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  气象   2011, Vol. 37 Issue (1): 122-128.  

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代刊, 2011. 2010年10月大气环流和天气分析[J]. 气象, 37(1): 122-128. DOI: .
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DAI Kan, 2011. Analysis of the October 2010 Atmospheric General Circulation and Weather[J]. Meteorological Monthly, 37(1): 122-128. DOI: .
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文章历史

2010年11月22日收稿
2010年11月29日收修定稿
2010年10月大气环流和天气分析
代刊     
国家气象中心, 北京 100081
摘要:2010年10月大气环流特征是:北半球高纬度地区存在两个极涡中心,强度偏弱;中高纬呈现4波型,其中乌拉尔山高压脊偏强,对应大片40 gpm的正距平区;副高强度偏弱。全国平均气温为10.1 ℃,比常年同期 (9.6 ℃) 偏高0.5 ℃。全国平均降水量为42.6 mm,比常年同期 (37.0 mm) 偏多15.1%。月内我国主要天气事件有:出现8次主要降水过程,其中,上中旬海南遭受罕见暴雨洪涝灾害;有两个热带气旋生成,其中1013号超级台风鲇鱼登陆我国福建;下旬强冷空气影响我国大部地区;另外,我国中东部发生大雾天气。
关键词暴雨    超级台风    强冷空气    大雾    
Analysis of the October 2010 Atmospheric General Circulation and Weather
DAI Kan    
National Meteorological Center, Beijing 100081
Abstract: The following are the main characteristics of the general atmospheric circulation in October 2010. There were two polar vortex centers in the Northern Hemisphere. The circulation presents a four-wave pattern in middle-high latitudes, in which the strong Ural ridge corresponds to a large 40 gpm positive anomaly area. Strength of the Western Pacific subtropical high is weaker than normal years. The monthly mean temperature (10.1 ℃) is 0.5 ℃ higher than the same period of normal years, and the mean precipitation (42.6 mm) is 15.1% above normal. The major weather events include: 8 precipitation processes occuring, in which a rare heavy rain has struck on Hainan in the first and middle dekad of October; two tropical cyclones generated, with one super typhoon (Chaba, numbered 1013) landed in Fujian; in the last dekad of October, strong cold air outbreak across most areas of China; heavy fog aroused in the central and eastern China.
Key words: heavy rain    super typhoon    strong cold air    heavy fog    
1 天气概况 1.1 降水

2010年10月,全国平均降水量为42.6 mm,比常年同期 (37.0 mm) 偏多15.1%。华北东北部、西南地区东南部、江南、华南南部和东部、以及辽宁西部等地的月降水量在50 mm以上,其中江南北部以及云南大部、海南、雷州半岛、福建东部等地有100~200 mm,局部地区200 mm以上;其余地区降水在50 mm以下 (图 1)。

图 1 2010年10月全国平均降水量分布 (单位:mm) Fig. 1 Distribution of monthly mean precipitation (unit: mm) over China during October 2010

月降水量与常年同期相比,西北大部地区、东北中部和西南部、华北中北部、江南北部、西南西北部和南部及福建东南部、海南等地降水量比常年同期偏多3成至1倍,其中新疆大部、甘肃西部、青海北部、西藏西北部和东南部局部、海南大部、内蒙古东南部和西部、辽宁西部、河北北部等地偏多1倍以上;东北北部、华北南部、黄淮、江淮、江南西南部、华南大部及内蒙古东北部、西藏中部等地偏少3~8成,部分地区偏少8成以上;全国其余大部接近常年同期 (图 2)。

图 2 2010年10月全国降水量距平百分率分布 (%) Fig. 2 Distribution of precipitation anomaly percentage (%) over China during October 2010

10月,海南降水量为1961年以来同期最多,新疆为次多值。上旬,海南平均降水量为1961以来同期最多值;中旬,北京为1961年以来同期次多值;下旬,上海为1961年以来同期最多值,甘肃、青海、新疆为次多值。

1.2 气温

2010年10月,全国平均气温为10.1 ℃,比常年同期 (9.6 ℃) 偏高0.5 ℃。空间分布上,全国大部地区气温接近常年同期或偏高,其中西北地区西部和北部以及内蒙古中西部、西藏西部等地偏高1~2 ℃, 部分地区偏高2~4 ℃;河北北部、辽宁西南部、贵州中部、海南南部等地偏低1~2 ℃(图 3); 全国其余地区气温接近常年同期。另外,10月下旬,广东、海南平均气温为1961年以来同期次低值。

