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  气象   2014, Vol. 40 Issue (8): 1026-1032.  DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2014.08.014

天气气候评述

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蔡雪薇, 张芳华, 2014. 2014年5月大气环流和天气分析[J]. 气象, 40(8): 1026-1032. DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2014.08.014.
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CAI Xuewei, ZHANG Fanghua, 2014. Analysis of Atmosphere Circulation and Weather in May 2014[J]. Meteorological Monthly, 40(8): 1026-1032. DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2014.08.014.
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第一作者

蔡雪薇,主要从事强对流天气预报和研究.Email:caixw@cma.gov.cn

文章历史

2014年6月26日收稿
2014年7月01日收修定稿
2014年5月大气环流和天气分析
蔡雪薇 , 张芳华     
国家气象中心,北京 100081
摘要:2014年5月环流特征如下:北半球极涡成准圆形绕级分布,中心强度为524 dagpm, 较气候平均的强度偏强4~6 dagpm,北半球高纬500 hPa位势高度呈4波型分布,我国中东部大部地区受偏西气流控制,多短波槽活动;副热带高压较常年明显偏西偏北,南方地区出现多次强降水天气过程。另外,南海季风爆发较常年同期明显偏晚。5月全国平均气温为全国平均气温16.5℃,较常年同期(16.2℃)偏高0.3℃;全国平均降水量73.8 mm,较常年同期(69.5 mm)略偏多6.2%。月内,我国主要天气特点是:华南江南暴雨频发,华北黄淮出现极端高温。
关键词大气环流    副热带高压    暴雨    强对流高温    
Analysis of Atmosphere Circulation and Weather in May 2014
CAI Xuewei, ZHANG Fanghua    
National Meteorological Centre, Beijing 100081
Abstract: The main characteristics of the general atmospheric circulation in May 2014 are as follows: There is one polar vortex center in the Northern Hemisphere, and the intensity is 524 dagpm, 4-6 dagpm stronger than normal years. The 500 hPa geopotential height presents distribution of a four-wave pattern in high latitudes of Northern Hemisphere, and the most areas in the eastern region of China are controlled by west air flow, causing more short-wave trough activities. Subtropical high is more westward and northward than normal, which is the main cause for the extreme precipitation seen many times in South China. Monsoon starts later than normal years over South China Sea. The monthly mean temperature is 16.5℃, 0.3℃ higher than normal. The monthly mean precipitation amount is 73.8 mm, which is 6.2% more than normal. The main weather characteristics in this month is as follows: Torrential rainfalls occur in Southern China frequently, and extreme high temperatures appear in Northern China.
Key words: atmosphere circulation    subtropical high    torrential rain    severe convection    high temperature    
1 天气概况 1.1 降水

2014年5月中国气候影响评价(国家气候中心,2014)显示,全国平均降水量73.8 mm,较常年同期(69.5 mm)略偏多6.2%。从5月全国降水量空间分布来看(图 1),江南大部、西南地区东部、华南大部以及东北地区中东部月降水量普遍超过100 mm,其中长江以南的中东部地区降水均超过200 mm, 江南中南部、华南大部出现400~600 mm的降水;西北地区大部、华北大部、内蒙古中西部、西藏中部和西部降水和云南大部在50 mm以下;全国其余地区在50~100 mm之间。从降水距平百分比空间分布看(图 2),西北地区大部、内蒙古西部、华北南部至黄淮西部、江淮、江汉大部、西南地区大部、华南西南部和西藏西北部等地降水偏少2~8成,其中新疆西部、西藏西北部和云南北部局地偏少8成以上;东北大部、内蒙古中部和东部、华北北部和西部、江南大部、华南中东部等地降水偏多2成至1倍,其中东北北部、内蒙古东部、广东东南部等地偏多1倍以上。全国共有11站发生极端日降水量事件,主要分布于广东、广西、福建、湖南和贵州五省(区),其中2站日降水量突破历史极值。

图 1 2014年5月全国降水量分布(单位:mm) Fig. 1 Distribution of precipitation over China in May 2014 (unit: mm)

图 2 2014年5月全国降水量距平百分率分布(单位:%) Fig. 2 Distribution of precipitation anomaly percentage over China in May 2014 (unit: %)
1.2 气温

