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2022/2023年冬季的新预报数据显示,最后的拉尼娜阶段存在强烈的天气。预计北太平洋上空将形成一个阻塞系统,改变北美的急流和冬季天气模式。温度、气压和降雪模态将受到影响,因为海洋异常会改变大气层。
每年都有许多因素影响冬季。但今年,主要因素之一是赤道太平洋ENSO地区的寒冷拉尼娜现象,进入了统治地位的最后一年。
但是,海洋如何对冬季天气产生如此大的影响呢?随着 2022/2023 年冬季即将开始,我们将快速研究拉尼娜现象的工作原理以及它过去的影响如何向我们展示未来的天气发展。
拉尼娜现象在ENSO地区发展,该地区是“厄尔尼诺南方涛动”的缩写。赤道太平洋的这个地区在温暖和寒冷阶段之间变化。通常每 1-3 年左右就会发生一次相变。
冷相称为拉尼娜,暖相称为厄尔尼诺。我们目前处于拉尼娜阶段,进入第三年也是最后一年,这是相当罕见的。
下图来自NOAA Climate,显示了冷ENSO阶段的典型环流。在东太平洋发现了高压和下沉的空气,促进了稳定和干燥的天气。与此同时,西太平洋的空气上升,气压较低,降水较多。
通过改变热带天气模式,ENSO对海洋-大气反馈系统产生了重大影响。通过这个海洋-大气系统,ENSO的影响在全球范围内蔓延。
看看最新的全球海洋异常,你可以看到寒冷的拉尼娜现象在热带太平洋中脱颖而出。世界其他地区显示北太平洋的温暖汇集。但北美西海岸正在出现一种寒冷模式,北大西洋也出现了一些降温。
下面我们有一个热带太平洋分析的特写视图。我们可以看到标记的ENSO区域的冷异常。目前活跃的拉尼娜现象正在进入第三年阶段,将冷海异常扩展到热带太平洋的大部分地区。
拉尼娜在强烈的东风信风中形成,这可以告诉我们很多关于全球环流的总体状况。这样,我们就可以利用这些异常作为“指标”来了解全球气候系统的当前状态。
下面,你可以看到一些历史上多年的拉尼娜事件的进展,之前只有两个寒冷事件也发展了第三年的事件。第三年有三个事件变为中性,第三个阶段在第三季逆转为厄尔尼诺现象。
为了更好地了解ENSO的发展,我们制作了一段视频,展示了2022年夏季至秋季的海洋温度异常。
随着寒潮在赤道太平洋的发展,ENSO冷却于8月重新开始。但随着东风信风变强,这种情况在9月份进一步加剧。
下面我们有ECMWF的最新分析/预测图表,它显示了ENSO主要区域的预测(Nino 3.4)。拉尼娜现象(低于-0.5异常)将持续到冬季。但预计明年初拉尼娜现象将减弱,今年晚些时候和下一个冬季越来越有可能出现温暖阶段。
查看IRI概率预测,我们可以看到冬季持续寒冷阶段的高度一致性。随着我们进入明年春天,预计冷相将崩溃,今年晚些时候温暖阶段(厄尔尼诺现象)的可能性会增加。
综合多模式海洋预报显示了冬季太平洋地区的寒冷异常。所有远程系统都预报拉尼娜现象稳定,对其大规模天气影响也充满信心。
通常,这些海洋异常的第一个影响可以在不断变化的急流模式中看到。急流是高度约8-11公里(5-7英里)处的大而强大的气流(风)。它与气压系统相互作用并影响其路径和演变。
急流是这一预测的重要组成部分。这是拉尼娜现象更直接影响天气模式的主要方式之一,尤其是在北美。
从历史上看,北太平洋强大的高压阻塞系统是冷ENSO相最常见的影响。这通常会将极地急流重定向到美国北部上空。
下图显示了过去几个拉尼娜冬季的综合(平均)模式。我们可以看到北太平洋有一个强大的高压系统,在加拿大和欧洲西南部看到一个低压区。
强高压系统的环流促进了加拿大上空低压区域的发展。这使得急流在两个气压系统之间向下弯曲,将较冷的空气带入美国北部。
