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  气象   2012, Vol. 38 Issue (2): 244-249.  

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刘凑华, 2012. 2011年11月大气环流和天气分析[J]. 气象, 38(2): 244-249. DOI: .
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LIU Couhua, 2012. Analysis of the November 2011 Atmospheric Circulation and Weather[J]. Meteorological Monthly, 38(2): 244-249. DOI: .
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第一作者

刘凑华,主要从事短期天气预报工作. Emai:liucouhua@163.com

文章历史

2011年12月22日收稿
2011年12月28日收修定稿
2011年11月大气环流和天气分析
刘凑华     
国家气象中心,北京 100081
摘要:2011年11月大气环流主要特征是:北半球极涡呈单极性分布,主体位于北极圈内,强度和常年同期接近。中高纬呈4波型,其中欧洲大槽强度较常年偏强,位置偏东;东亚大槽强度偏弱,且位置偏东,这不利于引导冷空气影响我国,月内我国出现了5次主要的冷空气过程,11月全国平均气温为3.9℃,比常年同期(2.1℃)偏高1.8℃。南支槽位于100°E附近,强度接近常年,副高的位置偏西,有利西南暖湿空气向我国的输送。11月,我国出现6次主要的降水过程,全国平均降水量为28.3 mm,较常年同期(18.0 mm)偏多57.3%,为近20年来的最大值。北方大部地区降水较常年偏多,其中西北地区东部、内蒙古南部、华北西部、江南东南部和华南中东部较常年同期偏多2倍以上。
关键词大气环流    暴雨    暴雪    冷空气    
Analysis of the November 2011 Atmospheric Circulation and Weather
LIU Couhua    
National Meteorological Centre, Beijing 100081
Abstract: The following are the main characteristics of the general circulation of atmosphere in November 2011: there is one polar vortex center in the Northern Hemisphere with the same strength as normal years. The circulation presents a four-wave pattern in middle-high latitudes. The European trough is stronger and further east than the same period of normal years. The East Asian major trough is weaker and further east than the same period. This kind of circulation is not favorable for the outbreak of cold air southward. There are five cold surge processes affecting China, and the monthly mean temperature is 3.9℃, which is 1.8℃ higher than the same period of normal years. In this month, the southern branch trough is strong and the subtropical high is to west, which is favorable for transportation of the southwest warm-moist air to China. There are 6 main precipitation processes, and the mean precipitation (28.3 mm) is 57.3% above normal, which is the most in the past 20 years. The precipitation over most parts of the northern China is more than the same period of normal years, among them the precipitation over east of Northwest China, south of Inner Mongolia, west of North China, southeast of the Jiangnan region, central-eastern of South China is over three times more than the same period of normal years.
Key words: atmospheric circulation    rain storm    severe snow    cold air    
1 天气概况 1.1 降水

11月,全国平均降水量为28.3 mm,较常年同期(18.0 mm)偏多57.3%,为近20年来的最大值[1]。月降水量,除新疆南部、西藏大部、四川西部、云南西北部、甘肃西部和内蒙古西部降水量不足10 mm外,全国大部分地区在10 mm以上,其中西南地区东北部、西北地区东南部、华北南部、江汉、江淮、黄淮、江南南部及东部和华南东部降水量为50~150 mm(图 1)。

图 1 2011年11月全国降水量分布(单位:mm) Fig. 1 Distribution of precipitation in China in November 2011 (unit: mm)

从地区分布看,全国大部分地区降水偏多,其中东北南部、内蒙古东部、华北东部、黄淮南部、江淮北部、江汉北部、西北中部和南部、西藏中部和新疆北部等地降水量较常年偏多5成至2倍,内蒙古中部、宁夏、甘肃南部和东部、陕西北部、河南北部、山西大部、河北南部、山东西部、福建东南部和广东东北部偏多2倍以上;江淮南部、江南北部和西部及贵州南部、广西大部、云南、四川西南部、西藏西北部、新疆西南部、内蒙古西北部等地降水量偏少3成以上。全国其余大部分地区接近常年同期(图 2)。

