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  气象   2017, Vol. 43 Issue (11): 1446-1452.  DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2017.11.014

天气、气候评述

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谢超, 马学款, 2017. 2017年8月大气环流和天气分析[J]. 气象, 43(11): 1446-1452. DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2017.11.014.
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XIE Chao, MA Xuekuan, 2017. Analysis of the August 2017 Atmospheric Circulation and Weather[J]. Meteorological Monthly, 43(11): 1446-1452. DOI: 10.7519/j.issn.1000-0526.2017.11.014.
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第一作者

谢超,主要从事低能见度天气预报与边界层特征研究.Email:326624721@qq.com

文章历史

2017年9月29日收稿
2017年10月17日收修定稿
2017年8月大气环流和天气分析
谢超 , 马学款     
国家气象中心,北京 10081
摘要:2017年8月北半球500 hPa极涡呈单极型分布,强度强于常年同期;亚欧洲大陆中高纬为多波动;西北太平洋副热带高压位置偏西,强度接近常年略偏强。8月全国平均降水量126.6 mm,较常年同期(105.3 mm)偏多20%;全国平均气温为21.4℃,较常年同期(20.8℃)偏高0.6℃。月内共出现了8次主要的区域性强降水过程,多站日降水量超历史同期极值。8月共有5个台风在西北太平洋和南海海域活动,其中1713号台风天鸽、1714号台风帕卡4天内先后登陆珠三角。月内,我国南方地区出现大范围持续高温天气,江淮、江汉等地出现阶段性伏旱。
关键词副热带高压    暴雨    强对流    热带气旋    干旱    
Analysis of the August 2017 Atmospheric Circulation and Weather
XIE Chao, MA Xuekuan    
National Meteorological Centre, Beijing 100081
Abstract: The main characteristics of the general atmospheric circulation in August 2017 are as follows. There was one polar vortex center in the Northern Hemisphere, stronger than usual. The circulation in Eurasian middle-high latitudes showed a multi-wave pattern. The subtropical high lay westward and its intensity in northwestern Pacific was weaker than its average state during the corresponding period of normal years. The monthly mean precipitation amount was 126.6 mm, which is more than normal by 20%, while the monthly mean temperature is 21.4℃, being higher than normal value by 0.6℃. Eight regional torrential rainfall events with extreme daily precipitation records happened in August. Five tropical cyclones were active over the northwestern Pacific and the South China Sea, and Typhoons Hato (1713) and Pakhar (1714) made landfall along the coastal areas over Pearl River Delta of China. Large-scale high temperature weather occurred all over the southern part of China.
Key words: Western Pacific subtropical high    heavy rain    severe convection    tropical cyclone    drought    
1 天气概况 1.1 降水

2017年8月全国平均降水量126.6 mm,较常年同期(105.3 mm)偏多20%(图 1),较2016年8月全国平均降水量93.9 mm(向纯怡和许映龙,2016)略多,为1961年以来历史同期第三高。从空间分布看,除西北地区中西部及内蒙古中部和西部等地降水量不足50 mm外,其他大部地区降水量在50 mm以上,其中江淮大部、江南北部、华南南部和西部以及云南南部和西部、四川盆地西部、辽宁东部和西南部、吉林中部等地降水量为200~400 mm,江西西北部和广西东南部的局地在400 mm以上;与常年同期相比(图 2),东北地区西部、华北地区东部和西北部、西北地区中东部、黄淮南部、江淮大部、江南中北部以及西藏西部、新疆西部和东部、内蒙古东南部、山东半岛、贵州东南部、广西等地降水量较常年同期偏多2成至1倍,局部地区偏多1倍以上;华南地区东北部及新疆东南部、内蒙古中西部、河南北部、山东中南部、浙江东南部、湖南东南部、海南、重庆大部等地偏少2~8成(国家气候中心,2017)。

图 1 2017年8月全国降水量分布(单位:mm) Fig. 1 Total precipitation amount over China in August 2017 (unit: mm)

图 2 2017年8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 August 2017 (unit: %)
1.2 气温