图 3 2010年10月全国平均气温距平分布 (单位:℃) Fig. 3 Distribution of temperature anomaly (unit: ℃) in China during October 2010
2 环流特征和演变

图 4给出了10月500 hPa平均高度场和距平场,可以看到本月环流有如下特点。

图 4 2010年10月北半球500 hPa平均高度 (a) 及距平 (b)(单位:10 gpm) Fig. 4 Monthly mean 500 hPa geopotential heights (a) and anomalies (b) in the Northern Hemisphere in October 2010 (unit: dagpm)
2.1 极涡中心呈双极型且偏弱

本月北半球极涡中心位置偏离常年10月平均[1],呈双极型。如图 4a所示,5280 gpm等值线指示出存在两个极涡中心:一个位于白令海附近,范围较小;另一个位于北极附近,主体略偏向亚洲高纬地区。极地附近极涡中心最低值约为5230 gpm,对应一片80 gpm以上的正距平区 (图 4b),表明其与2009年10月一样[2],较及常年同期偏弱。极涡附近的环流呈现3个主要的槽区,最显著的特征是伸向太平洋北部的高空槽偏强,表现为强度达-100 gpm的负距平区;另外,伸向东亚的槽区偏深,而常年位于新地岛的高空槽较弱,表明10月份冷空气影响我国的区域主要偏东。

2.2 中高纬环流呈现四波型

2010年10月中高纬环流呈现4波型 (图 4a),其槽区分别位于东欧、东亚沿海、太平洋中东部及北美东海岸。乌拉尔山至东亚沿岸为偏西北气流,由于东欧槽区偏强,从而导致乌拉尔高压脊偏强,对应大片40 gpm的正距平区 (图 4b)。加之东亚沿海高空槽略偏深,使得2010年10月份冷空气活动较为频繁,降温幅度大。

2.3 副高偏弱

图 4a可以看到,西太平洋副高的主体位于洋面上,较2008年及2009年10月的副高位置和强度明显偏东、偏弱[2-4]。从距平图上也可见 (图 4b),西太平洋为负距平区,表明副高较常年平均偏弱。由于副高偏弱,使得冷空气的影响能够更偏南,进而造成我国南方地区气温较常年平均偏低。

2.4 环流演变特征和我国天气

2010年10月上旬 (图 5a),低气压环流控制亚洲中高纬地区,低压中心位于中西伯利亚北部,冷空气主要沿低压底部东移,冷空气以偏西路径为主。旬内1—2日和6—11日共有两股冷空气自西向东影响我国北方地区,给新疆、内蒙古、华北北部以及东北地区带来明显的降水天气过程;中低纬度地区,主要特征是印度半岛北部存在宽广的南支槽区,其上有短波槽东移,给青藏高原东部、西南地区等地带来雨雪天气;副高5880 gpm线西脊点东退至海上,南海有热带低压持续活动,给海南造成了月内第一次罕见的持续强降水过程。

图 5 2010年10月 (a) 上旬、(b) 中旬和 (c) 下旬500 hPa平均位势高度 (单位:10 gpm) Fig. 5 The mean 500 hPa geopotential heights at the first (a), middle (b) and last (c) dekad in October 2010 (unit: dagpm)

中旬 (图 5b),中高纬环流发生调整,90°E附近有高压脊发展,高空槽位于我国东北地区。在该形势下,冷空气主要沿东路自北向南影响我国中东部。旬内13—17日,有一股冷空气南下给我国内蒙古东部、东北地区带来降温天气。中纬度环流较为平直,其上有高原短波槽东移,结合南下的冷空气,给青藏高原及其以东的西南地区、长江中下游等地带来降水天气;低纬度副高西伸北抬,受低层偏东北、偏东及偏东南三股气流的共同影响,12—18日海南再次出现了持续性强降水。

下旬 (图 5c),中高纬环流以西高东低型为主,冷空气主要沿西北路径东移南下。旬内21—27日,一股强冷空气影响我国大部分地区;另外,巴尔喀什湖有高空短波槽活动,旬前期给新疆地区带来雨雪天气;低纬主要受1013号超强台风鲇鱼的影响,我国东南及其沿海地区出现较强的风雨天气。

