1 天气概况 1.1 降水

2013年3月，全国平均降水量为26.1 mm，较常年同期(29.5 mm)偏少11.5%(国家气候中心，2013)。淮河、秦岭以南大部及东北大部地区降水量在10 mm以上，其中江南大部、华南中部在50~200 mm，局部地区超过200 mm；西北大部、华北大部、黄淮北部以及内蒙古大部、黑龙江西北部、吉林西部、辽宁西部、西藏大部、云南中北部等地降水不足10 mm(图 1)。

与常年同期相比，西北大部、华北大部、黄淮、江淮大部、江汉北部、四川盆地大部，以及内蒙古中部和西部、西藏西北部、云南大部、福建大部、江西南部等地降水量偏少3成以上，其中华北西部和南部、西北大部及内蒙古西部等地偏少8成以上；内蒙古东部、黑龙江西部、四川部分地区、贵州大部、湖南西南部、广西东部、广东西部等地降水量偏多3成至2倍，局部偏多2倍以上；全国其余地区降水量接近常年(图 2)。

1.2 气温

2013年3月，全国平均气温为6.3℃，较常年同期(4.1℃)偏高2.2℃，为1961年以来历史同期第二高值，仅次于2008年(6.5℃)(国家气候中心，2013)。新疆北部和东部、甘肃大部、内蒙古西部、陕西北部、四川东部、贵州中部等地偏高4~6℃，其中北疆北部偏高6℃以上。东北大部以及内蒙古东北部地区气温较常年同期偏低1~4℃，局部偏低4℃以上(图 3)。重庆、甘肃、广西、贵州、湖南、江西、宁夏、青海、山西、陕西、四川、新疆、云南平均气温为历史同期最高值。

2 环流特征和演变

图 4给出2013年3月北半球500 hPa平均位势高度及距平图，与常年同期的环流形势相比，3月的环流形势有以下主要特点。

2.1 极涡中心偏向东北部

北半球极涡呈偏心型分布，主体位于80°N以南欧亚高纬度地区，两个中心分别位于新地岛以东和鄂霍次克海，强度达512 dagpm, 对应8~12 dagpm负距平。北极圈被极地高压控制，正距平达20 dagpm。极涡位置偏南位于欧亚高纬度地区有利于西伯利亚冷空气南下，造成我国内蒙古东北部及东北地区气温持续偏低，雨雪天气频繁。

2.2 中高纬度环流呈4波型，副高强度略偏强

北半球中高纬度环流呈4波型分布，长波槽分别位于东欧、日本海、中太平洋以及北美东海岸，这些地区对应较强的高度负距平，即低槽强度较常年同期偏强。贝加尔湖、北美西海岸以及格陵兰岛等地为高压脊控制。我国内蒙古东北部及东北地区处于负距平区，气温偏低；其余大部地区为正距平或零距平控制，气温偏高。西北地区处于弱高压脊控制，正距平中心8 dagpm，导致西北地区降水偏少。

副高强度接近常年略偏强，副高脊线位于15°N附近，西脊点位于110°E附近。南支槽位于孟加拉湾北部，90°E附近，强度较常年略偏弱。

2.3 环流演变与我国天气

图 5给出3月上、中、下旬欧亚地区500 hPa平均高度场。我国总体上处于西高东低形势，环流经向度逐渐增大，欧亚高纬度地区冷涡强度开始减弱，鄂霍次克海附近低涡加强，南支系统波动加强。受中高纬冷涡和南支系统影响，上旬我国以冷空气降温、沙尘天气为主，全国大部降水量较常年同期偏少；中旬冷空气影响区域北缩，南方降水增多，并开始出现强对流天气，累计降水量50 mm以上雨区位于江南地区，华北、黄淮、江淮、江南等地上旬降水量偏少的趋势得到一定缓解；下旬冷空气活动频繁强度较弱，南方持续阴雨天气，50 mm以上雨区南扩至华南，部分地区累计雨量超过100 mm。