2017年8月,全国平均气温为21.4℃,较常年同期(20.8℃)偏高0.6℃(图 3),较2016年8月全国平均气温22℃(向纯怡和许映龙,2016)略低。从空间分布看,除新疆西部气温偏低0.5~4℃外,全国大部地区气温接近常年同期或偏高,其中,黄淮中西部、江南南部、西南地区北部以及西藏东北部、青海南部、陕西南部、江苏南部、浙江大部、福建大部、海南等地偏高1℃以上,重庆西部、四川东部和西北部、浙江中东部等地偏高2~4℃(国家气候中心,2017)。

图 3 2017年8月全国平均气温距平分布(单位:℃) Fig. 3 Distribution of mean temperature anomaly in August 2017 (unit:℃)
2 环流特征和演变

图 4给出了2017年8月北半球500 hPa平均高度及距平的水平分布,与常年同期的环流形势对比,8月的环流形势主要有以下特点。

图 4 2017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,距平场间隔2 dagpm) Fig. 4 The 500 hPa average geopotential height (a, with a contour interval of 4 dagpm) and anomaly (b, with a contour interval of 2 dagpm) in the Northern Hemisphere in August 2017 (unit: dagpm)
2.1 极涡呈单极型分布且中心强度偏强,亚洲大陆为两槽一脊型

从500 hPa位势高度场空间分布和距平场上看,8月北半球极涡呈单极型分布(图 4a),极涡中心位于北极圈内,极涡中心强度低于536 dagpm,同时极涡附近有明显的负距平,负距平中心值为-12 dagpm (图 4b),表明北半球极涡较常年同期偏强,极地冷空气势力较常年偏强。北半球中高纬500 hPa平均位势高度场呈多波型分布,亚洲大陆受“两槽一脊”的环流型控制,两支高空槽系统分别位于西西伯利亚地区和我国东北地区至华北地区等地,槽区分别对应8 dagpm的正距平区和弱的负距平区;贝加尔湖至我国东北地区为弱的高压脊区,我国中东部地区为大陆高压控制,并伴有0~2 dagpm的正距平区。因此,8月我国新疆西部、东北地区多地低槽活动频繁,降水量较常年偏多,而新疆东南部、内蒙古中西部、华南地区东北部等地气温偏高,降水偏少,一些地方气象干旱持续发展。

2.2 西太平洋副热带高压偏西,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、110°E附近(图 4a),较常年气候平均西脊点位置(30°N、134°E)明显偏西(杨超和许映龙,2014张芳和张芳华,2015向纯怡和许映龙,2016)。副高强度接近常年同期略偏强(图 4b)。副高位置偏西,使冷空气与副高西侧的暖湿气流交汇于我国中东部地区,黄淮南部、江淮大部、江南中北部等地降水较常年偏多。

2.3 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)欧亚大陆中高纬地区有多个槽脊活动,西西伯利亚至中亚地区有弱高空槽,我国内蒙古东北部的低涡系统南部低槽延伸至黄淮南部。副高西脊点位于120°E以西,脊线位于20°N左右。上旬主要天气过程有:8月1—4日,受“海棠”和西风槽影响,江南中东部、江淮、黄淮以及华北、东北等地的部分地区先后出现大到暴雨,局地出现大暴雨;受副高影响,8月4—6日,中东部地区出现35℃以上的高温天气;8月6—9日,受高空低槽和低层切变影响,西北地区东部到江汉、黄淮、江淮一带自西向东出现大雨或暴雨,累积雨量达30~60 mm,其中,甘肃南部的局部地区出现大暴雨, 累积雨量达100~120 mm。

图 5 2017年8月上旬(a)、中旬(b)、下旬(c)欧亚地区的500 hPa平均位势高度场(单位:dagpm) Fig. 5 The 500 hPa average geopotential height for the first (a), second (b) and third (c) dekads in August 2017 (unit: dagpm)

