2015年11月全国平均降水量39.4 mm,较常年同期(18.8 mm)偏多1.1倍(国家气候中心,2015)。吉林东南部、辽宁东部、华北南部、黄淮大部、江淮、江汉东部、江南、华南西部和北部、以及贵州东南部、云南南部等地月降水量为50~100 mm,其中黄淮东部、江淮、江南以及广西北部部分地区月降水量为100~200 mm,广西东北部、江南中南部等地月降水量超过200 mm,局地可达250~300 mm;南疆盆地、青海、东北地区西部、西藏等地局部月降水量不足10 mm;全国其余大部地区降水量在10~50 mm(图 1)。
11月我国中东部地区降水距平呈现出明显正距平特征,江南等地月降水量较常年同期偏多2~3倍,福建、广西、湖北、湖南、江西、云南等7个省(区)部分地区遭遇暴雨洪涝灾害,湘江中上游发生1961年有记录以来最大冬汛(国家气候中心,2015)。与常年同期相比(图 2),我国大部地区降水量接近常年同期或偏多,其中内蒙古中部、西北地区大部、黄淮、江淮、江汉、江南大部、华南西部等地降水量较常年同期偏多5成至2倍;其中广西东北部偏多3~4倍;内蒙古中部、青海东北部、华北、黄淮大部以及江南中南部、广西东北部等地偏多2倍以上;内蒙古东北部、东北、南疆盆地、四川大部、重庆西南部、云贵高原北部和广东等地降水量偏少2~8成。
2015年11月,全国平均气温为4.1℃,较常年同期(2.9℃)偏高1.2℃(国家气候中心,2015)。11月我国中东部地区温度距平特征表现为西高东低,除华北、黄淮和东北地区外,全国大部地区气温偏高1~2℃。其中西北地区中东部、陕西北部、贵州西部、云南东部、福建、广东南部等地温度偏高2~4℃,青海北部局地温度偏高4℃以上;与此相反,内蒙古东部、华北中部、东北、黄淮、江汉等地气温较常年同期偏低1~3℃(图 3)。11月24—26日,受强冷空气影响,我国自北向南出现大范围寒潮天气,中东部大部地区降温10℃以上,河北、山西、山东、江苏、河南、安徽、湖北等省部分地区出现大到暴雪。
图 4为2015年11月500 hPa平均高度及距平图,与常年同期相比,11月北半球的环流形势主要有以下特点。
11月,北半球极涡呈单极型分布,主要位于北极圈内,极涡中心低于504 dagpm。极涡偏向西半球一侧表现为明显的负距平,负距平中心值为-8 dagpm,而东半球则为明显正距平,中心值达到12 dagpm。在500 hPa位势高度场及距平场上(图 4),中高纬环流呈3波型,低槽位置分别位于中太平洋、北美东部和欧洲中部。其中位于中太平洋和北美东部的低槽附近为负距平区,低槽强度较常年同期偏强;而欧洲中部低槽北部负距平较弱。此外,欧亚地区极圈附近为正距平,南部为负距平,表明欧亚地区中高纬冷空气强度偏弱,从而造成月内我国西部地区温度偏高。
2.1.2 西太平洋副热带高压偏西,强度偏强11月,南支槽平均位置与常年同期持平。西太平洋副热带高压(以下简称副高)强度较常年同期偏强,副高西脊点位置在90°E附近,较常年同期(128°E)明显偏西。11月上旬和中旬,副高脊线在18~22°N摆动,较常年同期偏北,这是造成我国11月中上旬中东部地区多阴雨天气的原因之一;11月下旬,副高脊线主要活动于18°N以南,较常年同期明显偏南(图略)(赖芬芬等,2014;黄威等,2015)。
2.2 环流演变与我国天气11月上旬500 hPa平均高度场(图 5a)表明,欧亚中高纬地区为两槽一脊环流型,西西伯利亚和勘察加半岛附近地区分别受低值系统控制,贝加尔湖以东至俄罗斯远东地区受弱高压脊控制;副高位置偏西,主体位于中南半岛和我国南海中北部地区,脊线位于15°N附近。我国新疆位于低涡南部高空槽前西南气流中,逐日环流形势演变(图略)显示,其上不断有短波东移,且路径偏北,影响我国西北地区北部,造成该地区出现多次降水过程,降水量较常年同期偏多;我国中东部地区受较平直西风气流控制,上游不断有短波槽东移,引导弱冷空气南下,同时,西太平洋副热带高压偏北偏西,588 dagpm等位势高度线达到了华南地区中北部,有利于水汽向我国中东部地区输送,旬内一次强冷空气南下,冷暖空气交汇于华北、黄淮以及淮河以南地区,导致5—9日先后出现两次较大范围降水过程,中东大部地区出现中到大雨(雪),局地出现暴雨。从系统的逐日演变中发现(图略),旬前期随着南支槽东移,配合副高西伸北抬,给云南地区带来大范围降水,同时受副高系统控制,华南地区气温偏高。
