2012年11月,大气环流较前期有较大调整,亚欧中高纬度环流经向度增大,冷空气活跃并持续影响我国大部地区,中东部大部分地区气温持续偏低,低纬南支波动不断东移,副热带高压中下旬维持在偏西偏北位置。月内,华北、东北和内蒙古地区出现大范围强降雪和降温天气,其中华北大部地区出现2012年冬半年首场降雪天气,京津地区、河北、内蒙古等地均出现极端降水;江南、华南出现持续阴雨寡照天气;全国干旱范围小,程度轻;北方部分地区出现大风灾害(国家气候中心,2012)。
1 天气概况 1.1 降水2012年11月,全国平均降水量为31.7 mm,比常年同期(18.8 mm)偏多68.6%(国家气候中心,2012)。西北地区大部、内蒙古西部、西藏、云南北部、四川西部等地月降水量不足10 mm;江南、华南、江淮东部、贵州东部、河北东北部、京津地区、辽宁西部和东部等地普遍在50 mm以上,其中江南和华南大部地区100~200 mm,江西中东部和福建西北部超过200 mm;全国其余大部地区在10~50 mm之间(图 1)。
与常年同期相比,新疆北部、青海和甘肃的部分地区、内蒙古大部、华北大部、东北地区、黄淮东部、江南大部、华南大部等地一般偏多3成至2倍,其中华北东北部、内蒙古中东部、东北地区西部部分地区、江南东南部、华南中东部等地偏多2倍以上;新疆南部、西北地区东南部、西南地区大部、黄淮西部、江淮西部、江汉中部等地偏少3~8成,部分地区偏少8成以上;全国其余大部地区接近常年(图 2)。
2012年11月,全国平均气温为2.0℃,比常年同期(2.9℃)偏低0.9℃(国家气候中心,2012),其中,西北地区大部、内蒙古大部、华北西部和北部、吉林西部、黄淮东部、江淮大部、江汉东南部、江南西部、西南地区东部部分地区等地偏低1~2℃,新疆北部和中部、内蒙古中部、河北西北部等地偏低2~4℃(图 3)。
图 4给出了2012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。
北半球极涡呈单型分布,主体位于北极圈内,极涡中心低于512 dagpm,位于加拿大北部地区。与平均极涡中心位置接近(李勇,2012)。与多年平均相比,亚洲高纬处于正距平区,表明亚洲高纬极涡强度较常年同期偏弱。此外,欧亚中高纬环流较平直,多槽脊活动,其中乌拉尔山以西地区存在弱高压脊,且处于正距平区;而乌拉尔山以东为高空槽区,处于明显负距平区,且经向度较大。同时,亚洲远东地区东部及北太平洋中部存在阻高,且强度较常年平均明显偏强。
500 hPa平均高度场上,我国大部地区均处在高空槽区,同时在距平场上为负距平区,表明影响我国的冷空气不仅较频繁,同时强度较强,影响范围偏南。
2.2 南支槽较活跃,副热带高压偏强从图 4可以看到,南支槽平均位置大致位于90°E附近,强度略偏强,且南支槽东移频繁。同时,副热带高压较常年同期偏强,西脊点位于110°E以西,脊线位于15°N附近,较常年同期偏西、偏北。使得冷暖空气相持于我国南方地区,造成月内南方地区持续阴雨天气。
2.3 环流演变与我国天气图 5给出了11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,其中,亚欧中高纬度环流平直,经向度较大,不断有较强冷空气东移南下;低纬度地区,环流较平直,南支波动东移频繁。西太平洋副热带高压在中下旬位置偏西偏北,强度较强。具体分析如下。
上旬(图 5a),亚欧中高纬地区呈一槽两脊的环流形势,低槽位于贝加尔湖附近,乌拉尔山有弱高压脊,利于冷空气不断东移南下影响我国,同时远东地区有弱高压脊,对其西部冷空气有一定阻塞作用。在距平场上(阴影),乌拉尔山弱高压脊和影响我国大部的高空槽区均较常年同期偏强,表明较常年同期冷空气较频繁,或者强度偏强,造成我国北方地区出现多次降水和降温过程。低纬地区,南支波动频繁东移,副热带高压位置偏南偏东(西脊点位于120°E以东,脊线位于10°~15°N之间),同时由于北方冷空气南下,造成我国南方,尤其是西南地区持续阴雨天气,由于南支波动移动较快,没有形成持续稳定的水汽输送路径,南方降水主要以弱降水为主。旬末,随着副热带高压的强度加强,同时位置西伸北抬(西脊点位于100°~110°E,脊线位于15°~20°N之间),副高边缘和南支槽前暖湿空气与北方冷空气交汇于江南地区,造成较明显的降水过程。
中旬(图 5b),亚欧地区环流略有调整,中高纬地区,欧洲和贝加尔湖附近有弱高压脊,巴尔克什湖和东亚为西风槽,距平场上,亚洲中高纬度依然以负距平为主,且较上旬偏强,表明冷空气依然频繁影响我国;低纬地区环流较平直,南支波动频繁东移,同时副热带高压位置偏西偏北(西脊点位于100°~105°E,脊线位于20°N附近),切断了对我国南方地区的水汽供应,造成我国南方地区中旬降水较上旬偏弱,且雨带偏北。此外,旬中期一次高原槽东移给我国江南华南带来一次明显降水过程。
下旬(图 5c),亚欧地区为一槽一脊型,乌拉尔山以西为弱高压脊,以东为高空冷涡,冷涡中心位势高度低于512 dagpm,欧亚中高纬度环流经向度较大,这种西高东低形势利于冷空气影响我国,且影响范围偏南。同时在距平场上,冷涡处在负距平区,且较上、中旬偏强,表明冷空气依然频繁影响我国。低纬地区环流仍然较平直,南支波动不断东移,同时,高原槽也较活跃,副热带高压较中旬略有东退南落(西脊点位于105°E附近,脊线位于15°N附近)。冷暖空气集中交汇于我国南方地区,给江南、华南和西南地区东部等地带来持续阴雨天气。
