2. 北京城市气象研究院,北京 100089
2. Institute of Urban Meteorology, CMA, Beijing 100089
2019年1月,全国平均降水量为14.0 mm,较常年同期(13.5 mm)偏多4%(国家气候中心,2019)。从空间分布看,华北、东北、西北大部、四川盆地大部、西南地区北部和西藏大部等地不足10 mm;其余大部地区降水量在10 mm以上,其中西南地区南部、江淮、江南、华南北部等地有50~100 mm,江南东部和西南南部部分地区在100 mm以上(图 1)。
与常年同期相比,西北地区北部、华北、东北、华南东部和南部、西南北部和西藏南部等地降水偏少2成至1倍;其余大部地区降水偏多2成以上,其中西南南部、西藏中部和北部、新疆南部和东南部、青海大部、甘肃中西部等地偏多1倍以上。1月,全国共有35站日降水量达到极端事件标准,主要分布在云南、西藏、贵州、广西等地(图 2)。
2019年1月,全国平均气温为-4.1℃,较常年同期(-5.0℃)偏高0.9℃。从空间分布上看,东北地区、华北北部和东部、江南东部、华南东南部、西南地区南部、青海南部和新疆北部等地气温偏高1~4℃,黑龙江部分地区偏高6℃以上;甘肃西部以及西藏中部和南部等地气温偏低1~4℃(图 3)。此外,全国共有8站日最低气温达到极端事件标准,主要分布在西藏、陕西、河南等地,其中西藏聂拉木(-21.7℃)日最低气温突破历史极值。全国共有26站日降温幅度达到极端事件标准,西藏聂拉木(12.6℃)、四川金川(10.9℃)、四川小金(9.1℃)、云南凤庆(8.1℃)日降温幅度突破历史极值。
图 4为2019年1月北半球500 hPa平均位势高度场和距平分布,与常年同期相比(江琪等,2017;张楠和马学款,2018;刘超等,2019),有以下特点。
2019年1月北半球极涡呈偶极型分布(图 4a), 主极涡中心分别位于加拿大巴芬岛附近与中西伯利亚北部,加拿大巴芬岛附近极涡中心位势高度约为500 dagpm, 比常年同期偏低2 dagpm;亚洲北部极涡中心位势高度约为504 dagpm,比常年同期偏低约6 dagpm,这也是造成两地较常年偏冷原因之一。
2.2 北半球环流呈三波型,东亚大槽偏弱从月平均的500 hPa高度场和距平(图 4)可知,1月北半球环流呈三波型分布,长波槽分别位于欧洲中部、太平洋西部以及美洲东部,其中,欧洲中部低槽强度较强,并且低槽附近为较强的负距平,负距平中心达到-10 dagpm以下(图 4b)。另外,欧亚地区位势高度呈“西高东低”分布型,中高纬地区环流经向度小,不利于极地冷空气南下影响我国,而东亚大槽偏弱,导致月内气温较常年同期偏高。
2.3 西太平洋副热带高压偏西偏强2019年1月,南支槽位置大致位于90°E附近,且南支槽控制区域为正距平,显示南支槽较常年同期强度略偏弱,西太平洋副热带高压较常年同期强度偏强,西伸脊点位于90°E附近,较常年同期150°E明显偏西,北界位于20°N附近,该环流形势有利于孟加拉湾的水汽向我国输送,导致1月我国大部地区降水量较常年同期偏多。
2.4 环流演变与我国天气2019年1月上、中、下旬欧亚地区500 hPa大气环流平均高度场如图 5所示。总体来说,中高纬环流经向度较小,冷空气势力较弱,大气扩散条件整体偏差,雾-霾日数偏多。具体如下:
1月上旬(图 5a), 欧亚中高纬为两槽一脊的环流形势,与常年同期相比,环流经向度较小。贝加尔湖附近为弱高压脊控制,中高纬环流以纬向环流为主,我国大部分地区处于正位势高度距平区,导致上旬无明显冷空气过程。在这种环流背景下,冷空气势力弱,导致1月2—8日发生了一次静稳天气过程,华北中南部、黄淮中西部等地出现了大范围雾-霾天气,另外,南支槽活跃,西北太平洋副热带高压位置偏西、强度偏强,有利于孟加拉湾的水汽向我国南方地区输送,导致南方大部地区降水偏多,在1月4—5和8—11日共出现2次主要降水过程。
