11月,全国平均降水量22.6 mm,较常年同期(18.8 mm)偏多20.2%。从空间分布看,东北、华北、西北的大部地区以及内蒙古大部、西藏、四川西部、云南西北部降水量在10 mm以下;黄淮南部、江淮、江汉、江南以及广西、广东北部、海南大部、贵州大部、云南南部、重庆在50 mm以上,其中湖南大部、湖北东部、安徽南部、江西北部、广西北部、海南东部等地达100~200 mm;全国其余大部地区为10~50 mm(图 1)。
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图 1 2014年11月全国降水量分布(单位:mm) Fig. 1 Total precipitation over China in November 2014 (unit: mm) |
降水量与常年同期相比,黑龙江北部、内蒙古东北部、西北地区大部、黄河下游及其以南大部地区偏多2成至2倍,西北部分地区偏多2倍以上;全国其余大部地区接近常年同期或偏少,其中东北地区大部、内蒙古大部、华北大部、西南地区大部及新疆西南部等地偏少2~8成,部分地区偏少8成以上(图 2;国家气候中心,2014)。
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图 2 2014年11月全国降水量距平百分比分布(单位:%) Fig. 2 Spatial distribution of precipitation anomaly percentage over China in November 2014 (unit: %) |
11月,全国平均气温3.9℃,较常年同期(2.9℃)偏高1.0℃(图 4)。从空间分布看,除新疆局部地区气温较常年同期偏低1~2℃外,全国大部地区气温接近常年同期或偏高,其中内蒙古大部、华北大部、华东大部、华南东部和南部及四川西北部、西藏大部、陕西北部等地偏高1~2℃,东北地区大部、内蒙古中东部、青海南部等地偏高2~4℃(图 3;国家气候中心,2014)。
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图 4 2014年11月北半球500 hPa平均高度场(a)和距平场(b)(单位:gpm) Fig. 4 Monthly average geopotential height (with a contour interval of 40 gpm) and monthly geopotential height anomaly (with a contour interval of 40 gpm) at 500 hPa in the Northern Hemisphere in November 2014 (unit: gpm) |
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图 3 2014年11月全国平均气温距平分布(单位:℃) Fig. 3 Spatial distribution of monthly mean temperature anomaly in November 2014 (unit: ℃) |
图 4为2014年11月500 hPa平均位势高度及距平图,与常年同期相比,11月北半球环流形势有以下主要特点。
2.1 极涡呈单极型分布11月,北半球极涡呈单极型分布,极涡主体偏向西伯利亚地区北部(图 4a),位置偏南,极涡中心强度低于5040 gpm,并伴有明显的负距平,负距平中心值达到-120 gpm(图 4b),极涡强度较常年同期明显偏强。北半球中高纬西风带呈4波型分布,欧亚地区位势高度呈“西高东低”分布型,以纬向环流为主(图 4a),平直锋区上多短波活动,影响我国的冷空气活动较频繁。
2.2 南支槽偏东,副高强度与常年相当11月,南支槽平均位置大致位于100°E附近,强度与常年同期接近,利于水汽向我国南方地区输送。西北太平洋副热带高压(以下简称副高)西脊点位于19°N、114°E附近(图 4a),较常年平均西脊点位置(22°N、128°E)(赖芬芬等,2014;黄威,2013)偏南、偏西, 而副高强度则与常年基本相当(图 4b)。南支槽前和副高外围西南水汽与北方南下冷空气共同作用,造成月内南方地区出现阶段性阴雨天气,部分地区降水量较常年明显偏多。
2.3 环流演变与我国天气由11月上旬500 hPa高度场平均图(图 5a)和逐日环流演变(图略)可知,亚欧中高纬度平均环流经向度较大,冷空气东移南下影响我国中东部地区;同时气温起伏较大,东北地区气温较常年同期明显偏高,而西南地区东部、黄淮及其以南地区气温较常年偏低。高原上及南支波动活动频繁,多小槽东移;副高西界位于中南半岛、北界压在我国华南,有利于孟加拉湾的水汽向我国江南、华南等地输送,6—7日上述地区出现大到暴雨,旬平均降水量较常年同期偏多2倍以上。
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图 5 2014年11月上旬(a)、中旬(b)、下旬(c) 500 hPa平均位势高度场(单位:gpm) Fig. 5 The first (a), second (b) and third (c) dekad 500 hPa mean geopotential height over Eurasia in November 2014 (unit: gpm) |
11月中旬500 hPa平均高度场(图 5b)显示,我国大部地区为“西高东低”形势,高空槽位置偏东;低纬平均环流场上,南支槽区为弱高压脊替代,副高西脊点位置偏西至印度半岛上空,截断了向我国的水汽通道,造成旬内大部地区降水量明显偏少。逐日环流演变(图略)表明,中旬前期,亚欧中高纬度环流经向度较大,相应地先后有两股冷空气影响我国,其中9—12日一股较强冷空气影响北方大部地区,华北平原最低气温跌破0℃,北京观象台最低气温-2.1℃,为入秋以来最低值;旬后期,环流经向度明显减小,我国中东部大部地区受地面弱气压场控制,静稳天气形势建立并发展,出现了大范围持续性雾、霾天气,华北、黄淮等地并伴随重污染天气过程。