3 冷空气活动11月冷空气活动频繁,不断有西风槽东移南下影响我国,根据冷空气划分标准主要划分为4次冷空气过程(表 1),均达到了中等强度冷空气标准,这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。第一次冷空气过程中,我国大部分地区降温4~8℃的,北方部分地区降温10~12℃,局地降温超过14℃,达到强冷空气标准。不仅仅是气温急剧下滑,此次过程也带来了大范围的雨雪天气,在我国除高原以外的大部分地区均出现大范围雨雪天气,其中,11月2日夜间至4日,华北大部地区出现2012年冬半年首场降雪天气,其中北京、天津、内蒙古等地均出现极端降水。
11月受西风槽、高原槽、南支槽、副热带高压、低层低涡切变线、低空急流、地面倒槽等系统的影响,主要有3次暴雨过程(表 2)。
11月2日夜间至4日,华北大部地区出现2012年冬半年首场降雪天气,北京、河北、内蒙古中部、山西北部和西部等地降水量有10~50 mm,其中河北东部达到60~143.6 mm,北京全市平均降水量达到59.2 mm,为历年11月平均降水量的近4倍,天津、河北、内蒙古均出现极端降水。图 6给出主要降水时段的24小时累积降水量。
此次强降水过程主要由高空槽东移发展,槽后冷空气与低层暖湿空气交汇于华北及其周边地区,同时,低层有西南急流,地面有高压回流。具体分析如下:
3日08时(图 7a),500 hPa高度场上,华北以西地区有西风槽缓慢东移,东移的南支槽偏东偏强,南北呈同位相分布,利于槽前暖湿气流深入影响我国北方地区,东北地区有阻高维持。850 hPa风场上,华北北部有低涡低槽存在,此外,自华南、江南经江淮黄淮东部至华北东部存在一支西南急流,最大风速达到20 m·s-1以上,输送暖湿气流北上,与冷空气交汇于华北、黄淮等地,同时,还可以看出,850 hPa风场上,自黄海、渤海有另一支偏东偏南气流输送水汽影响我国华北等地,这两股暖湿气流辐合于华北、黄淮等地,不仅给强降水提供了充足的水汽供应,也提供了不稳定机制,利于降水的发生发展(谷文龙等,2010;郭荣芬等,2009;魏东等,2010);地面气压场上,蒙古国有较强冷高压东移,中心气压达到1045 hPa,华北北部有倒槽存在,华北以西地区气压梯度较大,冷空气强度较强,同时,华北以东地区高压底部有回流,这种回流天气利于华北等地出现较明显降水(张迎新等,2007;郭锐等,2012)。此外,850 hPa比湿场上(图 8a),华北、黄淮等地比湿在3 g·kg-1以上,华南经江南至江淮地区湿舌特征明显。
3日20时(图 7b),500 hPa高度场上,南北同位相分布维持,西风槽加深并缓慢东移南下,东移南支槽缓慢东移,东北地区阻高发展维持;850 hPa风场上,华北低涡低槽维持,两支暖湿气流合并加强,自东海经黄海、渤海将水汽输送到华北、黄淮等地;地面气压场上,华北倒槽进一步加深,华北以西地区气压梯度维持略有增大,同时,华北以东地区高压底部回流明显(1020等值线),降水开始增强。在比湿场上(图 8b),湿舌进一步北伸至华北,形成一条自江南、江淮至黄淮、华北的水汽辐合带,且比湿进一步加大,华北、黄淮等地达到4.5 g·kg-1以上,给强降水提供了充沛的水汽条件。
4日08时(图 7c),500 hPa高度场上,西风槽演变为高空冷涡并继续东移南下,冷涡中心位势高度低于544 dagpm,南支槽逐渐移出我国,东北地区阻高依然维持。850 hPa风场上,华北低涡低槽位置偏东偏南,低空急流位置东移,对华北等地水汽输送减弱;地面气压场上,华北倒槽发展成熟,华北以东地区高压底部回流偏东偏北。高低层系统发展成熟,逐渐步入消亡,降水也逐渐减弱。在比湿场上(图 8c),随着后部干冷空气的东移南下,逐渐切断了南方的水汽供应,降水趋于减弱,而在华北东部比湿仍然维持在3 g·kg-1,对应着此时仍然有降水持续,但降水强度已经减弱。
国家气候中心. 2012. 2012年11月中国气候影响评价.
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谷文龙, 杨引明, 刘洁, 等, 2010. 垂直向基流二次切变对梅雨锋中尺度低涡暴雨系统的影响[J]. 气象学报, 68(2): 217-223. |
郭荣芬, 鲁亚斌, 高安生, 等, 2009. 低纬高原罕见"雷打雪"中尺度特征分析[J]. 气象, 35(2): 50-57. |
郭锐, 张琳娜, 李靖, 等, 2012. 2010年冬季北京初雪预报难点分析[J]. 气象, 38(7): 858-867. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2012.07.012 |
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魏东, 廖晓农, 杨波, 2010. 有利环流形势下北京降雪空报原因[J]. 气象科技, 38(2): 182-189. |
张迎新, 侯瑞钦, 张保守, 2007. 回流暴雪过程的诊断分析和数值实验[J]. 气象, 33(9): 25-32. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2007.09.004 |