2013年1月,全国平均降水量为6.5 mm,较常年同期(13.2 mm)偏少50.8%,为1987年以来历史同期最低值(中国气象局,2013)。西藏西南部、新疆北部、江淮、江南及华南西部降水量达10 mm以上,其中西藏西南部降水量超过50 mm,我国其余地区降水均少于10 mm(图 1)。
与常年同期相比,2013年1月我国降水在东北西部、内蒙古中东部至华北大部、西北地区中部、青海东南部和西藏西南部等地降水较常年同期普遍偏多5成至2倍,局部偏多2倍以上;全国其余大部地区降水普遍较常年同期偏少2~8成,其中西北地区东部和西南部、黑龙江东南部、西南地区中部和东部和华南南部等地偏少8成以上(图 2)。
2013年1月,全国平均气温为-5.2℃,略低于常年同期(-5.0℃)。从空间分布上看,东北大部、内蒙古东部、华北大部、黄淮、新疆中南部至西藏南部、华南西部气温偏低,其中东北大部、内蒙古东部、新疆中部和西藏西部部分地区偏低2~4℃,局部偏低4℃以上;全国其余大部地区气温偏高,其中西北地区北部和东北部、青海南部等地气温偏高1~2℃(图 3)。月内气温阶段性变化明显,上旬,全国平均气温-7.9℃,较常年同期偏低3.0℃,为1978年以来同期第二低值,北方和华南西部地区气温普遍偏低4℃以上;下旬,全国平均气温-3.2℃,较常年同期偏高1.7℃,除西南和东北部分地区外,全国气温普遍偏高,内蒙古西北部部分地区甚至偏高6℃以上(中国气象局,2013)(图略)。
2013年1月北半球环流形势较之2012年12月有明显调整(花丛,2013)。从500 hPa平均高度及距平的分布(图 4)发现,本月北半球环流形势有如下特点。
2013年1月,从500 hPa平均场(图 4a)及距平场(4b)上来看极地圈内呈双波,存在两个极涡,分别位于西西伯利亚北部和加拿大北部伊丽莎白群岛附近,中心强度较2012年12月明显增强,最低气压达502 dagpm。从距平场上来看(图 4b),极地圈内大部地区受正距平控制,最大正距平中心值高达16 dagpm,分别对应位于冰岛北部及东西伯利亚海北部的高压脊和高压中心。位于冰岛北部的极地高压脊的存在,有利于脊前冷空气的输送,使得低涡维持在西西伯利亚北部。
2.1.2 欧亚中高纬环流呈三波型,副高强度接近常年1月中高纬环流呈三波型,主要的槽区位于大西洋、太平洋及东欧至西西伯利亚一带,欧亚地区环流经向度不大。东欧至西西伯利亚北部呈负距平,负距平中心值达-8 dagpm,表明低涡及槽频繁在西西伯利亚活动,冷空气影响范围较常年偏北。由于来自西西伯利亚的冷空气路径偏北,冷空气频繁影响我国北方地区,造成东北地区温度偏低,而我国南方地区温度较常年偏高。东亚大槽位于太平洋西岸,强度强于常年同期,距平值为-4 dagpm。
本月副热带高压(以下简称副高)强度接近常年略偏强,副高脊线位于15°N附近。南支槽位于孟加拉湾北部,90°E附近,强度较常年偏弱。
2.2 环流演变和我国天气1月欧亚中高纬环流形势月内有明显调整,与之对应,我国1月上半月与下半月天气也明显不同。上旬欧亚地区中高纬呈两槽一脊形势,经向度大,到中下旬极地冷涡南压,西西伯利亚高压脊减弱并缓慢东移,环流呈纬向型,我国大部受弱脊控制,多雾霾天气(图 5)。
1月上旬(图 5a),欧亚中高纬为两槽一脊形势,西西伯利亚地区受庞大阻塞高压控制,东亚高纬度地区受低涡控制,中心值达504 dagpm。1-5日,东北冷涡缓慢东移,其后部横槽转竖,引导冷空气不断向南输送,影响中东部地区,造成月初一次全国范围冷空气过程。距平场上,我国大部地区呈负距平,气温较同期偏低;另一方面,东欧低涡底部不断分裂出短波槽,自高原南侧东移,同时副热带高压西脊点西伸至105°E,槽前暖湿气流与南下冷空气相遇,造成南方大范围的冰冻雨雪天气,多地出现冻雨,气温持续偏低,贵州中部、湖南中部和南部山区等地均出现冻雨;旬末随着西西伯利亚高压脊减弱崩溃并缓慢东移,南方地区气温有所回升,我国中东部地区出现大范围的雾霾天气。