1月中旬(图 5b), 欧亚大陆中高纬依然维持两槽一脊的环流形势,旬前期我国中东部大部分地区以纬向环流为主,近地层风速较小,有利于静稳天气的形成,1月11—15日出现了一次大范围雾-霾天气过程;旬后期弱高压脊逐渐移至巴尔喀什湖附近,并发展加强,环流经向度有所加大,脊前偏北气流引导冷空气南下,给我国北方地区带来大风降温,1月15—17日在东北、西藏东南部、四川北部最大降温幅度达到10℃以上;另外,相较于上旬,中旬南支槽强度较弱,副热带高压较上旬减弱,我国南方水汽条件较差,降水强度减弱。
1月下旬,环流经向度进一步加大,东亚低槽位于我国东部沿海地区,受槽后西北气流影响,冷空气活动频繁,导致下旬出现了2次明显冷空气过程,其中20—22日冷空气过程影响范围较大,最大降温幅度达10℃以上,受影响区域主要包括新疆东南部、甘肃、青海东南部等地。另外,旬后期低纬地区,南支槽减弱但活动频繁,西北太平洋副热带高压西伸脊点较常年同期偏西偏强,有利于低纬暖湿气流向我国的输送,在西南暖湿气流与东路冷空气的共同作用下,28—31日,黄淮、江淮等地出现了强雨雪天气。
3 主要降水过程 3.1 概况2019年1月,全国主要有3次降水过程(表 1),共有35站日降水量达到极端事件标准,主要分布在云南、西藏、贵州、广西等地(国家气候中心,2019)。
1月8—11日,我国江南南部和西南南部等地出现大范围雨雪天气。其中,8日, 云南中南部、广西西北部、贵州南部等地的部分地区出现大雨或暴雨,云南红河和文山等地局地大暴雨(100~166 mm,最大小时降雨量为25~46 mm·h-1),云南东南部和贵州南部共有47个国家站日雨量突破有气象记录以来1月极值。9—11日,浙江中西部、江西中北部、福建西北部、湖南东南部、广西西部和东北部等地出现中雨或大雨,浙江衢州和江西上饶局地出现暴雨(50~75 mm)。
本次过程是由南支槽系统东移配合低层切变线所造成,8—9日,南支系统活跃, 南支槽逐渐东移至105°E附近,副热带高压边缘西侧850 hPa偏南气流输送暖湿气流,槽前强迫作用导致低空西南急流发展,有利于孟加拉湾至我国南方地区水汽通道的建立,偏南暖湿气流与北方冷空气在江南南部和西南南部形成切变线,导致云南南部、贵州南部等地出现大到暴雨。
1月9日20时低空急流明显加强,广西至湖北南部一带低空急流风速在18 m·s-1以上(图 6),同时台风帕布移入孟加拉湾后,其外围环流为降雨提供了充沛的水汽,江南南部至华南北部大部分地区850 hPa比湿在8~12 g·kg-1 (图 7)。10日08时,沿海附近具有较高的不稳定能量,且江南地区切变线南侧维持明显暖湿气流,辐合强迫抬升作用持续加强,降水区域主要发生在低空急流轴附近。以上共同作用导致南方地区出现持续性强降水天气。12日,随着南支槽逐渐东移减弱,雨带南压减弱,此次降水过程结束。
2019年1月共有4次冷空气过程影响我国,高于常年同期(3.4次)。4次过程分别发生在15—17、20—22、26—27和1月31日至2月1日(国家气候中心,2019)。其中15—17日最大降温幅度10℃以上地区主要在东北、西藏东南部、四川北部;20—22日最大降温幅度10℃以上地区主要在新疆东南部、甘肃、青海东南部;1月31日至2月1日最大降温幅度10℃以上地区主要在东北北部、陕西中南部、山西中南部和四川西部。受冷空气影响,月内新疆西北部、青海、西藏西南部、云南东部、湖北南部、安徽南部、江苏南部、浙江北部、湖南中部等地累计降雪量达到10~25 mm,局部地区超过50 mm,其中西藏聂拉木站达126.1 mm,湖南绥宁站达51.7 mm。
