引言

近年我国4月气候特点是北方沙尘活动频繁，且易发低温冷冻灾害；北方地区和西南地区东部常有春旱发生；我国中东部冰雹大风等强对流天气出现；华南前汛期开始，降水增多^[1-10]。

2012年4月我国气候最主要特点是^[11]，全国平均气温较常年同期偏高，平均降水量略偏多。云南中北部和西南部、四川西南部等地气象干旱持续；北方农区普降春雨, 有利冬麦区拔节孕穗；北方地区出现大风沙尘天气；华南、江南局部暴雨成灾，且风雹灾害严重。

与历史同期相比，2012年气候主要存在两点差异，第一，伴随雷暴大风和冰雹的强对流天气在江南华南地区频现，这在华南地区较常年少见，往年一般以暴雨为主；第二，北方少低温冷冻灾害，且月内有降水发生，土壤墒情较好。这些特征与4月的大气环流形势有关，4月以来，乌拉尔山阻塞高压较常年异常偏强，易引导脊前冷空气南下影响我国，而中低纬度地区南支槽前多波动活动，副高较常年稍偏强，西南暖湿气流十分强盛活跃，冷暖空气频繁交替，造成了今年4月的气候差异。

1 天气概况 1.1 降水

2012年4月，全国平均降水量为45.6 mm，较常年同期(43.1 mm)偏多2.5 mm(偏多5.8%)，较2011年同期(21.3 mm)偏多24.3 mm(偏多114.1%)。江南、华南大部及重庆东部、云南西北部、西藏东南部、辽宁南部等地月降水量在100 mm以上，其中广东大部、福建西北部、江西东北部超过300 mm。内蒙古大部、新疆大部、甘肃西部、西藏西部和青海北部在10 mm以下(图 1)。

与常年同期相比，2012年4月我国降水量在新疆东部、青藏高原中部、西北地区东北部、内蒙古西部、东北中南部、华北东部、黄淮北部、江南中东部、华南中东部等地偏多3成至1倍，部分地区偏多1倍以上；西南地区东部以及广西西部、湖北东北部、安徽中部和北部、陕西中部和南部、青海中北部、新疆大部、内蒙古中东部、黑龙江西部等地偏少3~8成，部分地区偏少8成以上(图 2)。

2012年华南地区进入前汛期的时间为4月6日。进入前汛期以来，华南地区降水量为223.3 mm，较常年同期(133.7 mm)偏多67.0%，较2011年同期(41.9 mm)偏多4.3倍，是1980年以来的最大值，1951年以来第六大值^[11]。

1.2 气温

2012年4月，全国平均气温较常年偏高，平均气温为11.7℃，较常年同期(10.7℃)偏高1.0℃，较2011年同期(11.4℃)偏高0.3℃。

月平均气温与常年同期相比，除青藏高原、东北以及内蒙古东北部等地接近常年外，全国大部地区偏高1℃以上，其中新疆北部、山西东北部、江苏中部和南部、安徽中东部、浙江北部、广西西部等地偏高2℃左右(图 3)。

2 环流特征和演变

从2012年4月500 hPa平均高度及距平的分布(图 4)发现，本月北半球的环流形势有以下几个特点。

2.1 极涡呈单极型

北半球极涡呈单极型分布，极涡中心强度为520 dagpm，基本与气候平均的极涡强度接近，主体位于北极圈内，中心偏向新地岛一侧。

2.2 中纬度环流呈4波型

2012年4月，北半球中高纬度500 hPa位势高度呈4波型分布特征。其中，欧洲大陆西端沿海槽区较常年明显偏强，负距平较大。而极涡向远东地区伸展的东亚大槽距平场上表现为较弱的负距平。两槽之间的乌拉尔山阻塞高压正距平达120 gpm以上，较历史同期明显偏强，阻塞高压稳定时脊前气流易引导冷空气从西伯利亚地区南下影响我国，而阻塞高压崩溃过程也易引发横槽转竖，引导冷空气南下爆发。

2.3 副热带高压偏强，南支槽短波活动频繁

我国南海受副热带高压控制，距平场上表现为正距平，副高强度较历史同期偏强，有利于西南暖湿气流向我国南方输送，而孟加拉湾南支槽附近为负距平，说明短波活动较频繁，正是如此，造成了今年4月暖湿气流较为强盛，南方雨水偏多，对流活动频繁。

