2022年8月,全国平均气温为22.4℃,较常年同期(21.1℃)偏高1.3℃,全国平均降水量为82.4 mm,较常年同期(107.1 mm)偏少23.1%。月内,高温日数异常偏多,区域高温过程持续影响我国;长江流域等地气象干旱持续发展;8次区域暴雨过程影响我国,与常年同期相比呈北多南少;生成和登陆台风均略偏少;强对流天气多发,局地受灾重。
1 天气概况 1.1 降水2022年8月,全国平均降水量为82.4 mm,较常年同期(107.1 mm)偏少23.1%,为1961年以来历史同期第三少(国家气候中心,2022)。从空间分布看,东北地区北部、华北大部、华南南部及云南、四川东南部和北部、重庆北部、青海东部、甘肃西南部、陕西东北及南部、内蒙古中部、山东大部、江苏北部等地降水量在100 mm以上,华南南部及云南南部、山西北部、山东中东部等地降水量在200 mm以上,局地超过400 mm;全国其余大部地区降水量普遍在100 mm以下,其中新疆南部和北部部分地区、内蒙古西北部、甘肃西北部、青海西北部、湖南中部、江西中西部部分地区降水量不足10 mm(图 1);与常年同期相比(图 2),东北中部及北部、华北中部及内蒙古中东部、甘肃中部、青海西部和东北部、新疆中西部、西藏西南部等地偏多5成至2倍;山西北部、内蒙古中部、新疆西部等地部分地区偏多2倍以上;全国其余大部地区降水偏少或接近常年同期,华中大部、华东中南部、华南北部及新疆北部和东南部、甘肃西北部、内蒙古西北部和东北部、西藏中东部、四川东南和西南部、重庆大部等地偏少5~8成,江西中部、湖南大部、新疆局部等地偏少8成以上(国家气候中心,2022)。
2022年8月,全国平均气温为22.4℃,较常年同期(21.1℃)偏高1.3℃,为1961年以来历史同期最高(图 3)。全国除东北大部及内蒙古东北部、新疆西部等地部分地区气温偏低外,其余大部地区气温偏高或接近常年同期,其中华东大部、华中、西北大部、西南大部及西藏东部等地偏高2~4℃,局部偏高4~6℃(国家气候中心,2022)。
2022年8月北半球500 hPa平均位势高度场及距平场的水平分布(图 4)表明,北半球环流形势有以下主要特点。
8月,北半球极涡呈偶极型分布,两个中心分别位于北极圈内法兰士约瑟夫地群岛北部附近和巴芬岛,两个极涡中心强度均低于544 dagpm(图 4a)。从距平场可以看出,法兰士约瑟夫地群岛北部附近极涡对应弱的负距平,巴芬岛的极涡附近有明显的负距平,负距平中心值约为-4 dagpm,这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。北半球中高纬西风带呈5波型分布,其中北美地区阿拉斯加附近的高空槽对应正距平(4 dagpm),亚洲北部的高空槽对应较强的负距平,贝加尔湖以北存在一个明显的负距平中心,达-10 dagpm。亚洲大陆主要受“两槽一脊”的控制,两支高空槽分别位于西西伯利亚地区和切尔斯基山脉以南,两支高空槽均对应负距平。
8月西太平洋副热带高压(以下简称副高)呈带状分布,588 dagpm等高线几乎环绕全球,副高西脊点位于82°E附近(图 4a),较2018—2021年以及多年气候平均明显偏西(王皘和张玲,2018;周冠博和高拴柱,2019;2021;刘达和张玲,2020)。副高脊线较往年同期明显偏北,西伸脊点偏西。副高位置明显偏西,强度偏强,东亚大陆大部为宽阔的高压区,并伴有2 dagpm的正距平,从而导致我国高温日数异常偏多,长江流域等地气象干旱持续发展;月内台风活动偏少,除登陆台风木兰和马鞍影响华南地区外,另3个台风均在远海生成,其中台风轩岚诺在8月底生成。
