引言

2010年12月, 全国平均降水量为18.0 mm, 比常年同期偏多83.7%, 其中, 内蒙古、新疆、黑龙江降水量为1961年以来最多, 而华北西南部和东北部、黄淮中部和西部及陕西东北部、青海南部等地偏少8成以上^[1]。全国平均气温为-3.8 ℃, 比常年同期偏高0.1 ℃, 除了东北大部及内蒙古东部、青海东北部部分地区气温偏低外, 全国其余大部地区气温接近常年同期或偏高, 河南平均气温为历史同期最高。月内, 4次冷空气袭击我国；黄淮、华北等地气象干旱发展；东北部分地区及内蒙古东部、新疆北部遭受雪灾；川渝黔湘闽的部分地区多大雾天气。

1 天气概况 1.1 降水

2010年12月, 全国平均降水量为18.0 mm, 比常年同期(9.8 mm)偏多83.7%, 为1961年以来第四多。月降水量, 东北大部、西南东部、江淮、江汉南部、江南、华南及内蒙古东北部、新疆北部等地有10~50 mm, 其中, 江南大部、华南北部及云南西南部等地降水量在50~150 mm；全国其余大部地区降水量不足10 mm或无降水出现(图 1)。

从地区分布来看, 东北、江南大部、华南中部和北部、西南东南部及内蒙古东部和西部、新疆北部、甘肃大部等地降水量较常年偏多5成至2倍, 部分地区偏多2倍以上；全国其余大部地区降水量接近常年或偏少, 其中华北西南部和东北部、黄淮中部和西部及陕西东北部、青海南部等地偏少8成以上(图 2)。

12月, 内蒙古、新疆、黑龙江降水量为1961年以来最多, 吉林、江西、湖南为次多。上旬, 内蒙古降水量为1961年以来同期次多, 山东降水量为1961年以来同期最少；中旬, 浙江、福建、江西、湖南、贵州降水量为1961年以来最多, 广西、云南次多；下旬, 内蒙古、黑龙江、新疆降水量为1961年以来最多, 吉林、江西、湖南次多。

1.2 气温

2010年12月, 全国平均气温为-3.8 ℃, 比常年同期(-3.9 ℃)偏高0.1 ℃。除了东北大部及内蒙古东部、青海东北部部分地区气温偏低1~4 ℃外, 全国其余大部地区气温接近常年同期或偏高, 其中, 华北西部、黄淮中西部、江淮大部、江汉大部、江南东北部和西北部以及云南大部、陕西中北部、内蒙古西部、新疆西部、西藏西北部等地偏高1~2 ℃(图 3)。

12月, 河南平均气温为1961年以来同期最高。上旬, 云南平均气温为1961年以来同期最高, 安徽、河南、湖北、湖南平均气温为1961年以来同期次高。

2 环流特征和演变

图 4给出了2010年12月500 hPa平均位势高度及距平图, 与常年同期的北半球环流形势相比, 12月北半球的环流形势有以下主要特点。

2.1 极涡偏弱、副高位置偏东

北半球极涡呈单极型分布, 主体位于北极圈内, 在距平场上对应正距平, 表明极涡强度较常年同期偏弱, 但极涡在东亚、北美及欧洲分别向中纬度伸展, 有利于冷空气积聚南下影响这些地区^[2], 造成我国多次大范围大风降温及欧美地区罕见暴雪。副热带高压较常年同期偏弱、位置偏东, 其西侧及北侧暖湿气流输送偏强, 冷暖空气交汇频繁, 造成我国南方大部地区降水较常年同期明显增强。

2.2 北半球中高纬呈现4波型

2010年12月, 在500 hPa位势高度场及距平上(图 4), 中高纬环流呈现4波型, 长波槽分别位于西欧、亚洲东海岸、北美西海岸及北美东部, 这些地区处于显著高度负距平区, 中心值分别为-160、-160、-120和-80 gpm, 有利于冷空气影响这些地区；而在阿留申群岛和格陵兰岛附近处于明显高压控制, 位势高度正距平中心值高达280 gpm。

2.3 南支槽活动略偏强

从图 4可以看到, 南支槽位于90°E附近, 强度比常年略偏强^[3], 槽前的西南气流有利于将水汽向我国输送^[4], 与北方南下及高原东移冷空气交汇, 给我国南方地区大范围降水带来充足的水汽条件, 南方降水明显偏多。

2.4 环流演变与我国天气

图 5给出了12月上、中、下旬欧亚地区500 hPa大气环流发展演变的三个时段的平均高度场, 我国总体上处于西高东低的环流形势, 环流的经向度较大, 表明冷空气活动显著, 具体分析如下。

