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  气象   2015, Vol. 41 Issue (11): 1425-1432.  DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2015.11.013

天气、气候评述

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张芳, 张芳华, 2015. 2015年8月大气环流和天气分析[J]. 气象, 41(11): 1425-1432. DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2015.11.013.
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ZHANG Fang, ZHANG Fanghua, 2015. Analysis of the August 2015 Atmospheric Circulation and Weather[J]. Meteorological Monthly, 41(11): 1425-1432. DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2015.11.013.
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第一作者

张芳, 主要从事暴雨、暴雪天气诊断分析工作.Email:jshyy1209@126.com

文章历史

2015年9月27日收稿
2015年10月08日收修定稿
2015年8月大气环流和天气分析
张芳 , 张芳华     
国家气象中心,北京 100081
摘要:2015年8月环流特征如下:北半球高纬地区极涡呈偏心型分布,亚洲中高纬度为两槽一脊环流形势,槽脊强度均强于常年同期; 西太平洋副热带高压强度接近常年略偏强,位置偏西、偏南。8月全国平均降水量105.1 mm,接近常年同期(105.3 mm);全国平均气温为21.1℃,较常年同期(20.8℃)偏高0.3℃,上旬,江淮及其以南地区出现大范围持续高温。月内共出现5次主要区域性暴雨过程。8月共有4个热带气旋(风力8级以上)在西北太平洋和南海活动,其中,第13号台风苏迪罗登陆我国,台风生成和登陆个数均偏少。华北、西北地区东部及内蒙古中部等地气象干旱持续发展。全国多个省(区、市)遭受风雹灾害。
关键词大气环流    副热带高压    暴雨    高温    热带气旋    干旱    
Analysis of the August 2015 Atmospheric Circulation and Weather
ZHANG Fang, ZHANG Fanghua    
National Meteorological Centre, Beijing 100081
Abstract: The main characteristics of the general atmospheric circulation in August 2015 are as follows: The polar vortex takes the form of eccentric pattern in the Northern Hemisphere.In the mid-high latitudes of Asia, the circulation presents a two-trough and one-ridge pattern, and all of those are more intense than their climatological means.The subtropical high lies westwards and southwards, and its intensity is equivalent to or a little stronger than its average state during the corresponding time of the normal years. Meanwhile, the monthly mean precipitation amount is 105.1 mm, which is almost close to the normal value (105.3 mm). The monthly mean temperature is 21.1℃, higher than its climatological mean (20.8℃). In the first dekad of August, long-lasting and large-scale high temperature events occur around Jianghuai region. Five regional torrential rainfall events mainly happen in August.Four tropical cyclones are active over the Northwest Pacific Ocean and the South China Sea, but only one of them lands China. Drought continuously is found in North China, eastern part of northwestern China and central Inner Mongolia. In addition, many cities suffer from strong wind and hail disaster.
Key words: atmospheric circulation    subtropical high    torrential rain    high temperature    tropical cyclone    drought    
引言

2015年8月全国平均降水量(105.1mm)接近常年同期气温较常年同期略偏高;全国平均气温(21.1℃)较常年同期偏高0.3℃。月内共出现5次区域性暴雨过程,全国18个省(区、市)遭受暴雨洪涝灾害。上旬,江淮及其以南地区出现大范围持续高温。华北、西北地区东部及内蒙古中部等地气象干旱持续发展。台风苏迪罗登陆我国,给我国江南中部和东部、华南东部、江淮大部带来强风雨天气。全国多个省(区、市)遭受雷雨大风、冰雹等强对流天气袭击(国家气候中心,2015)。

1 天气概况 1.1 降水

8月,全国平均降水量105.1 mm,接近常年同期(105.3 mm)(国家气候中心,2015)。其中,西南及湖南西部、华南、江南东部、江淮东部、黄淮东部、华北东南部、内蒙东北部、黑龙江中南部、辽宁南部等地降水量普遍达200~300 mm,部分地区超过300 mm;内蒙西部和中部、西北地区西部和中部(除新疆沿天山地区)、西藏北部和西南部等地降水量不足50 mm;全国其余大部地区在50~100 mm(图 1)。

图 1 2015年8月全国降水量分布(单位:mm) Fig. 1 Total precipitation amount over China in August 2015 (unit:mm)