查看同一冬季的温度分析,我们可以看到加拿大西部和美国北部急流下的寒冷异常。美国西南部和东南部以及加拿大东部的冬季比正常情况温暖。
降水方面,拉尼娜冬季通常在美国南部更干燥。美国东南部也出现了更干燥的条件,因为拉尼娜现象在美国南部产生较弱的副热带急流和较少的水分。美国西北部、五大湖和东北部部分地区的典型降水较多。
下图显示了拉尼娜冬季北美上空的急流重新定位。您可以看到急流的平均位置和由此产生的天气模式,较冷的空气集中在美国北部和加拿大西部。
不断变化的急流将寒冷的温度和风暴从极地地区带到美国北部和西北部,并将温暖和干燥的天气带到南部地区。
在该国北部,更冷和更潮湿的事件更为频繁,因为急流以这种方式引导风暴系统。但这在某种程度上会封锁美国南部,创造更温暖、更稳定的天气,风暴和冷锋不那么频繁。
由于美国北部更容易获得较冷的空气,这也有助于增加降雪潜力。阿拉斯加、加拿大和美国北部/西北部等地区通常在寒冷的ENSO阶段受益于更多的降雪。下图由NOAA-Climate提供。
您现在知道即将到来的冬季拉尼娜天气的影响以及它通常如何影响急流和气压系统。我们现在将查看本月最新更新的实际模型预测,以及 2022/2023 年冬季的最新趋势。
在本次更新中,我们重点介绍了三种季节性模型。来自欧洲的ECMWF,来自美国的CFSv2和北美的NMME项目。图形来自哥白尼气候项目和CPC / NCEP。
所有这些预报都是三个冬季气象月(12月-1月-2月)的平均情况,显示了一般的天气模式。
即使模型100%准确,也不意味着这样的天气条件会持续三个月。它仅建议大多数时候天气模式的外观。
下面ECMWF最新的冬季气压模式预测确实放大了北太平洋的拉尼娜高压系统,延伸到美国西部/南部。正如预期的那样,加拿大西部上空预报将出现低压异常,将急流带入美国北部。
我们还看到北大西洋处于弱负北大西洋涛动(NAO)模式。此外,欧洲西南部和亚速尔群岛上空的低压区,在整个冬季打开了几种不同的模式变化。
全球气团温度预报显示了典型的冷ENSO模式。加拿大西部和美国北部部分地区的气温较低至平均。预计美国西部和南部将出现更温暖的异常情况。
欧洲在中部和北部地区显示出温暖的异常,受到西南部附近低压区的影响。我们在每次运行中都观察到欧洲大陆的高度变化,证明了拉尼娜影响在欧洲的低置信度。
看看欧洲的地表温度概率预测,我们看到了一个更温暖的模式。非洲大陆大部分地区处于较温暖的温度范围内。然而,西部/西南部地区的平均气温更有可能。
从降水预报来看,我们可以看到欧洲大陆上空的降水信号大多更干燥。预计地中海和远北欧地区将有更多的降水。
在Noth America上空,最新的ECMWF预报显示加拿大西部大部分地区的平均到更冷的地表温度,延伸到美国北部的部分地区。预计美国南部的气温将高于正常水平,中西部北部的异常情况较弱。
负NAO通常意味着中西部和美国东部的更北流。我们过去在拉尼娜冬季看到过这种发展。
在这次预测中,我们确实看到了美国北部变暖异常的可能性较弱的迹象。但目前尚不清楚其中有多少是由于负NAO信号造成的。也有亚季节性天气模式在起作用,如MJO或极地涡旋。
北美的降水异常预报显示,加拿大和美国上空出现了更典型的拉尼娜型模式。预计加拿大西部以及美国西北部和东部将有更多的降水。美国西南部仍然干燥,通常以拉尼娜模式出现。
与往常一样,我们根据ECMWF数据制作了特殊的降雪预报。在欧洲上空,我们看到欧洲大陆大部分地区的降雪量低于平均水平。这仍然不意味着不会下雪,只是降雪量比平时少。
下图显示了最新模型数据和上一个模型运行之间的积雪深度预测变化。我们可以看到,最新的ECMWF预报显示,与上一次相比,非洲大陆大部分地区的降雪量减少。