上旬欧亚中高纬地区为两槽一脊形势，两个深厚的低槽系统分别位于东欧和远东地区，其中东欧低涡中心强度达492 dagpm，中低纬度地区南支系统较平直。旬初，乌拉尔山附近维持一个低涡深槽系统，其中有短波槽分裂东移，同时东北地区低涡东移北缩，造成内蒙古东北部、东北大部出现小到中雪，局地大到暴雪。同时南支系统上短波槽东移，冷暖空气交汇在黄河以南地区造成大范围小雨天气。低涡移出东北后全国处于弱脊前西北气流控制，以纬向环流为主，全国大部出现升温，3日20时，中东部24小时升温8~10 ℃。旬中，乌拉尔山附近深槽分裂为南北两段，其中巴尔喀什湖以北的槽加速东移南下，低涡底部小股冷空气不断扩散南下影响我国；东欧地区的槽维持加深，在槽后偏北气流引导下，冷空气在槽内堆积。同时南支槽开始发展加深，位于70°~80°E之间。旬末，中亚地区长波槽在东移过程中分裂成短波槽，东移到贝加尔湖以东地区重新加深并形成低涡，并进一步东移南压，引导冷空气影响我国大部，造成大风降温天气，8—9日北方出现今年最强沙尘天气过程，内蒙古东北部以及吉林、黑龙江大部出现小到中雪局地暴雪天气。在中低纬度地区，南支槽东移至90°~100°E之间，槽前西南气流有利于孟加拉湾水汽向我国西南地区输送，在云南南部出现中到大雨局地暴雨天气。

中旬，欧亚中高纬地区转为一槽一脊形势，东亚大槽维持，欧亚高纬度低涡中心东移至鄂霍次克海，强度为504 dagpm，较上旬减弱，我国东北、华北地区的北支锋区相比上旬位置偏北，导致中旬冷空气势力减弱，影响区域偏北。旬初，西伯利亚高压脊东移发展，中西伯利亚至我国东北地区环流经向度加大，远东低槽加深并和东移高原槽及南支槽同位相叠加。在南下冷空气和西南暖湿气流共同作用下，从辽宁到云南形成东北—西南向降水带，其中辽宁东南部出现暴雪，贵州东部和湖南西南部出现大雨。旬中多短波波动，全国大部气温回升。旬末，中高纬环流经向度加大，锋区南压，远东北部低涡形成加强并稳定维持，低涡底部不断有冷空气从内蒙古中东部进入影响我国，同时南支槽东移至孟加拉湾，在冷暖空气共同作用下，16—20日我国内蒙古东北部、东北以及黄河以南地区出现降水过程，其中四川西部出现大到暴雪，江南中西部出现大到暴雨，19—20日，江南、华南出现大范围的雷雨大风、冰雹或龙卷等强对流天气。

下旬，远东北部低涡强度继续减弱至516 dagpm，冷空气势力减弱；南支系统波动加强，导致我国南方降水天气增多。旬初，南支槽在孟加拉湾加深，配合北支锋区南压，造成西藏东部、四川西部出现小到中雪天气，江南、江汉、西南北部出现小到中雨，其中浙江、江西、贵州、湖南部分地区出现大雨局地暴雨。旬中到旬末，贝加尔湖以东、我国东北北部处于低涡系统控制，不断有冷空气南下影响我国中东部，导致内蒙古东北部和东北地区温度持续偏低，同时中低纬度南支波动频繁，造成长江以南地区持续阴雨天气。

3 冷空气和沙尘活动 3.1 概况

3月是寒潮和强冷空气活动最频繁的季节，2013年3月发生5次冷空气过程(表 1)，其中全国性冷空气过程4次，多于气候平均态(全国性过程3.2次)。3月，我国北方地区共出现3次沙尘天气过程，其中2次扬沙浮尘过程，1次沙尘暴过程，沙尘天气次数较2011和2012年3月(2次、3次)基本持平(符娇兰，2011；樊利强等，2012)，较2000—2012年同期平均次数偏少1.2次(国家气候中心，2013)。

3.2 6—11日冷空气和沙尘过程分析

3月6—11日，一次全国性中等强度冷空气影响我国。华南以北地区降温9~13℃，其中河南、上海局地降温15~17℃；内蒙古中西部、华北北部出现5~6级偏北风，淮河及其以北地区4~5级偏北风，其中新疆东部十三间房瞬时风速达42 m·s^-1；新疆西北部、陕西南部、内蒙古东北部、东北大部、江汉、云南等地出现小到中雨(雪)天气，其中天山北部、内蒙古东部局地出现大到暴雪。西北大部、华北、黄淮北部以及辽宁西部等地出现扬沙或沙尘暴天气。

