引言

4月，全国平均降水量43.6 mm，较常年同期(44.7 mm)偏多2.5%。全国平均气温12.4℃，较常年同期(11.0℃)偏高1.4℃。本月出现了3次大范围冷空气过程，其中2—7日过程影响范围最大，强度最强，为一次全国性强冷空气过程，造成大范围剧烈降温和雨雪天气，西北地区和华北等地遭受严重低温冰冻灾害。受冷空气影响北方地区前后共出现5次沙尘天气过程。南方地区受低空切变线和西南暖湿急流的共同影响，出现3次暴雨过程，其中22—24日过程给长江中下游地区造成严重的暴雨洪涝灾害。

1 天气概况 1.1 降水

2018年4月(图 1)，全国平均降水量为43.6 mm，较常年同期(44.7 mm)偏少2.5%。从空间分布来看，黄淮西部、江汉、江南、华南大部、西南东部及河北南部、陕西南部、安徽南部等地降水量在50 mm以上，4月雨带主要分布在江南大部及湖北南部、重庆、福建北部、广西东部、广东西部、海南等地，月降水量达100~200 mm，其中江西北部和浙江西南部的部分地区超过200 mm；全国其余大部地区降水量普遍在50 mm以下，其中西北中部及内蒙古西部、西藏西部等地不足10 mm(图 1)。

与常年同期相比，东北东部、西北东部、华北、黄淮、江汉东部及新疆北部、内蒙古中东部、青海大部、四川东部、重庆、西藏中部等地降水偏多2成至2倍，局地偏多2倍以上；江南南部、华南大部及黑龙江北部、吉林西部、新疆南部、内蒙古西部、甘肃西部、西藏西部、云南西部等地偏少2~8成，局部偏少8成以上(图 2)。

1.2 气温

2018年4月(图 3)，全国平均气温12.4℃，较常年同期(11.0℃)偏高1.4℃。从空间分布看，华南、西南地区南部、西藏中部等地气温偏低0.5~1℃，全国其余大部地区气温接近常年同期或偏高0.5~2℃，其中四川东部、重庆西部、贵州中部、湖南大部、上海、江苏大部、浙江大部、内蒙古中西部、陕西北部、山西北部、宁夏大部等地气温偏高2℃以上，其余大部地区气温偏高0~1℃。4月，上海、浙江平均气温均为1961年以来历史同期第二高，四川为第三高(国家气候中心，2018)。

2 环流特征和演变

图 4给出2018年4月北半球500 hPa平均高度及距平的水平分布，与常年平均相比较，4月有以下特点。

2.1 极涡呈偶极型分布，强度偏强

4月，北半球极地极涡断裂为两个闭合中心，呈偶极型分布(图 4a)，其中一个位于新地岛以东洋面至北西伯利亚地区，中心强度达516 dagpm，另一个位于加拿大北部伊丽莎白女王群岛附近，中心强度达516 dagpm。与常年同期相比，两极涡中心均有明显负距平，均较常年偏低4~6 dagpm(图 4b)，表明极涡较常年同期偏强。

2.2 中高纬环流呈4波型分布，副热带高压强度偏弱，南支槽强度偏强

从月平均的500 hPa高度场(图 4a)可知，4月中高纬度环流呈4波型分布，长波槽分别位于欧洲西部、里海北部、亚洲东部和北美东部。从距平场(图 4b)看，欧洲西部和北美东部的长波槽均较常年平均明显偏强，负距平达-8 dagpm。位于欧亚大陆上的里海北部槽较常年偏强，负距平达-4 dagpm。该长波槽抑制乌拉尔山阻塞高压的形成发展，同时东亚大槽位置偏东，强度偏弱，正距平为4 dagpm左右，导致4月影响我国的冷空气势力总体偏弱，多短波活动，弱冷空气活动多。鄂霍次克海切断低压较常年偏强，负距平中心达-4 dagpm，导致我国东北部环流经向度增强，有利于冷空气经东路影响我国。