在北美上空,您可以看到美国西北部、中西部上游和加拿大西部的降雪量更多。美国下城的降雪量比正常情况少。但请记住,降雪量少于平均水平并不等于没有降雪。因此,尽管预报显示降雪量比正常情况少,但仍可能有强烈的个别降雪事件。
将最新的预测与之前的预测进行比较,我们可以看到美国西部和西北部的大部分地区以及中西部下游的部分地区预计会有更多的降雪。同样,这反映了最新模型预测中的气压变化。
我们将发布一篇独特的预测文章,专门介绍最新的降雪预测。在那里,我们将更深入地研究降雪潜力,包括更多模型和逐月细分。
CFSv2是美国NOAA/CPC的长期/季节性预报系统。与ECMWF相比,我们使用它,因为它是美国使用最广泛的季节性预测系统。
从最新数据来看,粮安委接近ECMWF,北太平洋有强烈的拉尼娜高压区,加拿大西部有低压响应。然而,大西洋模式不同,因为CFS将高压带直接延伸到欧洲,并显示出积极的NAO模式。
北美的气团温度最有趣,加拿大上空有一个强大的冷池,美国南部的空气变暖。急流通常位于两个气团之间。欧洲被认为比正常情况温暖。
地表温度预报显示,北美上空的偶极子模式非常强烈。预计加拿大西部和中部大部分地区将比正常温度低得多,并扩展到美国北部和东北部部分地区。比正常情况温暖 预计美国南半部将出现冬季。
北美降水异常预报显示了美国西北部和东部的主要天气动态(降水增加)。预计美国中南部和东南部将比正常情况更干燥,显示出强烈的拉尼娜影响。
我们必须记住,最强的天气动态通常在冷和暖异常之间展开,包括降雪。CFS没有降雪数据,但这种温度和降水模式表明美国西北部,中西部上游和美国东北部部分地区的降雪量更多。
NMME 代表 北美多模型合奏。这是一个特殊的预测,结合了几个不同的北美远程模型。它很有用,因为它包含不同的计算和天气解决方案,从不同的角度提供平均预报。
海洋温度预报显示了冬季期间活跃的拉尼娜阶段,类似于其他全球预报解决方案。由此,我们可以期待在大气预报中也有类似的结果。
查看气压异常预报,您可以看到北太平洋预期的强高压系统,这是由活跃的拉尼娜现象引起的。一个低压系统在加拿大上空,将急流压入美国北部。
北美的温度预报显示了这种急流模式。您可以看到美国北部和加拿大大部分地区较冷的温度。预计急流以南,美国中部和南部的气温将升高。
您可以在下面的降水预报中看到类似的模式,其中美国和加拿大的北半部预报会有更多的降水。预计美国南部大部分地区将出现干燥的冬季,副热带急流较弱。
总的来说,这表明一个非常教科书式的拉尼娜冬天正在展开,在美国上空具有“双重特征”,从北方的寒冷到南方的温暖。
为了简化图形视角,以下是 11 月更新预测显示的 2022/2023 年冬季:
预计欧洲大部分地区的气温将基本高于平均水平。在附近低压区的影响下,西部部分地区的平均温度。
这表明,西欧部分地区和中欧部分地区可能存在更多的冷锋和更冷的日子。
这种模式仍然可以在今年晚些时候和明年年初允许气流破裂和向北进入中欧的气流。
这些模型与北大西洋的模式并非100%一致。主要关键是冰岛/格陵兰岛上空的气压系统相对于北美模式的位置和强度。
降水方面,预计中欧和西欧的降水条件大多为平均至干燥。大陆南部地区降水较多。降雪预报显示,欧洲的降雪量减少,高海拔地区的降雪量可能更多。
北美冬季预报看起来是典型的拉尼娜式冬季。因此,加拿大西部和中部以及阿拉斯加和美国北部可能会有更冷、更雪的情况。
美国可以期待看到强劲的南北模式发展。在美国北部,我们预计冬季将更冷,降水和降雪量增加。预计较冷的温度异常将从美国西北部发展到中西部上游。间歇性地,较冷的异常可以蔓延到美国东北部。