2.2 环流演变与我国天气图 5所示为8月上、中、下旬欧亚地区500 hPa平均高度场环流形势。上旬(图 5a),欧亚中高纬地区大气环流形势为较弱的“两槽两脊”,咸海以东地区及我国东北地区为低槽区;里海北部为强高压脊,贝加尔湖南侧为弱的高压脊,我国中纬度地区环流比较平直,导致旬内影响我国的冷空气偏弱;旬内副高位置偏西偏北,脊线、西脊点分别位于32°N、92°E附近,因此,旬末生成的2207号台风木兰路径呈现西北行转西行的特征,登陆广东徐闻。上旬的主要天气有:8月3—4日,受低涡切变线与偏东风低空急流影响,华南地区大部出现暴雨,局地大暴雨;8—10日受低层切变线和低空急流影响,华北、黄淮地区出现暴雨,其中河北邢台及山西沂州、山东潍坊和青岛等地局地降水量为200~300 mm,河北邢台局地达320~354 mm;9—11日,台风木兰和低空急流在华南地区及云南造成较强降水,广东中南部、广西南部、海南岛中西部、云南南部等地出现暴雨到大暴雨,局地特大暴雨,台风登陆点附近广东阳江局地降水量达350~439 mm。
中旬(图 5b),亚欧中高纬地区呈现“两槽两脊”型,黑海北部的高压脊发展,贝加尔湖附近的高压脊强度减小,东北地区的槽区略微南移,副高稍有南落,588 dagpm等高线北界南落至38°N附近,华北地区的高温有所缓解;副高南落导致旬内近海无台风活动,仅有2208号台风米雷在远海生成并向东北方向移动。与此同时,由于西南季风加强和副高西伸,副高西侧西南暖湿气流强劲,在低涡切变线、短波槽及低空急流的配合下,致使我国西北地区东部、华北、东北和黄淮地区出现强降雨过程,缓解了前期的高温及气象干旱。中旬主要天气过程有:8月13—15日,受低涡切变线和低空急流影响,西北地区东部、华北、东北地区等地累计降水量为50~150 mm,其中内蒙古鄂尔多斯和辽宁大连局地为200~270 mm;17—19日,西北地区、华北、东北地区、黄淮等地出现大到暴雨,河北衡水和沧州局地降水量为180~304 mm。
下旬(图 5c),中高纬环流形势有所调整,前期黑海北部的高压脊持续发展并东移至乌拉尔山附近,巴尔喀什湖附近为一横槽,东北地区的低槽继续发展,呈现“西高东低”形势。副高进一步南落并加强西伸,脊线和西脊点分别位于40°N、77°E附近,我国西南、华中及华南地区受高压控制,高温加剧,长江流域等地气象干旱持续发展。旬内2209号台风马鞍生成并向西偏北方向移动,登陆广东电白;2210号台风蝎虎与2211号台风轩岚诺在远海150°E附近生成。下旬的主要天气过程有:8月21—22日,受切变线和低空急流的影响,西北地区、华北、东北地区、黄淮地区出现大雨到暴雨,陕西商洛、河南南阳、山西吕梁以及河北张家口、石家庄、衡水和沧州、山东德州、潍坊和青岛等地累计降水量达100~160 mm,河北衡水和沧州等局地累计降水量达180~304 mm;24—26日,受台风马鞍影响,广东南部、广西中南部、海南岛、云南西部和南部等地累计降水量有50~100 mm,广东江门、阳江、茂名和湛江,广西防城港和崇左,海南海口、澄迈、东方和乐东等地部分地区累计降水量达150~230 mm,广西防城港局地高达250~344 mm;27—30日,低涡切变系统在西北地区东部、四川盆地至黄淮一带造成较强降水,四川巴中、达州、广元、成都及重庆城口和开县、陕西汉中等地达200~484 mm;上述地区最大小时降水量30~62 mm。
3 高温天气 3.1 概况8月,江南、江汉、江淮大部等地出现大范围持续高温天气,高温日数多、影响范围广。江南大部、江淮南部、江汉南部及重庆大部、新疆东南部等地高温日数普遍有10~20 d,其中湖南东南部、江西中东部、福建西北部、浙江大部超过20 d;与常年同期相比,上述地区高温天数普遍偏多5~10 d,江苏东南部、浙江大部、福建西北部、湖南东南部及上海超过10 d。有29个站日最高气温达到或超过极端阈值,其中5个站破历史极值,59个站极端连续高温日数达到或超过历史极值。中央气象台自7月21日开始连续发布高温预警,8月1—30日持续发布总计60期高温预警,其中包括黄色预警22期,橙色预警16期,红色预警22期。
3.2 干热特征明显8月高温过程中,位于里海北部40°~60°E的大陆高压脊异常偏强,正距平达14 dagpm(图 4b),伊朗高压异常东伸,副高与伊朗高压几乎打通,强度明显偏强,强度中心偏西(图 5),为异常高温的形成创造了有利的环流条件。高压脊前和副高内强烈的晴空辐射、下沉增温等因素共同导致了持续异常偏长偏强的高温天气。
