2011年2月,全国平均降水量为11.4 mm,比常年同期(16.3 mm)偏少4.9 mm,其中,华北、黄淮及西藏西南部和东部、青海中部、新疆北部和西南部、内蒙古中部、东北地区西部等地降水量较常年偏多3成至1倍,部分地区偏多1~2倍,局地超过2倍;全国其余大部地区偏少3~8成,其中云南大部、四川南部等地偏少8成以上[1]。全国平均气温为-1.2 ℃,比常年同期(-2.9 ℃)偏高1.7 ℃,除海南西南部气温较常年同期偏低1 ℃以上外,全国其余大部地区气温接近常年同期或偏高[1]。月内,2次冷空气袭击我国;华北、黄淮气象干旱持续发展,月底得到有效缓解,中旬南方地区出现低温连阴雨(雪)天气;中东部部分地区遭遇大雾天气;北京初雪时间为1949年以来最晚。
1 天气概况 1.1 降水2011年2月,全国平均降水量为11.4 mm,比常年同期(16.3 mm)偏少4.9 mm。月降水量,华北西部和南部、黄淮、江淮、江汉、江南、华南及陕西中北部、四川东部、重庆、贵州东部和北部、西藏西南部和东部、新疆西部等地普遍有10~50 mm,其中,浙江南部、福建大部、江西中部和南部、湖南东南部、广东北部、广西东部等地降水量在50 mm以上;全国其余大部地区降水量不足10 mm(图 1)。
从地区分布来看,华北、黄淮及西藏西南部和东部、青海中部、新疆北部和西南部、内蒙古中部、东北地区西部等地降水量较常年偏多3成至1倍,部分地区偏多1~2倍,局地超过2倍;全国其余大部地区偏少3~8成,其中云南大部、四川南部等地偏少8成以上(图 2)。
2月上旬,广东降水量为1961年以来同期次少;中旬,西藏降水量为1961年以来同期次多;下旬,内蒙古、新疆降水量为1961年以来同期次多,重庆为最少,云南为次少[1]。
1.2 气温2011年2月,全国平均气温为-1.2 ℃,比常年同期(-2.9 ℃)偏高1.7 ℃,除海南西南部气温较常年同期偏低1 ℃以上外,全国其余大部地区气温接近常年同期或偏高。其中,东北东部、华北西北部、西北大部及内蒙古中西部、湖南西南部等地偏高2~4 ℃,局地偏高4 ℃以上(图 3)。
图 4给出了2011年2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,2月北半球的环流形势有以下主要特点。
北半球极涡呈单极性分布,主体位于北美北部,在距平场上对应负距平,表明极涡强度较常年同期偏强。在贝加尔湖附近有一个明显的高压脊,在距平场上表现为正距平,并控制我国北方地区,导致我国冷空气活动较弱。西太平洋副热带高压较常年同期略偏弱,且5840 gpm线较2010年2月位置明显偏南[2-3]。
2.2 欧亚中高纬呈现4波型2011年2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,长波槽分别位于东欧、鄂霍茨克海、北美西海岸及大西洋中西部,这些地区处于显著高度负距平区,中心值分别为-120、-80、-80、-120 gpm,有利于冷空气影响这些地区;而在整个北太平洋及其延伸到我国北方地区均为正距平区,位势高度正距平中心值高达240 gpm,这种形势一方面不利于冷空气活动,另一方面也切断了我国北方的水汽供应,这也导致在本月上、中旬华北、黄淮气象干旱持续发展。
2.3 南支活动较常年偏弱从图 4可以看到,南支槽位于90°E以西,强度较常年偏弱,槽前的西南气流不明显,不利于将水汽向我国输送[3],因而,我国南方降水较常年偏弱,而我国北方降水在本月上、中旬也不明显。
2.4 环流演变与我国天气图 5给出了2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,上、中旬我国总体上处于高压脊控制下,表明冷空气不活跃,而南支槽也不活跃;下旬,整个欧亚环流形势有一个大的调整,贝加尔湖以西高压脊减弱消失,乌拉尔山阻高建立,利于冷空气堆积并东移南下影响我国,同时南支槽活跃并加强,导致我国降水增多,旱情得到缓解。