中旬(图 5b),欧亚中高纬地区仍维持两槽一脊的环流形势。上旬位于巴伦支海附近的高压系统东移到西西伯利亚地区,发展为强盛的高压脊;东欧至里海有一个较弱的低槽,中西伯利亚至远东地区受东西向横槽控制。逐日环流形势演变(图略)显示,冷空气偏东偏北,主要影响我国东北、华北以及黄淮地区,导致上述地区气温偏低;我国中西部地区受弱脊控制,因此这一旬我国冷空气活动较少,中西部地区气温较常年同期偏高2~4℃,同时受静稳天气影响,华北、黄淮等地出现雾-霾天气过程;副高强度仍然偏强,位置较上旬明显南压,588 dagpm等位势高度线位于华南沿海地区,有利于水汽向淮河以南地区输送;15—18日,由于西风带上有短波系统东移,同时,今年第26号台风烟花在西太平洋生成,并向西北方向移动,造成副高于旬后期再次西伸北抬,使得沿长江一带低层切变线发展加强,导致长江中下游及其以南地区出现一次明显的降水过程,局地出现历史同期日降水量极值。
下旬(图 5c),亚欧地区环流形势明显调整,欧亚中高纬地区表现为西高东低的环流形势,远东至我国东北地区受低值系统控制。此外,我国东部沿海地区为明显低槽区,其他地区为西北气流控制,不利于降水发生。副高进一步南压,588 dagpm等位势高度线位于南海北部;南支槽强度与常年同期持平,云南地区降水与常年同期持平或略偏少。逐日环流形势演变(图略)显示,11月23—27日,随着贝加尔湖附近的低涡快速东移南压,强度加强,引导一股强冷空气南下,中东部地区出现寒潮天气,气温下降8~12℃。旬末,我国中东部地区再次出现静稳天气,空气污染扩散条件逐渐转差,11月27日至12月1日华北、黄淮等地出现一次大范围的严重雾-霾天气过程。
3 冷空气活动 3.1 概况11月影响我国冷空气势力整体偏弱,中等及以上强度冷空气过程较少。月内主要有2次冷空气过程(表 1),其中23—27日,强冷空气主要影响我国中东部地区,南方地区达到寒潮强度。
11月23—27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 1。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寒潮强度,中央气象台在此期间共发布10期寒潮蓝色预警。
根据500 hPa位势高度场和地面气压场的演变,此次冷空气过程可以分为23—25和25—27日两个阶段,分别为横槽转竖型和低槽东移型(图略)。23日,我国北方大部地区仍处于纬向环流中,西伯利亚受到闭合低压控制,我国中北部处于冷平流中;24日低涡迅速东移,与东部低槽贯通,配合温度场-36℃的冷中心,南部冷平流加强;25日(图 6)横槽转竖,环流经向度明显加大,槽后偏北风引导强冷空气快速南下,冷高压中心强度为1045 hPa,冷高压前沿到达江南、华南。随着低槽快速东移南压,我国中东部地区均受槽后西北气流和地面冷高压控制,自北向南给我国中东部地区带来大风和降温天气。27日早晨,地面最低气温零度线压至浙江中部、江西北部一带(图略),黄淮南部、江淮及苏皖南部等地气温降至-6~-2℃。此次寒潮天气过程造成河北、山西、山东、江苏、河南、安徽、湖北等省部分地区出现大雪或暴雪,多地最低气温跌破1961年以来11月最低气温记录。
11月共出现4次区域性降水过程(表 2),分别出现在5—7、7—9、10—13和15—18日,主要受高空槽、低涡低槽、切变和南支槽等系统影响。强降水天气主要出现在我国南方,有3次强降水过程,主要集中在11月中旬,浙江北部、江西中部、华南南部累积降水量达200 mm以上。受强降雨影响,江南、华南部分地区遭遇暴雨洪涝灾害,湘江中上游发生1961年有记录以来最大冬汛(国家气候中心,2015)。11月,全国共有189站日降水量超过历史同期月极大值,主要分布在内蒙古南部、华北、黄淮、江汉、江南和华南北部等地,其中广西灵川(148.9 mm)和湖南桂东(127.1 mm)等14站日降水量超过历史同期季极大值(国家气候中心,2015)。下面将对11月10—13日的降水过程进行简单分析。