与常年同期相比,除西南地区、广西西部、广东东北部、湖南西部、江南东部、江淮东部、华北东南部、内蒙古东北部、东北东部、西藏西部和东南部、新疆沿天山北部地区和西南部等地偏多2成至1倍,局部地区偏多1倍以上,全国大部地区接近常年或偏少,其中内蒙古中部和西部、山西西北部和西南部、陕西中部、甘肃北部和东南部、青海西部、南疆盆地、西藏西南部、海南等地偏少5~8成,部分地区偏少8成以上(图 2)。受其影响,山西北部和西南部、内蒙古中部、陕西中北部、甘肃中东部、宁夏等地有中到重度气象干旱,局地有特旱。气象干旱造成河流湖泊及水库蓄水不足,给人民生活、农业和畜牧业生产造成不利影响(国家气候中心,2015)。

图 2 2015年8月全国降水量距平百分比分布(单位:%) Fig. 2 Spatial distribution of precipitation amount anomaly percentage over China in August 2015 (unit:%)
1.2 气温

2015年8月,全国平均气温为21.1℃,较常年同期(20.8℃)偏高0.3℃(国家气候中心,2015)。从空间分布看,除四川西北部、重庆南部、贵州西部和北部、湖南西南部、江西东北部等地气温偏低1~2℃外,全国大部地区气温接近常年或偏高,其中,内蒙古东北部、中部部分地区、黑龙江北部、新疆东部和南部部分地区偏高1~2℃,部分地区偏高2℃(图 3)。

图 3 2015年7月全国平均气温距平分布(单位:℃) Fig. 3 Spatial distribution of monthly mean temperature anomaly in August 2015 (unit: ℃)
2 环流特征与演变 2.1 环流特征

图 4分别给出了2015年8月500hPa平均位势高度及距平的水平分布,由图可见,北半球环流形势有以下主要特点:

图 4 2015年8月北半球500 hPa平均高度场(a)和距平场(b) (单位:dagpm,平均高度场等值线间隔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 500 hPa in Northern Hemisphere (unit: dagpm) in August 2015
2.1.1 极涡呈偏心型分布,中高纬环流经向度大

8月,北半球极涡呈偏心型分布,极涡主体位于北极圈内,中心偏向西半球,位于80°N以南。从距平场上看,极涡控制范围内,500 hPa距平高度场上以正距平为主,距平中心强度达80~100 gpm,表明极涡强度较常年同期偏弱。环绕极涡中心,中高纬西风带呈5波型,高空槽分别位于西西伯利亚地区、太平洋西部、北美西海岸、北美东部以及欧洲西海岸。亚欧中高纬度呈两槽一脊环流形势,两槽分别位于西西伯利亚地区和我国东北地区至华北等地,贝加尔湖至我国西北地区中部为高压脊控制。从距平场上看,上述槽脊强度均较常年偏强,表明环流经向度较大。我国新疆、内蒙古东部和东北地区多低值系统活动,降水量较常年偏多;而西北地区中东部、华北等地的高度场上则表现为平均脊控制,因此上述地区降水量较常年偏少,并出现了不同程度的气象干旱。

2.1.2 西太平洋副热带高压偏西偏南,强度接近常年略偏强

8月,西北太平洋副热带高压(以下简称副高)西脊点位于27°N、127°E附近(图 4a),较常年气候平均西脊点位置(30°N、134°E)(陶亦为,2012杨舒楠等,2013杨超等,2014)明显偏西偏南;副高强度接近常年同期略偏强(图 4b)。副高位置偏西偏南,使得8月自北方南下的冷空气与副高西侧的暖湿气流经常交汇于我国中东部地区,我国中东部地区多降水天气过程,但由于影响我国的冷空气位置偏北,造成8月区域性暴雨过程较少。

2.2 环流演变与我国天气

图 5给出了8月上、中、下旬欧亚地区500 hPa平均高度场的环流演变。上旬(图 5a),欧亚大陆中高纬为多槽脊活动的环流形势,我国内蒙古东北部有一低涡系统,其南部低槽伸至黄淮地区。副高西脊点位于120°E左右,脊线位于30°N左右。从逐日环流演变(图略)来看,8月1—4日,蒙古低槽东移加强为强大低涡,对应地面气旋中心强度达990 hPa,低涡缓慢东移控制我国内蒙古东部和东北地区,受其影响,吉林东南部、辽宁东部、河北南部、山东北部、陕西中部、山西中部等地出现阵性降雨,累积降水量普遍达50~100 mm,其中吉林东南部、辽宁东南部、山东北部、河北东南部等地达100~250 mm,最大过程降水量山东惠民县达322.3 mm。8月7—8日,热带气旋苏迪罗先后在我国台湾花莲、福建莆田两次登陆,给华南东部、江南东部、江淮等地带来强降水。此外,受季风系统影响,上旬云南降水日数较多,降水量级以中到大雨为主。上旬,受副高影响,淮河以南地区出现大范围持续高温天气。