3 冷空气活动 3.1 概况

本月冷空气较为频繁,主要有4次冷空气过程,前3次较弱,第4次为强冷空气过程。

随环流形势的调整,冷空气影响路径和范围也不相同:1—2日和6—11日两次冷空气以偏西路径为主,主要自西向东影响我国北方地区;13—17日的冷空气过程以偏东路径为主,主要影响我国内蒙古东部及东北地区;21—27日为本月最强冷空气,取西北路径影响我国大部分地区。

3.2 21—27日强冷空气过程

10月21—27日,2010年入秋以来最强冷空气自西北向东南先后影响我国大部地区。此次强冷空气过程势力强、影响范围广、大风降温剧烈,部分地区出现了初雪、初霜冻。

强冷空气影响期间,新疆大部出现4~6级西北风,山口风力达9~10级,“三十里”和“百里”风区瞬间最大风力有12级;中东部大部地区也出现了4~6级偏北风;我国东部和南部海区出现8~9级、阵风10级的大风。

另外,我国大部地区过程最大降温幅度有8~12 ℃,西北地区东部、内蒙古中西部、东北等地最大降温幅度达12~16 ℃,内蒙古中部和东北地区局地最大降温幅度达18~20 ℃(图 6)。新疆大部、甘肃大部、青海北部和东部、宁夏、陕西中北部和山西中北部出现雨转雨夹雪和降雪。冷空气前锋过后,甘肃大部、宁夏、陕西北部、山西大部、河北和山东出现霜冻。北京南郊观象台10月27日最低气温跌至-0.2 ℃,为入秋以来日最低气温。

图 6 2010年10月21—27日强冷空气过程降温幅度 (单位:℃) Fig. 6 The daily minimum temperature drop (unit: ℃) due to cold air outbreak from 21 to 27 October 2010

受强冷空气影响,新疆西部、东北、华北西部、内蒙古中部和东北部、黄淮东部以及贵州、江南南部等地日平均气温较常年同期偏低1~2 ℃,新疆西部、内蒙古中部、黑龙江西北部、辽宁东南部、河北东北部、山东半岛以及贵州中部等地部分地区偏低2~4 ℃。

此次强冷空气过程为小槽发展型[5]。冷空气在北欧形成,其后东移并在西伯利亚地区堆积,至21日沿西北路径爆发侵入我国。10月16日,新地岛以南存在短波槽,至18日 (如图 7a) 高空槽东移至乌拉尔山脉东侧;极地有冷舌伸向东欧,且落后于高空槽约1/4波长,表明槽后有较强冷平流,槽将进一步发展;另外北欧有高压脊随之东移,配合东欧附近中心强度在1030 hPa以上的地面气压。至21日 (如图 7b) 高空槽东移至西伯利亚地区,形成闭合低涡系统,并向南发展加深;东移的高压脊在乌拉尔山发展,经向度加大,温度暖脊落后约1/4波长,形成暖平流使高压脊进一步发展,从而使脊前冷空气向南爆发。冷空气爆发前,地面高压中心增强至1040 hPa,进入蒙古国后一度达到1050 hPa,进入我国之后强度维持在1035 hPa以上。

图 7 2010年10月18日20时 (a) 和21日20时 (b) 的500 hPa位势高度场 (实线) 及温度场 (虚线) Fig. 7 The 500 hPa geopotential heights (solid lines) and temperature (dashed lines) at (a) 20:00 BT 18 October 2010 and (b) 20:00 BT 21 October 2010
4 主要降水过程

2010年10月有4次西风槽系统东移,配合南支槽、副高、地面气旋以及热带气旋的共同影响,全国共有8次主要的降水过程, 具体情况见表 1

表 1 2010年10月主要降水过程 Table 1 The main precipitation processes in October 2010

值得关注的是月内海南出现的两次强降水过程,分别集中在10月1—9日和12—18日两个时段,具有累计雨量多、降雨过程持续时间长、暴雨日数多、降水极端性强和灾害影响重等特点 (图 8)。

图 8 2010年10月海南两次暴雨过程累积降水量 (单位:mm): (a)9月30日20时至10月9日20时;(b)10月13日08时至19日08时。 Fig. 8 The precipitation accumulation of the two heavy rain events in Hainan (unit: mm) (a) from 20:00 BT 30 September to 20:00 BT 9 October, (b) from 08:00 BT 13 October to 08:00 BT 19 October 2010.