低纬地区，西太平洋地区表现为正距平(图 4b)，西太平洋副热带高压强度较常年偏弱。南支槽平均位置位于90°E附近(万子为和张涛，2017；陶亦为等，2016；周康辉和方翀，2015)，等高线弯曲明显(图 4a)，且南支槽控制区域内均为负距平(图 4b)，表明南支槽强度较常年偏强，该环流形势有利于孟加拉湾的水汽向我国输送和北上，与北方弱冷空气交汇位置偏北，导致本月我国降水偏北。

2.3 环流演变与我国天气

图 5给出了4月上、中、下旬欧亚地区500 hPa高度场的平均环流形势。4月上旬(图 5a)，亚洲大陆中高纬度环流主要形势为“西高东低”，平均场在乌拉尔山附近表现为浅槽。从500 hPa高度场逐日演变图来看(图略)，鄂霍次克海切断低压稳定少动，我国东北部地区环流经向度较大。旬初，110°E以西高纬度环流较为平直，东亚大槽位置偏东，配合鄂霍次克海切断低压，冷空气经东路影响我国，给内蒙古、东北、华北地区带来大风、降温和沙尘天气(朱乾根等，2000)。而旬中后期，乌拉尔山附近有高空槽东移发展，冷空气经中路影响我国，同时配合南支槽波动，将来自孟加拉湾源源不断的暖湿空气西南输送，在造成大风、降温、沙尘等天气的同时，还给我国带来大范围雨雪天气。特别是冷空气在南下过程中，与北上的暖湿空气形成强烈对峙，西南地区东部出现风雹天气过程。

4月中旬(图 5b)，欧亚大陆中高纬度环流形势为“两槽一脊”，新地岛以东有一极涡，中心强度为512 dagpm，高空槽位于乌拉尔山至里海一带，另一槽位于日本以东的太平洋洋面上，但槽脊强度较弱，环流较为平直。在10—14日出现一次高空槽东移发展，造成一次全国性中等强度冷空气过程，给内蒙古、华北等地带来大风降温和沙尘天气。由于与南支槽配合较差，北方仅出现小到中雨天气，但南方降水较强，13—14日配合切变线和低空急流等天气系统，江西北部、浙江西部、广东中部等地部分地区出现大到暴雨。

4月下旬(图 5c)，欧亚大陆中高纬度环流形势仍维持“两槽一脊”，与中旬环流形势相比，新地岛附近极涡消失，高空槽偏西，位于里海北部，强度较弱，另一槽位于日本以东的太平洋洋面上，强度也偏弱。我国中高纬度地区受弱高空脊控制，没有剧烈的天气过程。仅于20—24日出现一次影响北方大部地区的中等强度冷空气过程，西北地区东部、内蒙古大部、东北地区、华北大部、黄淮西部等地出现6~12℃降温。低纬地区90°E附近南支槽强度偏强，有利于暖湿气流的向北输送。配合低涡切变线、低空急流等天气系统，给我国黄淮、江淮、江南北部等地造成两次暴雨天气过程。其中22—24日，四川东部、重庆、贵州东南部、湖北、湖南、江西北部、安徽南部、江苏南部、浙江西北部、福建东南部、广东中南部、广西北部等地普遍出现小时雨强为30~50 mm的短时强降水，局地小时雨强达80 mm。

3 冷空气活动和沙尘天气 3.1 冷空气过程

4月影响我国的冷空气过程主要有3次，分别出现在2—7、10—14和20—24日，其中2—7日，影响范围最大，强度最强，为一次全国性强冷空气过程。3次冷空气过程的影响范围和强度详见表 1。

3.2 沙尘天气过程

4月，受地面冷锋和蒙古气旋影响，我国北方地区出现5次沙尘天气过程，分别为1—3、4—6、9—10、13—14和16—17日。沙尘天气过程次数较最近10年(2008—2017年)同期平均值(3.2次)偏多1.8次，较去年同期偏多3次(国家气候中心，2018)。5次沙尘天气过程影响系统和影响范围详见表 2。

