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  气象   2016, Vol. 42 Issue (5): 643-648.  DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2016.05.015

天气、气候评述

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王璠, 张芳华, 2016. 2016年2月大气环流和天气分析[J]. 气象, 42(5): 643-648. DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2016.05.015.
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WANG Fan, ZHANG Fanghua, 2016. Analysis of the February 2016 Atmospheric Circulation and Weather[J]. Meteorological Monthly, 42(5): 643-648. DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2016.05.015.
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第一作者

王璠, 主要从事暴雨及气象服务方面研究.Email:wangfan@cma.gov.cn

文章历史

2016年3月30日收稿
2016年4月06日收修定稿
2016年2月大气环流和天气分析
王璠 , 张芳华     
国家气象中心,北京 100081
摘要:2016年2月大气环流的主要特征是北半球极涡呈偶极型分布,中高纬环流经向度大;太平洋副热带高压接近常年同期或偏强,南支槽较常年同期偏弱,不利于水汽向我国输送。2月全国平均降水量12.3 mm,较常年同期(17.4 mm)偏少29.3%,全国平均气温-1.6℃,接近常年同期(-1.7℃)。月内,我国中东部大部地区出现一次寒潮天气过程;西北地区出现今年首次沙尘天气过程。
关键词大气环流    寒潮    沙尘    
Analysis of the February 2016 Atmospheric Circulation and Weather
WANG Fan, ZHANG Fanghua    
National Meteorological Centre, Beijing 100081
Abstract: The main characteristics of the general atmospheric circulation in February 2016 are as follows: There are two polar vortex centers in the Northern Hemisphere. The circulation presents meridional patterns in middle-high latitudes. The south branch trough behaves actively, and the mean position is located at 90°E nearby. The subtropical high is a little weaker than normal years, and the average south branch trough is also weaker than normal years. The monthly mean precipitation is 12.3 mm, and 29.4% less than normal (17.4 mm). The monthly mean temperature is -1.6℃, and 0.1℃ higher than normal (-1.7℃). There is one cold wave process nationwide. Meanwhile, sand-dust weather first appeared in Northwest China this year.
Key words: atmospheric circulation    cold wave    sand-dust weather    
1 天气概况 1.1 降水

2月,全国平均降水量12.3 mm,较常年同期(17.4 mm)偏少29.3%(国家气候中心,2016)。河北南部、黄淮、江南、华南、西南地区以及东北南部累积降水量超过10 mm,其余地区则少于10 mm。江南南部、云南西北部和南部等地累积降水量超过50 mm,局地达80 mm(图 1)。

图 1 2016年2月全国降水量分布(单位:mm) Fig. 1 Total precipitation over China in February 2016 (unit: mm)

与常年同期相比,除新疆南部、内蒙古西部和中部、华北大部、东北地区东南部、黄淮北部、西南地区北部和南部部分地区降水量偏多5成至2倍、部分地区偏多2倍以上外,全国其余大部地区降水偏少或接近常年同期,其中,东北地区北部、内蒙古东部、新疆西部、黄淮南部、江淮大部、江汉、江南、华南及贵州、青海大部、西藏大部、陕西中部等地降水量比常年同期偏少2~8成,部分地区偏少8成以上(图 2)。

图 2 2016年2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 February 2016 (unit: %)
1.2 气温

2016年2月,全国平均气温-1.6℃,接近常年同期(-1.7℃)(国家气候中心,2016)。从空间分布看,除新疆北部和中部、内蒙古中部和西部、东北地区北部、华南大部及西南地区东南部等地气温较常年同期偏低1~2℃、部分地区偏低3~6℃外,全国其余大部地区气温接近常年或较常年偏高1~2℃,其中西藏南部偏高3~4℃(图 3)。

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

图 4分别给出了2016年2月500 hPa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 2016年2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 (a) (with a contour interval of 4 dagpm) and monthly geopotential height anomaly (b) (with a contour interval of 2 dagpm) at 500 hPa in the Northern Hemisphere in February 2016 (unit: dagpm)
2.1.1 极涡呈偶极型分布,中高纬环流经向度大

2月,北半球极涡呈偶极型分布,东、西半球极涡主体分别位于鄂霍次克海和加拿大东北部,极涡中心值均低于504 dagpm(图 4a)。从500 hPa距平高度场上看,远东地区北部为负距平,负距平中心亦位于鄂霍次克海附近,距平中心达到-8 dagpm,表明东半球极涡强度较常年明显偏强,且位置偏南(图 4b)。环绕极涡中心,中高纬西风带呈4波型,高空槽分别位于中欧、东亚、太平洋东部和北美东部。亚洲中高纬为两槽一脊的环流形势,槽分别位于欧洲东部和东亚,高压脊位于乌拉尔山高压脊附近,从距平场上看,上述槽脊强度均较常年偏强,距平场与高度场分布一致,表明环流经向度较大,有利于引导冷空气南下。