8月中旬(图 5b),西西伯利亚至中亚地区的高空槽较上旬明显加深东移,我国中部和东北大部为脊区,其间有浅槽自内蒙古中部延伸至黄淮南部。副高加强西移,西脊点位于110°E以西,脊线位于20°N左右。从逐日环流演变(图略)来看,11—14日,受西南涡东移影响,贵州大部、湖南西部及北部、江西中北部、湖北东南部、安徽中南部、广西中部及北部、黄淮地区东南部先后出现大到暴雨,局地有大暴雨。18—19日,高空槽位于河北一带,华东和华中地区处于槽前,同时副高外围西南暖湿气流向黄淮、江淮一带输送水汽,槽前有低涡切变线和低空急流发展,导致黄淮西部、江淮大部、江南东北部出现大到暴雨,局地大暴雨。

8月下旬(图 5c),高空槽加深东移,影响我国东北地区至黄淮的广大区域,而副高继续西伸北抬,西脊点位于100°E以西,脊线位于30°N左右,使主雨带明显北移,华北、东北地区降水增多。8月22日、26—27日,受高空短波槽和低层切变线影响,华北地区出现两次暴雨天气。23—24日台风天鸽登陆广州,给华南、西南带来明显的暴雨天气,局地出现大暴雨。27—28日,受“帕卡”的残余环流及西南季风的影响,华南、西南地区持续暴雨天气。

3 主要降水过程 3.1 概况

8月,全国降水量及强度较往年同期略高,受到多个台风及短波槽活动影响,局地降水强度较大。全国共有73站日降水量达到极端事件监测标准,主要分布在内蒙古、甘肃、辽宁、黑龙江、吉林、青海等省(区);43站次日降水量超过当地月极大值,其中内蒙古青龙山(349.7 mm)、辽宁朝阳(246.6 mm)等9站突破当地历史极大值,青龙山日降水量超过了该地常年夏季(6—8月)累计降水量(297.5 mm) (国家气候中心,2017)。8月,主要出现了8次强降水过程,其主要影响系统、影响区域和降水强度见表 1

表 1 2017年8月主要降水过程 Table 1 Main precipitation events in August 2017
3.2 8月11—14日降水过程分析

8月11—14日,贵州大部、广西北部、湖南西部和北部、江西中北部、湖北东南部、安徽中南部、黄淮东南部等地出现暴雨或大暴雨天气,广西东北部、湖南中部、江西西北部、湖北东南部等地累计降水量有100~250 mm,湖北金沙(372.1 mm)、广西东兴(371.3 mm)、广西三江(311.6 mm)、湖南泸溪(307.7 mm)等8站超过250 mm,其中湖北金沙日降水量达189.3 mm,突破当地历史日降水量极大值,贵州从江和雷山、湖北咸宁和金山、湖南辰溪、广西三江等地日降水量突破当地8月历史日降水量极大值。强降水造成湖北咸宁、广西融县等地出现严重洪涝灾害,洪水造成当地部分道路中断,民房被淹,农作物被毁,城区积水严重。湖南溆浦县、东安县等地出现山体滑坡,岳阳县肖家洞山塘出现10余米长的溃口。据初步统计,此次降水过程造成广西、湖南、湖北、江西4省(区)共计约120万人受灾,其中湖南灾情最重(国家气候中心,2017)。

此次降水天气过程主要由低涡东移配合切变线系统所造成,主要降水时段为11日08时至15日06时。在降水初期,内蒙古地区处于低槽控制下,新疆、东北地区为脊区控制,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,西南地区存在一低涡系统。此次降水从西南地区发端,造成云南、广西多个县(市)出现短时强降水过程。随着高原槽东移加深,西南涡东移发展(图 6),850 hPa西南急流建立并加强,急流核风速达到20 m·s-1(图 7),丰沛的水汽在低涡切变线强烈的辐合抬升作用下使降水迅速增强,贵州、广西、江南西部和北部、江汉、江淮、黄淮等地自西南向东北方向将先后出现暴雨量级降水。14日,随着切变线的东移南压,降水强度开始减弱,但切变线偏南侧急流轴附近的广西北部、湖南西南部仍出现暴雨量级降水。15日06时,随着低层切变系统减弱,暴雨过程结束。

