9月,全国平均降水量为69.1 mm,较常年同期(65.3 mm)偏多5.8%。从空间分布看,华中北部和中部、华东中部和东南部、华南大部以及陕西南部、甘肃西南部、四川中部和东部、重庆、贵州北部、云南西部等地累计降水量有100~250 mm,其中华南南部以及陕西南部、河南东南部、湖北北部、重庆北部、四川东北部等地有250~400 mm,广东南部、台湾岛东部等地超过400 mm(图 1);与常年同期相比(图 2),内蒙古东部、华中北部、华东中部、华南北部及黑龙江中西部、陕西南部、甘肃南部、青海中部、四川东部、重庆、新疆北部和中西部等地降水量偏多5成至2倍。全国其余大部地区降水量接近常年同期到偏少,其中内蒙古中西部、黑龙江东南部、河北大部、山西大部、新疆东部、西藏西部和南部、青海西北部、云南东部、贵州南部、福建东部和台湾岛等地偏少5~8成,局地偏少8成以上。
2023年9月,全国平均气温为18.2℃,较常年同期(16.9℃)偏高1.3℃,为1961年以来最高(国家气候中心,2023)。除新疆北部偏低0~1℃外,全国其余大部地区气温均接近常年同期或偏高,其中内蒙古大部、东北地区大部、河北大部、山东大部、山西北部和中部、宁夏、甘肃中部和南部、新疆西南部、西藏西北部、浙江、江西中部、福建北部以及四川南部、贵州中部和南部、云南东北部等地偏高2~4℃(图 3)。
图 4为2023年9月500 hPa平均位势高度场及距平场的水平分布,与常年平均相比,9月北半球环流形势有以下主要特点。
北半球极涡呈单极型偏心分布,中心位置偏向东半球,中心强度为532 dagpm,与历史同期(1991— 2020年)相当(王海平和许映龙,2020);中高纬西风带环流呈多波型分布,比较明显的平均槽分别位于亚洲东北部、西西伯利亚以及格林兰岛至北大西洋西部、北美洲西北部海岸(图 4a)。其中,亚洲东北部平均槽较常年同期偏强,对应高度场距平为-4~-2 dagpm,而西西伯利亚附近的高空槽较常年同期偏弱,对应高度场距平为2~6 dagpm,该槽后为高度场正距平中心(图 4b),环流经向度较大,有利于冷空气东移南下影响我国新疆地区,使得该地区降水偏多、气温偏低。我国北方其余大部地区受平直西风环流控制,冷空气势力不强,气温整体偏高。
2.1.2 西太平洋副热带高压偏西偏强9月,西太平洋副热带高压(以下简称副高)呈带状分布,西伸脊点在95°E附近(图 4a),较常年同期明显偏西(王海平和许映龙,2020;柳龙生和高拴柱,2021);在90°E以东的亚洲大陆至太平洋洋面对应有宽广的正距平区,正距平中心位于45°N附近东、西太平洋交界处,距平值达10 dagpm(图 4b)。副高588 dagpm特征等高线控制我国南方大部地区(图 4a),有利于出现高温天气;副高西侧和北侧边缘是弱冷空气和暖湿气流交汇的区域,相应在西南地区东部、江汉、江淮等地多降水天气,而副高南侧则有利于台风活动。
2.2 环流演变与我国天气图 5分别是2023年9月上、中、下旬欧亚地区500 hPa平均高度场。上旬(图 5a),欧亚中高纬大气环流呈“一槽一脊”型分布,亚洲西部至东北部为宽广的槽区,俄罗斯西部地区为东北—西南走向的强盛高压脊。结合逐日环流演变(图略)分析,巴尔喀什湖以北有低涡系统稳定维持,其前部影响我国新疆地区,造成降水和降温天气;同时在北支锋区上有短波槽东移,旬中期在地面发展为蒙古气旋,给内蒙古和东北地区带来明显大风天气。在副热带地区,副高断裂为3个环,中心分别位于青藏高原东部至我国长江流域、140°E以东的西北太平洋洋面以及菲律宾群岛附近,我国江南南部、华南至南海海域大部地区处于3个副高中心之间的相对低值区,有利于台风活动。上旬,台风苏拉和海葵先后影响华南,“海葵”的影响持续至中旬前期,福建、广东等地出现持续性极端强降水,造成严重灾害。