2.1.2 西太平洋副热带高压较常年同期明显偏强,而南支槽偏弱

2月,西北太平洋副热带高压(以下简称副高)呈带状分布,588 dagpm等高线环绕全球,强度较常年同期明显偏强;南支槽控制区域内均为2~4 dagpm的正距平,表明南支槽强度较常年同期明显偏弱(图 4b)(杨寅等,2014; 宫宇等,2015)。这种环流形势不利于水汽向我国输送,导致月内无大范围强降水过程,降水量较常年同期明显偏少。

2.2 环流演变与我国天气

图 5给出了2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),欧亚中高纬地区大气环流形势为“两槽一脊”型,低槽分别位于欧洲西海岸和亚洲东海岸,远东地区为一强大低涡控制。我国北方大部分地区受较弱高压脊控制,冷空气活动较弱。低纬地区盛行纬向环流,南支槽不活跃,导致西南暖湿气流偏弱,对我国长江以南地区水汽输送不足,因此,2月上旬,我国大部降水量偏少,多晴好天气。

图 5 2016年2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 average geopotential height over Eurasia in February 2016 (unit: dagpm)

2月中旬(图 5b),欧亚中高纬维持“两槽一脊”的环流形势,远东低涡稳定维持,但乌拉尔山西部有阻塞高压生成,使得位于亚洲西部的平均脊较上旬明显加强。逐日环流演变(图略)表明,2月11—15日,受贝加尔湖以西东移低槽影响,我国中东部地区出现一次大范围寒潮天气过程,造成较强降温、大风和雨雪天气。旬后期,巴尔喀什湖附近低涡减弱东移,引导西伯利亚较强冷空气南下,造成西北地区今年首次沙尘天气过程。

2月下旬(图 5c),欧亚中高纬环流仍然维持“两槽一脊”的环流形势,远东低涡位置较中旬偏南,强度减弱,高压脊位置偏东,位于巴尔喀什湖以北,我国北方地区持续受高压脊控制;孟加拉湾附近南支槽强度较上中旬明显增强。逐日环流演变(图略)表明,2月21—27日,南支波动叠加高原槽及东路冷空气共同作用,我国南方地区出现较大范围雨雪天气,其特点是降水强度不大,但持续时间长,降水相态复杂,其中甘肃南部、陕西南部、河南西部、湖北西北部、四川中东部、贵州中西部、云南东北部等地出现雨夹雪、雨转雪天气。

3 冷空气和沙尘活动 3.1 概况

从西风指数的演变(图略)可以看到,2月1-11日,西风指数略高于气候平均值,12—27日,西风指数有明显的波动性,但均较常年同期明显偏小,表明1—11日欧亚中高纬地区环流以纬向型为主,12日以后欧亚中高纬地区环流以经向型为主。图 6给出了2月逐日及1981—2010年气候态西伯利亚高压指数的时间序列。从图 6可以明显看到,2月上旬,西伯利亚高压指数从大变小,且于2月9日达最小值;2月9—13日,西伯利亚高压指数迅速增大,由1011.6 hPa迅速增大至1041.2 hPa;之后,西伯利亚高压指数经历3次明显的波动。与之相对应,2月上旬冷空气活动较少,强度较弱,我国江南以北气温距平普遍为正。影响我国的冷空气过程主要集中在中下旬,因此中旬新疆、西北地区、内蒙古中西部等地气温普遍偏低,下旬内蒙古大部、东北地区、华北北部和华南地区气温普遍偏低,北方地区雾、霾天气偏少。影响我国的冷空气和沙尘天气过程如表 1所示。

图 6 2016年2月逐日(实线)及1981—2010年气候态(虚线)西伯利亚高压指数时间序列 Fig. 6 The daily variations of Siberia High index in February 2016 (solid line) and the climatic average westerly index (1981-2010, dashed line)

表 1 2016年2月主要冷空气过程 Table 1 Main cold air processes in February 2016
3.2 2月11—15日寒潮过程分析

2月11-15日寒潮过程降温幅度大,影响范围广,对春运造成不利影响。除青藏高原大部及云南外,全国大部分地区过程最大降温幅度普遍有8~16℃,其中,内蒙古中部、湖南东南部、江西中部和南部、辽宁西北部、安徽东南部、贵州中西部等地超过20℃。此次寒潮天气带来的大风、降温和雨雪天气对春运正常运行带来不利影响。河北、山东、山西、内蒙古、重庆、甘肃等地高速公路部分路段临时封闭或通行受阻;大连、沈阳、烟台等地部分航班延误或取消(国家气候中心,2016)。

此次寒潮过程的冷空气来源可以追溯至挪威海至巴伦支海地区,2月5—7日,上述地区的低涡低槽携带冷空气缓慢东移,槽后高压脊在暖平流作用下逐渐加强,脊前冷空气并入低槽中,使得低槽在东移过程中加强,伴随的冷中心强度达-44℃。10日,当该槽东移至西伯利亚地区时,与中心位于远东地区的低涡底部的低槽再次合并,形成贯穿西伯利亚至我国新疆地区的东北—西南走向的深槽,强冷空气在此堆积,对应地面冷高压中心位于巴尔喀什湖以西地区,强度达1045 hPa。

