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  气象   2015, Vol. 41 Issue (10): 1298-1304.  DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2015.10.014

天气、气候评述

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沈晓琳, 张芳华, 周博坤, 2015. 2015年7月大气环流和天气分析[J]. 气象, 41(10): 1298-1304. DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2015.10.014.
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SHEN Xiao-lin, ZHANG Fang-hua, ZHOU Bo-kun, 2015. Analysis of the July 2015 Atmospheric Circulation and Weather[J]. Meteorological Monthly, 41(10): 1298-1304. DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2015.10.014.
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第一作者

沈晓琳,主要从事天气预报和天气预报技术研究.Email:shenxiaolin@cma.gov.cn

文章历史

2015年8月26日收稿
2015年9月08日收修定稿
2015年7月大气环流和天气分析
沈晓琳 1, 张芳华 1, 周博坤 2    
1. 国家气象中心,北京 100081
2. 民航华北空管局气象中心,北京 100621
摘要:2015年7月环流特征如下:北半球极涡呈多极型,中高纬西风呈5波型分布。西太平洋副热带高压强度偏强。7月全国平均降水量88.7 mm,较常年同期偏少26.5%,为1951年来历史同期最少;全国平均气温为22.1℃,较常年同期偏高0.2℃。月内共出现7次主要降水过程,多站出现极端日降水量。7月共有5个热带气旋在西北太平洋和南海活动,生成个数与常年同期基本持平,并有2个台风(莲花和灿鸿)在我国登陆。新疆出现持续高温天气;华北、黄淮等地出现气象干旱;全国24个省(区、市)遭受风雹灾害。
关键词大气环流    暴雨    高温    热带气旋    
Analysis of the July 2015 Atmospheric Circulation and Weather
SHEN Xiao-lin1, ZHANG Fang-hua1, ZHOU Bo-kun2    
1. National Meteorological Centre, Beijing 100081;
2. Meteorological Centre of North China Air Traffic Management Bureau, Beijing 100621
Abstract: The main characteristics of the general atmospheric circulation in July 2015 are listed as follows: there are several polar vortex centers in the Northern Hemisphere. In the mid-high latitudes, the circulation presents a five-wave pattern. The Northwest Pacific subtropical high is stronger than normal. Meanwhile, the monthly mean precipitation amount is 88.7 mm, which is 26.5% less than its climatological mean, the monthly mean temperature is 22.1℃, 0.2℃ higher than normal. There are 7 severe rainfall events with extreme precipitation records observed at some stations in China. Five tropical cyclones are active over the Northwest Pacific Ocean and the South China Sea, and two of them land China. Long-lasting high temperature events occur in Xinjiang, and drought in North China, Huanghuai Area and other places. Meanwhile, 24 provinces suffer from hail disasters.
Key words: atmospheric circulation    torr rainfall    high temperature    tropical cyclone    
引言

每年7月,随着西太平洋副热带高压(以下简称副高)北抬,夏季暖湿空气北上,江南梅雨结束,同时在中高纬地区冷空气活动频繁,冷暖空气交汇给黄淮、华北、东北等地带来强降水。同时,7月热带系统活跃,给我国沿海带来强降水和大风天气。

2015年7月全国平均气温为22.1℃,较常年同期(21.9℃)偏高0.2℃。全国平均降水量88.7 mm,较常年同期(120.6 mm)偏少26.5%,为1951年来历史同期最少。月内,台风莲花和灿鸿先后登陆我国;华北、山东、吉林、辽宁等地出现气象干旱;南方地区强降水频繁;全国有24个省(区、市)遭受雷雨大风冰雹等强对流天气袭击;新疆高温持续时间长(国家气国家气候中心,2015)。

1 天气概况 1.1 降水

2015年7月全国平均降水量88.7 mm,较常年同期(120.6 mm)偏少26.5%,为1951年来历史同期最少(国家气候中心,2015)。新疆、内蒙古西北部、青海西部等地局部月降水量不足10 mm;长江流域及其以南地区、华北中东部、东北地区东部和北部局部、西南地区中部和南部等地月降水量为100~200 mm;广西、广东、海南、福建、云南西南部、浙江、江西北部、山东东部等地局部月降水量超过200 mm;广西南部、广东南部、海南西部等地的部分地区降水量超过400 mm,其中最大值分别为1115.6 mm(广西东兴站)和733.0 mm(广西合浦站)(图 1)。