5 雾-霾过程 5.1 概况2019年1月,华北、黄淮、东北等地共发生2次霾天气过程,分别为1月2—8和11—15日,2—8日霾主要影响京津冀、河南、山东中西部、陕西关中、山西、安徽北部、湖北、湖南北部等地,其中7日山西临汾PM2.5质量浓度峰值超过500 μg·m-3。11—15日受霾影响区域主要位于京津冀、河南、山东中西部、陕西关中、山西、辽宁、吉林中西部、黑龙江西南部、江苏等地,其中12日河北保定PM2.5质量浓度峰值超过500 μg·m-3。
5.2 1月11—15日雾-霾天气过程分析1月11—15日,我国中东部地区大气扩散条件持续不利,京津冀及周边地区、汾渭平原、四川盆地等地出现大范围雾-霾天气,其中京津冀地区中南部、山西、陕西关中、河南大部、山东大部、辽宁、吉林中部、黑龙江西南部的部分地区均出现重度霾天气。过程期间,北京PM2.5日均质量浓度最高达200 μg·m-3(持续3 d),单站小时质量浓度峰值达到331 μg·m-3(万寿西宫),河北中南部局地单站小时质量浓度峰值超过500 μg·m-3。此外,夜间至上午时段,华北中南部、黄淮、江淮等地的部分地区由于湿度高至饱和,多伴有大雾或浓雾天气。
从此次持续雾-霾过程的大尺度环流背景场看(图 8),11—15日,我国中东部处于西风带纬向环流控制区中,无明显槽脊活动,地面高压主体位于贝加尔湖以西,冷空气势力弱,我国中东部大部分地区位于冷高压前部的均压场控制,等压线稀疏,气压梯度小,大气扩散能力较差。同时,850 hPa有暖脊发展,华北、黄淮等地处于“暖干盖”控制,有利于水汽和污染物的积累,大气扩散能力差,在这种静稳形势下,有利于雾-霾天气的发生和维持。其中11—12日,华北中南部、黄淮等地的霾天气逐渐发展,随着地面辐合线在华北中南部一带建立并稳定维持,使污染物和水汽在这一区域不断积累,在华北中南部、黄淮中西部、汾渭平原、江汉等地有轻至中度霾,其中河北西部沿山、山西中南部、河南北部、陕西关中等地的部分地区有重度霾。13日凌晨至上午,受弱冷空气影响,华北中部部分地区的霾天气有所减弱,但华北南部、黄淮、汾渭平原等地的霾继续维持,14日白天,地面辐合线在河北中南部至河南北部一带摆动,大气扩散条件再次转差,且受污染物回流影响,华北中南部、黄淮、江淮、江汉等地有轻至中度霾,部分地区重度霾。
12—14日,地面空气湿度大,大气颗粒物吸湿增长,另外,由于高空无云或少云,地面长波辐射冷却作用明显,导致华北中南部、黄淮、江淮、江汉等地均出现大雾,局地出现能见度不足50 m的特强浓雾。
14日夜间,受冷空气和大风影响,地面偏北风逐渐加大,大气扩散能力转好,PM2.5质量浓度迅速下降,能见度逐渐好转,此次雾-霾天气过程结束。
致谢:感谢国家气象中心宋文彬提供的降水量、降水距平和温度距平资料。
国家气候中心, 2019.2019年1月中国气候影响评价[EB/OL].[2019-02-28]https://cmdp.ncc-cma.net/influ/moni_china.php. National Climate Center, 2019.Assessment of climate impact over China in January 2019[EB/OL].[2019-02-28]https://cmdp.ncc-cma.net/influ/moni_china.php(in Chinese). |
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