上旬(图 5a), 亚欧中高纬地区呈两槽两脊的环流形势, 长波槽分别位于西欧和东亚, 中西伯利亚低涡不断分裂南下, 亚洲北部受宽广低压带控制, 其上有小槽不断东移南下影响我国。旬初, 我国大部地区受槽后西北气流控制, 天气以晴为主, 到了2日随着乌拉尔山大槽及冷空气东移, 新疆北部出现明显降雪和大风降温, 其后, 高空槽进一步东移南下, 低层蒙古气旋快速发展东移, 引起我国大部地区大风降温, 大部地区降温6~10 ℃, 内蒙古、东北、华北北部等地的部分地区降温幅度超过14 ℃。8日, 随着高空槽东移入海, 东亚大槽建立, 此次冷空气过程趋于减弱结束。由于南支系统偏弱, 水汽输送弱, 此次冷空气过程以大风降温为主, 南方地区未出现大范围雨雪天气。9—10日, 贝加尔湖东部又有冷涡和高空槽东移南下, 受其影响, 内蒙古中东部、东北出现小到中雪, 东北中东部有大到暴雪。

中旬(图 5b), 亚欧中高纬地区仍维持两槽两脊的形势, 中高纬地区环流经向度更大, 冷空气活动更强, 长波槽位置比上旬稍偏东, 分别位于欧洲中部和东亚东部, 乌拉尔山以东高压脊更明显, 中西伯利亚冷涡东移南压至俄罗斯远东地区；此外, 中旬南支槽明显加强, 给南方地区带来了充足水汽, 配合南下冷空气活动, 造成南方地区大范围雨雪天气。11日, 贝加尔湖至巴尔喀什湖的横槽开始转竖, 进入新疆北部, 此后高空槽和贝加尔湖附近低涡不断东移南下, 引起我国大范围大风降温, 大部地区降温6~10 ℃, 北方部分地区降温幅度超过14 ℃, 内蒙古及东北局地降温幅度超过20 ℃；与此同时, 高原槽和南支槽不断东移, 因此在南方大部地区出现明显雨雪天气。17日起, 随着高空槽和南支槽东移入海, 南方雨雪天气结束, 我国大部地区处于槽后西北气流控制, 天气转为以晴为主, 气温缓慢回升。

下旬(图 5c), 亚欧地区位势高度明显降低, 冷空气势力强, 共有两次较强冷空气过程影响我国大部地区, 造成大部地区出现大风降温天气, 气温持续偏低, 天气寒冷。在21—25日冷空气活动过程中, 高原槽不断东移, 南支系统相对活跃, 南方地区也相应出现大范围雨雪天气, 25日之后, 由于南支槽东移入海, 孟加拉湾及低纬度被高压控制, 水汽输送被切断, 雨雪天气结束。此外, 本旬受鄂霍茨克海阻塞高压稳定维持影响, 东北亚低涡比前期位置更偏南, 在我国东北地区迂回少动, 造成内蒙古东部、东北大部持续降雪, 天气阴冷。

3 冷空气活动

本月冷空气活动频繁, 强度较强。主要有4次冷空气过程(表 1), 均达到了中等强度冷空气标准, 尤其11—16日过程达到寒潮标准, 中央气象台多次发布寒潮预警, 冷空气影响范围广、强度大、影响重。受冷空气持续影响, 12月以来我国大部地区气温逐步下降, 降温累积效应明显, 北方大部地区的极端最低气温低于-10 ℃, 其中东北北部及内蒙古东北部等地在-30 ℃以下, 大部分地区发生低温冻害和雪灾。本月4次冷空气过程均为从偏西或偏西北路径影响我国大部分地区, 造成大风降温, 第一、二次过程还引起北方部分地区扬沙或浮尘天气, 第二、三次过程并带来大范围雨雪天气。其中第二次冷空气作为入冬以来最强的一次寒潮天气过程, 给我国大部地区造成6~12 ℃的降温, 部分地区降温幅度超过14 ℃, 内蒙古及东北地区局部降温幅度超过20 ℃, 不仅仅气温急剧下降, 此次寒潮还带来了大范围雨雪。在下文将对此次寒潮和降水过程作进一步分析。

4 主要降水过程 4.1 概况

2010年12月主要有7次降水过程(表 2), 范围较大的降水集中在12月10—16日和22—26日两个时段, 前一次降水过程具有影响范围广、强度强、过程降水量破历史同期极值等特点。

