Plateau Meteorology

Plateau Meteorology >

2024 , Vol. 43 >Issue 5: 1087 - 1101

DOI: https://doi.org/10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00010

On the Causes of Decreased Regional Extreme Wind Frequency over the Qinghai-Xizang Plateau during the Spring Season

  • Wenzhuo FU ,
  • Bin CHEN ,
  • Xiangde XU
Expand
  • State Key Laboratory of Severe Weather，Chinese Academy of Meteorological Sciences，Beijing 100081，China

Received date: 2023-09-26

  Revised date: 2024-01-29

  Online published: 2024-01-29

Fold

Abstract

Extreme wind events （EWEs） not only are a kind of meteorological disaster， but also serve as an important natural resource.The Qinghai-Xizang Plateau （QXP）， well known as the "roof of the world"， is vulnerable to global and regional climate change.However， the characteristics and mechanism of variability of extreme wind events over this region and associated mechanisms remain elusive.Under the background of global change， Chinese Sichuan-Tibetan Railway construction， the exploration on changes in the EWEs could deepen our scientific understanding the regional climate.In order to explore the spatial-temporal distribution characteristics of regional extreme wind events （REWs） over the central and eastern QXP for the period of 1982 -2021， daily data of maximum wind speed are utilized to define REWs.Further， with the aid of thermal - thermodynamic diagnosis and the multiple statistical methods， such as trend analysis， EOF and composite analysis， we explore the potential causes leading to the decreased frequency of RWEs.The results show that： （1） The REWs over the QXP significantly decreased since 1980， varied consistently throughout the QXP and occurred mostly in the northeastern QXP.The REWs as defined in the 95th and 99th percentiles decline with the rate of 44d/10a and 11.6d/10a.（2） During periods of REWs， the circulation pattern is "high in the west and low in the east" in the middle and high latitudes and "low in the west and high in the east" in the low latitudes.The main characteristics are as follows： the abnormal positive geopotopic in Mongolia-Siberia， the abnormal cyclonic circulation in Mongolia， the abnormal westerly wind in the northeast of the plateau， and the abnormal negative surface temperature in Mongolia.（3） In the context of global change， the weakening of the Siberian high in spring and the strengthening of the East Asian trough in winter leads to decreasing pressure gradient between the north and south sides of the QXP， the weakening of the westerly jet stream leads to decreasing momentum downdraft， and the rise of non-uniform surface temperature in Asia leads to the decreasing temperature gradient between the north and south sides of the QXP.At the same time， the abnormal cyclonic circulation weakened in Mongolia.It may be resulted from the co-influence of these large-scale circulation and local thermal factors that reduce the frequency of regional extreme wind events in the central and eastern parts of the QXP.

Key words： Qinghai-Xizang Plateau; regional extreme wind; East Asian trough; surface temperature

Cite this article

Wenzhuo FU , Bin CHEN , Xiangde XU . On the Causes of Decreased Regional Extreme Wind Frequency over the Qinghai-Xizang Plateau during the Spring Season[J]. Plateau Meteorology, 2024 , 43(5) : 1087 -1101 . DOI: 10.7522/j.issn.1000-0534.2024.00010

