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  气象   2016, Vol. 42 Issue (12): 1560-1566.  DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2016.12.015

天气、气候评述

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周冠博, 高拴柱, 2016. 2016年9月大气环流和天气分析[J]. 气象, 42(12): 1560-1566. DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2016.12.015.
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ZHOU Guanbo, GAO Shuanzhu, 2016. Analysis of the September 2016 Atmospheric Circulation and Weather[J]. Meteorological Monthly, 42(12): 1560-1566. DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2016.12.015.
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第一作者

周冠博,主要从事台风预报和研究工作.Email:zhougb@cma.gov.cn

文章历史

2016年11月02日收稿
2016年11月14日收修定稿
2016年9月大气环流和天气分析
周冠博 , 高拴柱     
国家气象中心,北京 100081
摘要:2016年9月环流特征如下:北半球极涡呈单极型分布,强度偏强;欧亚大陆中高纬为两槽一脊型;西北太平洋副热带高压明显偏西偏北、强度偏强。9月全国平均降水量78.9 mm,较常年同期(65.3 mm)偏多20.8%;全国平均气温17.7℃,较常年同期(16.6℃)偏高1.1℃,为1961年以来历史同期第二高。9月主要出现了3次强降水过程,其中两次是由台风造成的强降水。月内,在西北太平洋和南海上共有7个台风生成,其中1614号台风莫兰蒂和1617号台风鲇鱼在我国登陆。台风莫兰蒂登陆福建,风雨范围广,台风鲇鱼先后登陆台湾和福建,多地持续强降水;四川、云南部分地区秋雨明显,局地灾情重;黄淮南部及湖北西北部等地的旱情有所缓解。
关键词大气环流    副热带高压    热带气旋    秋雨    
Analysis of the September 2016 Atmospheric Circulation and Weather
ZHOU Guanbo, GAO Shuanzhu    
National Meteorological Centre, Beijing 100081
Abstract: The main characteristics of the general circulation in September 2016 are as follows. The polar vortex of the Northern Hemisphere presented a single pattern with stronger intensity. In the mid-high latitudes of Eurasia, the circulation presented a two-trough and one-ridge pattern. The subtropical high in Northwestern Pacific lay westward and northward, and its intensity was stronger than its average state during the corresponding time of the normal years. Meanwhile, the monthly mean precipitation amount is 78.9 mm, which is more than its normal value (65.3 mm) by 20.8%. The monthly mean temperature is 17.7℃, 1.1℃ higher than its climatological mean (16.6℃), which is recorded as the second high value since 1961. Three regional severe precipitation events happened in September, two of which were caused by tropical cyclones or typhoons. In September, seven tropical cyclones were generated over the Pacific and the South China Sea, and Typhoon Meranti (1614) and Megi (1617) made landfall over Fujian Province, China, carrying continuous heavy rains to many places. Sichuan Province and Yunnan Province received autumn rain notably so that serious flood disasters occurred in some locations. In addition, the drought condition in the southern part of Huanghuai Region and northwestern part of Hubei Province got relieved.
Key words: atmospheric circulation    subtropical high    tropical cyclone    autumn rain    
1 天气概况 1.1 降水

2016年9月全国平均降水量78.9 mm,较常年同期(65.3 mm)偏多20.8%。从空间分布看(图 1),东北大部、江淮大部、黄淮中部、江南、华南、西南大部、西北地区东南部及河北东北部、湖北西部等地降水量在50 mm以上,其中江南中部和东部、华南大部、东北中北部及内蒙古东北部、四川大部、云南、西藏东部等地降水量在100~200 mm,部分地区达200~400 mm,福建东北部和浙江东南部沿海超过400 mm,全国其余大部地区降水量在50 mm以下。与常年同期相比(图 2),东北大部、江淮南部、江南中部和东部以及福建、广西中部、四川南部、云南中北部、西藏东部和西北部、新疆西南部、青海中部等地降水量偏多两成以上,其中江南东部以及福建大部、江西中部、黑龙江西部、吉林西部、内蒙古东部、新疆西南部等地偏多1~2倍,部分地区偏多两倍以上;西北地区北部和东南部、华北中部和南部、黄淮大部、江淮北部及内蒙古中西部、湖北大部、湖南北部和西部、四川东北部、重庆中部、贵州东部、云南西部、海南等地降水量偏少2~8成,部分地区偏少8成以上(国家气候中心,2016)。

