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  气象   2011, Vol. 37 Issue (5): 639-644.  

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刘一, 黄威, 2011. 2011年2月大气环流和天气分析[J]. 气象, 37(5): 639-644. DOI: .
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LIU Yi, HUANG Wei, 2011. Analysis of the February 2011 Atmospheric Circulation and Weather[J]. Meteorological Monthly, 37(5): 639-644. DOI: .
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资助项目

国家自然科学基金青年基金资助项目(40805021) 资助

第一作者

刘一,主要从事中期天气预报工作.Email:Liuyi_wt@163.com

文章历史

2011年3月18日收稿
2011年3月26日收修定稿
2011年2月大气环流和天气分析
刘一 , 黄威     
国家气象中心,北京 100081
摘要:2011年2月环流特征如下:北半球高纬度地区为单一极涡,中心偏向西半球,强度较常年同期偏强,欧亚中高纬呈现4波型,副高强度偏弱,南支槽活动偏弱。2月,全国平均降水量为11.4 mm,比常年同期偏少4.9 mm。上、中旬,我国北方地区处于高压脊控制,华北、黄淮气象干旱持续发展,月底,随着环流形势的调整,上述地区干旱得到有效缓解。2月全国平均气温为-1.2 ℃,比常年同期偏高1.7 ℃。2月有2次冷空气袭击我国大部地区,中东部部分地区遭遇大雾天气。
关键词冷空气    干旱    大雾    
Analysis of the February 2011 Atmospheric Circulation and Weather
LIU Yi, HUANG Wei    
National Meteorological Centre, Beijing 100081
Abstract: The following are the main characteristics of the general atmospheric circulation in February 2011. There is a stronger polar vortex center in the Northern Hemisphere than normal years. The circulation presents a four-wave pattern in middle-high latitudes. The subtropical high is weaker than normal years. The south branch trough is slightly weaker than normal years. The monthly mean precipitation is 11.4 mm, and is 4.9 mm less than normal. Northern China is under control by ridge in early and mid February. In North China and Huang-Huai Plain etc., drought increases until the end of the month to get relief. The monthly mean temperature is -1.2 ℃, and is 1.7 ℃ higher than normal. There were two cold air processes affecting most areas of China. Part of the middle and east of China suffered from fog disasters.
Key words: cold air    drought    fog    
引言

2011年2月,全国平均降水量为11.4 mm,比常年同期(16.3 mm)偏少4.9 mm,其中,华北、黄淮及西藏西南部和东部、青海中部、新疆北部和西南部、内蒙古中部、东北地区西部等地降水量较常年偏多3成至1倍,部分地区偏多1~2倍,局地超过2倍;全国其余大部地区偏少3~8成,其中云南大部、四川南部等地偏少8成以上[1]。全国平均气温为-1.2 ℃,比常年同期(-2.9 ℃)偏高1.7 ℃,除海南西南部气温较常年同期偏低1 ℃以上外,全国其余大部地区气温接近常年同期或偏高[1]。月内,2次冷空气袭击我国;华北、黄淮气象干旱持续发展,月底得到有效缓解,中旬南方地区出现低温连阴雨(雪)天气;中东部部分地区遭遇大雾天气;北京初雪时间为1949年以来最晚。

1 天气概况 1.1 降水

2011年2月,全国平均降水量为11.4 mm,比常年同期(16.3 mm)偏少4.9 mm。月降水量,华北西部和南部、黄淮、江淮、江汉、江南、华南及陕西中北部、四川东部、重庆、贵州东部和北部、西藏西南部和东部、新疆西部等地普遍有10~50 mm,其中,浙江南部、福建大部、江西中部和南部、湖南东南部、广东北部、广西东部等地降水量在50 mm以上;全国其余大部地区降水量不足10 mm(图 1)。

图 1 2011年2月全国降水量分布(单位:mm) Fig. 1 Distribution of precipitation (unit: mm) in China in Feberuary 2011

从地区分布来看,华北、黄淮及西藏西南部和东部、青海中部、新疆北部和西南部、内蒙古中部、东北地区西部等地降水量较常年偏多3成至1倍,部分地区偏多1~2倍,局地超过2倍;全国其余大部地区偏少3~8成,其中云南大部、四川南部等地偏少8成以上(图 2)。