References

null
Coumou D， Rahmstorf S， 2012.A decade of weather extremes ［J］.Nature Climate Change， 2： 491-496.DOI： 10.1038/nclimate1452 .
null
Ding J， Cuo L， Zhang Y， 2021.Varied spatiotemporal changes in wind speed over the Tibetan Plateau and its surroundings in the past decades［J］.International Journal of Climatology， 41（13）： 5956-5976.DOI： 10.1002/joc.7162 .
null
Duan A， Wu G， 2009.Weakening trend in the atmospheric heat source over the Tibetan Plateau during recent decades.Part II： Connection with climate warming［J］.Journal of Climate， 22： 4197-4212.DOI： 10.1175/2009JCLI2699.1 .
null
Gomes L， Vickery B J， 1978.Extreme wind speeds in mixed climates［J］.Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics， 2（4）： 331-344.DOI： 10.1016/0167-6105（78）90018-1 .
null
Guo H， Xu M， Hu Q， 2011.Changes in near-surface wind speed in China： 1969-2005［J］.International Journal of Climatology， 31： 349-358.DOI： 10.1002/joc.2091 .
null
Jiang Y， Luo Y， Zhao Z C， et al， 2010.Changes in wind speed over China during 1956-2004［J］.Theoretical and Applied Climatology， 99： 421-430.DOI： 10.1007/s00704-009-0152-7 .
null
Jiang Y， Miao Y， Zhao Y， et al， 2023.Extreme-wind events in China in the past 50 years and their impacts on sandstorm variation［J］.Frontiers in Earth Science， 10： 1-14.DOI： 10.3389/feart.2022. 1058275 .
null
Li Y P， Chen Y N， Li Z， et al， 2018.Recent recovery of surface wind speed in northwest China［J］.International Journal of Climatology， 38（12）： 4445-4458.DOI： 10.1002/joc.5679 .
null
Lin C G， Yang K， Qin J， et al， 2013.Observed coherent trends of surface and upper-air wind speed over China since 1960［J］.Journal of Climate， 26（9）： 2891-2903.DOI： 10.1175/JCLI-D-12-00093.1 .
null
Luca P D， Messori G， Pons F M E， et al， 2020.Dynamical systems theory sheds new light on compound climate extremes in Europe and Eastern North America［J］.Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society， 146： 1636-1650.DOI： 10.1002/qj.3757 .
null
Ma S， Wang X， Yu X， 2019.Environmental parameter characteristics of sever wind with extreme thunderstorm［J］.Journal of Applied Meteorological Science， 30（3）： 292-301.DOI： 10.11898/1001-7313.20190304 .
null
Messmer M， Simmonds I， 2021.Global analysis of cyclone-induced compound precipitation and wind extreme events［J］.Weather and Climate Extremes， 32（5）： 100324.DOI： 10.1016/j.wace. 2021.100324 .
null
Tang J， Guo X， Chang Y， et al， 2021.Temporospatial distribution and trends of thunderstorm， hail， gale， and heavy precipitation events over the Tibetan Plateau and associated mechanisms［J］.Journal of Climate， 34（24）： 9623-9646.DOI： 10.1175/JCLI-D-21-0494.1 .
null
Vautard R， Cattiaux J， Yiou P， et al， 2010.Northern hemisphere atmospheric stilling partly attributed to an increase in surface roughness［J］.Nature Geoscience， 3（11）： 756-761.DOI： 10.1038/ngeo979 .
null
Wu B， Wang J， 2002.Winter arctic oscillation， siberian high and east Asian winter monsoon［J］.Geophysical Research Letters， 29（19）： 3-1.DOI： 10.1029/2002GL015373 .
null
Wu J， Zha J， Zhao D， et al， 2018.Changes in terrestrial near-surface wind speed and their possible causes： an overview［J］.Climate Dynamics， 51： 2039-2078.DOI： 10.1007/s00382-017-3997-y .
null
Xiong Y， Xin X， Kou X， 2019.Simulation and projection of near-surface wind speeds in China by BCC-CSM Models［J］.Journal of Meteorological Research， 33： 149-158.DOI： 10.1007/s13351-019-8043-z .