4.2 10—16日降水过程分析

12月10—16日(图 6), 我国东北及南方大部分地区出现了大范围雨雪天气, 其中, 江南大部、广西北部、广东西北部、贵州东南部、云南南部等地的累积降水量均超过了50 mm, 湖南中南部、广西东北部、江西中北部、浙江西南部、福建西北部超过100 mm, 江西中部和湖南中部的部分地区达150~190 mm。此次降水过程分两个主要时段, 11—13日, 云南南部、贵州南部、江南中北部出现了大到暴雨, 最强降水发生在12日, 12日08时至13日08时, 江西中北部多站降水超过50 mm；14—16日, 江南中南部、广西北部有大雨、局地暴雨, 江淮、江汉、江南等地先后迎来2010年入冬以来首场降雪, 部分地区大到暴雪, 16日07时, 湖南中部、安徽南部、上海、浙江和福建西北部等地积雪深度有3~7 cm, 安徽东南部、浙江中部的部分地区达10~18 cm。湖南、江西、浙江等12个省(区、市)平均降水量创1961年以来历史同期最大值。

此次大范围雨雪天气过程由较强南下冷空气和东移南支槽共同引起, 并且在低层有低涡、切变线及急流配合。12月9日08时蒙古气旋发展, 冷锋前部进入新疆北部, 尔后气旋继续加强东移南下, 高空槽和冷锋锋面快速转竖, 到了10日02时, 气旋中心位于内蒙古中部, 冷锋前部到达华北, 之后气旋中心继续东移入海, 冷空气快速南下, 影响东部地区。11日起, 另一股较强冷空气(冷高压中心达1060 hPa)补充南下, 影响我国大部地区, 夜间, 该冷空气前锋进入新疆北部, 此后迅速东移南下。与此同时, 在中低纬度, 南支槽稳定维持在90°E附近, 西太平洋副高脊线位于20°N附近, 南支槽前、副高西侧和北侧的西南暖湿气流携带大量水汽进入我国南方地区。如图 7所示, 11日20时, 副高西伸至110°E, 其西侧和北侧的西南气流非常强盛, 南方大部地区处于显著的高湿区, 从850 hPa风场可以看出在江南及华南北部有明显辐合, 这在散度场上有进一步表现, 江南大部地区处在负散度区, 此外, 在江南南部还存在一支最大风速在16 m·s^-1以上的低空急流, 随着北方冷空气不断南下, 冷暖空气交汇在江南还形成了稳定的切变线, 造成大范围雨雪天气。

低层切变线和低空急流对此次强降水有显著贡献。在11日20时, 降水大值落区位于暖式切变北侧, 随着冷空气的东移南下, 强降水逐渐东移, 并位于风向切变线南侧, 与风速切变线位置一致, 12日20时, 850 hPa风速切变十分显著, 其南侧有低空急流, 最大风速超过20 m·s^-1, 之后, 随着冷空气补充和南支系统东移, 不断有低涡和切变线生成和维持, 部分时次并有急流配合, 南方地区相应出现了持续降水, 在16日20时, 随着冷空气东移入海, 上述地区转为西北气流控制, 降水过程趋于结束。在整个强降水时段, 存在明显的低层切变线(风向、风速)和低空急流, 而且切变线所在位置, 尤其是风速切变与强降水落区十分一致, 表明此次强降水与低层切变线、低空急流的关系密切相关^[5-7]。

5 其他灾害天气

除了4次冷空气过程及7次降水过程以外, 12月还发生了一些灾害性天气, 包括雪灾、雾及气象干旱。

5.1 东北、新疆北部等地遭受雪灾

12月3日, 新疆塔城日降雪量达26.2 mm, 突破12月历史极值(1997年12月17日的25.3 mm)；12月11日, 吉林桦甸日降雪量达16.6 mm, 突破当地12月历史极值(1979年12月19日的16.5 mm)。12月, 东北地区平均降水量为18.1 mm, 为1961年以来历史同期最多, 部分地区遭受雪灾, 对农业、畜牧业、交通运输、城市供水供电供暖等造成不利影响。12月9—16日, 强降温降雪天气使得江西境内高速公路出现结冰, 数条道路封闭, 部分高速公路发生多起车祸。

5.2 川渝黔湘闽等地多大雾天气

12月, 江南大部、西南地区东部等地大雾天气一般有2~6天, 其中, 四川东南部、贵州东部、湖南西部、福建中北部、云南西南部等地大雾日数有6~8天, 局地达8天以上。与常年同期相比, 江南南部、华南中部以及贵州东部等地雾日数偏多, 其中, 贵州东部、湖南西部等地偏多2~3天。

5.3 黄淮、华北等地气象干旱发展

12月, 我国华北、黄淮、江淮以及陕西等地降水量比常年同期偏少5~8成, 部分地区偏少8成以上, 气象干旱持续发展。10月1日至12月31日, 山东省平均降水量仅13.2 mm, 较常年同期(70.0 mm)偏少81.1%, 为1961年以来历史同期次少。截止12月底, 华北西南部、黄淮、江淮西北部及陕西北部、甘肃东北部等地存在中到重度气象干旱, 河南中部达特旱。持续气象干旱对山东、河南、江苏、安徽等地农业生产和人民生活造成一定影响。