引言

2017年2月，全国平均降水量14.4 mm，较常年同期(17.4 mm)偏少17.1%。全国平均气温0℃，较常年同期(-1.7℃)偏高1.7℃，为近8年最高，全国大部分地区气温偏高于常年。2月内，我国中东部遭遇两次大范围降温雨雪天气过程, 分别是6—10日和20—22日，其中20—22日的寒潮过程降温幅度大、雨雪范围广；新疆遭受暴雪袭击。

1 天气概况 1.1 降水

2017年2月(图 1)，全国平均降水量为14.4 mm，较常年同期(17.4 mm)偏少17.1%。从空间分布来看，江南中部和西部、华南北部及云南西北部等地降水量有50~100 mm，局部地区超过100 mm；全国其余大部地区降水量普遍在50 mm以下，其中西北大部、西藏大部、东北西部、内蒙古大部、华北大部及黄淮、西南地区北部等地不足10 mm，内蒙古西部、甘肃河西走廊、西藏中部等地几乎无降水(国家气候中心，2017)。

与常年同期相比，北方大部地区降水量偏多，其余地区降水量以偏少为主。新疆大部、西藏北部、西北地区中部、内蒙古中部和东部、东北地区大部、华北西北部及四川盆地等地偏多5成至2倍，部分地区偏多2倍以上；全国其余大部地区偏少或接近常年，其中西藏大部、内蒙古西部、华北东部、黄淮、江淮、江南、西南地区大部、华南等地偏少5~8成，西藏中部、甘肃河西走廊、华北东部、黄淮西部、西南地区南部等地局部地区偏少8成以上(图 2)。

1.2 气温

2017年2月(图 3)，全国平均气温0℃，较常年同期(-1.7℃)偏高1.7℃，为近8年最高。从空间分布看，全国大部地区偏高1~2℃，其中西北地区中部、西藏地区大部、内蒙古地区东部、东北地区北部等地偏高2~4℃；仅新疆西北部、东北地区东南部、西南地区等地局地气温偏低0~1℃，新疆北部局地偏低1℃以上。

2 环流特征和演变

图 4给出2017年2月北半球500 hPa平均高度及距平的水平分布，与常年平均相比较，2月有以下特点。

2.1 极涡呈单极偏心型分布

2017年2月，北半球极涡呈单极偏心型分布(图 4a)，偏向北美大洲一侧，极涡中心强度低于504 dagpm。此外，在鄂霍次克海附近存在另一个切断低压，中心强度低于516 dagpm。极涡附近有明显的负距平，负距平中心值达到-6 dagpm(图 4b)，表明极涡较常年同期偏强。而鄂霍次克海切断低压在距平场上表现为正距平，东亚大槽偏弱，不利于冷空气影响我国。同时，西西伯利亚到欧洲东部及加拿大东部存在明显负距平，负距平中心均超过-8 dagpm，表明欧洲浅槽和北美大槽明显偏强。

2.2 中高纬环流呈三波型，副高强度接近常年，南支槽强度较常年偏弱

从月平均的500 hPa高度场和距平场(图 4)可知，2月中、高纬环流呈三波型，三个高空槽分别位于北美东部、乌拉尔山到里海一带及东亚东部。与多年平均相比，欧亚地区呈西低东高的特征，其中西西伯利亚和中西伯利亚西部地区为负距平，东西伯利亚、蒙古国及我国大部分地区为正距平，正距平中心达到6 dagpm以上，东亚大槽偏东偏弱，该形势不利于强冷空气南下，导致2月全国大部分地区气温较常年显著偏高。

低纬地区，西太平洋副热带高压的强度接近常年同期。南支槽平均位置位于90°E附近，但等高线弯曲并不明显(图 4a)，且南支槽控制区域内均为2~4 dagpm的正距平，表明南支槽强度较常年明显偏弱(图 4b)(宫宇和孙军，2015；江琪等，2016；王璠和张芳华，2016)，该环流形势不利于孟加拉湾的水汽向我国输送，导致2月我国部分地区降水量较常年同期明显偏少。