中旬(图 5b),贝加尔湖以西地区的高空平均长波槽脊明显减弱,东亚大槽较上旬增强,延伸至我国东部沿海地区。旬内副高西伸加强,588 dagpm等位势高度线控制区域增加,较常年同期偏强。我国江南、华南等地受副高控制,中旬后期至下旬前期出现大范围35℃以上的高温天气。受副高西伸与高空槽东移的共同作用,11—15日,西南地区东部及江淮、江南、华南等地先后出现大到暴雨,局地大暴雨。17—20日,受副高边缘暖湿气流与南下冷空气影响,四川、重庆、湖北以及黄淮等地出现强降水,其中19日,低层有低涡和气旋生成,水汽辐合与上升运动加强,黄淮出现区域性暴雨到大暴雨,为此次过程降水最强、范围最大的时段;江苏北部局地出现强龙卷风。中旬,西南地区东部、江汉、黄淮及其以南大部地区降水较常年同期偏多8成至2倍,其中,河南南部、湖北北部局地偏多4倍以上(图略)。
下旬(图 5c),欧亚中高纬环流呈现“两槽一脊”的形势,脊区位于贝加尔湖及其以北地区,东西2个高空槽分别位于鄂霍次克海至我国东北地区、西西伯利亚至巴尔喀什湖;副高继续稳定控制我国南方大部地区,北界略有北抬。受平均槽及庞大的高空冷涡系统影响,新疆大部地区降水(气温)明显偏多(低);东北地区有气旋活动,造成大风天气,气温亦多起伏;江南、华南大部仍为副高主体控制区域,气温较常年同期偏高2℃以上,其中,浙江中南部、福建中北部偏高4℃。下旬,中东部地区降水较上、中旬明显减小,累计降水量在100 mm以上的区域出现在副高南北两侧的川、渝、陕、鄂交界地区附近以及雷州半岛和海南岛等地。
3 热带气旋活动 3.1 概况2023年9月,西北太平洋和南海有2个台风生成(表 1,图 6a),较常年同期(5个)偏少3个;台风苏拉和海葵登陆我国(图 6b),登陆个数接近常年同期(1.7个)(孙舒悦和董林,2019;刘达和许映龙,2022)。“苏拉”和“海葵”接连影响华南地区,先后给台湾、福建、广东、香港、澳门和广西等地带来强风雨,造成雨涝风险叠加,多条中小河流发生超警以上洪水,部分地区出现内涝、滑坡、道路中断等险情。
2023年第9号台风苏拉(图 6b)于8月24日14:00在菲律宾以东洋面生成,生成后在菲律宾吕宋岛东部海面徘徊,强度逐渐增强,最强达超强台风级。8月29日开始转向西北方向移动,9月2日03:00前后在广东省珠海市南部沿海登陆,登陆时中心附近最大风力为14级(45 m·s-1,强台风级)。3日上午减弱为热带低压,17:00中央气象台对其停止编号。
“苏拉”个头小、强度强、超强台风级持续时间长。在巴士海峡和南海东北部达到最大强度(62 m· s-1,7级以上),比“杜苏芮”在南海东北部和台湾海峡内的强度还要强。相较于近十年在广东的台风,“苏拉”在南海东北部强度最强并且连续维持超强台风级长达82 h(运晓博等,2023)。
受“苏拉”与南下弱冷空气共同影响,8月30日至9月3日,华东东部和华南大部陆地区域最大阵风均达7级以上,10级以上的强风主要出现在广东近海和沿海地区;8月31日至9月3日,广西中东部、广东大部、福建东南部及香港、澳门、台湾中东部等地出现暴雨到大暴雨,广西东部和台湾东部局地出现特大暴雨。
强降水导致广东、广西、福建、云南等地多条中小河流发生超警以上洪水,其中广东西江支流罗定江发生1958年有实测资料以来的最大洪水,罗定江连滩镇河段最高水位达25 m,超警约3.5 m。广东78.7万人受灾,67.5万人紧急避险转移;福建漳州、泉州15.8万人受灾,11万人紧急避险转移。
3.3 台风海葵2023年第11号台风海葵(图 6b)于8月28日上午在菲律宾以东约2200 km的西北太平洋洋面生成,随后向西偏北方向移动,强度缓慢加强。9月3日10:00加强为超强台风级,3日15:30前后在台湾省台东市沿海登陆,5日早晨先后在福建省东山县和广东饶平县沿海登陆,08:00减弱为热带低压,6日17:00中央气象台对其停止编号。