上旬(图 5a),亚欧中高纬地区呈两槽两脊的环流形势,大槽分别位于东欧和日本海附近,而在贝加尔湖以西存在一个高压脊,发展十分强盛,我国大部分处在该高压脊控制之下,冷空气活动较少。上旬,除新疆地区受槽前西南气流影响,有几次弱降水,我国其他大部分地区受脊前槽后西北气流控制,天气以晴为主,北方地区升温明显。7日,自北向南有一股强冷空气开始影响我国大部分地区,北方地区出现大风降温。9日开始影响到淮河以南地区,并造成我国南方大幅降温,另外造成华北至江南地区大范围降水。10日,另一股弱冷空气补充影响我国北方。
中旬(图 5b),亚欧中高纬地区仍维持两槽两脊的形势,较之上旬,并没有明显变化,高压脊脊线位置较上旬略偏东,远东地区低涡加强,新地岛附近的低涡中心东移并减弱。11日,上旬末补充的弱冷空气影响我国华北、黄淮地区,并造成4~8 ℃降温。12日,又一股弱冷空气补充影响我国北方地区,同时,高原槽东移,引起我国又一次降温过程,也给华北、黄淮、西南地区、江南及华南带来了一轮新的降水过程。自上旬7日开始至14日结束,此次强冷空气过程自北向南影响了我国大部分地区,造成了大范围的大风降温天气,期间不断有冷空气补充南下,配合高原槽的东移,给我国带来了两次降水过程。15日开始,新疆地区不断有小槽东移,同时,高原槽也不断东移,给我国南方带来了持续的降水天气。
下旬(图 5c),亚欧地区环流形势明显调整,东欧至乌拉尔山地区的大槽调整为高压脊,贝加尔湖地区高压脊减弱消失,日本海地区大槽东移,调整后的形势利于冷空气堆积,东移南下影响我国;而南支槽也增强,槽前西南气流加强,利于将水汽向我国输送。21日开始,贝加尔湖附近的高压脊东移减弱,乌拉尔山高压脊逐渐开始建立,冷空气开始堆积,巴尔喀什湖附近横槽逐渐发展,并不断有短波槽东移,但位置偏北,仅仅对我国新疆地区及东北地区有影响。南支槽逐渐活跃,高原上也不断有小系统东移,引发我国南方地区一次降水过程。25日开始,随着冷空气的东移南下,我国大部分地区又迎来一次大风降温天气,同时,伴随着南支槽的活跃发展,给我国中东部提供了源源不断的水汽供应,在冷暖空气共同作用下,我国华北及淮河流域出现了一次较强降水过程,有效缓解了该地区的干旱。
3 冷空气活动 3.1 概况本月较少冷空气活动,但强度较强。主要有2次冷空气过程(表 1),其中7—14日过程达到全国强冷空气标准,华南达到寒潮标准;25—28日过程达到全国中等强度冷空气(南方强冷空气)标准。这两次冷空气影响范围广、强度大。7—14日冷空气过程为小槽发展型[4],沿西北路径影响我国;25—28日冷空气过程为横槽转竖型[4],沿偏西路径影响我国。主要冷空气过程及影响见表 1。
此次冷空气过程自北向南影响我国大部分地区,由于前期受高压脊控制,我国大部分地区回温明显,同时北方及高原上不断有冷空气补充,因而此次过程降温幅度较大(图略),我国大部分地区过程降温幅度在6~12 ℃,其中内蒙古中部、江南、华南地区降温超过12 ℃。另外,此次冷空气过程给我国华北、黄淮、长江中下游地区及华南等地带来一次降水过程。
强冷空气影响期间,我国中东部大部地区出现了4~6级偏北风;我国东部和南部海区出现8~9级、阵风10级的大风。