1月中旬(图 5b),极地低涡迅速南压,中西伯利亚高压脊逐渐建立并加强,11-16日高原短波槽东移,南支槽加深东移,副高西脊点迅速东退至120°E以东,我国南方地区局地仍出现阴雨天气,但中东部大部地区仍多雾霾天气,局地能见度不足500 m。17-19日,随着庞大的冷性低涡(中心值低于496 dagpm)南压至新疆北部,阿拉伯海低槽迅速加深,受槽前暖湿气流影响,西藏西南部局地出现暴雪(降雪量达48 mm),这是该地区1月唯一一次强降水过程。旬末,新疆北部低涡迅速北抬减弱,同时随着高原槽东移,西北地区东部出现一次降雪过程,我国中东部地区雾霾天气过程结束。
1月下旬,环流形势与中旬类似,但高纬低值系统与南支槽活动更频繁,南支锋区仍旧较为平直,我国处于弱脊区控制,距平场显示为正距平,气温较常年偏高。旬初,配合贝加尔湖低涡东移,高原短波槽快速东移,江淮及江南北部出现小到中雨,局地小雪或雨夹雪天气。22-24日,低涡移至我国东北形成切断低涡,自新地岛又一低涡东移南下,移至60°N后不再南压,西西伯利亚至蒙古一带受宽广的弱高压脊控制,我国中东部地区地面呈均压区,地面风速小,气温偏高,因此华北至江南地区又一次被雾霾笼罩。旬中随着西西伯利亚低涡南压,槽前冷空气南下,我国中东部雾霾天气,有短暂好转,但后期低涡东移北抬,我国中东部复又受弱脊控制,雾霾天气持续;旬末,30-31日低涡移至贝加尔湖,槽经向度加大,并配合东移的高原短波槽,我国东北、江汉、黄淮及华北北部一带出现一次弱降水过程,但华北大部仍维持雾霾天气。
3 雾霾天气过程 3.1 概况2013年1月,我国雾霾天气十分频繁。全国雾霾平均日数为4.4天,较常年同期偏多1.4天,为1961年以来同期最多(中国气象局,2013)。其分布范围主要在我国中东部地区,雾霾日数平均在5天以上,与常年同期相比,普遍偏多,其中华北东南部、黄淮大部、江淮大部、江南东北部及广东中部等地一般偏多5~15天,江苏大部偏多15天以上。江苏、北京、浙江、安徽、山东平均雾霾日数分别为23.9、14.5、13.8、10.4和7.8天,均为各省1961年以来同期最多。1月内,全国共出现了3次较大范围的雾霾天气过程,主要发生在7-16、21-23和26-31日,其中7-16日,中东部大部地区出现了入冬以来持续时间最长、影响范围最广且强度最强的雾霾天气过程。
3.2 2013年1月7-16日雾霾天气过程分析从这次雾霾天气过程环流形势来看,来自新地岛的低涡冷空气虽然比较频繁,但强度较弱、位置偏北,当南下至西西伯利亚时就迅速减弱成短波槽东移,同时我国东北至鄂霍茨克海一带受低值系统控制,西西伯利亚低涡至鄂霍茨克海低涡间的环流较为平直,多短波槽脊活动,使得我国中东部上空处于弱脊或平直的西风带中,有利于雾霾天气的形成。1月7日,我国中东部,中高纬高层处于横槽前的西风带中,低纬受南支槽前西南气流影响,低层850 hPa在江南中部115°E附近存在低槽及切变线,地面则处于均压区(图略),实况显示在江南东部及西南地区局地出现弱降水,水汽条件好,在我国华北、江淮及黄淮地区已经出现大范围的轻雾及霾的天气。到了1月14日,地面实况显示(图 6a)我国中东部大部地区出现雾霾天气、华北、黄淮及江淮地区尤其严重,从环流场上来看(图 6b)新地岛南下冷空气加强,贝加尔湖高压脊减弱东移,我国中高纬高层处于弱脊区,850 hPa呈反气旋式环流,地面等压线较为稀疏,表明我国中东部地区低层风速较小,且为晴空区,不利于水汽水平及垂直交换,有利于水汽在低层维持在饱和状态,从逐层相对湿度分布图可以证明这点(图略),我国华北、江南大部、华南西部以及西南等地地面2 m相对湿度>90%,局地甚至达到100%,但随高度的增高850和700 hPa的高湿区明显减小。到1月18日,随着新地岛冷性低涡南压至乌拉尔河,地面2 m相对湿度范围及数值明显减小,中东部雾霾天气显著减弱,这次过程结束。
2013年1月冷空气路径偏北,频繁影响我国北方地区,全国范围的冷空气过程主要有一次,较2011和2012年同期均偏少(李勇,2012;韦青,2011)。本次冷空气过程主要发生在1-4日,多地出现大风降温天气,其中东北降温4~15℃,内蒙古中部至河套地区、华北降温4~8℃,局地降温11℃,全国其他地区降温5~9℃;河北北部、甘肃南部、东北大部和山东出现4~7级西北风,并造成山东半岛东部、安徽南部、浙江中北部、江西北部、湖南南部等地出现出现中到大雪,局地暴雪,贵州、湖南南部和江西部分地区还出现了冻雨。根据冷空气划分标准及命名规则,为全国范围强冷空气过程。