图 2 2011年2月全国降水量距平百分率分布(单位:%) Fig. 2 Distribution of precipitation anomaly percentage (%) in China in February 2011

2月上旬,广东降水量为1961年以来同期次少;中旬,西藏降水量为1961年以来同期次多;下旬,内蒙古、新疆降水量为1961年以来同期次多,重庆为最少,云南为次少[1]

1.2 气温

2011年2月,全国平均气温为-1.2 ℃,比常年同期(-2.9 ℃)偏高1.7 ℃,除海南西南部气温较常年同期偏低1 ℃以上外,全国其余大部地区气温接近常年同期或偏高。其中,东北东部、华北西北部、西北大部及内蒙古中西部、湖南西南部等地偏高2~4 ℃,局地偏高4 ℃以上(图 3)。

图 3 2011年2月全国平均气温距平分布(单位:℃) Fig. 3 Distribution of temperature anomaly (unit: ℃) in China in February 2011
2 环流特征和演变

图 4给出了2011年2月500 hPa平均位势高度及距平图,与常年同期的北半球环流形势相比,2月北半球的环流形势有以下主要特点。

图 4 2011年2月北半球500 hPa平均高度(a)和距平(b)(单位:10 gpm) Fig. 4 Geopotential height at 500 hPa (a) and its anomaly (b) in the Northern Hemisphere in February 2011 (unit:dagpm)
2.1 极涡偏强、西太平洋副高偏弱

北半球极涡呈单极性分布,主体位于北美北部,在距平场上对应负距平,表明极涡强度较常年同期偏强。在贝加尔湖附近有一个明显的高压脊,在距平场上表现为正距平,并控制我国北方地区,导致我国冷空气活动较弱。西太平洋副热带高压较常年同期略偏弱,且5840 gpm线较2010年2月位置明显偏南[2-3]

2.2 欧亚中高纬呈现4波型

2011年2月,在500 hPa位势高度场及距平上(图 4),中高纬环流呈现4波型,长波槽分别位于东欧、鄂霍茨克海、北美西海岸及大西洋中西部,这些地区处于显著高度负距平区,中心值分别为-120、-80、-80、-120 gpm,有利于冷空气影响这些地区;而在整个北太平洋及其延伸到我国北方地区均为正距平区,位势高度正距平中心值高达240 gpm,这种形势一方面不利于冷空气活动,另一方面也切断了我国北方的水汽供应,这也导致在本月上、中旬华北、黄淮气象干旱持续发展。

2.3 南支活动较常年偏弱

图 4可以看到,南支槽位于90°E以西,强度较常年偏弱,槽前的西南气流不明显,不利于将水汽向我国输送[3],因而,我国南方降水较常年偏弱,而我国北方降水在本月上、中旬也不明显。

2.4 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大气环流发展演变的三个时段的平均高度场,上、中旬我国总体上处于高压脊控制下,表明冷空气不活跃,而南支槽也不活跃;下旬,整个欧亚环流形势有一个大的调整,贝加尔湖以西高压脊减弱消失,乌拉尔山阻高建立,利于冷空气堆积并东移南下影响我国,同时南支槽活跃并加强,导致我国降水增多,旱情得到缓解。

图 5 2011年2月欧亚500 hPa上(a)、中(b)、下(c)旬平均位势高度(单位:dagpm) Fig. 5 Eurasia geopotential height at 500 hPa (unit: dagpm) of the 1st (a), 2nd (b) and last (c) dekad average in February 2011

上旬(图 5a),亚欧中高纬地区呈两槽两脊的环流形势,大槽分别位于东欧和日本海附近,而在贝加尔湖以西存在一个高压脊,发展十分强盛,我国大部分处在该高压脊控制之下,冷空气活动较少。上旬,除新疆地区受槽前西南气流影响,有几次弱降水,我国其他大部分地区受脊前槽后西北气流控制,天气以晴为主,北方地区升温明显。7日,自北向南有一股强冷空气开始影响我国大部分地区,北方地区出现大风降温。9日开始影响到淮河以南地区,并造成我国南方大幅降温,另外造成华北至江南地区大范围降水。10日,另一股弱冷空气补充影响我国北方。