2.3 环流演变与我国天气

图 5给出了2月上、中、下旬欧亚地区500 hPa高度场的平均环流形势。与1月下旬环流形势相比，2月上旬欧亚大陆中、高纬地区大气环流形势仍为“两槽两脊”型(图 5a)，低槽分别位于乌拉尔山至里海一带和鄂霍茨克海附近，两槽之间为宽广的脊区控制，且槽脊强度均有所增加，两槽均形成了闭合的切断低压，环流经向度增加。我国中东部大部分地区处于槽后，在西北气流的引导下有利于冷空气南下。旬内6—10日，随鄂霍茨克海至贝加尔湖以东地区的横槽转竖，东亚大槽再次建立，东北低涡自黑龙江北部南落至黄海北部，并逐渐加深至516 dagpm，我国中东部大部分地区经历了一次强冷空气过程。我国东北东南部、华北西部、西北大部、内蒙古大部及江南华南东部沿海地区出现8℃以上降温，伴随此次降温，我国中东部地区出现大范围雨雪天气。

2月中旬，欧亚大陆中高纬地区大气环流形势变为“两槽一脊”型(图 5b)，乌拉尔山至里海一带仍受低槽控制，强度较强，另一槽位于日本以东的太平洋洋面上，强度较弱。与上旬形势相比，环流较为平直，经向度有所减弱。我国大部分地区受高压脊控制，冷空气活动较弱。且中低纬地区南支槽不活跃，导致西南暖湿气流偏弱，对我国南方地区水汽输送不足。2月中旬我国仅西南地区出现阴雨天气，其余大部降水量偏少，多晴好天气。

2月下旬，欧亚大陆中高纬地区大气环流形势仍维持“两槽一脊”型(图 5c)，乌拉尔山至里海低槽转弱，另一槽位于鄂霍茨克海至日本一带，且在东西伯利亚地区存在东北冷涡，我国中东部大部地区处于槽前西北气流的控制下。这种形势有利于极地的冷空气经寒潮关键区后，沿东路影响我国，且由于路径较短，冷空气变性较弱，对我国影响较大。旬初东西伯利亚至鄂霍茨克海冷涡发展，逐渐加强至496 dagpm，内蒙古中部和东部、东北、华北等地，由脊区控制转为槽区控制，强冷空气影响中东部大部分地区，华北西部及内蒙古中西部、黄淮、江汉大部、江南西部等地最大降温幅度在8℃以上。同时，配合100°E附近南支槽波动，有利于孟加拉湾水汽向我国输送，大部地区出现雨、雪天气，其中，西北东部、华北大部、黄淮大部、江汉等地累计降雪量有4~10 mm，部分地区超过10 mm。

3 冷空气活动 3.1 概况

2017年2月我国冷空气活动次数较常年平均偏少，共出现2次强冷空气(常年2.07次)，分别出现在6—10日和20—22日。2次冷空气过程的影响范围和强度见表 1。

3.2 2月20—22日寒潮过程分析

2月20—22日的过程为一次寒潮天气过程，影响我国中东部地区，带来降温和降雪天气(表 1)，天气形势属于低槽东移型(朱乾根等，2000)。从天气形势演变来看，16—18日500 hPa高度场乌拉尔山西部有一高压脊，脊后暖平流促使高压脊不断加强，脊前不断加强的偏北气流不断引导冷空气在里海附近低槽内堆积，并缓慢东移。乌拉尔山南端至里海北部有一高空冷涡存在，18日20时中心强度为524 dagpm，对应的冷中心强度为-36℃，同时地面图上配合出现冷高压。随脊前暖平流减弱，暖脊强度减弱，低槽携带冷空气东移，逐步影响我国。

19日，地面冷锋已东移至延天山一带，新疆地区受冷锋影响，出现大范围大风降温和今年以来最强降雪过程(表 2)，但高空冷槽仍位于巴尔喀什湖附近，槽前西北气流继续引导冷空气东移，入侵我国西北地区西部。20日地面冷高压主体已移至北疆地区，中心气压值达1045 hPa，高空冷中心强度达-40℃，冷空气前沿越过天山，影响内蒙古地区西部及西北地区东部。