图 2 2011年11月全国降水量距平百分率分布(%) Fig. 2 Distribution of precipitation anomaly percentage in China in November 2011 (unit:%)
1.2 气温

11月,全国平均气温为3.9℃,较常年同期(2.1℃)偏高1.8℃,为1951年以来历史同期第3高[1]。全国大部地区气温偏高1℃以上,其中西北中部、华北大部、黄淮、江汉、华南大部、西南东部、新疆东部和内蒙古中西部等地偏高1~3℃;内蒙古中南部、陕西北部、山西西部、江南大部、贵州东部和广西东北部等地偏高3℃以上;云南西部、西藏东南部和内蒙古北部局地偏低1℃以上(图 3)。

图 3 11月全国平均气温距平分布(单位:℃) Fig. 3 Distribution of temperature anomaly in China in November 2011 (unit: ℃)
2 环流特征和演变

图 4给出了2011年11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,11月北半球的环流形势有以下主要特点。

图 4 2011年11月北半球500 hPa平均高度(a)和距平(b) (单位:10 gpm) Fig. 4 The 500 hPa geopotential height (a) and its anomaly (b) in the Northern Hemisphere in November 2011 (unit:dagpm)
2.1 环流特征

北半球极涡呈单极性分布,主体位于北极圈内[3],极涡中心位置较常年同期偏西并且略偏北,由此表明冷空气较常年同期略偏弱。中高纬度环流呈4波型,欧亚大陆有两个大槽,其中一个位于东欧附近,在对应的500 hPa位势高度距平场(图 4b)上,槽的附近及东侧为-120~-40 gpm的负距平区,槽的西侧为较大的正距平区,由此说明该槽较常年同期明显偏东偏强。该槽下游为纬向型环流,东亚地区附近则为较大的正距平,表明东亚大槽偏弱偏东,不利于引导冷空气向南爆发。11月影响我国的冷空气主要以偏东路径为主,强度偏弱,由此导致我国大部分地区气温较常年同期偏高。南支槽位于100°E附近,强度接近常年,有利于暖湿空气向我国输送。西太平洋副热带高压强度和常年接近,脊线位于19°N附近,西脊点位于120°E,较常年同期明显偏西。副热带高压的位置偏西,进一步加强暖湿气流向我国的输送,对应我国江南东南部和华南中东部降水较常年同期明显偏多。

2.2 环流演变与我国天气

图 5给出11月份上、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。上旬(图 5a)欧洲中西部为阻塞高压,欧洲东部为很深的低槽。贝加尔湖附近为弱的高压脊,东亚大槽的位置偏东,且强度偏弱,这不利于引导西伯利亚的冷空气影响我国,因此在这一旬影响我国的冷空气路径都为偏东路径,且冷空气强度较弱。副热带高压位置偏西,584线压在江南至华南一带,南支槽偏强,槽前的西南气流有利于暖湿空气向我国输送。槽前西南暖湿气流与北方下来的较弱冷空气相互作用,在华西地区、江南东部和华南一带产生了两次暴雨过程。我国北方处于平直的西风环流中,期间多短波槽活动,西南暖湿气流和北方冷空气在此交汇,形成锋面气旋,由此为西北地区东部和内蒙古南部带来明显的降水过程,内蒙古南部的月降水总量也因此超过常年同期3倍以上。东北地区处于气流汇合区,不利于槽的发展,短波槽从内蒙古移到东北地区后强度迅速减弱,由此造成东北地区在11月上旬降水较少。

图 5 2011年11月欧亚500 hPa上(a)、中(b)、下(c)旬平均位势高度(单位:10 gpm) Fig. 5 The 500 hPa Eurasia geopotential heights of the 1st (a), 2nd (b) and last (c) dekad average in November 2011 (unit:dagpm)