11月下旬500 hPa平均高度场(图 5c)显示,西伯利亚地区为庞大的极涡系统控制,中高纬呈纬向环流形势,影响我国的冷空气势力整体偏弱,全国大部气温较常年明显偏高,中东部部分地区偏高2℃以上;同时,副高东退,南支活跃,来自孟加拉湾的水汽通道再次建立,22—24日,黄淮、江淮、江汉、江南北部等地出现大范围较强降水天气过程。下旬中后期,极涡底部分裂较强冷空气东移影响我国北方;旬末至12月初,环流经向度明显增大,引导另一股强冷空气先后影响我国大部地区,北方出现6级左右偏北风,江南东北部、江淮、黄淮等地最低气温降至0℃以下,彻底吹散了中东部等地的雾、霾天气。
3 主要降水过程 3.1 概况2014年11月,受西风槽、高原槽、南支槽、副高、低涡、低层切变线、低空急流等系统的影响,主要出现了4次降水过程(表 1)。
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表 1 2014年11月主要降水过程 Table 1 Main precipitation events in November 2014 |
11月22—24日(图 6),黄淮、江淮、江汉、江南北部等地出现中到大雨,部分地区出现暴雨,其中,湖北东部和西北部、湖南北部、安徽中南部、江苏西南部等地部分地区累积降水量超过50 mm,安徽南部个别站点超过100 mm。主要降水集中时段为23日14时至24日14时。
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图 6 2014年11月22日08时至25日08时过程累积降水量分布(单位: mm) Fig. 6 Distribution of precipitation in China from 08:00 BT 22 to 08:00 BT 25 November 2014 (unit: mm) |
此次降水天气过程主要是由高空槽东移配合低层切变线产生的。23日20时(图 7a)高原槽与南支槽同时东移,副高逐步西伸至中南半岛东部,江南、华南等地的偏南气流开始增大;受东路冷空气影响,黄淮、江汉等地偏东或东北风增大,与南方的西南气流交汇,在长江中下游地区形成切变线,沿江地区出现大到暴雨。24日08时(图 7b),冷空气继续南下,南支槽有所减弱,切变线东移且略有南压,在鄂皖交界地区形成低涡,低涡中心附近出现了大雨天气。24日夜间开始,偏南暖湿气流明显减弱,此次降雨过程趋于结束。
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图 7 2014年11月23日20时(a)和24日08时(b) 500 hPa位势高度场(实线,单位:gpm)、850 hPa风场(风向标)、850 hPa相对湿度(圆点:表示相对湿度大于90%)和海平面气压场(阴影,单位:hPa) Fig. 7 Distribution of geopotential heights (solid line, unit: gpm) at 500 hPa and wind vector (vector) and relative humidity (circle means RH > 90%) at 850 hPa and sea level pressure (shadow, unit: hPa) at 20:00 BT 23 (a) and 08:00 BT 24 (b) November 2014 |
在此次过程中,高低空系统的配合为此次较强降水提供了有利的动力条件,较强降水主要出现低空切变线附近。同时在主要降水时段,850 hPa相对湿度达90%以上(图 7),整层可降水量也大于35 mm,充足的水汽为本次降水过程的产生提供了非常有利的条件。
4 冷空气活动 4.1 概况11月,冷空气活动频繁,有4次主要的冷空气过程影响我国,分别出现在10月31日至11月2日(全国中等强度冷空气过程)、11月9—12日(北方地区较强冷空气过程)、11月25—27日(北方地区较强冷空气过程)、11月28日至12月2日(全国强冷空气过程),具体见表 2。此外,月内还有多次弱冷空气过程影响我国北方地区。受冷空气影响,东北北部和西部、内蒙古东部、甘肃西部和中部等地共有26站发生极端日降温事件,其中3站日降温幅度突破历史极值(国家气候中心,2014;于超等,2015)。
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表 2 2014年11月主要冷空气过程 Table 2 Main cold air processes in November 2014 |
11月28日至12月2日强冷空气侵袭我国大部地区,冷空气过程造成的影响详见表 2。按照中央气象台冷空气强度划分标准,此次冷空气过程达到全国强冷空气强度,北方地区达到寒潮强度。
28日500 hPa高度场和温度场(图 8a)显示,西伯利亚地区上空受庞大的冷涡控制,中心强度为5040 gpm(天气图上为4960 gpm),并伴有-44℃以下的冷中心;其上游地区为经向度较大的高压脊,有利于引导冷空气快速南下。29日,冷涡底部低槽东移,槽后对应的地面冷高压强度增强至1050 hPa,地面冷锋位于河套地区,500 hPa锋区位置与冷高压轴向一致,我国西北地区出现大风天气。30日(图 8b),低槽东移过程中,由于温度槽落后于高度槽,槽后有冷平流输入,同时又有南支槽东移与之同位相叠加,因此强度明显增强,环流经向度加大,我国120°E以西地区均受槽后西北气流和地面冷高压控制,出现了明显的大风和降温天气。伴随高空槽的增强,在东北地区切断出低涡,并有地面气旋生成,位于蒙古国西部的冷高压中心强度也进一步增强至1060 hPa,地面气压梯度随之明显增大,华北、东北地区及我国东部海区先后出现8~10级瞬时大风。12月1—2日,地面锋区继续南压影响华南。冷空气前锋过后,我国大部地区气温下降6~10℃,北方部分地区降温幅度达12~16℃。随着高空槽东移入海,2日白天之后,北方大部地区气温开始回升,此次冷空气过程趋于结束。