我国沙源地多位于内蒙古和西北地区，上述地区4月500 hPa受浅脊控制，地面温度偏高，容易起沙。同时500 hPa环流较为平直，多短波活动，弱冷空气活动频繁，造成4月沙尘天气偏多。

3.3 4月2—7日强冷空气和沙尘天气过程分析

4月2—7日过程为一次全国性强冷空气过程，本次过程给我国大部分地区带来大幅度降温、大风、沙尘等天气(表 1)的同时，也伴随有大范围的雨雪天气。吉林东部、辽宁、内蒙古中部和东部、河北、北京、天津、山西、山东半岛北部等地出现小到中雪或雨夹雪，其中内蒙古中部、陕西北部、河北西北部、北京西部郊区等地局地出现大到暴雪；四川东部、陕西西南部、重庆北部、贵州西南部和东部、湖北南部、湖南北部、安徽北部、江西南部、浙江北部、福建北部、广西北部等地出现大到暴雨，其中四川东部、重庆中部、湖北南部、湖南北部、安徽南部等地局地出现100 mm以上的大暴雨。

此次强冷空气过程由前后两股冷空气共同造成。冷空气影响前，西北地区、东北地区、华北等地出现明显升温，全国大部地区平均气温较常年同期显著偏高，特别是黄淮及其以北大部分地区平均气温较常年同期偏高6℃以上。第一股冷空气在1日08时已抵达我国新疆北疆地区，但由于500 hPa环流较为平直，高空槽较浅，其势力较弱。同时由于高空引导气流较弱，冷空气并未大举南下，仅自新疆北疆地区向东移动，经蒙古高原影响我国内蒙古东部、东北地区，但由于前期温度较高，仍给我国北方地区带来强烈的降温和大风、沙尘等天气。由于前期降水偏少，新疆南疆盆地、内蒙古中西部、甘肃中部附近沙源地的旱情导致土壤疏松加剧，极易起沙，配合蒙古气旋和地面冷锋的东移，导致1—3日我国北方地区出现一次沙尘天气过程，特别是南疆盆地局地出现沙尘暴。

3日08时至蒙古高原一带，受到鄂霍次克海附近的切断低压影响，500 hPa环流径向度增大，偏北引导气流增强，且受该切断低压稳定少动的影响，冷空气自东路持续影响我国东北地区、内蒙古东部和中部、华北、黄淮等区域，给上述地区带来剧烈降温，回流的偏东风在低层形成冷垫(图 6a)。第二股冷空气于3日08时抵达我国新疆以北地区，并且在500 hPa配合有显著高空槽，环流经向度明显强于第一股冷空气。从500 hPa形势场看，温度槽落后于高度槽，该高空槽仍将继续发展。第二股冷空气势力明显强于第一股，但由于我国北方地区受第一股冷空气影响温度较低，故而在第二股冷空气的影响下降温并不明显。

4日08时(图 6b)高空槽位于贝加尔湖至塔里木盆地一带，冷空气再次经过沙源地，在地面冷锋和偏北大风的作用下，我国北方地区再次出现沙尘天气。此外，高空槽与青藏高原南部强度偏强的南支槽正位相叠加。4日白天，孟加拉湾暖湿空气在西南地区、西北地区东部、江汉地区一致西南气流的作用下，输送到华北、黄淮、内蒙古中东部等地(图 6c)。陕西北部、山西南部、河北北部、河南南部、山东西部等地700 hPa比湿达到6 g·kg^-1，上述地区700 hPa比湿甚至大于850 hPa比湿(图略)。同时，第一股冷空气在上述地区低层形成了冷垫。暖湿空气在冷垫上爬行，且受到高空槽前抬升作用的共同影响，给上述地区带来大范围降雪和降温天气。5日，第一股冷空气对我国影响趋于结束，仅在东北北部地区制造一些降温和降雪天气，第二股冷空气随高空槽的进一步加深，南下至长江流域一带，西南地区东部、江汉、江南等地在冷空气和南支槽前暖湿气流的共同影响下，出现大雨或暴雨。6日，第二股冷空气主体大举南下，东亚大槽再次建立，给内蒙古中东部、东北地区西部、华北、黄淮中北部及西北地区东部等地造成大风或沙尘天气，而冷空气前缘已抵达西南地区东南部、华南北部一带，部分地区出现剧烈降温。7日，本次冷空气过程趋于结束。