图 1 2016年9月全国降水量分布(单位:mm) Fig. 1 Total precipitation amount over China in September 2016 (unit: mm)

图 2 2016年9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 September 2016 (unit: %)
1.2 气温

2016年9月,全国平均气温为17.7℃,较常年同期(16.6℃)偏高1.1℃,为1961年以来历史同期第二高。从空间分布看(图 3),除青海东南部、四川中部、重庆西部、云南东北部、贵州西北部等地气温较常年同期偏低外,全国其余大部地区气温接近常年同期或偏高,其中华北中南部、黄淮、江淮大部、江汉、西北大部以及黑龙江大部、吉林东部、内蒙古西部和东北部、湖南北部、云南西南部等地偏高1℃以上,黑龙江西北部、内蒙古东北部、新疆北部和东部、甘肃西部、河南中部、湖北北部等地偏高2~4℃,局部地区偏高4℃以上(国家气候中心,2016)。

图 3 2016年9月全国平均气温距平分布(单位:℃) Fig. 3 Spatial distribution of monthly mean temperature anomaly in September 2016 (unit: ℃)
2 环流特征与演变 2.1 环流特征

图 4为2016年9月500 hPa月平均位势高度场及距平分布图,与常年同期的环流形势对比,2016年9月的北半球环流形势具有以下主要特点。

图 4 2016年9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,距平场间隔2 dagpm) Fig. 4 Monthly average geopotential height (with a contour interval of 4 dagpm) (a) and monthly anomaly (with a contour interval of 2 dagpm) (b) at 500 hPa in the Northern Hemisphere in September 2016 (unit: dagpm)
2.1.1 极涡呈单极型分布,欧亚大陆中高纬呈两槽一脊型

从500 hPa位势高度场和距平场上看(图 4),9月北半球极涡呈单极型分布,主体位于北极圈内,极涡中心低于524 dagpm,并伴有-8 dagpm的明显负距平,表明北半球极涡较常年同期偏强,冷空气势力较常年偏强。北半球中高纬西风带呈6波型分布,欧亚大陆中高纬为两槽一脊的环流形势,两槽分别位于东欧平原至里海一带和蒙古高原至我国东北地区一带,并分别伴有-8 dagpm的负距平和较弱的负距平;西西伯利亚地区为高压脊控制,并伴有16 dagpm的正距平区。

2.1.2 西北太平洋副热带高压位置明显偏西偏北

9月,西北太平洋副热带高压(以下简称副高)主体位于140°E以东地区,西脊点位于35°N,125°E附近,较常年气候平均位置(27°N、133°E)(聂高臻,2013周冠博,2014王皘,2015)明显偏西偏北,表明本月副高强度也较常年偏强。副高主体位置偏东偏北,导致月内台风的生成源地也偏东偏北,月内生成的7个热带气旋中,4个在137°E以东的海域生成,仅有1个台风(雷伊)在南海海域生成,两个台风(“莫兰蒂”和“鲇鱼”)登陆我国(表 1), 主要影响福建,浙江和台湾地区;同时副高西脊点偏西,也使得月内热带气旋多以偏西或西北路径为主,主要登陆或影响我国华南沿海地区。

表 1 2016年9月西北太平洋和南海台风活动简表 Table 1 Tropical cyclone actions in Northwestern Pacific and the South China Sea in September 2016
2.2 环流演变与我国天气

图 5给出了9月上、中、下旬欧亚地区500 hPa平均高度场的环流演变。9月上旬(图 5a)欧亚大陆中高纬呈现两槽两脊型:斯堪的纳维亚半岛附近受高压脊控制;东欧平原至里海一带为深厚的槽区,且位置稳定少动;西西伯利亚到巴尔喀什湖一带为宽广的高压脊区;贝加尔湖到我国东北地区为宽广的低压槽区;同时旬内西北太平洋副高位置偏西偏南,其西脊点位置位于15°N、120°E附近,而且其强度也弱,因此旬内生成的1612号台风南川和1613号台风玛瑙均在日本以东的远海转向。9月9—12日,受高原槽和低涡切变线的共同影响,西南地区东部和南部、江南、华南大部先后出现暴雨,局地大暴雨。