中旬(图 5b),亚欧中高纬地区仍维持两槽两脊的形势,较之上旬,并没有明显变化,高压脊脊线位置较上旬略偏东,远东地区低涡加强,新地岛附近的低涡中心东移并减弱。11日,上旬末补充的弱冷空气影响我国华北、黄淮地区,并造成4~8 ℃降温。12日,又一股弱冷空气补充影响我国北方地区,同时,高原槽东移,引起我国又一次降温过程,也给华北、黄淮、西南地区、江南及华南带来了一轮新的降水过程。自上旬7日开始至14日结束,此次强冷空气过程自北向南影响了我国大部分地区,造成了大范围的大风降温天气,期间不断有冷空气补充南下,配合高原槽的东移,给我国带来了两次降水过程。15日开始,新疆地区不断有小槽东移,同时,高原槽也不断东移,给我国南方带来了持续的降水天气。

下旬(图 5c),亚欧地区环流形势明显调整,东欧至乌拉尔山地区的大槽调整为高压脊,贝加尔湖地区高压脊减弱消失,日本海地区大槽东移,调整后的形势利于冷空气堆积,东移南下影响我国;而南支槽也增强,槽前西南气流加强,利于将水汽向我国输送。21日开始,贝加尔湖附近的高压脊东移减弱,乌拉尔山高压脊逐渐开始建立,冷空气开始堆积,巴尔喀什湖附近横槽逐渐发展,并不断有短波槽东移,但位置偏北,仅仅对我国新疆地区及东北地区有影响。南支槽逐渐活跃,高原上也不断有小系统东移,引发我国南方地区一次降水过程。25日开始,随着冷空气的东移南下,我国大部分地区又迎来一次大风降温天气,同时,伴随着南支槽的活跃发展,给我国中东部提供了源源不断的水汽供应,在冷暖空气共同作用下,我国华北及淮河流域出现了一次较强降水过程,有效缓解了该地区的干旱。

3 冷空气活动 3.1 概况

本月较少冷空气活动,但强度较强。主要有2次冷空气过程(表 1),其中7—14日过程达到全国强冷空气标准,华南达到寒潮标准;25—28日过程达到全国中等强度冷空气(南方强冷空气)标准。这两次冷空气影响范围广、强度大。7—14日冷空气过程为小槽发展型[4],沿西北路径影响我国;25—28日冷空气过程为横槽转竖型[4],沿偏西路径影响我国。主要冷空气过程及影响见表 1

表 1 2011年2月主要冷空气过程 Table 1 Main cold air processes in February 2011
3.2 2月7—14日冷空气过程

此次冷空气过程自北向南影响我国大部分地区,由于前期受高压脊控制,我国大部分地区回温明显,同时北方及高原上不断有冷空气补充,因而此次过程降温幅度较大(图略),我国大部分地区过程降温幅度在6~12 ℃,其中内蒙古中部、江南、华南地区降温超过12 ℃。另外,此次冷空气过程给我国华北、黄淮、长江中下游地区及华南等地带来一次降水过程。

强冷空气影响期间,我国中东部大部地区出现了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。

月初,位于乌拉尔山附近的低涡不断分裂出小波动并东移,7日开始影响我国北方地区(图 6a),由图中可见,在我国内蒙古及西北地区东部附近,有一弱高空槽,且温度槽落后高空槽,表明槽后有冷平流,槽将继续发展;9—11日开始影响到我国东北及淮河以南大部地区,并造成我国南方大幅降温,及华北至江南地区大范围降水。此外,10日开始,另一股弱冷空气自西北地区补充影响我国北方(图 6b),在其东移南下过程中,贝加尔湖以西地区的高压脊也开始发展强盛,并将中高纬的冷空气向南输送,于是12日开始(图 6c),又一股冷空气补充影响我国北方地区。同时,高原槽出现并东移,引起我国又一次降温过程,同时也给华北、黄淮、西南地区、江南及华南带来了一轮新的降水过程。

图 6 2011年2月7日08时(a)、10日08时(b)和12日08时(c)的500 hPa位势高度场(实线)及温度场(虚线) Fig. 6 The 500 hPa geopotential heights (bold lines, unit:dagpm) and temperature (dashed lines, unit:℃) at (a) 08 BT 7 February 2011 and (b) 08 BT 10 February 2011 and (c) 08 BT 12 February 2011
4 主要降水过程 4.1 概况

2011年2月主要有5次降水过程(表 2),范围较大的降水集中在2月9—14日和月底, 这两次有较强冷空气过程发生时段,尤其是后一次降水过程,对进一步缓解华北、黄淮地区的干旱起到了有效作用。