前一次降水过程从9月30日夜间起至10月9日,暴雨过程持续时间达9天,为1961年以来海南最长的大暴雨过程[4]。从过程累积降雨量分布来看 (如图 8a),文昌、琼海、万宁、安定、陵水等地累计降雨量600~1000 mm,东部的部分地区累计降雨量达1000~1800 mm。另外,10月5—7日,广东雷州半岛也出现持续性暴雨天气过程。5日00时至8日08时,湛江的徐闻和雷州有8个站点累计降雨量超过500 mm,雨量较大的站点有徐闻曲界海鸥农场 (826.7 mm)、徐闻勇士农场 (814.5 mm)、徐闻前山镇 (750.1 mm)、徐闻龙塘镇 (698.8 mm)、徐闻红星农场 (670.4 mm)。

后一次降水过程从10月12日夜间起至10月18日,如图 8b,海南大部地区累计降雨量超过100 mm,中东部地区降雨量有250~450 mm,强降水中心位于岛东南部,澄迈、屯昌、琼中、琼海、万宁等县的局部地区降雨量达600 mm以上。

总体上,10月1日至18日,海南平均降水量为1040.6 mm,是常年同期 (181.4 mm) 的5倍以上,为1961年以来历史同期最多;比1961年以来10月降水量最多年份 (1988年10月646.0 mm) 偏多594.6 mm。其中,10月1—9日,海南降水量普遍在300~1000 mm,东部降水量达1000 mm以上,较常年同期偏多1~6倍。海南平均暴雨日数为6.6天,较常年同期 (1.1天) 明显偏多,也为1961年以来历史同期最多。

极端降水事件监测显示,10月1—18日,海南有3站极端日降水量突破历史极值:10月5日08时至6日08时海南琼海 (701.9 mm)、万宁 (392.2 mm),10月7日08时至8日08时文昌 (348.6 mm)。有7站连续降水量突破历史极值:琼海 (1476.2 mm)、文昌 (1408.2 mm)、万宁 (1187.2 mm)、陵水 (948.9 mm)、海口 (802.6 mm)、五指山 (725.5 mm)、三亚 (608.5 mm)。

对比10月海南的两次强降水过程,影响的天气系统配置并不相同。前一次过程:前期1—2日,副热带高压较强,海南岛位于副高的南侧,受偏东气流的影响,岛内普降大到暴雨;3日开始,有热带气旋经中南半岛东部缓慢北上进入北部湾,在热带气旋东北象限的东南气流的影响下岛内强降水持续;同时副高西脊点东退,至5日,热带气旋转向靠拢海南 (如图 9a),受其东侧云团的影响,海南岛多站日降水量突破历史极值;9日,随热带气旋的消散,降水明显减弱。后一次过程,海南岛位于副高西侧边缘;中南半岛南部有热带气旋向西移动,但没有北上直接影响海南;我国中部受低层高压系统控制,海南岛位于高压的南侧;在上述三个系统的配合下,有偏东、偏东北及偏东南三支气流在海南岛汇合 (如图 9b),从而造成岛内持续强降水;至19日,随南海东部洋面台风鲇鱼的移近,海南岛转为一致的偏东北气流控制,强降水结束。

图 9 2010年10月7日08时 (a) 和16日08时 (b) 的红外卫星云图及850 hPa风场 Fig. 9 The IR satellite images and 850 hPa wind vectors at (a) 08:00 BT 7 October 2010 and (b) 08:00 BT 16 October 2010
5 热带气旋活动

本月西北太平洋热带气旋活动数量较少,有两个编号台风,分别是1013号台风鲇鱼和1014号台风暹芭,其中“暹芭”于10月24日20时在菲律宾马尼拉的东偏北方约1180 km的西北太平洋洋面上生成,先向西北移动后转向东北,对我国没有影响。