4.2 1月1-4日冷空气过程本次过程是一次全国范围强冷空气过程。天气形势属于典型的横槽转竖型(朱乾根,2000)。1月1日08时(图 7a)东亚高纬地区呈倒Ω型,乌拉尔山至贝加尔湖北部地区为一阻塞高压,暖脊滞后于高压脊,暖平流促使高压脊加强并稳定维持,脊前的偏北气流不断引导冷空气在蒙古东部的横槽内积聚,冷中心强度为-44℃。到2日20时(图 7b),里海附近低涡携带冷空气移至高压脊的后部,而弱的暖平流区已移到脊前,横槽的后部则出现暖平流,在这种形势下,高压脊迅速减弱,横槽转竖,冷空气迅速南压,从海平面气压来看,地面冷高压主体中心值已达到1070 hPa,在它的前部,内蒙古中部,分裂出的小的高压中心值也达到1060 hPa,而地面锋区也已南压至江南地区,冷锋在一天内从山东南压至江南中部,造成河北地区平均降温6~8℃,局地9~10℃,江汉、黄淮和江南北部一带降温8~9℃,局地11℃,给河北和山东半岛带来局地7级大风。同时由于南支锋区多短波槽活动,在江南中部低层850 hPa(图略)表现为低涡切变线,江南东北部出现了中到大雪天气,而贵州、湖南南部和江西等地区则出现了冻雨天气。3日08时,地面冷锋已到达我国南海,高空低槽也已东移至日本海,但由于江南短波槽活动频繁,冷涡后部偏北气流仍影响江南地区,江南的低温阴雨天气直到4日20时才结束,温度有所回升。
1月上半月,我国南方出现持续低温阴雨(雪)天气,大部地区气温较常年偏低2~4℃,部分地区偏低4 ℃以上。江南大部及华南西部降水量普遍为10~20 mm,浙江、福建北部及广西中部等地超过20 mm。贵州、湖南和江西大部地区出现1~6天、局部6~9天的冻雨天气,普遍比常年同期偏多1~4天,其中贵州中部和湖南中部部分地区偏多4天以上。湖南先后有86个县(市)出现低温雨雪天气,35个县(市)出现电线覆冰,南岳衡山地区电线覆冰厚度一度达到128 mm(中国气象局,2013)。
5.2 西南部分地区气象干旱持续1月,西南大部降水量不足10 mm,其中四川大部、云南北部等地降水不足5 mm,普遍较常年同期偏少5成以上,致使部分地区气象干旱持续发展。气象干旱监测显示,1月底云南北部、四川南部、贵州西部存在中到重度气象干旱(中国气象局,2013)。
致谢:感谢国家气候中心提供的降水量、降水距平百分率和气温距平资料。
董全, 2012. 2012年2月大气环流和天气分析[J]. 气象, 38(5): 635-640. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2012.05.016 |
花丛, 2013. 2012年12月大气环流和天气分析[J]. 气象, 39(3): 394-400. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2013.03.016 |
李勇, 2012. 2012年1月大气环流和天气分析[J]. 气象, 38(4): 495-500. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2012.04.015 |
韦青, 2011. 2011年1月大气环流和天气分析[J]. 气象, 37(4): 508-512. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2011.04.017 |
中国气象局. 2013. 2013年2月新闻发布会材料.
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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.
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