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  气象   2007, Vol. 33 Issue (5): 118-123.  

每月天气与气候——2007年2月

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屈雅, 张涛, 2007. 全国大部气温偏高 中东部大雾频繁——2007年2月——[J]. 气象, 33(5): 118-123.
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2007. [J]. Meteorological Monthly, 33(5): 118-123.
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全国大部气温偏高 中东部大雾频繁——2007年2月——
屈雅 1, 张涛 2    
1. 北京大学物理学院,北京 100871
2. 中央气象台

2月,冷空气活动偏弱,全国大部气温比常年同期偏高,19个省(市、区)的月平均气温创下1951年以来历史同期最高纪录;全国平均降水量较常年同期略偏多,华北东部、西北东部、川渝等地的部分地区旱情持续或发展;中东部地区频繁出现大雾天气;云南、黑龙江、新疆等地的部分或局部地区遭受雪灾和低温冷冻灾害;南方部分地区出现持续阴雨天气;辽宁、内蒙古、新疆等地的部分地区遭受沙尘和大风天气袭击。

1 天气概况 1.1 降水

2月全国平均降水量为18.0mm,较常年同期(16.4mm)略偏多。月降水量,东北东部、黄淮及其以南大部地区一般在10mm以上,其中江汉、江淮西部、江南、华南北部及云南西部等地有50~100mm,江西南部和湖南东南部地区超过100mm; 全国其余地区降水量不足10mm或基本无降水(图 1)。

图 1 2007年2月全国总降水量图(单位:mm)

与常年同期相比(图 2),全国大部地区降水量偏多或接近常年,东北大部、青藏高原大部及内蒙古中西部、云南、重庆、湖北、陕西等地偏多3成至1倍,黑龙江北部、内蒙古西部、云南中部、西藏中部等地偏多1~2倍;华北东部、华南南部、四川盆地以及辽宁西部、山东北部、甘肃东部、新疆东部和西部等地的部分地区偏少3~8成。

图 2 2007年2月全国降水量距平百分率/%
1.2 气温

2月平均气温与常年同期相比,除青藏高原大部和云南接近常年同期或略偏低外,全国大部地区普遍偏高2~6℃(图 3),其中东北中部及内蒙古中部、新疆东北部等地显著偏高6℃以上。全国及京、晋、辽、吉、沪、苏、浙、皖、赣、鲁、鄂、湘、桂、渝、黔、陕、甘、宁、新19个省(市、区)的月平均气温为1951年以来历史同期最高值,津、冀、闽、豫、粤、琼6个省(市)为次高值。月内,全国大部地区气温持续偏高,尤其是上旬和下旬气温偏高显著。

图 3 全国2007年2月平均气温距平/℃
2 环流特征和演变

图 4给出了2月500hPa平均高度和距平,可以看到本月环流有如下特点。

图 4 2007年2月北半球500hPa平均高度和距平
2.1 极涡呈偶极分布

今年2月极涡形势迥异于常年,常年2月极涡呈单极偏于北美,今年极涡为典型偶极型,中心分别位于加拿大东北部和中西伯利亚北部,亚洲极涡明显比北美极涡强,中心强度达到5080gpm,对应于-120gpm的负距平中心,常年极涡中心的位置今年则对应160gpm的正距平中心,整个极区的正距平达到了80gpm以上。虽然与往年相比今年亚洲北部有明显极涡存在,但在亚洲极涡的南侧却对应一宽广的40gpm以上带状正距平区,表现在高度场上则具有这样的形势特点:亚洲极涡的位置偏北,形状扁平,与此对应,北支锋区较常年明显偏北,5600gpm线位于40°N以北且环流平直,这种极涡形势使得今年2月我国冷空气活动强度偏弱,路径偏北,造就了1951年以来最暖的2月。

2.2 中高纬环流呈三波型

北半球中高纬西风带呈3波型,长波槽分别位于北美东海岸、欧洲东部和亚洲东海岸,较常年位置略偏东。北美大槽较之常年明显偏强,对应一个-120gpm的负距平区。而东亚大槽较之常年强度明显偏弱,对应于80gpm的正距平区,不利于冷空气南下影响我国,这也使得华南南部和四川盆地等地在冬季受冷高压底部和后部冷空气回流影响而形成的阴雨天气明显偏少。

2.3 南支槽略偏强

本月距平图上从孟加拉湾北部到我国华南有一较弱的带状负距平区,表现在高度平均场上为南支槽略偏强,位于孟加拉湾附近,副高形势接近常年。这种形势使得今年2月南支槽的活动较之常年略为活跃,青藏高原、云南等地降水偏多,并使得我国中东大部水汽较常年更丰富,为大雾天气多发创造了条件。