2014年5月,全国平均气温16.5℃较常年同期(16.2℃)偏高0.3℃,与常年同期基本持平,但气温波动幅度较大。气温阶段性变化特点显著,上旬温度偏低,中下旬偏高。从空间分布看(如图 3),西北地区西部、内蒙古中东部和西南地区东部等地气温偏低1~2℃;华北南部、黄淮大部、江淮东部、西南地区南部、华南西南部局部、西藏中部及新疆西北部局部等地气温偏高1~2℃,其中西南地区南部部分地区、华北南部和黄淮东部局部偏高2~4℃;云南省平均气温23.6℃,较常年同期(20.7℃)偏高2.9℃,为1961年以来同期最高值。月内,京津冀、黄淮、云南和广西西部等地共有155站发生极端高温事件,其中34站日最高气温突破历史极值。另一方面,全国共有20站发生极端日降温事件,主要分布于新疆、内蒙古、黑龙江、河北、江苏和山东等省(区),其中4站日降温幅度突破历史极值,

图 3 2014年5月全国平均气温距平分布(单位:℃) Fig. 3 Distribution of monthly mean temperature anomaly in May 2014 (unit: ℃)
2 环流特征与演变

2013年5月500 hPa平均高度及距平的水平分布(图 4)表明,5月北半球的环流形势有以下几个特点。

图 4 2014年5月北半球500 hPa平均高度(a)和距平(b)(单位:dagpm) Fig. 4 Monthly mean 500 hPa geopotential heights (a) and anomalies (b) in the Northern Hemisphere in May 2014 (unit: dagpm)
2.1 极涡和中高纬环流

极涡呈准圆形绕极分布,主体位于北极圈内,中心强度为524 dagpm,较常年同期偏强4~6 dagpm。5月,北半球高纬500 hPa位势高度呈4波型分布,分别位于西西伯利亚北部、堪察加半岛、北美西部和北美东部。其中,西西伯利亚北部的槽较历史同期气候平均略偏强,负距平为-2 dagpm左右,给我国新疆北部带来降温和降水天气。我国中高纬地区的大部分地区受槽区偏西气流控制,且长江以北地区的大部分地区的负距平在0~2 dagpm之间,冷空气活动较为活跃,我国中东部地区降水偏多与此关系密切。

2.2 副热带高压和南支槽

5月副热带高压(以下简称副高)面积较常年同期偏大,强度偏强。副高西脊点稳定维持100°E附近,较常年同期明显偏西;副高的北界从上旬18°N左右北抬,中旬到达20°N左右,下旬则持续北抬至23°N附近,脊线整体较常年同期位置偏北。受西脊点偏西影响,华南地区受副高外围偏西南气流控制,多次出现强降水过程。此外,南支槽位于90°E附近,位置和强度接近常年同期。

2.3 南海季风未爆发

西太平洋副高较往年偏强偏西,维持在南海上空,导致南海季风监测区持续为东风控制,对流始终不活跃。2014年南海夏季风于6月第二候爆发,较常年(5月第五候)明显偏晚3候,也是历史上南海夏季风爆发最晚年之一。

2.4 环流演变与我国天气

图 5是2014年5月上、中、下旬500 hPa旬平均位势高度场。从图 5a可以看出,5月上旬亚洲地区为明显的一脊一槽环流形势,我国大部分地区处在低槽区,有利于降水天气增多。东北地区受高空冷涡和低槽控制,上旬多阴雨天气。位于西西伯利亚的高压脊发展较强,引导冷空气南下,分别于1—4和8—11日给北方地区带来大风降温天气。1—2日,受高空槽东移影响,河北北部和北京地区出现多站次冰雹和雷暴大风。3—5日,受东北冷涡后部冷空气和北抬副高外围的西南暖湿空气共同影响,西南地区东部至江南、华南等地出现大到暴雨。8—11日,受东移高空槽、低层低涡切变线及加强的低空急流共同影响,上述地区再次出现强降雨,广东局地还出现了大暴雨到特大暴雨,并伴随有多站次雷暴大风和冰雹天气。

图 5 2014年5月上(a)、中(b)、下旬(c)的500 hPa平均位势高度(单位:dagpm) Fig. 5 The mean 500 hPa geopotential height for (a) the first, (b) middle and (c) last dekads in May 2014 (unit: dagpm)

从5月中旬的500 hPa平均位势高度场(图 5b)可看出,亚欧大陆中高纬地区呈现出两脊一槽的形势,我国大部分地区为平直的西风气流控制,多短波槽东移活动;同时副高较上旬继续西伸北抬,有利于西南暖湿气流加强,在南方地区出现强降水。13—15日,受东北冷涡后部南下冷空气和南支槽前西南暖湿气流的共同影响,江南大部、华南北部和东部出现大到暴雨,局地大暴雨。16—19日,受东移高空槽和低层低涡切变线、低空急流的共同影响,上述地区又出现一次大到暴雨、局地大暴雨的强降水过程;其中,17—18日,华南地区受小股冷空气影响,在副高边缘触发强对流天气,出现短时强降水和雷暴大风。