表 2 2011年2月主要降水过程 Table 2 Main precipitation processes in February 2011
4.2 2月25日至3月1日降水过程分析

2月25日至3月1日(图 7),我国华北及淮河流域出现了大范围雨雪天气,其中,华北、黄淮以小到中雪或雨转雪为主,部分地区累计降水达到大雨以上量级,江淮和江汉以降雨为主。

图 7 2011年2月25日08时至3月1日08时全国降水量分布(单位:mm) Fig. 7 Distribution of precipitation (unit: mm) in China from 08 BT 25 February to 08 BT 1 March 2011

此次降水过程主要由冷空气南下、南支槽东移及高原槽东移共同影响,在低层有低涡、切变线及低空急流配合。25日,新疆地区横槽转竖并快速东移南下,25日夜间开始影响我国华北及黄淮地区,同时,副高西侧及南支槽前暖湿气流进一步加强,冷暖空气交汇并维持于淮河流域,28日,高原上有系统东移,冷空气加强,系统开始东移,3月1日高空槽东移入海,冷空气控制我国大部,降水过程结束。图 8给出降水量较大时段(图 8a)及高原冷空气东移时段(图 8b)的环流场。从图 8a中看出,26日20时,高空槽位于华北地区以西,引导冷空气南下,南支槽稳定在90°E附近;850 hPa风场上,黄淮地区南北风辐合明显,同时低空西南急流强盛,最大风速达到20 m·s-1以上,不仅给降水提供了不稳定机制,也提供了充足的水汽供应,利于降水的发生发展[5-7];此外,在850 hPa相对湿度场上,我国中东部大部分地区都处于高湿区。到了28日20时(图 8b),随着高原上空小槽东移,冷空气得到加强并南压,南支槽减弱西退,槽前暖湿气流也减弱,表现在低层西南急流的减弱;850 hPa风场辐合区也由黄淮北部南移至江淮南部;相对湿度场上,高湿区范围减小,位置偏南。随着冷空气的南压,淮河以北地区降水从降雨为主转为以降雪为主。

图 8 2011年2月26日20时(a)及28日20时(b) 500 hPa高度场、850 hPa风场(矢量)及850 hPa相对湿度(填色) Fig. 8 The 500 hPa geopotential heights 850 hPa wind fields, and 850 hPa relative humidity (shaded) at (a) 20 BT 26 February and (b) 20 BT 28 February 2011
5 其他灾害天气

除了2次冷空气过程及5次降水过程以外,2月还发生了一些灾害性天气,包括雾、气象干旱等。

5.1 中东部部分地区遭遇大雾天气

2月,我国中东部大部地区遭遇大雾天气,华北西南部、黄淮中部、江汉东部及云南西南部等地雾日数较常年同期偏少2~5天,黑龙江中部、辽宁中南部、江苏东南部、浙江西南部、广东大部、广西、湖南西部、贵州东南部、重庆北部、四川东北部、陕西西南部等地偏多2~5天,全国其余大部地区接近常年。其中,21—25日,中国中东部部分地区遭遇大雾天气,局部地区能见度不到200 m。

5.2 华北、黄淮气象干旱持续发展,月底得到有效缓解

2月上旬,华北、黄淮地区基本无有效降水,我国北方冬麦区大部地区气象干旱持续发展,普遍达到中至重度气象干旱,山西南部、河北南部、河南大部、山东大部、安徽北部、江苏北部等地达特旱等级。此次北方冬麦区气象干旱的程度和范围列1961年以来同期第4位,是2000年以来该地区历史同期最严重的气象干旱。2月中旬,北方出现两次雨雪天气过程,使气象干旱得到一定程度的缓和。月底,北方冬麦区出现大范围雨雪天气过程,其中华北南部、黄淮、江淮、江汉东北部等地降水量一般有10~30 mm。受中旬初和下旬末两次明显降水过程影响,冬麦区气象干旱得到不同程度缓解。

5.3 北京初雪时间为1949年以来最晚

2月9日,北京出现小雪天气过程,大部分地区的降雪量有1~2 mm。这是北京地区2010年入冬以来的首场降雪,初雪日比常年(1971—2000年平均,11月30日)偏晚了2个月,为1949年以来最晚。

参考文献
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