1013号热带风暴鲇鱼于10月13日在菲律宾以东洋面生成,14日加强为强热带风暴,15日加强为台风,16日加强为强台风,17日加强为超强台风。18日12时25分在菲律宾吕宋岛东北部沿海登陆,登陆时中心附近最大风力有17级以上 (68 m·s-1),中心气压为900 hPa。18日22时进入南海东部洋面。23日12时55分在福建省漳浦县沿海再次登陆,登陆时中心附近最大风力有13级 (38 m·s-1),中心气压为970 hPa,是1949年以来登陆福建省最晚的台风。“鲇鱼”于10月23日23时减弱为热带低压,24日凌晨其强度进一步减弱,风雨影响趋于减小,24日02时对其停止编号。

台风“鲇鱼”具有路径曲折、强度强、维持久、风力大等特点。

“鲇鱼”路径复杂曲折 (如图 10),在西太平洋形成初期先是以西行为主,19日进入南海后缓慢少动,甚至出现停滞,20日转90°向偏北方向移动,21日略有东折,22日小幅西折,这种路径与常见的“南海西行”和“西太平洋转向”的秋季台风相比,实属罕见。

图 10 2010年10月编号的台风路径图 Fig. 10 The tracks of the tropical cyclones generated in October 2010

“鲇鱼”在暖湿的西太平洋洋面上强度一度达到72 m·s-1(17级以上),为2010年以来全球强度最强的台风。从13日在西北太平洋上生成到23日中午登陆福建漳浦,“鲇鱼”生命史长达11天,并且在18日夜间进入南海到23日登陆福建漳浦的4天半时间内一直维持在台风以上强度。

另外,“鲇鱼”登陆前后福建沿海出现12~13级强风,其中其中福建漳浦红屿和厦门外海浮标站的瞬间风力达到14级,风速分别达到41.9 m·s-1和45.2 m·s-1;广东省中东部沿海和海面出现了8~10级,阵风11~12级大风,粤西沿海和海面出现了6~8级大风;浙江沿海海面及部分沿海地区出现了7~9级,局部达10级大风。台风云系覆盖南海大部海域,并且与南下冷空气共同作用,8级大风范围平均半径达350 km。

22日08时至24日14时,福建东部、浙江东部和北部、上海等地部分地区降雨50~90 mm,福建东南部沿海降雨100~250 mm,福建厦门、漳州等地局地达260~310 mm。

台风鲇鱼的怪异路径是此次预报的难点。影响台风的路径有多种因子,包括与行星尺度和天气尺度系统相互作用、β效应、下垫面、中尺度系统作用以及非对称结构作用等[6]。下面初步分析大尺度环境场对“鲇鱼”路径的影响:“鲇鱼”生成之后,位于副高的西南侧,受偏东南气流的引导,向偏西北方向移动;16日之后,副高西伸,“鲇鱼”位于副高南侧而偏西分量加大,另外有冷空气南下,对“鲇鱼”的西行南落有一定作用;19日进入南海之后,副高断裂,“鲇鱼”远离东环副高,同时北面的高压脊减弱,使其处于鞍形场中,由于引导气流减弱,使其移动缓慢;20日 (如图 11),受副高南落、东亚长波槽发展、青藏高压发展和较强的西南气流共同作用,促使“鲇鱼”的路径向北转折。

图 11 2010年10月20日08时的500 hPa位势高度场和850 hPa风场 Fig. 11 The 500 hPa geopotential heights and 850 hPa wind vector at 08:00 BT 20 October 2010
6 其他灾害天气

10月份我国中东部大部地区发生了大雾天气。全国平均大雾日数为4.9天,比常年同期 (5.3天) 偏少0.4天。从空间分布上看,西南地区东部、江南中西部、江淮、江汉等地的大雾日数达15~20天,四川、重庆、河南、安徽等省的部分地区大雾日数在20天以上。

10月,全国有4个省 (区) 遭受风雹灾害,局地受灾较重,如:10月2日,山东省滨州市沾化县、无棣县遭受风雹灾害;10月6日,甘肃省定西市通渭县、陇南市礼县遭受风雹灾害;10月11日,贵州省安顺市遭受风雹灾害;10月19日,宁夏固原市西吉县出现冰雹天气,造成秋覆膜、大白菜及部分荞麦不同程度受灾;同日,甘肃省平凉市华亭县遭受冰雹袭击。

参考文献
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