图 5 2015年8月上旬(a)、中旬(b)、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) dekad 500 hPa average geopotential height over Eurasia in August 2015 (unit: dagpm)

8月中旬(图 5b),亚欧中高纬维持两脊一槽的环流形势,乌拉尔山低槽较上旬位置偏西,我国北方盛行纬向环流;副高明显西伸,但位置偏南。逐日环流演变(图略)表明,中旬前期,新疆和内蒙古东部分别多低槽活动,阵性降雨过程多;而南方大部地区受扩散南下冷空气和副高边缘暖湿气流共同影响,多强度分布不均的对流性降水,并伴有雷电或短时强降水等强对流天气。16—19日,新疆低槽底部分裂短波东移,槽前在四川盆地生成西南涡,西南地区、江汉、江南西部、江淮东部以及华南西北部等地出现一次区域性强降水过程,上述地区普遍累积降水量达50~100 mm,部分地区超过100 mm。

8月下旬(图 5c),西西伯利亚至西亚地区的高空槽较中旬明显加深东移,高空冷涡盘踞在我国东北地区上空,并向南影响至长江中下游地区,使得东部地区多分布不均的阵性降水天气。副高明显减弱东退,西脊点位于130°E附近。22—24日,第15号台风天鹅在台湾以东洋面至东海东部海面北上,给江浙沪等地带来明显的风雨影响。“天鹅”减弱变性的温带气旋与东北冷涡合并,造成黑龙江东南部、吉林东北部等地大到暴雨过程。此外,受季风低压影响,29—31日,华南地区出现持续性较强降雨过程。

3 主要降水过程 3.1 概况

8月,由于影响我国的冷空气较偏北,因此,不利于出现大范围区域性强降水,我国仅出现5次主要的区域性降水过程(表 1)。其中华北和东北地区强降水的主要影响系统为东北冷涡、高空槽和低层切变;西南地区主要受西南涡影响,16—19和27—28日出现2次暴雨过程,其中16—19日降水过程具有降水范围广、降水强度大的特点,西南涡东移过程中先后给西南地区东部、江汉、江南西部、华南西部和江淮等地带来强降水;16日08时至17日08时,四川盆地有6个国家站24 h累积降水量超过100 mm。

表 1 2015年8月主要强降水过程 Table 1 Major precipitation processes in August 2015
3.2 8月16—19日降水过程分析

8月16—19日,我国西南地区东部、江汉、江南西部、江淮东部以及华南西北部等地出现一次区域性降水过程,其中四川中部和东部、重庆西部、湖北西北部、湖南西北部、贵州大部、广西北部、河南南部、江苏中部等地累积降水量普遍在50~100 mm,强降水中心位于四川东部和重庆西部,过程累积雨量达100~200 mm(图 6),最大雨量318.9 mm(四川南充站)。这次降水过程伴有短时强降水和雷电,部分地区小时雨量达50~70 mm,最大为106 mm。此次强降水过程导致湖北、湖南、广西、重庆、四川、贵州、云南7省(区、市)36市(州)125个县(市、区)和神农架林区262.3万人受灾,27人死亡,17人失踪;农作物受灾面积13.96万hm2,其中绝收1.98万hm2;直接经济损失21.8亿元。

图 6 2015年8月16日08时至19日08时过程累积降水量(单位:mm) Fig. 6 The cumulative precipitation amount from 08:00 BT 16 to 08:00 BT 19 August 2015 (unit: mm)