至21日20时，由500 hPa天气图来看(图 6a)，随高空槽东移，东亚大槽再次重建，位于内蒙古东部、华北、至江汉地区一带，同时槽后冷中心强度仍维持在-40 ℃，温度槽仍位于贝加尔湖和蒙古高原一带，明显落后于高度槽，东亚大槽在槽后西北冷空气的作用下将继续发展。西西伯利亚地区存在宽广的温度暖脊，在脊前中层暖平流的作用下，地面冷高压得到发展，影响范围逐渐扩大的同时，强度逐渐加强，达到1045 hPa(图 6b)，冷锋位于东北地区到内蒙古东部。同时，江南地区存在上一股冷空气自海上回流的残余冷锋系统，与此次冷空气产生叠加效应。21日夜间开始至22日，850 hPa东北地区、华北地区、黄淮、江淮、江南北部等地普遍出现-14℃×10^-6 s^-1以上的冷平流，在强烈的冷平流作用下，上述地区出现强烈降温，普遍降温幅度在8℃以上。此外，南下冷空气与南支槽前暖湿气流交汇，造成我国中东部地区在出现大范围降温的同时，出现明显雨雪天气。

4 主要降水过程 4.1 概况

2017年2月主要有3次降水过程，主要特点是降水范围广、累积降水量大和降水相态复杂，主要降水过程如表 2所示。其中，19—20日新疆的暴雪过程，日降水量打破历史极值，乌鲁木齐(25.8 mm)、沙雅(25.0 mm)、奇台(16.2 mm)、石河子(15.9 mm)、乌苏(11.6 mm)、铁干里克(6.6 mm)、淖毛湖(3.3 mm)等15站日降水量居2月历史同期第一位。

4.2 2月20—23日降水过程分析

2月20—23日，我国中东部地区出现了大范围雨雪天气(表 2)，此前已经分析过此次过程的环流形势(详见3.2节)，此处着重分析降水条件。

从水汽条件来看，700 hPa槽前存在明显的西南急流(图 7a)，这是一条暖湿急流，中心风速超过20 m·s^-1，将孟加拉湾的暖湿空气源源不断地输送到我国中东部地区，西南地区东部、江南、江汉、江淮等地700 hPa比湿达到4 g·kg^-1，局部地区超过7 g·kg^-1，而该地区2月常年平均的比湿仅为3 g·kg^-1左右。

从抬升条件来看，东亚大槽的再次重建及冷锋系统提供系统性抬升。此外，低层风场(图 7b)华北东部、黄淮东部、江淮东部等地存在自黄渤海上回流的冷空气，而我国地形西高东低，东风气流被迫爬升，增强系统抬升。同时，回流东风为冷性气流，在底层形成冷垫，再次加强低层气流的抬升。在图 7中可以看出中东部水汽大值区与垂直速度大值区配合很好，在这种配置下，我国大部地区在出现显著降温的同时，出现明显雨雪天气(表 2)。

5 雾-霾天气过程 5.1 概况

2017年2月，我国主要出现了2次大范围雾-霾天气过程：3—5日东北地区中南部、华北地区大部、黄淮、陕西等地出现雾-霾，华北地区中南部、黄淮西部、陕西关中等地出现重度霾；13—16日，东北地区中南部、华北地区大部、黄淮、江淮、江汉、四川盆地、陕西等地出现雾-霾，华北地区中南部、黄淮西部、陕西关中等地出现重度霾。

5.2 2月13—16日雾-霾过程分析

13—16日，黑龙江西南部、吉林中部、辽宁西部、内蒙古中南部、河北、北京、天津、山西、陕西、山东、河南、四川盆地、湖北中部、安徽东部、江苏西部和南部等地出现雾-霾天气，部分地区PM_2.5浓度超过250 μg·m^-3，河北局地PM_2.5浓度超过500 μg·m^-3。

从此次持续雾-霾及重污染天气过程的大尺度环流背景场看(图 8a)，我国中东部处在西风带纬向环流控制中，无明显槽脊活动，地面高压主体位于贝加尔湖以西地区，冷空气势力弱，气压梯度小，风力较弱，我国中东部大部分地区处于冷高压后侧的均压场中，不利于污染物的扩散。同时，南支槽位于孟加拉湾上空，低层存在西南显著流线，水汽被输送到我国上空，14日20时华北地区地面相对湿度达到50%~60%(图 8b)，有利于污染物的吸湿增长，造成能见度显著下降。此外，华北、东北地区在底层偏南风的作用下(图 8b)，配合地形的影响，造成污染物在山前辐合。4日20时地面天气图在河南北部、山东西南部和河北南部一带出现显著辐合带，且地面风速仅为2~4 m·s^-1，再次加强雾-霾天气形势。16日随弱冷空气南下，我国中东部大部分地区10 m风速逐渐增大，大气水平扩散能量增强，雾-霾天气自北向南逐渐减弱，此次过程趋于结束。