2.4 环流演变特征和我国天气

本月月初我国中东大部刚经历一次较强的冷空气过程,上旬前期,亚洲中高纬为两槽一脊,北支锋区偏北,南支槽位于孟加拉湾,我国大部处于反位相的北支脊和南支槽之间,位于1020hPa闭合线的大陆高压内,气压梯度小,除西南地区南部和东北地区北部各出现一次小范围降水过程外,我国大部持续多日晴好天气,气温稳步升高。进入上旬后期之后,随着南支槽逐渐东移以及副高西进,中低层偏南气流逐渐加强北抬,同时中高纬有北支锋区西风槽和高原槽引导弱冷空气东进南下,在旬末为我国中东大部地区带来一次明显降水过程,同时结束了持续多日的温度偏高晴好天气。

随着上旬末期降水过程的结束,中旬前期天气形势与上旬前期类似,亚洲中高纬为弱的两槽一脊型。北支锋区略有南压,但纬向环流进一步加强,不断有西风小槽产生并发展东移,从西西伯利亚带来冷空气南下影响我国北方,但强度都不大。南支槽偏弱,环流平直,但偏南暖湿气流仍然较强,我国中东部降水过程逐渐增多,大雾天气也开始频频出现。中旬后期,北支环流特点仍旧,南支槽经历了一次替换,西南暖湿气流也经历了两次加强和减弱。

这种南北支环流都很平直的形势特点一直持续到下旬中期,下旬前期的天气特点也与中旬相似。进入下旬后期后,南北支环流经向度加大,亚洲中高纬两槽一脊向两脊一槽转变,南支槽加强东移,我国中东部位于北支脊区控制下,下旬北方大部持续晴好天气,旬末以一次降水过程结束本月天气。

3 冷空气活动和异常偏暖气候

本月冷空气活动较常年相比,强度偏弱,路径偏北,次数偏少。共有3次较明显的冷空气活动,分别是:2月7—12日影响长江以北的冷空气过程;13—14日影响长江以北的冷空气过程;21—23日影响东北、华北的冷空气过程。其中13—14日北方冷空气过程带来了春节前北方较大范围的一次降雪过程,后文将结合12—15日中东大范围降水过程作进一步分析。

在这种冷空气活动偏弱的天气背景下,我国经历了1949以来最暖的2月,尤其是上旬,多个地区出现了历史同期气温极高值。其中,北京2月5日的日最高气温达16.0℃,创下1840年有气象资料以来历史同期最高纪录;2月6日,江苏南京市最高气温达到23.9℃,成为百年来同期气温历史最高值。下面对上旬气温偏高阶段的天气背景作一个简单的分析。

自上月末一次冷空气活动之后,我国北方大部位于西北气流控制之下,位于弱脊区,从2月上旬前期的500hPa位势高度平均场(图 5)可以看出:北支锋区偏北,没有明显的冷空气侵袭我国;而南支槽位置也偏南,这一种北支锋区偏北南支槽偏南的环流特点在500hPa高度场沿110°E的时间剖面图(图 6)中也可以清楚看到。在此形势下,我国大部处于平直西风气流控制下,且气压梯度较小,南支与北支系统都不活跃,天气持续晴好,气温稳步升高。这种情况一直持续到上旬后期一次冷空气和降水过程的到来才结束,因此而造成了2月上旬全国普遍的气温偏高格局。

图 5 2007年2月2日—6日500hPa位势高度平均场

图 6 2007年2月1—28日500hPa高度场沿110°E时间剖面图
4 降水过程

图 6的500hPa高度场沿110°E的时间剖面图所示,月内亚洲环流总体呈纬向型,北支锋区小槽脊活动频繁,共有8次弱的西风槽系统东移,配合南支槽的6次东移影响,月内全国共有11次主要的降水过程,具体情况见表 1

表 1 2007年2月主要降水过程

12—15日降水过程是由一次典型的小槽发展型冷空气过程与一次西南低空急流加强北上相互作用而产生的中东大部地区大范围的雨雪天气过程,也是北方入冬以来较强的一次降雪过程,部分地区出现了大到暴雪。下面对此次降水过程作进一步的分析。

4.1 小槽发展型的冷空气

分析此次冷空气过程的初期环流形势,从11日08时500hPa形势(图略)可以看到,中西伯利亚北部稳定维持着强大而深厚的极涡,其南侧的亚洲中高纬北支锋区环流平直,在85°E附近有一个浅的西风小槽,其上游是乌拉尔山弱高压脊,而与之对应的温度槽脊相位落后于高度场约1/4个波长,在这种温压场的配置下,脊后有较强的暖平流,槽后有较强的冷平流,十分有利于槽脊的进一步加强和向下游发展,而平直的纬向环流也有利于槽脊的迅速东移。至12日08时,高压脊已经东移至70°E,西风槽位于95°E的蒙古国西北部,并且随着槽脊的加强,环流的经向度加大,由平直的东西向转为倾斜的西北-东南向,有利于冷空气的南下。与高空环流形势相对应,槽后的地面冷高压迅速发展,1030hPa的闭合圈达到约8个纬距的大小;在高空槽前,蒙古气旋产生并发展,出现了1015hPa的闭合圈。而此时环流形势仍然是温度场槽脊落后于高度场槽脊的发展型背景,冷空气得以继续加强和快速东移南下,其前锋12日20时起从中蒙边界侵入华北、东北以及西北地区东部,13日08时(图 7)就爆发南下至东北西南部、黄淮至汉水流域一带,并与南来的西南暖湿气流交汇,在黄河以南华南以北以及东北地区大部产生了大范围的雨雪天气。