此次冷空气过程受两股连续冷空气影响。3月5日，冷空气经寒潮关键区新地岛东移南下至西伯利亚中部，对应地面冷高压中心位于新疆以北地区，中心强度1030 hPa。500 hPa冷中心位于新地岛以东，强度达-48℃，温度槽落后高度槽。在槽后冷平流作用下，高空槽在东移过程中加深，中高纬环流经向度加大，6日20时，与南支锋区波动同位相叠加，同时里海附近有深厚高空槽(图 6a)。地面冷高压主体停留在贝加尔湖以西以北地区，冷空气分东西两路影响我国。6日西路冷空气随分裂南下高压经河套地区东移南下，强度较弱，造成地面降温范围和幅度均不大，西北中东部、华北南部、江汉等地降温6~9℃；东路冷空气影响时间略晚，7日高压前缘东移南扩从蒙古国东部进入我国，造成内蒙古东北部和东北北部降温10~15℃，局地达到22℃。7日8时东部的高空槽基本移出我国，黄淮地面冷锋东移入海，第一股冷空气对我国南方的影响基本结束，内蒙古东北部和东北地区仍受西伯利亚地面高压影响。与此同时，里海附近高空槽在东移过程中分裂成南北两支，北支槽北缩加速东移，8日20时移至贝加尔湖以南地区，地面冷高压主体位于新疆北部，中心强度1035 hPa，同时与第一股冷空气残留的贝加尔湖以北地面高压打通，形成东北—西南走向高压带，两高之间的低压带断裂，高压前部气旋发展，中心强度985 hPa，高低压系统之间气压梯度加大，内蒙古以北地区出现9~10级风(图 6b)。随着冷高压东移推进，冷空气开始从西向东影响我国，中东部华南以北地区24小时降温10~15℃，其中内蒙古中西部降温超过20℃，影响范围和强度均大于第一股冷空气。10日08时随着高空槽和地面冷锋移出我国，第二股冷空气影响趋于结束。

此次冷空气过程有两个特点：

(1) 前后两股冷空气连续影响我国。第一股冷空气的地面高压在贝加尔湖附近停滞，不断有冷空气扩散南下影响内蒙古东北部和东北地区，导致在6—11日全国平均气温整体偏高的形势下，上述地区气温偏低2~4℃。第二股冷空气地面高压东移后与前一股冷空气的高压合并形成庞大的高压系统，东移南下造成大面积的沙尘暴天气。

(2) 冷空气东移南下速度较快。3月上旬西风指数较常年同期明显偏高，表明欧亚中高纬地区环流以纬向型为主。在这样的环流背景下，此次冷空气过程中未形成阻塞形势，因此系统东移南下速度较快，这也导致前后两股冷空气影响时间间隔较短。

3月8—11日的冷空气过程造成2013年范围最广、强度最强的一次沙尘过程，主要涉及12省(区、市)约280万km²，沙尘暴或强沙尘暴覆盖面积约27万km²。西北地区大部、华北、黄淮北部和西部以及辽宁西部等地出现扬沙或浮尘天气，内蒙古中西部、甘肃西部和陇东地区、陕西北部等地部分地区出现沙尘暴，新疆阿克苏、阿拉尔、塔中、淖毛湖和宁夏平罗出现强沙尘暴。3月上旬内蒙古中西部以及甘肃地区的沙源地无降水，地表干燥，温度偏高4~6℃，无积雪覆盖。裸露干燥的下垫面为起沙提供有利条件。