null
Yanai M， Tomita T， 1998.Seasonal and interannual variability of atmospheric heat sources and moisture sinks as determined from NCEP-NCAR reanalysis［J］.Journal of Climate， 11： 463-482.DOI： 10.1175/1520-0442（1998）011<0463： SAIVOA>2.0.CO； 2 .
null
Yang K， Wu H， Qin J， et al， 2014.Recent climate changes over the Tibetan Plateau and their impacts on energy and water cycle： A review［J］.Global and Planetary Change， 112： 79-91.DOI： 10.1016/j.gloplacha.2013.12.001 .
null
Yang Q， Li M X， Zu Z Q， et al， 2021.Has the stilling of the surface wind speed ended in China？［J］.Science China Earth Sciences， 64： 1036-1049.DOI： 10.1007/s11430-020-9738-4 .
null
You Q， Fraedrich K， Min J， et al， 2014.Observed surface wind speed in the Tibetan Plateau since 1980 and its physical causes［J］.International Journal of Climatology， 34： 1873-1882.DOI： 10.1002/joc.3807 .
null
Zeng Z， Sun J， 2023.Influence of different configurations of western North Pacific anticyclone and Siberian high on spring climate over China［J］.International Journal of Climatology， 43（6）： 2699-2718.DOI： 10.1002/joc.7997 .
null
Zhang G， Azorin-Molina C， Chen D， et al， 2021a.Uneven warming likely contributed to declining near-surface wind speeds in northern China between 1961 and 2016［J］.Journal of Geophysical Research Atmospheres.126（11）： e2020JD033637.DOI： 10.1029/2020JD033637 .
null
Zhang S， Solari G， Yang Q S， et al， 2018.Extreme wind speed distribution in a mixed wind climate［J］.Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics， 176： 239-253.DOI： 10.1016/j.jweia.2018.03.019 .
null
Zhang Y Q， Sun X B， Chen C C， 2021b.Characteristics of concurrent precipitation and wind speed extremes in China［J］.Weather and Climate Extremes， 32： 100322.DOI： 10.1016/j.wace.2021. 100322 .
null
Zhang Z， Wang K， 2021.The synoptic to decadal variability in the winter surface wind speed over China by the weather regime view［J］.Geophysical Research Letters， 48（6）： e2020GL091994.DOI： 10.1029/ 2020GL091994 .
null
敖雪， 翟晴飞， 崔妍， 等， 2018.1971-2015年辽宁省海岸带大风时空分布特征及成因分析［J］.气象与环境学报， 34（5）： 108-118.DOI： 10.3969/j.issn.1673-503X.2018.05.014.Ao X ，
null
Zhai Q X， Cui Y， et al， 2018.Temporal and spatial distribution of gale in the coastal zone of Liaoning province and its reason during 1971-2015［J］.Journal of Meteorology and Environment， 34（5）： 108-118.DOI： 10.3969/j.issn.1673-503X.2018.05.014 .
null
白虎志， 董安祥， 李栋梁， 等， 2005.青藏高原及青藏铁路沿线大风沙尘日数时空特征［J］.高原气象， 24（3）： 311-315.
null
Bai H Z， Dong A X， Li D L， et al， 2005.Temporal and spatial characteristics of strong wind and dust days in Qinghai-Xizang Plateau and along Qingzang railway［J］.Plateau Meteorology， 24（3）： 311-315.
null
丁一汇， 李霄， 李巧萍， 2020.气候变暖背景下中国地面风速变化研究进展［J］.应用气象学报， 31（1）： 1-12.
null
Ding Y H， Li X， Li Q P， 2020.Research progress of surface wind speed change in China under climate warming［J］.Journal of Applied Meteorological Science， 31（1）： 1-12.
null
贺圣平， 王会军， 2012.东亚冬季风综合指数及其表达的东亚冬季风年际变化特征［J］.大气科学， 36（3）： 523-538.DOI： 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.11083.He S P ，
null
Wang H J， 2012.An integrated East Asian Winter Monsoon Index and its interannual variability［J］.Chinese Journal of Atmospheric Sciences， 36（3）： 523-538.DOI： 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.11083 .