图 6 2017年8月12日20时500 hPa位势高度场(等值线,单位:dagpm)和850 hPa风场(风向杆,单位:m·s-1) Fig. 6 The 500 hPa geopotential height (contour, unit: dagpm), 850 hPa wind field (wind bar, unit: m·s-1) at 20:00 BT 12 August 2017

图 7 2017年8月13日08时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)和急流(阴影,单位:m·s-1) Fig. 7 The 500 hPa geopotential height (contour, unit: dagpm), 850 hPa wind field (wind barb, unit: m·s-1) and jet stream (shaded area, unit: m·s-1) at 08:00 BT 13 August 2017

此次降水过程,200 hPa南亚高压稳定控制在中亚到青藏高原和中南半岛上空,我国西南地区、江南、华南地区位于南亚高压东侧高空分流辐散区,有利于垂直运动的发展。500 hPa低槽加深,槽前强迫导致西南低涡切变线发展,西南急流加强,为强降水提供了良好的动力抬升条件,850 hPa的低空急流也向降水区提供持续的水汽输送。从降水分布图上可见强降水主要发生在低空切变线以南偏向低空急流一侧。12日20时,南海北部存在一条明显的水汽通道(图 8),向北方输送水汽,在西南东部、华南西部、江南地区一带辐合,部分地区的水汽通量超过0.01 g·cm-1·hPa-1·s-1,最大水汽通量散度达到-1.5×10-4 g·cm-2·hPa-1·s-1,西南地区东部、华南地区西部、江南地区的整层可降水量均超过60 mm,江南局地超过70 mm(图 9)。另外,西南地区东部、华南地区西部、江南地区CAPE值超过1000 J·kg-1,有利于对流发展。

图 8 2017年8月12日20时水汽通量(箭头,单位:g·cm-1·hPa-1·s-1)和水汽通量散度(阴影,单位:g·cm-2·hPa-1·s-1) Fig. 8 Water vapor flux (arrow, unit: g·cm-1·hPa-1·s-1) and water vapor flux divergence (shaded area, unit: g·cm-2·hPa-1·s-1) at 20:00 BT 12 August 2017

图 9 2017年8月12日20时整层可降水量(等值线,单位:mm)和对流有效位能(阴影,单位: J·kg-1) Fig. 9 The PWAT (contour, unit: mm) and convective available potential energy (shaded area, unit: J·kg-1) at 20:00 BT 12 August 2017
4 热带气旋活动

8月,共有5个台风生成(表 2图 10),比常年同期(5.8个)偏少0.8个;2个台风登陆,接近常年同期(1.9个)。两个台风4 d内先后登陆珠三角,其中台风天鸽致灾严重。

表 2 2017年8月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 2017

图 10 2017年8月西北太平洋及南海热带气旋路径 Fig. 10 Tracks of tropical cyclones over the northwestern Pacific and the South China Sea in August 2017

今年第13号台风天鸽于8月23日12:50左右在广东珠海南部沿海登陆,登陆时中心附近最大风力有14级(45 m·s-1),中心最低气压950 hPa。“天鸽”为今年以来登陆我国的最强台风,与1991年第11号台风弗雷德并列成为1949年以来8月登陆广东的最强台风。“天鸽”登陆前后,广东珠三角及沿海地区出现11~14级大风,珠海、澳门、香港、珠江口阵风16~17级,局地超过17级(珠海桂山岛最大风速66.9 m·s-1)。22—25日,受强台风天鸽影响,华南地区南部、西南地区东部普遍出现25 mm以上降水,其中广东东部沿海和西南部、广西南部、云南东南部、贵州西部、四川盆地西南部累积降水量普遍在50 mm以上,广东西南部、广西东南部有100~250 mm,局地超过250 mm。“天鸽”登陆期间恰逢天文大潮,强风带来的巨浪和天文大潮叠加造成珠江口沿岸出现50~210 cm的风暴增水,23日14时,东莞泗盛围站潮位2.68 m(超警戒潮位78 cm),广州南沙站潮位3.13 m(超警戒潮位123 cm),中山横门站潮位3.03 m(超警戒潮位103 cm),珠海赤湾站潮位2.49 m(超警戒潮位94 cm),上述站点均超历史实测最高潮位。受“天鸽”风雨潮的影响,广东沿海多个海堤严重受损,珠海、东莞等市均出现了海水倒灌,广州市区多条交通要道也因珠江水漫堤遭受严重水浸;南方电网33座110 kV及以上变电站停运、70条110 kV及以上线路跳闸,影响客户86万户。由于“天鸽”正面袭击经济发达、人口密集的珠江口,强风及风暴潮致使珠三角地区遭受严重经济损失。初步统计,台风天鸽造成广东、广西、云南、贵州等省(区)共26人死亡(其中澳门8人),失踪13人,直接经济损失超过200亿元,其中广东直接经济损失190多亿元。但台风天鸽带来的降水缓解了广东气象干旱和南方地区的高温天气(国家气候中心,2017)。