图 5 2016年9月上旬(a)、中旬(b)、下旬(c)500 hPa位势高度场(单位:dagpm) Fig. 5 The 500 hPa average geopotential height in the first (a), second (b) and third (c) dekads over Eurasia in September 2016 (unit: dagpm)

9月中旬(图 5b)欧亚中高纬仍维持两槽两脊的环流形势。旬内,斯堪的纳维亚半岛附近的高压脊进一步加强,导致西西伯利亚附近的低槽较上旬经向度有所加深;内蒙古东部和我国东北地区为弱低槽区控制;中西伯利亚至贝加尔湖一带为高压脊控制。旬内,热带辐合带趋于活跃,先后有1614号台风莫兰蒂、1615号台风雷伊和1616号台风马勒卡等3个热带气旋生成,由于西太平洋副高偏东偏南,只有在南海海域生成的“雷伊”登陆越南,“莫兰蒂”和“马勒卡”均向西北方向移动,在我国登陆后或在我国近海转向。其中“莫兰蒂”对我国的影响很大,在9月14—17日,福建、浙江、江苏、江西和安徽东部出现暴雨,局地大暴雨。

9月下旬(图 5c),中高纬环流形势略有调整,呈两槽一脊型。前期乌拉尔山一带的高压脊仍然维持,东欧平原至里海一带为深厚的槽区,我国东北地区和东部沿海地区则为弱的低槽区。旬内,西太平洋副高较前期有所西伸,西脊点位于30°N、120°E附近,受副高西伸的影响,1617号台风鲇鱼登陆我国台湾及福建地区,受其与冷空气的共同影响,9月26—30日,福建、浙江、江西、安徽、湖北东南部和江苏出现暴雨,局地大暴雨。

3 主要降水过程 3.1 概况

受高原槽、低涡切变线、台风及冷空气等系统的影响,9月主要出现了3次强降水过程,其影响系统、影响区域和降水强度详见表 2。其中,无论降水强度,还是影响范围,台风鲇鱼及其和冷空气的相互作用,是本月最大的一次降水过程。

表 2 2016年9月主要降水过程 Table 2 Main precipitation events in September 2016
3.2 台风鲇鱼降水过程分析

9月26—30日,我国福建、浙江两省的20多个县市出现极端降水,福建福州、宁德、莆田和浙江温州、丽水等地累计降雨量有300~600 mm,浙江温州文成县局地雨量达814 mm;另外,台湾宜兰太平山的累积降水量超过1100 mm。浙江文成(389 mm)和福建寿宁(274 mm)等5个县市日降水量突破历史极值,21个县市突破9月日降水量极值。

此次降水过程主要是由台风鲇鱼的本体环流和弱冷气相互作用造成的,主要的强降水发生在台风眼壁和外围螺旋雨带附近,降水的主要时段发生在台风登陆后的48 h内。台风登陆前,我国中东部地区受到副高控制,大陆气温较高,不稳定能量也较大。台风鲇鱼受到副高西南侧气流引导,以西北行路径移动,移速稳定。9月28日凌晨到白天(图 6),受到台风眼壁环流和外围螺旋雨带的影响,强降水主要发生在台风登陆点的右侧,即福建的东北地区;9月28日白天至夜间(图略),随着“鲇鱼”向内陆移动,台风环流减弱,但影响范围扩大,受到台风北侧东路回流冷空气的共同影响,强降水范围扩大,主要降水落区集中在浙闽大部、苏皖南部以及江西部分地区,局地出现短时强降水。9月29日凌晨到30日白天(图略),台风减弱后的残余环流从福建移动到江西南部,主要强降水分布在苏皖南部、江西北部以及湖北东南部的部分地区。

图 6 2016年9月28日02时(a)和08时(b)的500 hPa高度场(实线,单位:dagpm)和850 hPa风场(风向杆)、低空急流(阴影,单位:m·s-1) Fig. 6 The 500 hPa geopotential height (unit: dagpm), 850 hPa wind and low-level jet (shaded area ≥12 m·s-1) at (a) 02:00 BT and (b) 08:00 BT 28 September 2016