“海葵”先后3次在我国登陆,给台湾、福建、广东、香港、澳门以及广西等地造成严重影响,多地发生城乡内涝、滑坡、道路中断等险情,70余条中小河流发生超警洪水,福建木兰溪和兰溪发生超保洪水,广东漠阳江发生超十年一遇洪水,东江支流石马河和深圳市深圳河等6条中小河流发生漫堤洪水。
国家气象中心暴雨灾害评估结果显示,“海葵”带来的暴雨过程强度评估等级达特强。福建过程强度为2005年以来历史第二强,仅次于2006年台风碧利斯;广东过程强度为2003年以来第二强,仅次于2013年强台风尤特;广西过程强度为1951年来9月台风降水综合强度的第15位(同期历史过程个数81个),为2018年台风山竹之后同期强度最强。
3.4 台风鸳鸯和小犬2023年第13号台风鸳鸯(图 6a)于9月5日23:00在130°E以东的西北太平洋洋面生成,向北偏东方向移动趋向日本,8日20:00停止编号,对我国无影响。
2023年第14号台风小犬(图 6a)于9月30日05:00在菲律宾以东洋面生成,向西北方向移动并增强,10月5日08:00前后在台湾省屏东县鹅銮鼻登陆,之后向珠江口一带沿海靠近。9日上午穿过广东上川岛后折向西南,20:00停止编号。“小犬”具有范围小、移动慢、近海消散的特点,在华南南部地区造成强降水。
4 主要降水过程 4.1 概况9月,全国共出现6次大范围较强降水过程(表 2)。强降水集中出现在2个区域,即华南和江南南部、四川盆地东部至江淮流域,前者主要受台风苏拉和海葵及残余环流的影响,多个国家级气象站日降水量达到或超过历史极值;后者则主要受东移高空槽与副高共同影响。
9月3—13日,受“海葵”及其残余环流影响,台湾、福建、广东、香港、澳门及广西等地先后出现强降水天气。
4.2.1 强降水过程特点(1) 影响时间长。“海葵”自3日开始影响福建,7日结束,影响时间为5 d;4—11日影响广东,影响时间长达8 d;8—13日残涡在广西南部滞留,影响时间达6 d。
(2) 累计降水量大。9月3日08:00至14日08:00,福建东部、广东南部、广西东部和南部、海南、湖南南部、江西南部及澳门、台湾等地累计降水量为100~300 mm,福建东部、广东中西部、香港及台湾东部等地的部分地区达400~800 mm,台湾花莲局地超过1100 mm(图 7)。其中,7日傍晚至8日,粤港澳大湾区出现强降水,深圳市平均降水量超过200 mm,罗湖、盐田局地累计降水量超过500 mm;香港港岛、九龙超过600 mm;澳门接近200 mm。
(3) 降水极端性强。福建、广东、广西、江西等地有17个站日降水量突破9月历史极值,有6个站突破历史极值。广东深圳2、3、6、12、24、48、72 h累计降水量均打破1952年有气象记录以来7项历史极值。香港天文台最大小时降水量达158.1 mm,为香港1884年有记录以来最高纪录;港岛东南部赤柱24 h累计降水量达842 mm,亦打破香港观测纪录。
(4) 夜雨特征明显。短时强降水主要出现在夜间,特别是在7日21:00至8日02:00,广东珠江口两侧市(县)连续6 h均有站点1 h降水量超过80 mm,深圳罗湖区东湖街道录得最大小时降水量为116.8 mm(7日21:00—22:00)。
4.2.2 强降水成因初步分析根据“海葵”及其残余环流和强降水的演变特征,可将此次过程分为4个阶段,分别是9月3日至6日白天,6日夜间至9日,10—11日和12—13日。图 8分别给出了各阶段代表性时刻(4日20:00、7日20:00、10日20:00、12日20:00)的500 hPa位势高度场、925 hPa风场及整层可降水量分布。