8日20时，500 hPa短波槽东移到蒙古国中部，槽后有较强温度脊且落后高度脊，脊后暖平流作用下不断有暖空气补充进入导致高压脊发展加强，环流经向度加大。850 hPa锋区南压到内蒙古西北部到新疆天山一带，等温线和等高线接近垂直有强烈冷平流，同时风速达20 m·s^-1。低层冷平流增加边界层大气的不稳定，从而有利于动量下传，增大地面风速达到起沙的条件，同时不稳定层结也有利于沙尘在边界层内混合，进而向下游远距离输送(张亚妮等，2013)。海平面气压场上，高压中心位于新疆北部，中心气压1035 hPa，高压前部蒙古气旋强烈发展，中心气压于8日20时达到最低值985 hPa(图 6b)，强于春季我国北方气旋活动的平均强度1003.4 hPa(王艳玲等，2005)，高低压系统之间气压梯度较大，甘肃中西部、内蒙古西北部、新疆东部平均风速为5~6级，瞬时风力7~8级。由于系统对甘肃等沙源地的影响主要在夜间，不利于沙尘天气强度的进一步增强(姜学恭等，2010)。随着高低空系统的东移南下，沙尘影响区域往东南方向移动。9日20时，地面冷锋南压到淮河流域，沙尘进入黄淮北部。10—11日大范围沙尘天气基本结束，甘肃南部位于地面高压西南侧，气压梯度较大，局地仍出现扬沙天气。

4 主要降水过程 4.1 概况

3月主要有5次较强降水过程(表 2)，集中分布在下旬，江南、华南上中旬少雨的情况发生明显转折，江南、华南以及贵州等地降水日数普遍有3~5 d，湖南南部、贵州和广东南部降水日数达6~8 d，几乎每天都有降雨。

4.2 16—20日降水过程分析

3月16—20日，我国内蒙古东北部、东北、华北北部、黄淮、江淮、江汉、江南、华南出现大范围雨雪天气过程，江南部分地区过程雨量超过50 mm，其中江西中东部、湖南西南部局地雨量超过100 mm，江西峡江雨量123 mm。最强降雨时段出现在19—20日夜间并伴随强对流天气，浙江中部、江西中部、湖南南部12小时降雨达到大到暴雨量级，其中湖南绥宁雨量89 mm。

这次江南、华南的暴雨天气过程主要是由高空西风槽、高原槽、南支槽同位相叠加，配合低层切变线、西南急流，以及地面倒槽的作用形成的。18日20时强降雨过程开始前，高空冷涡系统稳定维持在我国东北北部地区，冷涡底部不断有冷空气沿着槽后西北气流下滑；青藏高原东部短波槽和南支槽叠加，位于孟加拉湾，有利于水汽向华南、江南地区输送；西太平洋副高西脊点位于111°E，副高西侧偏南气流建立另一支水汽输送通道，为暴雨的形成提供水汽条件。19日20时，北支锋区南压，有利于冷空气扩散南下；高原槽和南支槽东移并和中高纬短波槽同位相叠加。850 hPa江南、华南西南急流建立并得到加强，最大风速20 m·s^-1(图 7)，与之对应湿舌从北部湾向东北方向伸展，12 g·kg^-1的比湿高值中心位于江南、华南一带。地面气压场上，贝加尔湖附近高压东移南压，19日20时高压移到内蒙古中东部，高压前冷锋压到山东半岛；低层西南暖湿气流增温减压，黄淮、江淮、江南、华南受低压倒槽控制，为降水提供不稳定和上升运动的条件。中低层冷空气渗透南下，与西南暖湿气流在江西、湖南、贵州一带交汇，形成冷式切变线，同时这些地区地面风场存在东北风和西南风或东南风的辐合线。

在上述降水条件的基础上叠加强对流有利条件，造成19日夜间至20日的江南、华南地区强对流天气过程。19日20时，200 hPa急流核东移北抬，江南南部和华南位于急流核右后方，对应高层辐散中心，高层抽吸作用有利于对流的发展和维持。500 hPa在上述地区存在显著干区，最大温度露点差超过40℃；同时急流发展，最大风速44 m·s^-1；冷槽位于云南上空，500 hPa降温超过2℃·(12 h)^-1。与500 hPa形势相配合，850 hPa江南、华南一带出现比湿高值中心，升温超过2℃·(12 h)^-1，中层干冷，低层暖湿，850与500 hPa温差最大达29℃，大气静力不稳定度强，CAPE大值区位于江西南部、湖南南部、广东西部及广西大部，其中广西梧州19日20时CAPE值达2426.7 J·kg^-1。随着冷空气南下，冷暖空气交汇，低层辐合以及地形的作用触发不稳定能量释放，形成强对流天气。

致谢：感谢国家气候中心提供降水量、降水距平百分率和气温距平资料。