图 7 2007年2月13日08时欧洲中心零场500hPa高度和850hPa风场
4.2 低空西南急流加强北上

分析11日08时天气图发现,南支系统95°E附近为弱脊,低纬环流平直,偏南气流较弱,水汽输送不明显。此后随着前一股冷空气过程的冷高压东移出海,其后部偏南气流逐渐发展,印度半岛西部南支槽逐渐加深,往东一直到我国东部为一宽广的西南气流输送带。随着南支槽的东移,西南气流逐步加强。至12日08时,华南西部和江南西部850hPa上出现了大于12m·s-1的西南低空急流,急流核区风速最大达到了约16m·s-1,在湖南西部,重庆西南部发展出一个西南涡。到13日08时,12m·s-1以上的急流轴自华南西部一直伸至东海;并且在辽宁中东部和吉林南部也有一条风速12m·s-1以上的西南急流。西南涡东移至湖南西北部,冷暖切变线从贵州西部向东北延伸到华北东部,西南急流不仅向东北和江淮、江南等地区上空输送了大量水汽,而且低空急流出口的左侧有强烈的辐合上升运动,与高空锋区相配合,在动力上也为降水提供了有利的条件。

综上,在高低空动力耦合以及南北方冷暖空气的共同作用下,由极为有利的水汽和动力条件引发了此次东北的中到大雪部分地区暴雪以及长江中下游的中到大雨的天气过程。

5 大雾天气

如前所述,由于降水略偏多,北支锋区偏北,冷空气活动较弱,总体上,我国中东部气压场梯度相对常年较小,地面风速相对较弱,南风气流较活跃,水汽较丰沛,导致中东部雾天较多。华北、黄淮、江淮、江南、华南、西北东部以及西南东部等地在夜间及清晨经常出现轻雾,能见度在1000m以下的雾频繁出现,统计显示,中东部大范围出现能见度500m以下的大雾天气过程有三次, 出现在7—12日19—23日、25日—28日。

分析发现,大雾天气过程与冷空气过程和降水过程有着密切的关系,大雾天气过程通常在降水过程之后出现,而在下一次较强的冷空气到来时结束。这是因为降水使得空气湿度较大,在没有明显冷空气活动的情况下,地面风力较小,层结稳定,夜间温度降低易引发大范围的辐射雾,而一次较强的冷空气过程带来干冷空气,结束一次大雾过程。

6 其他主要气候事件

除了上文提到的暖冬、大雾之外,部分地区出现了干旱、雪灾和沙尘等气候事件。

6.1 华北东部、西北东部、川渝等地的部分地区旱情持续或发展

月内,华北东部、华南南部、四川盆地以及辽宁、山东、甘肃、新疆等地的部分地区降水量较常年同期偏少3~8成,加上同期气温明显偏高,导致华北东部、西北东部、山东半岛、四川盆地及辽宁西部、重庆西南部、海南等地出现轻到中度干旱,部分地区天干物燥,森林火险等级高,局部发生火灾。

6.2 云南、黑龙江、新疆等地的部分或局部遭受雪灾和低温冷冻灾害

月内,云南、黑龙江、吉林、新疆、西藏、四川等省区的部分或局部地区遭受雪灾和低温冷冻灾害,其中云南、黑龙江、新疆受灾较重。

6.3 南方部分地区出现持续阴雨天气

2月上旬后期到下旬前期,江淮西南部、江汉南部和江南大部地区多阴雨天气,累积降水量达50~100mm,阴雨日数达6~12天,致使农田处于过湿状态,部分低洼地区甚至出现积水的现象。

6.4 辽宁、内蒙古、新疆等地的部分地区遭受沙尘和大风天气袭击

月内,我国北方地区出现三次沙尘天气过程。4日辽宁中西部和北部、内蒙古东南部和21日内蒙古中西部出现扬沙天气。27—28日,内蒙古中部、甘肃中部和西北部、宁夏中北部、陕西西北部,南疆盆地出现了较大面积的沙尘天气,这是今年以来出现的范围最大的一次沙尘天气,其中27日内蒙古海力素、头道湖、四子王旗,宁夏韦州和新疆民丰出现了能见度只有400~900m的沙尘暴天气。28日凌晨,一列铁路旅客列车从新疆乌鲁木齐驶往阿克苏途中,在吐鲁番遭遇大风,瞬时最大风力达13级,致使车窗被飞沙打碎,11节车厢被吹翻,4人死亡,65人受伤,南疆线被迫中断行车。