月初,位于乌拉尔山附近的低涡不断分裂出小波动并东移,7日开始影响我国北方地区(图 6a),由图中可见,在我国内蒙古及西北地区东部附近,有一弱高空槽,且温度槽落后高空槽,表明槽后有冷平流,槽将继续发展;9—11日开始影响到我国东北及淮河以南大部地区,并造成我国南方大幅降温,及华北至江南地区大范围降水。此外,10日开始,另一股弱冷空气自西北地区补充影响我国北方(图 6b),在其东移南下过程中,贝加尔湖以西地区的高压脊也开始发展强盛,并将中高纬的冷空气向南输送,于是12日开始(图 6c),又一股冷空气补充影响我国北方地区。同时,高原槽出现并东移,引起我国又一次降温过程,同时也给华北、黄淮、西南地区、江南及华南带来了一轮新的降水过程。
2011年2月主要有5次降水过程(表 2),范围较大的降水集中在2月9—14日和月底, 这两次有较强冷空气过程发生时段,尤其是后一次降水过程,对进一步缓解华北、黄淮地区的干旱起到了有效作用。
2月25日至3月1日(图 7),我国华北及淮河流域出现了大范围雨雪天气,其中,华北、黄淮以小到中雪或雨转雪为主,部分地区累计降水达到大雨以上量级,江淮和江汉以降雨为主。
此次降水过程主要由冷空气南下、南支槽东移及高原槽东移共同影响,在低层有低涡、切变线及低空急流配合。25日,新疆地区横槽转竖并快速东移南下,25日夜间开始影响我国华北及黄淮地区,同时,副高西侧及南支槽前暖湿气流进一步加强,冷暖空气交汇并维持于淮河流域,28日,高原上有系统东移,冷空气加强,系统开始东移,3月1日高空槽东移入海,冷空气控制我国大部,降水过程结束。图 8给出降水量较大时段(图 8a)及高原冷空气东移时段(图 8b)的环流场。从图 8a中看出,26日20时,高空槽位于华北地区以西,引导冷空气南下,南支槽稳定在90°E附近;850 hPa风场上,黄淮地区南北风辐合明显,同时低空西南急流强盛,最大风速达到20 m·s-1以上,不仅给降水提供了不稳定机制,也提供了充足的水汽供应,利于降水的发生发展[5-7];此外,在850 hPa相对湿度场上,我国中东部大部分地区都处于高湿区。到了28日20时(图 8b),随着高原上空小槽东移,冷空气得到加强并南压,南支槽减弱西退,槽前暖湿气流也减弱,表现在低层西南急流的减弱;850 hPa风场辐合区也由黄淮北部南移至江淮南部;相对湿度场上,高湿区范围减小,位置偏南。随着冷空气的南压,淮河以北地区降水从降雨为主转为以降雪为主。
除了2次冷空气过程及5次降水过程以外,2月还发生了一些灾害性天气,包括雾、气象干旱等。
5.1 中东部部分地区遭遇大雾天气2月,我国中东部大部地区遭遇大雾天气,华北西南部、黄淮中部、江汉东部及云南西南部等地雾日数较常年同期偏少2~5天,黑龙江中部、辽宁中南部、江苏东南部、浙江西南部、广东大部、广西、湖南西部、贵州东南部、重庆北部、四川东北部、陕西西南部等地偏多2~5天,全国其余大部地区接近常年。其中,21—25日,中国中东部部分地区遭遇大雾天气,局部地区能见度不到200 m。
5.2 华北、黄淮气象干旱持续发展,月底得到有效缓解2月上旬,华北、黄淮地区基本无有效降水,我国北方冬麦区大部地区气象干旱持续发展,普遍达到中至重度气象干旱,山西南部、河北南部、河南大部、山东大部、安徽北部、江苏北部等地达特旱等级。此次北方冬麦区气象干旱的程度和范围列1961年以来同期第4位,是2000年以来该地区历史同期最严重的气象干旱。2月中旬,北方出现两次雨雪天气过程,使气象干旱得到一定程度的缓和。月底,北方冬麦区出现大范围雨雪天气过程,其中华北南部、黄淮、江淮、江汉东北部等地降水量一般有10~30 mm。受中旬初和下旬末两次明显降水过程影响,冬麦区气象干旱得到不同程度缓解。
5.3 北京初雪时间为1949年以来最晚2月9日,北京出现小雪天气过程,大部分地区的降雪量有1~2 mm。这是北京地区2010年入冬以来的首场降雪,初雪日比常年(1971—2000年平均,11月30日)偏晚了2个月,为1949年以来最晚。
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