2.4 环流演变与我国天气

图 5是2012年4月上、中、下旬500 hPa旬平均位势高度场。从图 5a可以看出，5月上旬亚洲中高纬度环流为一槽一脊，宽广的脊区位于乌拉尔山地区。1日，位于西西伯利亚的高压脊加强发展，位于贝加尔湖以西的大陆冷高压增强并快速南压，在蒙古气旋和冷锋共同影响下，造成了1—2日西北地区的沙尘天气过程。5日，伴随东北亚低涡低槽不断旋转东移，一股冷空气由蒙古高原分裂南下，路径偏西，影响了我国南方大部分地区，西太平洋副热带高压改变上月持续偏弱的态势^[12]，突然表现出面积偏大、较常年略偏北的特点，这样由副热带高压外围带来的西南暖湿气流异常偏强，在高空短波槽和地面冷锋的共同作用下，华南中西部出现了大到暴雨。7—8日，南支槽稳定在90°E地区，槽前西南气流持续为我国南方地区提供丰富的水汽，高原上短波活动频繁，不断有高空槽东移，受其影响，华南及江南南部地区出现了大到暴雨的降水过程。

4月中旬(图 5b)亚洲中高纬环流呈两脊一槽的形势，乌拉尔山脊比上旬加强并稍有西退，形成了明显的阻塞高压。10日，巴尔喀什湖以北的高压脊前深厚的高空槽下摆，引导一股冷空气自西北路径南下，配合冷锋前侧东北地区有气旋发展，受锋面及气旋的影响，南疆盆地、内蒙古西部等地出现了沙尘暴天气。冷空气在西风槽的引导下由西北路径分裂南下，与东移南支槽带来的暖湿气流在我国南方地区交绥，造成了江南大部、华南中北部的大到暴雨过程。15日，亚欧中高纬度地区受位于东北亚地区的低涡系统控制，其后部引导冷空气不断由偏东路径扩散南下，配合弱的东移南支波动，江南中南部以及华南东部出现降水过程。18日，500 hPa上远东地区的低值系统明显减弱，而乌拉尔山东侧阻塞高压脊前有冷平流南下，使得高空槽在贝加尔湖西部加强，它引导一股较强冷空气在内蒙古中东部地区造成了沙尘暴天气，随后南下影响我国中东部地区，江南地区低空急流较强，地面有倒槽生成，且中层不断有西风槽东移，造成了江南中南部以及华南大部的暴雨过程。

4月下旬(图 5c)，整体的环流形势与中旬较为接近，仍维持两脊一槽形势，里海东部的阻塞高压稍有减弱，贝加尔湖到我国东部地区则变为低槽区；南支锋区较为平直，但一直不断有波动东传，西南气流较为强盛，这种稳定的大气环流有利于冷暖空气在我国中东部地区汇合，产生持续性的暴雨。22日，西南地区地面倒槽开始向北发展，西南气流逐步加强，同时，在高空西风槽的引导下，较强冷锋自西北向我国东部地区推进，冷暖势力强盛，结果造成了一次大范围的暴雨过程，其中辽宁中南部、河南中部、江西北部、安徽南部、浙江东部等地局地还出现了大暴雨。26日后，乌拉尔山阻塞高压趋于崩溃，中纬度环流形势转平，由前期的经向环流转为纬向环流，环流的调整导致了一次冷空气爆发的过程，在我国西北地区和内蒙古地区造成了一次沙尘暴过程，南方西南暖湿气流仍然较强，导致低层切变线逐渐北抬，使得月末在华南地区和华中以及江南地区先后出现了暴雨天气。

3 主要降水过程 3.1 概况

2012年4月主要出现了8次明显的降水过程，表 1给出了降水过程的起始时间、影响系统和主要落区。北方冬麦区4月9—12日、19—21日和23—25日先后出现3次大范围的降水过程，除23—25日降水强度达到中到大雨量级，另两次过程均以小到中雨为主，降水正好处于冬小麦拔节孕穗需水关键期，对增加麦区土壤墒情和冬小麦生长发育极为有利。而江南、华南地区除出现暴雨天气外，频繁遭受雷雨大风、冰雹等强对流天气袭击，江南和华南大部强对流日数达5~9天，局部超过9天；强对流日数普遍较常年同期偏多，其中广东大部、海南东北部、福建大部、江西大部、湖南东部和北部等地偏多2天以上。整个南方区域平均的计算结果表明，今年4月南方平均强对流日数达到5.9天，比常年同期偏多0.9天，为近10年来最多^[11]。

3.2 4月10—11日江西强对流天气分析

4月10—11日，江西省出现短时强降水和雷雨大风、冰雹等强对流天气。江西省永丰、南丰、金溪、吉安、横峰、余江、上栗、婺源等8个县市出现了8级以上雷雨大风，永丰10日19时最大风力达10级(28 m·s^-1)。安福、永丰和进贤分别出现直径为15、6和5 mm的冰雹，横峰、萍乡、宜黄等站出现1小时30 mm以上的强降水天气。截至11日14时，这次强对流过程江西全省经济损失共10271万元，因灾死亡3人。下面简要分析下这次强对流过程。