台风登陆前后,在台风环流的支配下,福建东北部沿海存在明显的向岸输送的水汽通道(图 7),水汽通量超过50×10-4 g·cm-1·hPa-1·s-1,水汽通量散度的中心与低层环流中心基本吻合,最大水汽通量散度达到-1.4×10-7 g·cm-2·hPa-1·s-1,此次强降水过程主要的水汽通道是来自于菲律宾以东洋面以及南海地区的西南或偏南季风的输送。登陆后,强烈的水汽辐合作用和源源不断的水汽供应,并受到台风北侧东路回流冷空气的影响,加之地形明显的抬升辐合作用,为台风造成强降水的发生提供了非常有利的条件。

图 7 2016年9月28日02时850 hPa水汽通量(箭头,单位:10-4g·cm-1·hPa-1·s-1)和水汽通量散度(等值线,单位:10-9g·cm-2·hPa-1·s-1) Fig. 7 The 850 hPa wind, water vapor flux (vectors, unit: 10-4g·cm-1·hPa-1·s-1) and water vapor flux divergence (contour, unit: 10-9g·cm-2·hPa-1·s-1) at 02:00 BT 28 September 2016
4 热带气旋活动

2016年9月,在西北太平洋和南海上共有7个台风生成(表 1),其中两个登陆我国,台风生成个数比常年同期(4.9个)偏多2.1个,登陆个数接近常年同期(1.8个),1614号台风莫兰蒂登陆福建省厦门市翔安区,1617号台风鲇鱼登陆福建省泉州市惠安县。

4.1 台风莫兰蒂登陆福建,风雨范围广

今年第14号台风莫兰蒂9月10日14时在西北太平洋洋面上生成,11日下午加强为强热带风暴;12日凌晨至上午,先后加强为台风、强台风和超强台风;14日掠过台湾南部,于当晚减弱为强台风;15日03:05前后,“莫兰蒂”在福建省厦门市翔安区沿海登陆,登陆时中心附近最大风力15级(48 m·s-1,强台风级);之后逐渐减弱,15日下午减弱为热带低压;17日凌晨在黄海南部海域变性为温带气旋,中央气象台对其停止编号(图 8)。

图 8 2016年9月西北太平洋及南海热带气旋路径 Fig. 8 Tracks of tropical cyclones over the Northwestern Pacific and the South China Sea in September 2016

台风莫兰蒂具有以下特点:(1) 路径稳定,自生成后一直以20~25 km·h-1的速度稳定地向西偏北方向移动;(2) 强度发展快,从12日凌晨到上午,经历了从台风加强为超强台风的过程,其在24 h内风速由28 m·s-1增加到62 m·s-1,属于快速增强台风,13日中心附近最大风力达17级以上(70 m·s-1,中心最低气压为900 hPa),为今年以来全球最强台风;(3) 登陆强度强,“莫兰蒂”以强台风强度登陆,成为今年登陆中国大陆最强的台风,给我国华东地区带来强风雨天气;(4) 双台风作用,“莫兰蒂”与今年第16号台风马勒卡产生一定的双台风效应,“马勒卡”的存在对“莫兰蒂”的水汽输送非常有利。

受“莫兰蒂”影响,9月14—17日,福建中部至东部、江西东北部、浙江、安徽东南部、江苏南部、上海降雨量普遍在50 mm以上,其中福建中部沿海、浙江大部、江苏南部、上海等地达100~200 mm,部分地区超过200 mm。14日8时至15日6时,福建厦门、泉州、莆田和福州等地出现12级以上阵风,持续时间有6~10 h,泉州惠安持续时间达14 h,厦门局地阵风达16~17级。据民政部统计,“莫兰蒂”共造成福建、浙江两省30人死亡,14人失踪,直接经济损失160亿元(国家气候中心,2016)。

4.2 台风鲇鱼先后登陆台湾和福建,多地持续强降水

今年第17号台风鲇鱼9月23日生成,27日凌晨加强为超强台风级,下午登陆台湾花莲(14级,强台风级),28日04:40在福建省泉州市惠安县沿海再次登陆(12级,台风级),之后强度减弱,经福建进入江西境内,29日8时中央气象台对其停止编号(图 8)。

