这两个冷的月份分别干旱和潮湿。1982年1月,只有个别星期才能观测到大量降水的天气情况,归因于一个月内环流形势极高的可变性。
图6. 1982年1月正常降水的百分率(来自国家海洋和大气管理统计报道服务和世界农业观点,博德,1982)
表2. 1982年4月美国每个月观测降水总数的记录和附近记录
地理位置 |
总数 |
异常值 |
附注 |
韦恩堡 |
74.9(29.5) |
雪量最多月份 |
|
水牛城 |
17.48(6.88) (53.2) |
10.11( 3.98) |
最湿的1月份 雪量第三的1月份 |
瀑布城 |
(4.52) |
6.6( 2.60) |
最湿的1月份 |
马里耶 |
(71.0) |
雪量最多的月份 |
|
马斯基根 |
26.01(102.4) |
雪量最多的月份 |
|
霍顿 |
96.5(38.0) |
雪量最多的1月份 |
|
滑铁卢 |
46.0(18.1) |
雪量第三的1月份 |
|
苏城 |
73.9(29.1) |
雪量最多的月份 |
|
罗契斯特市 |
69.3(27.3) |
雪量最多的1月份 |
|
明尼阿波里斯市 |
6.22(2.45) 11.79(46.4) |
4.37( 1.72) |
最湿的1月份 雪量最多的月份 |
法戈 |
76.2(30.0) |
雪量第二的1月份 |
|
威利斯顿 |
61.7(24.3) |
雪量最多的1月份 |
|
米苏拉市 |
68.6(27.0) |
雪量第三的1月份 |
*降水总量和异常值单位为cm,括号内数值单位为英尺。
4.月份内变化
a. 3—9 1月
在美国西部沿岸山脉发展的低压槽和前一周来自平原、维持5天的平均低压槽(陶布斯,1982),到达密西西比河河谷,为大量北极圈空气侵入西部、北部和大平原中部让路(图7A,7B)。东部太平洋山脉北部的低压槽早在上星期已呈现了阻挡的特征,逆行进入白令海。月初时,不符合季节的温暖潮湿的热带空气向海湾沿岸各州推进,持续保持在正常温度以上。这股空气被一系列风暴推动着,包括龙卷风在内的剧烈天气在南部爆发,在这个区域出现相对强降水且延伸到沿岸东部(图7C)。1月份,在旧金山海湾出现了来自太平洋伴随着降水的风暴,这里24小时内的降水量记录超过了12.7cm,造成严重的洪涝和泥石流。这个系统反应了加利福尼亚沿岸的平均低压槽(图7A)。随着风暴移动到海岛,有强降雪出现在寒拉斯和大盆地地区。
图7. (A)1982年1月4-8平均70千帕等高线(dam);(B)偏离平均
地表空气温度的正常值(
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