第14号台风帕卡于8月27日09:00左右在广东省台山市东南部沿海登陆,登陆时中心附近最大风力12级(33 m·s-1),中心最低气压为978 hPa。受“帕卡”影响,26—28日,江西南部部分地区、广东中部等地降雨量有50~100 mm,局地超过100 mm。广东中部沿海瞬时风力8~10级,广东深圳、珠海等地最大风力11~12级,香港阵风达13级。“帕卡”带来的降水解除了广东的气象干旱。尽管“帕卡”强度不强,但由于两个台风是在4天内先后登陆珠三角地区,加之影响区域重叠,致使部分地区重复受灾。据反映,“帕卡”给广东、广西、贵州、云南四省(区)造成了一定人员伤亡和经济损失(国家气候中心,2017)。

5 南方地区出现大范围持续高温天气,东北地区夏旱缓解

8月,全国平均高温日数为5.2 d,比常年同期(2.9 d)偏多2.3 d,为1961年以来历史同期第五多。黄淮西部、江淮、江汉、江南、华南及四川盆地、陕西南部、新疆南部等地出现了日最高气温≥35℃的高温天气,其中重庆、湖南东南部、江西东南部、浙江中部和南部、福建东部、广东北部等地高温日数有15~20 d,浙江中东部、福建局部地区超过20 d。与常年同期相比,华北中南部、黄淮西部、四川盆地大部、江汉、江南大部、华南东部及陕西中南部、海南大部等地偏多3 d以上,其中四川盆地东部、江南东部、华南东部及河南中西部、陕西南部、湖北西北部、湖南西北部和东南部、江西南部、海南东部偏多5~10 d,四川盆地东南部、浙江中东部超过10 d(国家气候中心,2017)。

8月2—4日,黄淮中部和东部、华北东部、东北大部及内蒙古东部等地出现强降水,过程降水量普遍在25 mm以上,其中黑龙江西南部、吉林中部、辽宁西北部和东部局部、河北东北部等地累计降水量在100 mm以上,东北西部和南部及内蒙古东部的气象干旱得到明显缓解。7—8日,江淮、江汉出现25~100 mm的降水,该地区前期的干旱缓解。7月中旬至8月23日,广东大部、四川盆地东部降水量为100~200 mm,比常年同期偏少2~8成,加之上述地区出现阶段性高温天气,高温少雨致使广东和四川盆地东部发生伏旱。8月24—28日,受台风天鸽和帕卡的影响,上述干旱地区降水有50~100 mm,局地超过100 mm,气象干旱得到有效缓解。目前仅内蒙古、河南、四川等地局部存在中度气象干旱(国家气候中心,2017)。

致谢:感谢国家气象中心宋文彬提供的降水量、降水距平、温度距平资料。

参考文献
国家气候中心. 2017. 2017年8月中国气候影响评价[R].
向纯怡, 许映龙, 2016. 2016年8月大气环流和天气分析[J]. 气象, 42(11): 1418-1424. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2016.11.015
杨超, 许映龙, 2014. 2014年8月大气环流和天气分析[J]. 气象, 40(11): 1422-1427. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2014.11.016
张芳, 张芳华, 2015. 2015年8月大气环流和天气分析[J]. 气象, 41(11): 1425-1431. DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2015.11.013