11月10—13日,广西中北部、云南东部、福建西北部等地出现暴雨,其中贵州南部、广西北部、湖南南部等地局地出现大暴雨,上述地区累积雨量普遍在50~100 mm,其中广西北部、湖南南部、江西中南部累积雨量超过100 mm(图 7a)。此次降水过程的特点是雨带呈东西带状分布,降水范围随着时间推移扩大,暴雨和大暴雨分布较集中,并伴有短时强降水。
此次降水过程中,亚洲中高纬地区受强大低涡控制,我国北方地区处于低涡南部平直的西风气流中,其上不断有短波槽东移。过程初期(图略),500 hPa东欧至西伯利亚的低涡较为强大,位置稳定少动,北方冷空气盘踞在西伯利亚上空,我国南方地区不断有短波槽东移,带状副高位置较偏西,西脊点位于中南半岛北部;我国南方地区850 hPa相对湿度均在90%以上,江南南部、华南一带整层水汽含量在45 mm以上,其中华南东部达50 mm;地面气压场(图略)则表现为我国中东部地区受地面强大的冷高压控制,冷高压中心位于东北地区,强度达1035 hPa,冷空气前沿到达江南、华南地区。冷空气与西南暖湿气流交汇,先后在华南北部、江南南部和东部一带形成明显的切变线,为强降水过程提供了有利的动力条件。后期随着东欧至西伯利亚的低涡分裂,位于东部的低涡东移南压,低涡南部横槽转竖,引导较强冷空气南下;同时,地面冷高压进一步南压,850 hPa冷空气以偏东风形势迅速增强南下影响江南至华南等地,切变继续东移南压。12日(图 7b)副高继续西伸,588 dagpm线东西贯通,将南海向我国南方地区的水汽输送隔断,江南、华南大部陆续转为偏北风控制,此次降水过程逐渐减弱结束。
5 雾-霾天气 5.1 概况11月,我国主要出现了3次重污染天气过程(6—8日、12—14日、27日至12月1日)。我国东北中南部、黄淮东部、江淮中东部等地霾日数一般有5~10 d,其中吉林、辽宁东部、江苏大部等地有10~15 d,吉林中部达15 d以上(国家气候中心,2015)。其中,11月27日至12月1日,京津冀等地出现2013年2月以来最严重的一次雾-霾天气。
5.2 11月27日至12月1日雾-霾过程分析11月27日至12月1日,北京、河北中南部、天津、河南北部、山东西北部出现重度霾(图 8a),并伴有持续严重污染。此次过程具有强度强、影响范围广、过程发展快、能见度低的特点,其中,北京、天津西部、河北中南部雾-霾最严重,过程平均PM2.5浓度普遍超过250 μg/m-3,期间强浓雾与严重霾混合,部分地区有能见度不足200 m的强浓雾,局地能见度不足100 m。受雾-霾天气影响,各地大量航班停飞、华北区域多条高速公路关闭。
这次雾-霾天气及重污染天气形成的原因主要由于华北、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,11月27日至12月1日北京混合层高度持续低于500 m,尤其在29至12月1日的部分时段低于100 m,同时存在多层深厚逆温;同时,地面处于均压场控制,近地面风速极小甚至静风;此外,前期华北、黄淮降雪融化,加之低层偏南风不断向华北、黄淮输送水汽,造成低层大气持续维持高湿状态,相对湿度达到80%以上(图略)。
图 8b给出了北京地区静稳天气指数和平均PM2.5浓度变化趋势,图中显示,静稳天气指数日变化较明显,11月27日至12月1日期间,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浓度自26日起不断累积升高,30日下午,北京大部地区PM2.5爆发性增长,并迅速达到峰值。12月1日夜间,受冷空气影响,北京地区偏北风增大,静稳天气指数和PM2.5浓度迅速下降。至此,此次雾-霾天气过程开始自北向南逐渐减弱消散。
致谢:感谢国家气象中心张永恒、杨绚提供的降水量、降水距平和温度距平资料。
国家气候中心. 2015. 2015年11月中国气候影响评价
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黄威, 张芳华, 2015. 2014年11月大气环流和天气分析[J]. 气象, 41(2): 254-260. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2015.02.015 |
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 |