null
黄小梅， 管兆勇， 戴竹君， 等， 2013.冬季东亚大槽强度年际变化及其与中国气候联系的再分析［J］.气象学报， （3）： 416-428.DOI： 10.11676/qxxb2013.042.Huang X M ，
null
Guan Z Y， Dai Z J， et al， 2013.A further look at the interannual variations of East Asian trough intensity and their impacts on winter climate of China［J］.Acta Meteorologica Sinica， （3）： 416-428.DOI： 10.11676/qxxb2013.042 .
null
雷润芝， 余晔， 周国兵， 等， 2023.1984-2020年青藏高原感热通量长期变化趋势分析［J］.高原气象， 42（4）： 833-847.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2023.00032.Lei R Z ，
null
Yu H， Zhou G B， et al， 2023.Long-term trend analysis of sensible heat flux over the Tibetan Plateau from 1984 to 2020［J］.Plateau Meteorology， 42（4）： 833-847.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2023.00032 .
null
罗红羽， 于海鹏， 胡泽勇， 等， 2023.青藏高原热源对我国旱区气候异常影响研究进展［J］.高原气象， 42（2）： 257-271.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2022.00070.Luo H Y ，
null
Yu H P， Hu Z Y， et al， 2023.Progress of the impact of the Qinghai-Xizang Plateau heat sources on climate anomalies in drylands of China［J］.Plateau Meteorology， 42（2）： 257-271.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2022.00070 .
null
彭玉麟， 简茂球， 2012.亚洲冬季大气动能的时空演变特征及其与中国冬季降水和温度的关系［J］.气候与环境研究， 17（4）： 457-466.DOI： 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.10038.Peng Y L ，
null
Jian M Q， 2012.Spatiotemporal evolution of atmospheric kinetic energy in Asian winter and its relationship with winter precipitation and temperature in China［J］.Climatic and Environmental Research， 17（4）： 457-466.DOI： 10.3878/j.issn.1006-9585.2011.10038 .
null
秦豪君， 杨晓军， 马莉， 等， 2022.2000-2020年中国西北地区区域性沙尘暴特征及成因［J］.中国沙漠， 42（6）： 53-64.DOI： 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00042.Qin H J ，
null
Yang X J， Ma L， et al， 2022.Characteristics and causes of regional sandstorms in Northwest of China from 2000 to 2020［J］.Journal of Desert Research， 42（6）： 53-64.DOI： 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00042 .
null
任国玉， 郭军， 徐铭志， 等， 2005.近50 年中国地面气候变化基本特征［J］.气象学报， 63（6）： 942-956.DOI： 10.11676/qxxb2005. 090.Ren G Y ，
null
Guo J， Xu M Z， et al， 2005.Climate changes of china’s mainland over the psat half century［J］.Acta Meteorologica Sinica， 63（6）： 942-956.DOI： 10.11676/qxxb2005.090 .
null
唐信英， 宋云帆， 王鸽， 等， 2022.1970-2020年青藏高原近地面风速时空变化特征［J］.应用与环境生物学报， 28（4）： 844-850.DOI： 10.19675/j.cnki.1006-687x.2022.02038.Tang X Y ，
null
Song Y F， Wang G， et al， 2022.Spatiotemporal variation of near-surface wind speed over the Tibetan Plateau from 1970 to 2020［J］.Chinese Journal of Applied and Environmental Biology， 28（4）： 844-850.DOI： 10.19675/j.cnki.1006-687x.2022.02038 .
null
王黉， 李英， 吴哲红， 等， 2019.我国大风机理研究和预报技术进展［J］.气象科技， 47（4）： 600-607.
null
Wang H， Li Y， Wu Z H， et al， 2019.Advances in researches on mechanisms and forecast techniques of high winds in China［J］.Meteorological Science and Technology， 47（4）： 600-607.
null
王鹏祥， 杨金虎， 张强， 等， 2007.近半个世纪来中国西北地面气候变化基本特征［J］.地球科学进展， 148（6）： 649-656.DOI： 10.11867/j.issn.1001-8166.2007.06.0648.Wang P X ，
null
Yang J H， Zhang Q， et al， 2007.Climate change characteristic of Northwest China in recent half century［J］.Advance in Earth Sciences， 148（6）： 649-656.DOI： 10.11867/j.issn.1001-8166.2007.06.0648 .
null
王蕊， 李栋梁， 王慧， 等， 2023.青藏高原与中国西北干旱区地面感热季节增强时间的差异及相互关系［J］.高原气象， 42（2）： 283-293.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2022.00045.Wang R ，