图 1 2015年7月全国降水量分布(单位:mm) Fig. 1 Total precipitation over China in July 2015 (unit: mm)

与常年同期相比(图 2),江西中南部、湖南中南部、浙江、江苏、安徽南部、广西、广东中东部、福建、云南西部和东北部局地、重庆南部、河北西北部、内蒙古西部和东北部、西藏西部、青海北部、甘肃中部、新疆南部局地、东北地区东部等地降水偏多2成至1倍以上。而东北中部和西部、内蒙古中部、西北地区东部、华北南部、黄淮、江汉、西藏中部和东部、新疆北部等地降水偏少3~8成,局部地区降水偏少8成以上。我国中东部地区降水距平呈现出南多北少的特征。受其影响,山东东部、陕西北部、山西中部、西藏中部等地存在中到重度气象干旱(国家气候中心,2015)。

图 2 2015年7月全国降水量距平百分比分布(单位:%) Fig. 2 Spatial distribution of precipitation anomaly percentage over China in July 2015 (unit: %)
1.2 气温

2015年7月,全国平均气温为22.1℃,较常年同期(21.9℃)偏高0.2℃(国家气候中心,2015)。新疆、内蒙古东部和西藏中南部局部等地气温偏高1~2℃,其中新疆大部地区温度偏高2~4℃;青海东南部、四川西北部、黄淮东南部、江淮、江汉、江南等地气温偏低1~2℃,其中湖南、江西北部、安徽南部、浙江北部等地局部地区温度偏低2~3℃(图 3)。从区域特征上看,新疆平均气温26.0℃,较常年同期(23.4℃)偏高2.6℃,为1961年以来历史同期最高值(图 3);江南地区平均气温26.4℃,较常年同期(28.3℃)偏低1.9℃,为1961年以来历史同期最低值(国家气候中心,2015)。

图 3 2015年7月全国平均气温距平分布(单位:℃) 中文注解 Fig. 3 Spatial distribution of monthly mean temperature anomaly in July 2015 (unit: ℃)
2 环流特征与演变

图 4为2015年7月500 hPa平均高度及距平图,与常年同期相比,本月北半球的环流形势主要有以下特点。

2.1 环流特征 2.1.1 欧亚中高纬盛行纬向环流

7月,北半球极涡呈多极型分布且偏离极区,分裂的五个低涡中心分别位于冰岛南部的洋面、新地岛附近、北地群岛东部的洋面、白令海附近洋面和加拿大北部。环绕极涡中心,北半球中高纬西风呈5波型分布(图 4a)。位于冰岛至新地岛的巨大的低涡以及加拿大北部的低涡强度较常年同期明显偏强,表现为明显的负位势高度异常(图 4b)。在亚洲大陆存在两个高空槽系统,一个位于巴尔喀什湖北部地区,一个位于亚洲东北部。从500 hPa平均高度距平场(图 4b)上看出,位于巴尔喀什湖附近的低涡较常年同期明显偏强,巴尔喀什湖以南地区表现为正位势高度异常,冷空气主体沿低涡南部西南气流向东北方向收缩,我国西部地区受到高压系统影响,出现了高温天气;位于亚洲东北部的高空槽强度较常年同期略偏强。我国中高纬大陆上空这种“西高东低”的环流形势有利于冷空气从贝加尔湖南部沿西北气流南下,与西南暖湿气流结合给我国长江中下游及其以南地区带来降水。

图 4 2015年7月北半球500 hPa平均高度场(a)和距平场(b)(单位:dagpm,平均场等值线间隔4 dagpm,距平场等值线间隔2 dagpm) Fig. 4 Monthly average geopotential height (with a contour interval of 4 dagpm) (a) and monthly geopotential height anomaly (with a contour interval of 2 dagpm) (b) at 500hPa in Northern Hemisphere (unit: dagpm)
2.1.2 副高强度偏强,位置多摆动