台风鲇鱼除造成强降水过程以外,还具有以下3个特点:(1) 个体大,影响范围广。“鲇鱼”登陆福建时,南北直径达1200 km以上,影响涉及台湾、福建、浙江、广东、江西、湖南、湖北、安徽、江苏、上海等10省(市),为今年影响我国范围最广的台风。台风强降雨落区主要出现在华东地区,累计降水量50和100 mm以上的覆盖面积分别为45.2万和20万km2。(2) 风雨强度强。台风鲇鱼与冷空气结合影响范围广、风雨强度强,并给福建、浙江等地造成较严重灾害。福建、浙江、江西等地出现8~10级阵风,浙江南部和福建中北部沿海地区有12~14级,福建连江目屿岛风速达46.1 m·s-1(14级),福建北部沿海12级以上的大风持续时间达22 h。(3) 与“莫兰蒂”影响区域重合,导致浙江福建叠加灾害严重。继第14号台风莫兰蒂后,台风鲇鱼给福建、浙江等两省带来强风雨的区域重合,尤其是浙江南部大暴雨落区高度重合,且“鲇鱼”降雨强度(300~700 mm)比“莫兰蒂”(200~400 mm)更强,增加了发生次生灾害的风险。据民政部门初步统计,台风鲇鱼已造成浙江、福建两省12市近140万人受灾,6人死亡,33人失踪,58.9万人紧急转移安置,直接经济损失约26亿元。

5 其他极端天气 5.1 四川、云南部分地区秋雨明显,局地灾情重

进入9月以后,华西地区处于西北太平洋副高和伊朗高压之间的低气压区内。副高西侧或西北侧的西南气流将南海和印度洋上的暖湿空气源源不断地输送到这一带地区,使这一带地区具备了比较丰沛的水汽条件。同时随着冷空气不断从高原北侧东移或从我国东部地区向西部地区倒灌,冷暖空气在我国西部地区频频交汇,形成了华西秋雨。

9月,西南地区大部降水量在50 mm以上,其中四川中部和南部、重庆西南部、云南大部、贵州西部有100~200 mm,四川中部和东部的部分地区、云南中北部超过200 mm;与常年同期相比,四川西部和南部、云南中北部、重庆西南部降水量偏多5成至1倍。西南地区降水日数普遍有12~24 d,其中四川中部和西部、云南北部有20~24 d,四川中西部超过24 d;与常年同期相比,四川西部和南部、云南北部降水日数偏多3~6 d,四川中西部偏多6天以上。

5.2 黄淮南部及湖北西北部等地旱情缓解

9月上旬至中旬,我国中东部地区持续受到大陆高压控制,受其影响,9月1—14日,西北东部、黄淮、江淮、江汉等地降水稀少,部分地区气象干旱持续发展。9月14日,陕甘川渝鄂豫皖赣浙苏鲁11省重旱及以上气象干旱面积达最大,为24.1万km2,中旱及以上气象干旱面积为71万km2

9月中下旬,受台风莫拉蒂、鲇鱼本体环流及冷空气的共同影响,9月15—30日,西北东南部、黄淮南部、江淮、江南东部及湖北西部和北部、四川、重庆等地普遍出现了25 mm以上的降水,上述地区的旱情得到有效缓解。9月30日全国气象干旱监测显示,仅在江苏北部、安徽东北部等地还存在中度气象干旱。9月,东北西部及内蒙古东部等地出现了50~200 mm的降水,上述地区的气象干旱得到彻底解除。

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。

参考文献
国家气候中心. 2016. 2016年9月中国气候影响评价.
聂高臻, 何立富, 2013. 2013年9月大气环流和天气分析[J]. 气象, 39(12): 1663-1670. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2013.12.016
王皘, 高拴柱, 2015. 2015年9月大气环流和天气分析[J]. 气象, 41(12): 1562-1575. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2015.12.015
周冠博, 张玲, 2014. 2014年9月大气环流和天气分析[J]. 气象, 40(12): 1558-1564. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2014.12.015