null
Li D L， Wang H， et al， 2023.The difference and correlation of seasonal intensification time of surface sensible heat between Qinghai-Xizang Plateau and arid area of Northwest China［J］.Plateau Meteorology， 42（2）： 283-293.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2022.00045 .
null
吴国雄， 何编， 刘屹岷， 等， 2016.青藏高原和亚洲夏季风动力学研究的新进展［J］.大气科学， 40（1）： 22-32.DOI： 10.3878/j.issn.1006-9895.1504.15129.Wu G X ，
null
He B， Liu Y M， et al， 2016.Recent progresses on dynamics of the Tibetan Plateau and Asian Summer Monsoon［J］.Chinese Journal of Atmospheric Sciences， 40 （1）： 22-32.DOI： 10.3878/j.issn.1006-9895.1504.15129 .
null
吴佳， 吴婕， 闫宇平， 2022.1961-2020年青藏高原地表风速变化及动力降尺度模拟评估［J］.高原气象， 41（4）： 963-976.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2022.00065.Wu J ，
null
Wu J， Yan Y P， 2022.Changes of surface wind speed over Qinghai-Xizang Plateau from 1961 to 2020 and evaluation of the dynamical downscaling simulations［J］.Plateau Meteorology， 41（4）： 963-976.DOI： 10.7522/j.issn.1000-0534.2022.00065 .
null
徐祥德， 陈联寿， 2006.青藏高原大气科学试验研究进展［J］.应用气象学报， 17（6）： 756-772.
null
Xu X D， Chen L S， 2006.Advances of the study on Tibetan Plateau experiment of atmospheric sciences［J］.Journal of Applied Meteorological Science， 17（6）： 756-772.
null
杨耀先， 胡泽勇， 路富全， 等， 2022.青藏高原近60年来气候变化及其环境影响研究进展［J］.高原气象， 41（1）： 1-10.DOI： 0.7522/j.issn.1000-0534.2021.00117.Yang Y X ，
null
Hu Z Y， Lu F Q， et al， 2022.Progress of recent 60 years’ climate change and its environmental impacts on the Qinghai-Xizang Plateau［J］.Plateau Meteorology， 41（1）： 1-10.DOI： 0.7522/j.issn.1000-0534. 2021.00117 .
null
姚慧茹， 李栋梁， 2019.青藏高原风季大风集中期、 集中度及环流特征［J］.中国沙漠， 39（2）： 122-133.DOI： 10.7522/j.issn.1000-694X.2018.00054.Yao H R ，
null
Li D L， 2019.The gale concentration period and degree over the Tibetan Plateau and related atmospheric circulation during the windy period［J］.Journal of Desert Research， 39（2）： 122-133.DOI： 10.7522/j.issn.1000-694X.2018.00054 .
null
姚檀栋， 陈发虎， 崔鹏， 等， 2017.从青藏高原到第三极和泛第三极［J］.中国科学院院刊， 32（9）： 924-931.DOI： 10.16418/j.issn.1000-3045.2017.09.001.Yao T D ，
null
Chen F H， Cui P， et al， 2017.From Tibetan Plateau to Third Pole and Pan-Third Pole［J］.Bulletin of Chinese Academy of Sciences， 32（9）： 924-931.DOI： 10.16418/j.issn.1000-3045.2017.09.001 .
null
姚正毅， 王涛， 周俐， 等， 2006.近40 年阿拉善高原大风天气时空分布特征［J］.干旱区地理， 29（2）： 207-212.
null
Yao Z Y， Wang T， Zhou L， et al， 2006.Spatial and temporal distribution characteristics of gale weather over Alxa Plateau in recent 40 years［J］.Arid Land Geography， 29（2）： 207-212.
null
周波涛， 钱进， 2021.IPCC AR6 报告解读： 极端天气气候事件变化 ［J］.气候变化研究进展， 17（6）： 713-718.DOI： 10.12006/j.issn.1673-1719.2021.167.Zhou B T ，
null
Qian J， 2021.Changes of weather and climate extremes in the IPCC AR6［J］.Advances in Climate Change Research， 17（6）： 713-718.DOI： 10.12006/j.issn.1673-1719.2021.167 .
null
朱艳峰， 2008.一个适用于描述中国大陆冬季气温变化的东亚冬季风指数［J］.气象学报， 66（5）： 781-788.DOI： 10.11676/qxxb2008.071.Zhu Y F ， 2008.An index of East Asian winter monsoon applied to description the Chinese mainland winter temperature changes［J］.Acta Meteorologica Sinica， 66（5）： 781-788.DOI： 10.11676/qxxb2008.071 .
Options
Outlines

/

〈 〉

The system is designed and developed by Beijing magtec Technology Development Co., Ltd. with technical support: support@magtech.com.cn