7月,副高强度较常年同期偏强,副高西脊点位置在120°E附近东西摆动,上旬和中旬较常年同期(唐健等,2014林玉成等,2013周宁芳,2012于超,2011)偏东,下旬较常年同期偏西。7月上旬,副高脊线在20°~30°N之间摆动;7月中旬和下旬,副高脊线主要活动于25°N以南,其中在7月15日前后脊线位置南压到10°N附近,较常年同期偏南是造成我国雨带位置偏南的原因之一(图略)。

2.2 环流演变与我国天气

7月上旬500 hPa平均高度场(图 5a)表明,欧亚中高纬地区为两槽一脊环流型,西西伯利亚和勘察加半岛附近地区分别受低值系统控制,贝加尔湖以东至俄罗斯远东地区受高压脊控制;副高位置偏东,主体位于西北太平洋洋面。我国新疆位于低涡南部平直的西风气流中,逐日环流形势演变(图略)显示,其上不断有短波东移影响我国西北地区中西部,造成该地区出现多次降水过程,降水量较常年同期偏多;而西北地区东部、华北、黄淮、东北地区等地则多受高压脊控制,降水量较同期偏少5成至1倍(图略);渤海至长江中下游地区为东北—西南走向的低槽控制,有利于低层冷空气沿偏东路径影响南方地区,因此,7月上旬雨带维持在长江中下游及其以南地区。从系统的逐日演变中发现(图略),旬前期随着东北冷涡快速东移,冷空气随冷涡后部偏北气流南下,回流冷空气与副高西北侧西南暖湿气流和西南季风带来的水汽交汇于长江流域,在江南大部、华南北部及云贵等地自北向南出现暴雨天气过程。同时,在带状副高南侧曾有3个热带气旋活动,分别是今年第9号台风灿鸿、10号台风莲花和11号台风浪卡,其中“莲花”于9日中午登陆广东陆丰,广东中部普遍出现暴雨到大暴雨;台风灿鸿在西北行进过程中,强度不断增强,于10日达到超强台风级别;同时,副高形态由带状逐渐演变为块状,并明显北抬,588 dagpm等位势高度线达到了东北地区中部。

图 5 2015年7月上旬(a)、中旬(b)和下旬(c)500 hPa平均位势高度场(单位:dagpm) Fig. 5 The first (a), second (b) and third (c) dekads average geopotential height at 500 hPa over Eurasia in July 2015 (unit: dagpm)

中旬(图 5b),亚洲高纬地区整体上维持两槽一脊的环流形势。上旬位于里海附近的高压系统东移到我国新疆地区,导致该地区温度较常年偏高2~6℃。该高压脊的稳定维持,使得极涡分裂冷空气影响位置略偏东,在蒙古中部至我国西北地区形成低槽;由于副高位置明显偏东、孟加拉湾也无低值系统活动,不利于水汽向该地区输送,因此西北地区气温偏低且降水偏少。台风灿鸿于7月11日下午登陆浙江舟山,浙江东部、江苏东部、山东半岛东部、东北地区东部出现大到暴雨,其中浙江沿海、山东半岛东部沿海出现大暴雨。随着“灿鸿”转向东北方向移动,位于蒙古中部至我国西北地区的低涡低槽缓慢东移,并在110°E附近形成贯穿我国西北地区东部至西南地区东部的大槽,水汽条件明显改善,对流层低层切变线上有低涡生成。受其影响,旬中期,西南地区东部、江汉、黄淮、江淮等地先后出现强降水过程;华北大部也连续出现雷阵雨天气。旬后期随着台风灿鸿的远离,副高逐渐西伸,受南海热低压影响,海南大部、广东南部和东部、福建南部和东部出现暴雨,局地出现大暴雨。

下旬(图 5c),亚洲大陆中高纬地区大气环流逐渐发生变化,表现为以纬向环流为主,多短波活动。我国新疆南疆盆地到青藏高原地区为强大的大陆高压控制,西北地区出现持续高温天气;东北地区和华北为高空槽控制,副高西脊点平均位于105°E附近,588 dagpm等位势高度线控制江南东部至华南东部,形成有利于我国中东部地区出现降水的环流形势,下旬中东部大部分地区降水量较常年偏多(图略)。