美国南部很有可能比正常的冬季天气更温暖,而且大部分更干燥。然而,这并不意味着没有冷锋可以到达南部各州。相反,它表明,在拉尼娜模式中,由于不同的急流定位,频繁的冷锋下降到南方深处的可能性要小得多。
以下是 NOAA 对美国的官方 2022/2023 年冬季温度预测。它显示了温度概率,美国北部的冷潜力增加。如上图所示,该国西南部和东海岸比正常冬季天气变暖的可能性更高。
但请注意,“相等”温度概率的低谷向下延伸到中南部各州。这可以解释为冬季冷空气从中西部爆发的潜在途径。
NOAA官方温度展望指出:
官方降水预报也与最新模型预报非常相似。我们看到西北部出现更多降水(和降雪)的可能性等于更高,延伸到五大湖和美国东部。预计美国南部的冬季将比正常情况更干燥。
NOAA官方降水展望要点:
在拉尼娜冬季,南部和西南部的干旱条件通常存在问题。以下是NOAA的最新干旱图表,显示了截至11月中旬美国当前的干旱状况。
美国中南部和西部普遍存在强烈的干旱条件。我们可以看到西南部的缺口,因为夏季季风带来了相当多的降水。
但预计南部的干旱状况将继续下去,并在拉尼娜冬季恶化。美国西部地区也是如此,尤其是南加州。
在如此长的准备时间内,冬季预测没有确定性。但也有一个非常重要的因素,可以随时改变冬季的进程。那就是平流层极地涡旋。
冬季天气高度依赖于极地涡旋。随着气温的下降,极地涡旋每年秋天都会重新出现,并在秋末、冬季甚至春季的每日到每周天气发展中起着关键作用。
极地涡旋是整个北半球气旋环流的大区域,从地面到平流层顶部,海拔超过50公里/31英里。
下面是我们的极地涡旋三维模型,从较低的水平向上延伸到平流层。垂直轴得到增强,以获得更好的视觉效果。您可以在下图中看到极地涡旋在隆冬时节的实际结构,向下连接。
在上面的例子中,极地涡旋经历了暂时的变暖事件。这些事件会破坏极地涡旋,削弱其环流并改变下面的天气模式。
这对于冬季天气模式非常重要,因为它可以改变未来几周的动态和气压异常。但即使是强烈的极地涡旋也会在发展中的天气模式中发挥作用。
强烈的极地涡旋通常意味着强烈的极地环流。这往往会将较冷的空气锁定在极地地区,导致美国和欧洲大部分地区出现温和的季节性条件。
但是,弱极地涡旋会产生中断的急流模式。这意味着它更难遏制寒冷的北极空气,现在北极地区更容易从极地地区逃逸到美国或欧洲。
突然的平流层变暖事件(SSW)可以显着影响环流并导致北半球的重大气压变化。它产生最多的平流层破坏和最终的天气变化。
其中一起事件发生在 2021 年 1 月初。平流层变暖波已经蔓延到平流层的整个北极,有效地将极地涡旋的冷核分成两部分。
破碎的极地涡旋的一部分已经移动到北美上空,另一部分留在欧洲地区上空。在这一点上,这还没有影响地表的冬季天气,因为此类事件始于超过30公里(18英里)的高度。但天气影响很快随之下降。
这就是平流层变暖事件的典型运作方式。首先,它破坏了极地涡旋的上部结构,然后向下坍塌,影响了地表的天气。
下图显示了适当的冬季平流层变暖事件后0-30天的平均温度模式。北极上空的高压有助于释放北极地区的冷空气,将其送入美国和欧洲的中纬度地区。
看看下面的降雪量,我们可以看到在极地涡旋崩溃事件后,美国东部和欧洲大部分地区的降雪量高于平均水平。但是,同样,这是一个平均的反应,因为在平流层变暖事件之后,较冷的空气更容易向南进入这些地区。
当然,并非每个平流层变暖事件都会产生这种模式,但它有助于向我们展示过去40年中许多事件的平均图像。这在很大程度上取决于大气层较低层已经确定的天气模式和平流层变暖事件(初冬/冬末)的时间。
这些动态会对冬季的天气模式产生大规模和持久的影响,因此我们始终密切关注平流层的发展。
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