此次降水天气过程主要由高空槽配合西南涡东移造成的。降水过程期间,200 hPa南亚高压稳定控制在我国青藏高原南部地区上空,西南地区东部、江南西部等地位于南亚高压东侧,为明显的高空强辐散区,为强降水天气提供了有利的动力条件。降水过程开始前,我国北方地区为两槽一脊环流形势,新疆东部、东北地区至华东沿海分别为低涡低槽控制,副高呈带状分布在西北太平洋至中南半岛地区,5880 gpm特征等高线位于华南。新疆东部低槽携带的冷空气与副高西南侧的暖湿气流在西南地区东部交汇,形成东北—西南向的显著锋区,短波槽前对流层低层在四川盆地生成西南涡,为强降水提供了良好的动力条件。强降水主要发生在西南涡顶端的锋区附近和东侧的低空急流带上。16—17日,西南涡位置少动,四川盆地、重庆等地连续两天出现大到暴雨,局部大暴雨(图 7a)。18日,东路回流冷空气与副高西侧偏南气流在江汉地区交汇,西南涡东侧的暖式切变线加强,江汉、江南西部等地出现强降雨;同时,500 hPa副高西段南压,850 hPa上西南涡后部冷空气南下,在湖南西北部到广西西北部一带生成明显的冷式切变线,切变线附近对流发展旺盛,出现50~80 mm·h-1的短时强降水(图 7b)。19日20时,副高控制长江以南大部地区,且其西段明显北抬,水汽通道断裂,850 hPa上西南涡主体东移至安徽中部地区,强度进一步减弱,强降水主要位于500 hPa高空槽前、850hPa西南涡东侧的偏东南气流中,降水范围也进一步减小。20日08时之后,西南涡移出,降水过程结束。

图 7 2015年8月17日02时500 hPa高度场(a)(单位:dagpm)和18日08时850 hPa高度场(b)、850 hPa风场和低空急流(填色,≥12 m·s-1) Fig. 7 The 500 hPa geopotential height (unit: dagpm), 850 hPa wind and low-level jet (shaded, ≥12 m·s-1) at 02:00 BT 17 August (a) and 850 hPa geopotential height (unit: dagpm), 850 hPa wind and low-level jet (shaded, ≥12 m·s-1) at 08:00 BT 18 August 2015 (b)

在该降水过程中存在两条水汽通道,分别是来自副高西侧、孟加拉湾的西南或偏南季风输送和来自我国东部海面随东路冷空气回流的偏东或东南水汽输送。过程前期,孟加拉湾存在一条明显的西南季风水汽通道,水汽在四川盆地汇合,造成强烈的水汽辐合。以17日02时为例(图 8),四川盆地的水汽通量超过0.1 g·cm-1·hPa-1·s-1,最大水汽通量散度达到-8×10-8 g·cm-2·hPa-1·s-1。在强烈的水汽辐合作用下,四川盆地的大气整层可降水量超过60 mm,850 hPa比湿达14~16 g·kg-1,700 hPa比湿达10~12 g·kg-1。16日08时重庆沙坪坝探空站显示(图略),其CAPE值达到676.6 J·kg-1,自由对流高度较低(2.3 km左右),且具有明显下湿上干的探空垂直分布特征,有利于强对流的产生。强烈的水汽辐合及不稳定条件为强降水提供了十分有利的条件,四川盆地东部小时雨强普遍达50 mm左右。来自东路的水汽通量辐合相对较弱,且不稳定条件较差,因此江汉、江淮等地的雨强也弱于四川盆地。

图 8 2015年8月17日02时850 hPa风场、水汽通量(阴影,单位:10-4g·cm-1·hPa-1·s-1)和水汽通量散度(等值线,单位:10-9 g·cm-2·hPa-1·s-1)(a)以及大气整层可降水量(b,单位:mm) Fig. 8 The 850 hPa wind, water vapor flux (shaded, unit:10-4 g·cm-1·hPa-1·s-1), and water vapor flux divergence (contour, unit:10-9 g·cm-2·hPa-1·s-1) (a) and whole precipitable water vapor(b, unit: mm) at 02:00 BT 17 August 2015
4 热带气旋活动情况

2015年8月,西北太平洋和南海共生成3个热带气旋(风力8级以上)(表 2图 9),生成个数较常年同期偏少(1981—2010年平均生成5.8个)(杨超等,2014杨舒楠等,2013)。其中有1个登陆我国,比常年同期(1981—010年平均登陆1.9个)偏少。

表 2 201年8月在西北太平洋和南海活动的热带气旋简表 Table 2 Tropical cyclones active in Northwest Pacific and South China Sea in August 2015

图 9 2015年8月西北太平洋热带气旋路径 Fig. 9 The tracks of tropical cyclones in Northwest Pacific in August 2015