8月我国大范围的高温天气主要集中在四川盆地、长江中下游和东部沿海地区,单日极大值为重庆北碚的45℃,突破历史极值。在暖高压的控制之下,盛行下沉气流有利于地面增温,加之大范围高压控制下空气较为干燥,不易成云,使得太阳辐射更容易到达地面,导致高温强度强、范围大。8月中旬,四川盆地、陕西南部、江汉、江淮西部、江南中北部等地出现37℃以上高温天气,四川东部、重庆、陕西东南部、湖南西北部、浙江中部等地达40~43℃。以北碚为代表站,可见8月高温过程呈现温度持续攀升、干热特征明显的特征(图 6),9—27日,北碚站温度露点差超过20℃。18日、19日,北碚最高温度达45℃,温度露点差分别为26.4℃、27.0℃,该站持续的高温过程在29日开始的降水过程后方得到缓解。
8月20日,四川盆地、陕西南部、江汉、江淮、江南及贵州东部等地的部分地区出现35℃以上高温天气,四川东北部、重庆、湖北西部和东南部、湖南西北部、浙江中东部等地40~43℃,重庆彭水43.9℃;四川、重庆、陕西、湖南、湖北、浙江等地共65个国家站气温突破历史极值。以浙江杭州为例,强下沉运动区与极端高温对应良好,由于干绝热下沉,存在逆温层,逆温层抑制对流运动的发展和水汽垂直输送,导致副高控制地区的天气以晴朗、少云、微风、炎热为主。
8月20日20时,浙江杭州逆温层底位于925 hPa以下,热量在逆温层底交换,使近地层快速升温。逆温层的存在有利于边界层内热量积蓄及高温的形成和维持。
4 主要降水过程 4.1 概况2022年8月全国平均降水较常年同期偏多,主要的降水过程有8次(表 1),其中热带气旋活动造成的降水过程有2次,均影响华南地区和西南地区东部,影响范围集中。全国共有34个国家级气象站日降水量突破8月历史极值,主要分布在河北、内蒙古、山西、甘肃等地,其中河北任县(298.7 mm)、巨鹿(201.3 mm)、内蒙古伊金霍洛旗(169.8 mm)等19个站突破历史极值。
台风马鞍导致的降水以台风内核降水和台风外围雨带降水为主,无冷空气作用,主要水汽通道来自南海西南季风的输送。“马鞍”于菲律宾吕宋岛以东洋面生成后向西偏北方向移动,强度缓慢加强,穿过吕宋岛后以强热带风暴级的强度进入南海,并于25日10:30前后以台风级的强度(12级,33 m·s-1)登陆广东电白沿海。受其影响,24—26日,广东南部、广西中南部、海南岛、云南西部和南部等地累计降水量达50~100 mm,广东江门、阳江、茂名和湛江,广西防城港和崇左,海南海口、澄迈、东方和乐东等地部分地区达150~230 mm(图 8)。
“马鞍”登陆前,我国华南大部地区受副高控制,地面气温较高,不稳定能量较大,“马鞍”受到副高南侧气流引导西偏北行(图 9a),24日白天至夜间,强降水主要由其北侧螺旋雨带造成,主要发生在广东沿海地区。随着台风趋向华南沿海,大陆高压有所减弱。“马鞍”登陆前后台风的低层入流和高层出流都很强(图略),台风结构紧凑,台风中心附近的深对流发展旺盛,故登陆过程的强降水和强风主要集中在登陆点附近(图 9b),25日白天,主要降水落区集中在广东大部及海南等地,局地出现短时强降水。台风登陆后,沿着带状副高南缘向偏西方向移动,25日夜间至26日白天,降水区进一步向西推进,主要集中在台风路径北侧,包括广东西部、广西中南部及云南南部,其中广西防城港局地累计降水量达250~344 mm。
8月,南海及西北太平洋的台风活动特点为:生成与登陆均偏少、双台风活动频繁。具体为共有5个台风生成(图 10),生成个数较常年同期(5.6个)偏少0.6个;2个台风(“木兰”和“马鞍”)在我国登陆,登陆台风个数较常年同期(2.3个)偏少0.3个;“马鞍”与“蝎虎”分别于8月21日14时和22日14时生成,22日14时至25日20时为双台风共存阶段;“轩岚诺”与其南侧的热带扰动在8月30日下午至9月1日互旋并最终合并。
2022年第7号台风木兰于8月9日上午在南海中西部洋面上生成,并逐渐靠近我国华南沿海,强度逐渐加强,于10日10:50前后登陆广东徐闻沿海,登陆强度为热带风暴级(9级,23 m·s-1),受“木兰”影响,广东沿海、海南岛东北部沿海、广西东部及东沙、西沙群岛出现8~9级阵风,局地达10~12级,最大阵风出现在广东阳江(南鹏岛站,12级,34.3 m·s-1)。虽然“木兰”的强度仅为热带风暴级,但其造成的降水影响不可小觑,受“木兰”及低涡切变线等影响,8月9—11日华南地区及云南出现较强降雨过程,广东中南部、广西南部、海南岛中西部、云南南部等地累计降水量为50~150 mm,广东珠江口和西部沿海、广西东南部沿海、海南岛西北部在180~300 mm,广东阳江局地达350~439 mm(图 11)。