自2000年以来，4月共发生过两次寒潮过程，分别为2005年4月6—12日影响南方区域的寒潮天气过程和2006年4月10—13日影响我国大部地区的寒潮天气过程。由于这两次过程前期气温较低，同时冷空气降温作用显著，所以最低气温和降温幅度均可达寒潮标准。而此次冷空气过程，虽然过程降温剧烈，过程降温幅度甚至大于2005和2006年寒潮过程，但是由于前期地面温度明显高于历史同期，最低温度并未达到全国性寒潮的标准，故而冷空气强度仅为强冷空气。此次过程全国共有71站发生极端日降温事件，主要分布在东北、华北及山东、湖南和贵州等地，其中山西壶关(14.8℃)、天津津南(14.1℃)等8站日降温幅度突破历史极值。全国共58站出现极端连续降温事件，主要发生在西北、华北、黄淮、湖北及福建等地，其中甘肃乌鞘岭(23.4℃)、湖北洪湖(21.7℃)等6站连续降温幅度突破历史极值。

4 主要降水过程 4.1 概况

受切变线和低空急流的影响，2018年4月共出现3次较为明显的降水过程。雨带大体位于江汉南部、江淮南部和江南大部一带，江南大部及湖北南部、重庆、福建北部、广西东部、广东西部、海南等地降水量达100~200 mm，江西北部和浙江西南部的部分地区超过200 mm，湖北共有7个县(市)日降雨量突破当地有气象记录以来4月历史极值。表 3给出了主要降水过程的起止时间、影响系统和主要落区。

4.2 4月22—24日降水过程分析

4月22—24日，西南地区东部、江汉、江南、江淮等地出现一次明显的降水过程(表 3)。从500 hPa形势场看，此次过程是由南下弱冷空气和南支波动共同造成的。22日20时，高空槽位于蒙古高原东部，冷空气主体位于蒙古高原、内蒙古东部到东北地区一带，但有小股弱冷空气自华北东部向黄淮西部、江汉东部地区渗透。同时南支槽有小波动发展东移，南支槽位于110°E附近。南下的弱冷空气与南支槽引导的西南急流在江苏北部、安徽中部、湖北东部、湖南北部、贵州东部一带形成切变线系统，在地面气压场上表现为自贵州至苏皖地区的低压倒槽(图 7a)，给上述地区带来强烈的上升气流。从水汽条件看，切变线南侧自925~700 hPa均存在明显的西南急流。在深厚的西南急流作用下，湖北东南部、湖南、江西等地整层可降水量普遍达到45 mm，部分地区超过50 mm(图 7b)。从不稳定能量看，CAPE值为200~500 J·kg^-1，最有利抬升指数为-3℃(图 7b)，湖南、江西等地K指数普遍达到36℃，具有一定不稳定条件。但由于上述地区500 hPa受弱暖脊控制，高低层温差不大，850与500 hPa温差也仅为24℃，垂直风切变也比较小，不利于雷暴大风或冰雹天气的出现。综上所述，此次过程的环境场条件，极其适宜以短时强降水为主的低质心对流的发生发展。湖北东南部、江西西北部、湖南东北部、贵州东南部、广西北部等地出现大范围短时强降水，局地雨强超过50 mm·h^-1，仅个别站点出现8级以上雷暴大风。

23日02时湖北、湖南、江西交界处生成低涡，辐合抬升进一步增强，雨势增强。23日08时，低涡随切变线东移至江西北部，14时，低涡移至江西与安徽交界处，20时低涡减弱为切变线。24日08时，切变线东移至我国东部沿海一带，降水过程大致结束。

致谢：感谢国家气象中心系统室宋文彬提供全国降水、全国降水距平、全国气温距平资料。