5月下旬500 hPa平均位势高度场(图 5c)显示亚欧大陆中高纬仍然维持两脊一槽的形势,副高北抬至23°N附近,南支槽较前期略有增强,有利于南方地区降水增强。21—23日,受高空槽、低层低涡切变线及加强的西南和东南急流共同影响,江南、华南出现一次大到暴雨、部分地区大暴雨的强降水天气过程;配合副高外围高温高湿的环境场,触发了飑线等中尺度系统,带来大范围短时强降水和较强的雷暴大风。24—26日,贝加尔湖地区较强高空槽携带冷空气南下,副高明显西伸北抬,西脊点到达93°E附近,北界到达28°N附近,冷暖空气交汇在低层形成明显的切变线,给我国长江以南地区自北向南带来强降水天气。这次强降水过程之后,华北、黄淮受高空暖脊和低层暖平流影响,出现大范围高温天气。29日,京津冀局部地区最高气温达40℃以上,突破历史极值。5月31日至6月1日,河套低槽东移过程中受下游高压脊的阻挡,移动缓慢并发展低涡,影响我国中东部地区,由于前期温度高,热力条件好,华北出现了雷暴大风;而在黄淮、江淮、江南等地,南下的冷空气配合副高北侧的西南气流,沿低层切变线出现了大到暴雨、部分地区大暴雨的强降水天气。

3 主要降水过程和强对流过程 3.1 概况

5月,我国南方地区遭遇5次大范围强降水天气过程,分别出现在5月8—11、13—15、16—19、21—23和24—26日。江南大部和华南沿海地区频繁受到冷空气南下影响,配合低空西南急流出现长时间维持的切变线系统,带来多次大到暴雨,局地大暴雨的天气,广西、广东、贵州和湖南、江西等地出现了局地洪涝。粤、桂、湘、赣、闽、黔6省(区)平均降水量为269.3 mm,较常年同期偏多60.6 mm, 为1976年以来历史同期次多。与常年同期相比,江南、华南中东部及西南地区东部雨日普遍偏多,福建中南部、江西东南部、广东中东部普遍偏多5~10 d。广东省平均雨日数20.6 d,为1961年以来同期第三多,仅次于1975年(23.5 d)和1973年(20.7 d)。我国北方地区受水汽条件限制,强降水天气较弱,华北地区受短波槽影响出现两次较明显的雷暴大风和冰雹天气。

表 1 2014年5月主要降水过程和强对流过程 Table 1 Main precipitation and convective weather processes during May 2014
3.2 5月21—23日华南强降雨和强对流过程分析

5月21—23日,受高空槽、低层低涡切变线及加强的西南和东南急流共同影响,江南、华南出现一次大到暴雨、部分地区大暴雨的强降水天气过程。上述地区累计降雨量有50~120 mm,部分地区达150~250 mm,广东局地达300~595 mm。

21日白天开始,从重庆向东向南先后出现明显的短时强降水过程,最强降雨时段出现在21日20时到22日20时,最大小时雨强达108 mm。22日午后自广西东部至广东珠江口地区出现了较大范围的雷暴大风,最大超过20 m·s-1。此次过程分为3个时段,分别为21日20时至22日08时系统性降水、22日08—20时系统性降水中触发中尺度飑线带来强对流天气、22日20时至23日20时稳定少动的MCS系统带来局地长时间短时强降水。

5月21日08时,500 hPa有高原槽发展并逐步东移,低层850 hPa上西南地区东部有低涡生成。到21日20时,低层低涡及人字形切变线系统发展成熟并东移至湖南北部,西南急流加强到16 m·s-1 (图 6a),带来了充沛的水汽,低涡中心南侧的850 hPa比湿达14 g·kg-1以上;同时,高层200 hPa风场具有明显的辐散特征(图略),配合低层西南急流的辐合作用,垂直上升运动强烈。良好的水汽和动力条件,在江南南部和华南北部产生大范围暴雨到大暴雨。

图 6 2014年5月21日20时500 hPa位势高度场和850 hPa风场(a)和21日20时至22日20时强对流天气实况图(b) Fig. 6 500 hPa geopotential height and 850 hPa wind at 20:00 BT 21 May 2014 (a) and the severe convection weather from 20:00 BT 21 to 20:00 BT 22 May 2014 (b)