南海台风木兰生成于季风槽中,台风中心附近缺少有组织的深对流,低层同时存在多个环流中心,大风区呈不对称分布(图 12a)。9日白天,受台风外围气流和副高边缘气流辐合的影响,广东南部对流活动活跃,沿海地区阵风风力达8~10级,多阵性降水。10日白天,“木兰”强度略有加强,中心附近对流组织性有所改善(图 12b)。“木兰”登陆后向偏西方向移动,台风本体降水影响粤西沿岸、广西南部及海南部分地区。
今年第11号台风轩岚诺于8月28日14时在西北太平洋洋面上生成,30日凌晨加强为超强台风级,9月2日早晨减弱为强台风级,4日夜间在东海再度发展为超强台风级,5日在东海北部转向东北方向移动,并于7日凌晨在韩国南部海岸登陆, 登陆时为强台风级(45 m·s-1,950 hPa)。
“轩岚诺”路径和强度复杂多变,预报难度较大。“轩岚诺”在路径方面呈现罕见的“V型”特征,这主要是其先西行之后停滞,再转向偏北方向移动所导致;“轩岚诺”和其南侧的热带扰动发生互旋和合并,导致其路径、强度和结构突变。基于双台风发生相互作用的“藤原效应”(Fujiwhara,1921;1923),Lander and Holland(1993)提出的订正模型,即双台风在开始几个小时内逐渐接近,然后是一段时间相对稳定的气旋式互旋,最后是气旋式的合并或远离。8月30日下午至9月1日,“轩岚诺”和其南侧的热带扰动发生气旋式互旋,两个系统的中心距离由805 km(8月30日14时)减小至408 km(9月1日08时),热带扰动的云团逐渐拉长、丝化最终并入“轩岚诺”,成为其外围螺旋雨带的一部分。
“轩岚诺”生成于海表面温度高于29℃的广阔暖洋面上,生成初期即开始快速增强,直至发展成为超强台风,在琉球群岛以东达到其极值强度(62 m·s-1,915 hPa),24 h内最大加强速率高达27 m·s-1;吞并其南侧的热带扰动后,在干空气侵入及海洋负反馈的共同作用下,“轩岚诺”强度快速减弱。
8月,受持续高温雨少影响,长江流域气象干旱持续发展,发生大范围夏伏旱事件,8月27日,长江流域中旱及以上面积最广达176.7万km2,其中特旱达25.4万km2。长江流域自7月以来干旱日数达27.1 d,较常年同期偏多16.4 d,为1961年以来历史同期第1多。持续高温干旱造成重庆多地先后发生多起山林火灾;长江干流及洞庭湖和鄱阳湖水位较常年同期明显偏低,对部分地区水资源及电力保供影响较大;高温热害叠加干旱对秋粮及秋收作物、经济作物、蔬菜等生长发育不利,四川、重庆、湖北、湖南、江西、安徽等省份农牧业受旱较重(国家气候中心,2022)。
6.2 强对流天气8月,全国共发生5次强对流天气过程,福建、江苏、内蒙古、青海、甘肃、安徽、黑龙江、新疆、贵州、陕西、河北、山西和云南等13个省份部分地区遭受雷电、大风、冰雹等强对流天气影响,其中内蒙古和云南等地受灾较重(国家气候中心,2022)。
致谢:感谢国家气象中心王冠岚、胡艺提供的降水量、降水距平和温度距平资料。
国家气候中心, 2022.2022年8月中国气候影响评价[EB/OL]. http://cmdp.ncc-cma.net/influ/moni_china.php?product=moni_assessment. National Climate Centre, 2022. Impact Assessment of August 2022 in China [EB/OL]. http://cmdp.ncc-cma.net/influ/moni_china.php?product=moni_assessment(in Chinese).
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