11日,低槽底部首先影响我国新疆地区,带来大风和降雪天气。12—13日,乌拉尔山阻高向东北方向伸展,脊前偏北气流汇入低槽,槽后冷平流加强,低槽伴随的冷中心再次增强至-44℃。脊后偏北气流促使东北—西南向的低槽逐渐转为南北向,引导寒潮东移南下影响我国大部地区。受低槽后部负涡度平流和强冷平流的作用,西伯利亚高压强度增强至1070 hPa以上,而我国中东部地区受槽前正涡度平流和暖平流影响,在东北地区和长江中下游地区分别有气旋生成、发展(图 7)。高低压系统之间的气压梯度显著增大,冷锋后部冷平流非常强,我国大部地区自北向南出现明显的大风和降温天气。12—13日,西北地区、内蒙古、东北地区、华北、黄淮、江淮等地最低气温过程降温幅度有6~10℃,东北地区中部及内蒙古中部等地部分地区降温幅度达12~14℃。13—14日,随着冷空气东移南下,西北地区降温趋于结束;华北中东部、东北地区、黄淮中东部、江汉、江淮、江南、华南中北部及西南地区东部的气温下降6~10℃,其中东北地区东部、江淮、江南、华南北部等地部分地区降温幅度达12~14℃,局地降温幅度超过14℃。12—14日,上述地区还出现4~6级偏北风,阵风7~8级。同时,受南支槽、低层低涡切变线和地面气旋的共同影响,12—14日,西北地区东部、华北、东北地区南部、黄淮至江南大部先后出现明显雨雪天气。16日,乌拉尔山阻塞高压在东移过程中减弱崩溃,地面锋面也移出我国,寒潮天气过程的影响结束。

图 7 2016年2月11日08时(a),13日08时(b)850 hPa风场(风向杆,单位:m·s-1)和海平面气压场(等值线,单位:hPa) Fig. 7 850 hPa wind (barb, unit: m·s-1) and sea level pressure (contour, unit: hPa) at 08 BT 11 February (a) and 13 February (b) 2016
3.3 2月18—19日沙尘过程分析

今年首次沙尘天气出现在2月18日,接近2000—2015年平均首发时间(2月15日),较2015年首发时间(2月21日)偏早3 d(国家气候中心,2015)。2月18—19日,受西伯利亚高压和地面冷锋影响,新疆南部、内蒙古中西部、甘肃、宁夏、青海等地出现扬沙或浮尘天气,其中,青海西部局地出现沙尘暴。受其影响,上述部分地区PM10浓度超过150 μg·m-3,出现轻至中度污染,局地PM10浓度超过420 μg·m-3,达到重度污染。

18—19日,新疆大部受高压脊控制,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等温线和等高线接近垂直有强烈冷平流(图略),地面冷锋从新疆东部逐渐东移南压至西北地区东南部。海平面气压场上,高压中心位于新疆东北部,中心气压平均最大值达1055 hPa(图 8),高压前部地面风速达16 m·s-1,引导冷空气南下影响西北地区东部。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。20日,地面冷锋南压至淮河流域,大范围沙尘天气基本结束。

图 8 2016年2月18—19日平均500 hPa位势高度场(等值线,单位:dagpm)、850 hPa风场(风向杆,单位:m·s-1)和海平面气压场(阴影,单位:hPa) Fig. 8 Average 500 hPa geopotential height (contour, unit:dagpm), 850 hPa wind (barb, unit:m·s-1) and sea level pressure (shaded area, unit:hPa) on 18-19 February 2016
4 南方出现降水天气过程,四川部分地区遭受雪灾

2月21—27日,江南大部、四川中部、云南大部、贵州东部、西藏东南部等地降水量一般有10~50 mm,局地在50 mm以上。与常年同期相比,四川大部、重庆、云南大部、西藏东南部等地降水量偏多5成至4倍,部分地区偏多4倍以上。受持续降水影响,四川省雅安、甘孜遭受雪灾,暴雪导致供电中断、农作物受灾,部分种植大棚垮塌和农房倒损;云南省贡山县遭受洪涝灾害,部分乡镇引发了泥石流、滑坡、塌方等灾害,对电力、交通、水利、通讯设施造成了不同程度的破坏(国家气候中心,2016)。

参考文献
宫宇, 孙军, 2015. 2015年2月大气环流和天气分析[J]. 气象, 41(5): 654-659. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2015.05.014
国家气候中心. 2016. 2016年2月中国气候影响评价.
杨寅, 何立富, 2014. 2014年2月大气环流和天气分析[J]. 气象, 40(5): 642-648. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2014.05.016