22日08时(图 7),高空槽发展并东移至安徽东南部,850 hPa上低涡也东移至江西北部,形成前倾的垂直结构,低层西南急流继续加强至20 m·s-1以上,低涡东部从海上带来的偏东风也增强到12 m·s-1以上,两支急流增强了水汽输送。从22日08时广西梧州探空图(图 7b)可知,该地区整层均较湿,CAPE达到755 J·kg-1K指数超过40℃,具有较好的热力不稳定。在高层无明显干区的情况下,受到500 hPa低槽东移带来的动力扰动的影响,配合近地面有辐合线,仍然在两广交界处触发了一次飑线过程,并在广东境内发展成熟东移南下,沿飑线出现了线状的短时强降水天气,并给广东局地带来超过20 m·s-1的雷暴大风。

图 7 2014年5月22日08时强对流天气发生条件综合分析图(a)和59265(广西梧州)站探空曲线(b) Fig. 7 The synthetical analysis on severe convection weather at 08:00 BT 22 May 2014 (a) and T-lnp diagram for 59265 (Wuzhou, Guangxi) Sounding Station (b)

22日20时至23日20时,低层850 hPa的切变线系统继续维持,23日08时西南急流有所减弱并南退至华南北部,副高北抬至华南沿海,广东中部对流有效位能超过2000 J·kg-1,且地面有偏北风和偏南风之间的辐合线维持,为局地MCS的生成、发展和维持提供了有利条件。此次降水过程广州市全市平均日雨量达202 mm,其中良口镇石岭村录得最大降水373 mm,街口自动站录得最大时雨量93.9 mm (12—13时)。

4 其他灾害性天气 4.1 北方地区出现极端高温

5月26日起,华北、黄淮等地出现大范围高温天气,北京、天津、河北中南部、山东、河南、安徽中北部等地连续两天以上出现超过35℃高温天气。29日,北京大部、天津西部、河北中南部等地气温达40~42℃;其中,北京南郊观象台41.1℃,天津40.5℃,石家庄42.8℃,均突破1951年以来5月最高气温极值;北京、天津和河北共计12个站的日最高气温突破或与历史纪录持平;华北、黄淮和江淮超过35℃高温面积约72×104 km2,为26日以来范围最大。针对此次高温天气,中央气象台发布了高温黄色预警,北京市气象台及河北省气象台均发布了高温红色预警。

4.2 北方地区冷空气活动

5月我国北方地区分别于5月1—4、8—11和21—23日遭受3次较强冷空气活动影响,大部地区出现大风降温天气。5月1—4日,河北、山西和内蒙古和陕西等地遭受大风、降温天气。东北地区、华北北部与东部以及内蒙古中部与东部、陕西北部、宁夏北部等地过程最大降温一般有8℃以上,其中东北大部、内蒙古中东部大部地区、河北北部部分地区、山西北部部分地区达到12~14℃,局部超过14℃。

4.3 沙尘天气

5月我国西北地区共出现2次沙尘天气,与近几年相比,出现次数和强度处于平均水平(朱文剑等,2013关月,2012)。5月8日08时至9日11时,受地面低压和冷锋影响,南疆盆地、青海西部、内蒙古西部、甘肃中部、宁夏中南部及陕西北部局地出现扬沙天气,其中南疆盆地北部、青海茫崖、甘肃民勤、内蒙古阿拉善右旗和拐子湖出现沙尘暴,巴音毛道出现强沙尘暴天气。5月22日17时至24日20时,南疆盆地、柴达木盆地、内蒙古西部、甘肃中西部、宁夏和陕西北部等地出现扬沙天气,其中南疆盆地西北部和东南部、甘肃西部、柴达木盆地、内蒙古西部局地出现沙尘暴,和田、于田、民丰及玉门镇出现强沙尘暴。

4.4 华北地区风雹天气

5月1和31日,华北中东部(河北中部、北京和天津等地)出现两次雷暴大风和冰雹天气。1日15—19时,河北北部、北京大部出现了雷暴大风天气,北京出现了冰雹。31日晚,北京出现大范围雷暴大风天气,局部地区出现6级以上大风,最大的瞬间风速出现在延庆的白河谷,达到了32.9 m·s-1,相当于11级大风。受大风及暴雨影响,北京地区共发生200余起电网故障,故障最集中的大兴区有14个乡镇部分地区停电,城六区约有300棵树木倒伏。

4.5 台风活动

4月28日于西北太平洋海面生成今年第5号台风塔巴,5月1日减弱为热带风暴,对我国海域无影响。5月西北太平洋海域无台风生成,较常年偏少。

参考文献
国家气候中心. 2014. 2014年5月中国气候影响评价.
关月, 2012. 2012年5月大气环流和天气分析[J]. 气象, 38(8): 1023-1028. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2012.08.016
朱文剑, 何立富, 2013. 2013年5月大气环流和天气分析[J]. 气象, 39(8): 1083-1088. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2013.08.016