3 主要降水过程 3.1 概况

7月全国平均降水量偏少,东北、西北、华北和黄淮等地偏少显著。强降水天气主要出现在我国南方,其中江南、华南、西南地区暴雨频繁,降水强度相对较大,南方大部地区降水量在100 mm以上,月内主要降水过程有7次(表 1),其中2次分别由热带气旋莲花和灿鸿造成。其他降水过程则受高空槽、低涡低槽、切变和季风槽等系统影响,降水主要集中在广西、广东、海南、福建、云南西南部、浙江、江西北部、山东东部等地,局部月降水量超过200 mm;广西南部、广东南部、海南西部等地的部分地区降水量超过400 mm。7月,全国共有38站发生极端日降水量事件,分布范围广泛,其中广东澄海(339.8 mm)、浙江定海(267.7 mm)、黑龙江塔河(106.1 mm)等8站日降水量突破历史极值(国家气候中心,2015)。对7月1—4日的降水过程进行简单分析。

3.2 7月1—4日江南地区降水过程分析

7月1—4日,江南大部、贵州南部、云南东部以及广西中北部等地出现强降水天气过程,上述地区累积雨量普遍在50~100 mm,其中贵州南部、四川南部、广西北部、湖南南部、江西中部和南部、福建西部以及浙江大部累积雨量超过100 mm,局地在200 mm以上。此次降水过程的特点是雨带呈东西带状分布,雨带随着时间推移向南压,暴雨和大暴雨分布较分散,并伴有短时强降水。

表 1 2015年7月主要降水过程 Table 1 Main precipitation events in July 2015

此次降水过程中,亚洲中高纬地区环流形势为两槽一脊型,贝加尔湖附近为高压脊控制,两个低涡分别位于新疆北部、我国华北和东北地区上空。过程初期(图 6),东北冷涡较为强大,其伴随的低槽向南延伸至长江中下游地区;带状副高位置较偏西,西脊点位于中南半岛北部,其南侧在菲律宾以东的西北太平洋洋面上有热带扰动生成,西移的过程中发展为该年第10号台风莲花。850 hPa在江南、华南存在一条明显的西南急流带,强度达12 m·s-1,为降雨提供了丰富的水汽来源。冷涡后部南下冷空气与西南暖湿气流交汇,在贵州、湖南、江西、浙江北部一带形成明显的冷式切变线,为强降水过程提供了有利的动力条件。随着“莲花”的西移,副高明显东退,西南季风进一步向我国南方地区输送水汽;此时东北冷涡缓慢东移,其后部仍有冷空气以偏东风形式逐渐南下影响江南至华南等地,低层切变线维持并逐渐南压。5日,高空冷涡继续东移,河套地区有高空槽南压,江南大部陆续转为偏北风控制,此次降水过程逐渐减弱结束。

图 6 2015年7月1日(a)和2日(b)500 hPa位势高度场(单位:dagpm)和850 hPa风场(矢量)及风速(单位:m·s-1) 中文注解 Fig. 6 The 500 hPa geopotential height (unit: dagpm) and 850 hPa wind vectors (unit: m·s-1)on (a) 1 and (b) 2 July 2015

强降水的发生离不开充沛的水汽输送和辐合,这次过程中水汽来自孟加拉湾的西南季风输送。以1日为例(图 7),850 hPa低空从广西到长江中下游地区存在一支低空急流,在长江中下游局地整层水汽含量最大值超过70 mm,切变线附近存在强的水汽辐合。同时,干冷与暖湿气流交汇,在江南地区低层形成明显的能量锋区(θse图略),有利于该地区出现对流性强降水,多站最大小时雨强超过80 mm。

图 7 2015年7月1日08时整层水汽含量(阴影,单位:mm)和850 hPa风场(矢量) 中文注解 Fig. 7 urface total column water vapour (shaded, unit:mm) and 850 hPa wind vectors at 08:00 BT 1 July 2015
4 热带气旋活动概况

7月,西北太平洋和南海共有5个热带气旋活动(风力8级以上)(表 2图 8),有4个热带气旋生成,生成个数与常年同期(平均4.23个)基本持平,其中有2个台风于本月在我国登陆,登陆个数与常年同期(平均2个)持平(国家气候中心,2015)。三个台风同时存在每年约发生1.5次,而本月内的三个台风(灿鸿、莲花、浪卡)共存长达6 d,历史少见。