中旬(图 5b),贝加尔湖附近高压脊的位置西移,东亚大槽位置也西移,我国北方地区处于比较平直的纬向环流,但是环流的偏北风分量较上旬有所加大,冷空气活动的强度也较上旬有所增大。副热带高压明显西伸,但南支槽较上旬偏弱,我国南方仍处于明显的西南气流中。西南暖湿气流和北方来的较强冷空气交汇,在江南东部和华南一带产生了1次暴雨过程。

下旬(图 5c),贝加尔湖附近的高压脊有所加强,东亚大槽也有所加深,由于环流经向度加大,我国北方大部环流的偏北风分量明显,这有利于引导冷空气影响我国,期间出现一次全国性的中等强度冷空气过程。由于副热带高压东退,南支槽位置东移到105°E附近,孟加拉湾处于南支槽后的西北气流中,因此不利从海上获得水汽,同时我国也只有较少的区域处于偏南气流中,这不利于水汽向我国输送,因此下旬全国的平均降水量明显不及上旬和中旬。

11月份,新疆地区处于大槽的前侧西南气流中,具有一定的水汽条件,由于不断地有短波槽东移经过,结合新疆的地形作用,在新疆北部形成多次的降水过程,虽然每次降水量不大,但月降水总量还是较常年同期偏多。另外我国西藏西部、四川南部和云南西部一直处于南支槽槽后,不利降水发生,因此降水量明显偏少。

3 冷空气活动 3.1 概况

11月主要有5次冷空气过程,冷空气活动次数较常年同期略偏多,强度总体偏弱[2]。18—20日,较强冷空气过程主要影响我国北方和中东部大部地区,东北大部、内蒙古中东部、华北北部、黄淮东部以及江淮东部部分地区过程降温幅度达8℃以上,其中东北东部、内蒙古中东部的大部地区降温超过10℃。11月27日至12月2日,冷空气侵袭我国中东大部地区,西北大部、东北大部、华北、黄淮、江淮、江汉、江南和西南地区东部降温幅度达6~14℃。主要冷空气过程见表 1

表 1 2011年11月主要冷空气过程 Table 1 Main cold air processes in November 2011
3.2 11月18—20日冷空气过程

此次冷空气是一次中等强度的冷空气,我国中东部大部气温下降4~8℃,部分地区降温幅度超过10℃。冷空气过程结束时,内蒙古中东部、华北北部、东北地区大部气温降至-10℃以下;黄淮、江淮、江南东部气温下降到10℃以下。冷空气过程中,上述地区普遍出现4~6级偏北风,山东半岛以及我国东部和南部沿海部分地区出现8级以上大风。

此次强冷空气过程为小槽发展型[3]。在11月15日,我国北方仍处于纬向型环流中,巴尔喀什湖附近有一个较浅的短波槽正在东移,槽后是-36℃的冷中心,由于温度槽的位置落后于高度槽,槽在东移过程中逐渐加强。此时贝加尔湖附近为-40℃的冷涡,由于西伯利亚地区的高空等高线非常稀疏,贝加尔湖附近的冷涡稳定少动。17日,贝加尔湖附近的冷中心强度达到-48℃,而巴尔喀什湖的槽移至110°E的位置,和贝加尔湖附近冷涡南侧的槽合并成一个,槽后的脊经向度加大,并向东北方向发展,使得贝加尔湖的冷涡处于槽后脊前的偏北气流中。18日,贝加尔湖附近的冷涡开始东移南下,但冷涡的中心落后于环流的中心,温度槽也落后于高度槽,这有利于槽向南不断加深[4]。此时,地面天气图表明冷空气已经在中西伯利亚和蒙古国堆积,地面高压中心的强度达1045 hPa,并开始侵入我国。18—20日,槽在东移过程中不断向南加深加强,并引导冷空气向我国中东部爆发。20日,冷空气前沿已经到达我国华南以南的海上,此后冷空气影响的区域由于辐射条件较好,开始逐渐回温。

图 6 2011年11月15日20时(a)和18日08时(b)的500 hPa位势高度场(实线, dagpm)及温度场(虚线,℃) Fig. 6 The 500 hPa geopotential heights (bold lines, dagpm) and temperature (dashed lines, ℃) at (a) 20:00 BT 15 November 2011 and (b) 08:00 BT 18 November 2011
4 主要降水过程 4.1 概况