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图 8 2014年11月28日08时(a)和30日08时(b)500 hPa高度场(实线,单位:gpm)、温度场(虚线,单位: ℃)和海平面气压场(阴影,单位:hPa) Fig. 8 Distribution of geopotential height (solid lines, unit: gpm) and temperature (dashed lines, unit: ℃) at 500 hPa and sea level pressure (shaded, unit: hPa) at (a) 08:00 BT 28 and (b) 08:00 BT 30 November 2014 |
11月,我国主要出现了4次大范围雾、霾天气过程(15—16日、18—20日、25—26日、28—29日),东部大部地区霾日数在5 d以上,其中华北、黄淮、江淮、江南、华南的部分地区达10~15 d,江苏大部超过15 d(中国气象局,2014)。其中,11月18—20日和25—26日两次过程均为重污染天气过程。此外,11月8—10日华北也出现了较弱的静稳天气形势,但由于在APEC会议期间采取了一定的减排措施,空气污染状况得到控制,北京地区没有出现明显雾、霾天气。
5.2 11月25—26日雾、霾过程分析11月25—26日,华北大部、黄淮、江淮等地出现雾、霾天气,其中北京中南部、天津、河北西部沿山地区、河南北部、陕西关中等地的部分地区出现重度霾(图 9);期间,北京、天津、河北中南部、陕西关中等地还出现大雾天气,部分地区早晨能见度不足200 m。受雾、霾天气影响,北京、天津、河北大部、河南北部、山东西北部等地出现重污染天气过程,首要污染物为PM2.5,上述地区PM2.5浓度均超过150 μg·m-3,出现重度—严重污染(图略)。
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图 9 2014年11月25日08时至27日08时全国霾区实况图 Fig. 9 The observation of haze over China from 08:00 BT 25 to 08:00 BT 27 November 2014 |
这次雾、霾天气及重污染天气形成的原因主要是由于华北、黄淮等地静稳天气建立维持,大气水平和垂直扩散条件均较差。25日08时,华北、黄淮等地位于500 hPa短波槽前,850 hPa为弱的偏南风,地面为高压后部均压场控制,近地面风力较弱,相对湿度较高(图略),上述条件利于雾、霾天气发生发展,26日08时,500 hPa环流形势变得更为平直,华北、黄淮位于东移的地面弱低压底部,在京津冀地区近地面形成弱的风场辐合,同时维持高湿条件,相对湿度达到70%以上(图略),有利于污染物的吸湿增长和持续累积,导致上述地区雾、霾天气持续发展。
图 10给出了北京地区静稳天气指数与平均PM2.5浓度逐6 h变化趋势,图中显示,静稳天气指数日变化较明显,但指数始终维持在10以上,表明空气污染气象条件不利于污染物扩散。北京地区平均PM2.5浓度不断累积升高,并于26日夜间至27日早晨达到峰值。27日08时,受冷空气影响,北京地区偏北风增大,静稳天气指数降低至4,PM2.5浓度迅速降低至10 μg·m-3以下。至此,此次雾、霾天气过程开始自北向南逐渐减弱消散。
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图 10 2014年11月25日08时至27日08时北京地区静稳天气指数和平均PM2.5浓度 Fig. 10 The observation of static weather index and PM2.5 mean concentration in Beijing from 20:00 BT 24 to 08:00 BT 27 November 2014 |
国家气候中心. 2014. 2014年11月中国气候影响评价.
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黄威, 2013. 2012年11月大气环流和天气分析[J]. 气象, 39(2): 259-264. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2013.02.017 |
赖芬芬, 何立富, 2014. 2013年11月大气环流和天气分析[J]. 气象, 40(2): 253-260. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2014.02.015 |
于超, 张芳华, 2015. 2014年10月大气环流和天气分析[J]. 气象, 41(1): 126-131. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2015.01.016 |
中国气象局. 2014. 2014年12月新闻发布会材料.
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