第9号台风灿鸿7月11日16:40前后在浙江省舟山市朱家尖镇沿海登陆,登陆时中心附近最大风力有14级(45 m·s-1),中心最低气压为955 hPa。台风灿鸿在今年已登陆我国的三个台风中,强度最强,为7月登陆我国最北强台风,也为7月登陆浙江的最强台风,浙江降雨强度大。7月10—14日,浙江东北部、上海、江苏东南部、山东半岛东部、吉林东部、黑龙江东部和中部普遍出现25~100 mm降雨,其中,浙江东北部等地有100~250 mm;7月11日,浙江象山、定海、余姚、宁海降水量超过200 mm,其中象山降雨量达316.2 mm、浙江定海达310.4 mm。台风灿鸿造成浙江、福建、江苏、上海、安徽、山东及黑龙江等省(市)共349.7万人受灾;农作物受灾面积25.8万hm2,直接经济损失91.2亿元。台风灿鸿使得山东半岛东部、吉林东部等地前期的气象干旱得到明显缓解。

表 2 2015年7月西北太平洋和南海热带气旋纪要 Table 2 Summary of tropical cyclones generated in Northwest Pacific and South China Sea in July 2015

图 8 2015年7月西北太平洋热带气旋路径 Fig. 8 Tracks of tropical cyclones in Northwest Pacific in July 2015

第10号台风莲花于7月2日在菲律宾以东的西北太平洋洋面上生成,4日05时加强为强热带风暴级,5日04时前后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达10级(25 m·s-1),中心最低气压985 hPa,5日夜间“莲花”穿过吕宋岛北部地区进入我国南海东北部海面,8日08时其中心位于闽粤交界处南偏东方约290 km的南海北部海面上,最终于9日12:15前后在广东省汕尾市陆丰甲东镇沿海登陆,登陆时中心附近最大风力有12级(35 m·s-1),中心最低气压970 hPa。台风莲花造成广东省梅州、潮州、汕头及福建漳州等地共197万人受灾;农作物受灾面积9.6万hm2,直接经济损失17.3亿元。

5 其他灾害性天气 5.1 华北、山东、吉林、辽宁等地出现气象干旱

7月31日,山东东部、陕西北部、山西中部、西藏中部等地存在中到重度气象干旱。受气象干旱影响,上述地区农作物受灾严重,部分作物出现绝收现象,人畜饮水困难,带来巨大经济损失。

5.2 全国有24个省(区、市)遭受风雹灾害

7月,陕西、山东、河北、江苏、山西、新疆、甘肃等24省(区、市)遭受风雹灾害,其中陕西、山东、河北等省受灾较重(国家气候中心,2015)。

5.3 新疆持续高温天气

7月,新疆出现长时间大范围的强高温过程。高温持续时间长,自7月8日开始,持续到月底;高温范围大,7月22日,38℃以上高温的面积最大,达75.3万km2;高温强度强,全疆大部分地区超过38℃,甚至超过40℃。新疆若羌(20 d)、民丰(20 d)、且末(20 d)等站连续高温日数突破历史极值。7月20日,吐鲁番地区东坎儿极端最高气温为46.5℃ (国家气候中心,2015)。

致谢:感谢国家气象中心刘璐提供降水量、降水距平和温度距平资料;感谢国家气象中心杨超、王皘提供台风资料。

参考文献
国家气候中心. 2015. 2015年7月中国气候影响评价.
林玉成, 徐珺, 张芳华, 2013. 2013年7月大气环流和天气分析[J]. 气象, 39(10): 1379-1384. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2013.10.018
唐健, 代刊, 2014. 2014年7月大气环流和天气分析[J]. 气象, 40(10): 1286-1292. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2014.10.014
于超, 2011. 2011年7月大气环流和天气分析[J]. 气象, 37(10): 1314-1319. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2011.10.016
周宁芳, 2012. 2012年7月大气环流和天气分析[J]. 气象, 38(10): 1307-1312. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2012.10.018