11月陕西、甘肃、青海和宁夏等地区降水量普遍比常年同期偏多,其中宁夏为1951年以来同期最多,其他三省为次多;福建全省平均月降水量达168.3 mm,比常年同期偏多3.1倍,为1951年以来同期最多。11月有6次主要降水过程(见表 2),其中11月2—5日华西出现一次强降水天气,8—10日和17—19日江南东南部和华南东部出现2次暴雨过程,强降水造成湖北、重庆、云南、福建等地局部遭受暴雨洪涝和泥石流等灾害。22—23日和25—26日东北地区出现2次强降雪过程。

表 2 2011年11月主要降水过程 Table 2 Main precipitation processes in November 2011
4.2 22—23日降水天气过程分析

11月22—23日东北地区中南部出现明显降雪,吉林东部、辽宁中东部降水量有5~10 mm,吉林东南部、辽宁中北部部分地区有12~17 mm,辽宁开原达21 mm;期间,吉林中东部和辽宁东北部最大积雪深度有5~15 cm,辽宁清原和吉林梅河口最大积雪深度分别达22和21 cm。

这次降雪过程中,欧亚中高纬为两槽一脊的环流形势,其中东侧的高空槽位于我国东北至华北区域。由于温度槽落后于高度槽,高空槽在东移的过程中在不断加强,槽后西北气流引导西伯利亚的冷空气南下影响我国北方地区。地面天气图中,冷锋从内蒙古中部进入我国,22日在渤海湾附近形成锋面气旋。由于中低层的偏南气流从渤海和黄海获得水汽,为暴雪提供了有利的水汽条件。图 7显示500 hPa高空槽和850 hPa槽的位置接近,并且和锋面气旋也接近,所以系统向西倾斜不明显,这种情况下槽前的上升运动比较强。从T639模式的22日20时零场的垂直速度诊断场中也可以看到在850 hPa高度上黄海至辽宁有强烈上升区域,T639模式22日20时的850 hPa水汽通量散度诊断场(图 7)也显示辽宁、吉林有很强的水汽辐合,最强水汽辐合达-2.5×10-7 g·(hPa·s·cm2)-1。此次冷空气过程虽然不强,但由于前期经历了较强的冷空气过程,东北地区850 hPa以下都已经处于-4℃以下,所以降水相态为雪。

图 7 2011年11月22日20时500 hPa高度场(实线)、T639模式零场中的850 hPa水汽通量散度负值区(虚线)、850 hPa风场、锋面气旋和24小时累计降水量 Fig. 7 The 500 hPa geopotential height (bold lines, dagpm), the minus region of 850 hPa moisture flux divergence in the initial field of T639 model (dash lines), 850 hPa wind, frontal cyclone and 24h accumulated precipitation at 20:00 BT 22 November 2010
5 大雾天气[1]

11月,我国中东部出现大范围大雾天气。其中,黄淮中西部、江淮、江南北部和西部、云南南部、福建大部等地的雾日数有3~7天。与常年同期相比,江苏东南部、安徽北部、湖南西南部、广西西部等地的雾日数偏多1~3天。11月全国平均雾日数为1.4天,是近10年历史同期的最大值[1]。自10月以来,我国中东部地区大雾日数持续偏多[5]

参考文献
国家气候中心. 2011年11月中国气候影响评价.
于超, 2011. 2010年11月大气环流和天气分析[J]. 气象, 37(2): 242-248. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2011.02.016
代刊, 2011. 2010年10月大气环流和天气分析[J]. 气象, 37(1): 122-128. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2011.01.017
朱乾根, 林锦瑞, 寿绍文, 等, 2000. 天气学原理和方法: (第四版)[M]. 北京: 气象出版社, 649.
蒋星, 2012. 2011年10月大气环流和天气分析[J]. 气象, 38(1): 118-122. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2012.01.014