今年第13号热带气旋苏迪罗于7月30日晚在西北太平洋洋面生成,于8月7日04时40分在台湾花莲秀林乡沿海第一次登陆,登陆时为强台风级,中心附近最大风速48 m·s-1(15级),中心最低气压940 hPa;8日22时10分在福建省莆田市秀屿区沿海再次登陆,登陆时为台风级,中心附近最大风力38 m·s-1(13级),中心最低气压970 hPa,登陆后沿副高西侧西南气流继续向西北方向移动,强度持续减弱,10日17时左右进入安徽南部后减弱为热带低压(停止编号),之后向东移动进入江苏,最终入海。“苏迪罗”深入内陆、影响范围广、风雨强度特别大,是今年以来影响我国范围最广的台风。受其影响,8月7—11日,江南中部和东部、华南东部、江淮大部累积降水量在50 mm以上,江苏中部、浙江南部和福建东北部有100~250 mm,局地大于250 mm。据统计,台风苏迪罗造成福建、浙江、安徽、江西、江苏5省773.5万人受灾,26人死亡,7人失踪,96.9万人紧急转移安置;近9900间房屋倒塌;农作物受灾面积48.4万hm2;直接经济损失181.9亿元(国家气候中心,2015)。

第14号热带气旋和第16号热带气旋中心位于140°~165°E,没有对我国造成影响;第15号热带气旋天鹅于8月24日18时40分在日本鹿儿岛(九州岛)登陆,随后穿越日本海,于8月27日03时前后在俄罗斯海参崴附近沿海再一次登陆,登陆时中心附近最大风速23 m·s-1(8~9级),中心最低气压985 hPa,随后向西北方向移动,于8月27日08时左右进入我国黑龙江东南部,中心附近最大风速18 m·s-1(8级),中心最低气压995 hPa,之后变性为温带气旋(11时停止编号)。受“天鹅”外围及其残余云系影响,8月22—24日,江苏东南部、上海、浙江东部等地出现大到暴雨,局地大暴雨;26—28日,黑龙江东南部、吉林东北部出现大到暴雨;黑龙江东部出现7~8级阵风,局地9~10级;降雨和大风造成黑龙江2.3万人受灾(国家气候中心,2015)。

5 其他灾害性天气 5.1 北方部分地区气象干旱持续发展

8月,华北大部、陕西大部、甘肃大部、宁夏等地降水量较常年同期偏少2~8成。8月30日,华北、西北地区东部及内蒙古中旱以上和重旱以上的气象干旱面积均为最大,分别为77.4万km2和18.0万km2。8月30日08时至31日08时,华北地区出现降水天气过程,降水使得河北大部、山西东部的气象干旱得到缓和。8月31日监测显示,山西北部和西南部、内蒙古中部、陕西中北部、甘肃中东部、宁夏等地有中到重度气象干旱,局地有特旱。气象干旱造成河流湖泊及水库蓄水不足,给人民生活、农业和畜牧业生产造成不利影响(国家气候中心,2015)。

5.2 全国多个省(区、市)遭受风雹灾害

8月,全国有18个省(区、市)遭受雷雨大风、冰雹等强对流天气袭击,共造成254万余人受灾,19人死亡,直接经济损失18.7亿元。其中,河北、河南、山东、甘肃等省局地受灾较重(国家气候中心,2015)。

5.3 江淮及其以南地区出现高温天气

8月上旬,受副高影响,江淮、江南、华南东部、江汉、四川盆地等地多35℃以上的高温天气,部分地区日最高气温可达37~39℃,高温日数可达5~9 d。与历史同期相比(1981—2010年), 8月上旬平均最高气温在上述大部分地区接近历史同期,部分站点高于历史同期1~2℃。8月7日后,受台风苏迪罗影响,江淮及其以南地区出现降水天气过程,本次高温天气结束。中央气象台于7月30日至8月7日持续发布高温黄色预警。

致谢:感谢国家气象中心李佳英提供的降水量、降水距平和温度距平资料;感谢国家气象中心唐健提供的GFS再分析数据。

参考文献
国家气候中心. 2015. 2015年8月中国气候影响评价.
陶亦为, 2012. 2012年8月大气环流和天气分析[J]. 气象, 38(11): 1429-1435.
杨超, 许映龙, 2014. 2014年8月大气环流和天气分析[J]. 气象, 40(11): 1422-1428. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2014.11.016
杨舒楠, 何立富, 2013. 2013年8月大气环流和天气分析[J]. 气象, 39(11): 1521-1528. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2013.11.017