9日20时，500 hPa巴尔喀什湖以西乌拉尔山阻塞高压稳定，其脊前有横槽发展，横槽从贝加尔湖一直伸展到我国新疆地区，并缓慢东移南压，冷空气在槽后堆积，横槽前有分裂小槽沿着西风带向我国中东部地区移动，青藏高原上也不断有高原槽东移。10日08时强对流天气发生条件综合分析(图 6)表明，从西北地区到西南地区东部上空，西风槽与高原槽同位相叠加，西风槽明显加深加强并继续向东快速移动，而850 hPa切变线的位置比500 hPa槽稍超前，锋区比较陡直，遇到高温、高湿区时有利于强对流的触发；同时，深厚的南支槽维持在95°E附近，槽前西南暖湿气流输送显著，使得江南中部850 hPa上配合西南急流(最大风速达到16 m·s^-1)有暖脊在维持发展，为江南地区提供了丰富的水汽和能量，并在湖南西部和江西中部形成了两个水汽通量中心，其中江西中部的水汽通量达到14 g·m^-1·s^-1；随着中高层500 hPa冷槽东移，有利于建立热力不稳定。值得注意的是，500 hPa干区分析表明我国中东部地区高层相对较干，温度露点差超过15℃，下湿上干一方面有利于层结不稳定，另一方面有利于冰雹和雷暴大风的形成，如果对流较强，将是一次风雹过程。观测事实表明^[13]，强风暴常常发生在高空急流下方，也就是说风垂直切变对强对流发展有重要作用，由图 6可以看到华南到江南地区上空500 hPa有一明显的强风速带(最大风速为24 m·s^-1)，有利于强对流的发展。

图 7给出了08时南昌站的探空，可以看到下湿上干的层结结构非常清晰，700 hPa以下风向随高度顺转，低层为暖平流，地面抬升CAPE值还不大，但注意到早上08时地面温度不到20℃，随着白天地面温度的升高，以及低层暖平流的作用，能量条件将逐步改善。

08时之后，随着西风槽快速东移，槽前一直有回波维持并东移，但强度不强，18:00时左右，回波由西北方向移入江西境内时，此时江西境内低层高温高湿，在前面分析的有利的环境场条件下，回波很快发展为飑线系统，在江西境内造成风雹灾害，并向东南方向移动，直至23时飑线减弱由江西中部移入福建境内。

4 沙尘天气过程

4月为我国北方沙尘天气的高发期，2012年4月共出现6次沙尘天气比常年同期(2000—2011年平均)偏多0.9次，比2011年偏多2次(表 2)。4月26—27日，新疆南疆盆地部分地区、内蒙古、甘肃中部、宁夏北部、华北北部等地有扬沙或浮尘，其中甘肃中部、内蒙古等地局地有(强)沙尘暴。27日沙尘影响北京市区，并于29日北京出现了2012年首个5级重污染天。下面对这次沙尘暴过程作简要的分析。

2012年4月我国北方地区平均温度普遍偏高，月平均气温距平局地达到2℃以上，内蒙古大部以及甘肃等地降水也明显偏少，使得土壤湿度较低，给沙尘天气的出现提供了较好的背景条件。

4月25—26日，乌拉尔山阻塞高压近于崩溃，脊前横槽转竖，不断向东南方向下滑，引导冷空气爆发南下，导致蒙古气旋剧烈发展并快速南移。26日14时，气旋中心位于45.8°N、109.8°E附近，中心气压最小值达到870 hPa。气旋引导的冷锋前沿位于蒙古到内蒙古交界线一带，锋后地面等压线密集，风速大都在16 m·s^-1以上，随着冷锋的推进，沙尘天气开始出现。26日20时(如图 8所示)，冷锋快速南下至西北地区东部一带，但气旋强度比14时稍有减弱，地面大风显示6级风以上的站西北地区只有一站，但在甘肃中部、内蒙古中部等地仍然出现了较强沙尘暴天气，分析探空(图略)可以看到，除冷锋造成了此地的沙尘天气外，可能垂直方向上层结的有利条件使得沙尘暴强度增强。垂直方向温度递减率近乎于干绝热递减率，中低层大气极为干燥，而且在近地面有较深厚的超绝热层($\partial \theta /\partial Z < 0$)，这种不稳定层结对于沙尘在空气中的混合非常有利，同时也使得中层大风速核的动量下传更有效，导致了地面风速不大但仍然发生了较强的沙尘暴天气。

27日在高空偏西气流的控制下，将蒙古国和我国内蒙古的沙尘从高空输送到辽宁东部和朝鲜西部后产生沉降；4月28日至4月29日早晨，沉降到大气底层的沙尘又在低层偏东气流的输送下，经过渤海到达京津地区，从而形成浮尘天气，使得北京今年首次出现5级重污染。