第一阶段,“海葵”主要受副高南侧偏东气流引导向西移动,3日傍晚穿过台湾岛后在海峡回旋约8 h,随后继续向西北转偏西方向移动,5日早晨经闽南进入粤东,6日下午停止编号。台湾、福建、广东东部等地先后受台风外围东北风、台风倒槽、台风本体及其东侧东南风的影响,降水时间长且水汽充沛,福建东部整层可降水量高达75 mm以上(图 8a)。另外还有沿海地形对偏东风的强迫抬升作用,非常有利于上述地区出现强降水。4日08:00至6日08:00,福建东部、广东东部沿海多站日降水量突破历史同期极值,其中福州国家气象站5日08:00至6日08:00的24 h累计降水量达362.1 mm,突破该站历史极值。
第二阶段,副高西伸北抬与大陆高压合并加强,在“海葵”残余环流北侧形成强大的反气旋环流,使其缓慢向偏西方向移动,给粤港澳和广西等地带来强降水。7日20:00(图 8b),“海葵”残余环流中心移至珠江口西侧,其东部地区受强盛的西南、东南季风和来自东北方向的弱冷空气影响,三支气流在珠江口附近地区交汇,形成深厚的辐合上升运动;季风带来持续、充沛的水汽输送,整层可降水量也增大至75 mm。由香港探空分析(图 9a)可知,粤港澳大湾区湿层深厚,对流有效位能位能(CAPE)为1526.4 J·Kg-1,K指数达39.7℃,高能高湿的环境条件配合较低的抬升凝结高度、自由对流高度,非常有利于深厚湿对流的发展;对流层中低层风向随高度顺转,垂直风切变也有利于对流组织化发展。由雷达回波(图 9b)可以更清楚地看出,沿着边界层西南风有多条对流回波向珠江口地区汇集,产生列车效应。7日20:00至8日14:00,珠江口地区普遍出现短时强降水,最大小时降水量有50~80 mm,局地超过100 mm,深圳、香港等地累计降水量超过400 mm,小时降水量和日降水量均具有显著极端性。
第三阶段(图 8c),“海葵”残余环流中心西移至广西东南部地区,其北侧的高压带减弱东退,季风输送也显著减弱,强降水出现在环流东侧的暖式切变线附近,即广东西南部和广西东南部,上述地区整层可降水量一般有65 mm,局地达70 mm以上,强降水范围和整体强度呈明显减小趋势。
第四阶段(图 8d),受南下冷空气影响,“海葵”残余环流中心南移至北部湾海面,其北侧建立偏东风与东北风之间的倒槽切变,整层可降水量也有所增加,降水范围有所扩大,但由于风场明显减弱,降水强度继续减弱,“海葵”及其残余环流带来的持续性强降水过程趋于结束。
5 其他灾害天气 5.1 强对流天气9月,全国共出现2次区域性强对流天气过程(表 3)。19—20日,华中和华东部分地区出现混合型强对流天气。此次强对流天气发生在高空槽东移,低层低涡切变线和地面江淮气旋发展的环流形势下。黄淮南部处于副高边缘冷暖空气交汇剧烈区域,具备触发强对流天气的动力抬升条件;19日20:00,江苏北部射阳探空站CAPE值为2270.6 J· kg-1,1000 hPa比湿达19 g·kg-1,整层可降水量超过65 mm;对流层低层风随高度顺转,0~1 km垂直风切变达8~12 m·s-1,0~3 km垂直风切变达20 m·s-1左右。充沛的水汽和不稳定能量、较强的垂直风切变条件,有利于出现对流性大风和短时强降水。19日午后至傍晚,江苏宿迁、盐城局地出现多个强龙卷,分别发生在17:20前后(宿迁市经开区南蔡乡)、17:50前后(宿迁市宿豫区大兴镇)和20:20前后(盐城市阜宁县芦浦镇和板湖镇),强度均达到国家标准强龙卷等级,前二者相当于美国的EF2级龙卷(最强风力15级以上),后二者相当于美国的EF3级龙卷(最强风力17级以上)。龙卷横穿人口密集区域,大量的砖混房屋和钢制厂房棚户损毁,相关地区受灾严重并有人员伤亡。
9月,云南东部部分地区降水量偏少8成以上,气温偏高,旱情有所抬头;新疆北部、青海北部和东部、甘肃南部、陕西北部降水量普遍较常年同期偏多,西北地区整体气象干旱有所缓和;内蒙古西部、甘肃中部等地的部分地区仍存在中度气象干旱。
致谢:感谢国家气象中心运晓博、柳龙生等在资料和制图方面提供的帮助。
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