吕梦瑶,主要从事短期天气预报研究.Email:
2013年12月大气环流主要特征是:极涡呈偶极性分布,中心气压均较常年平均偏低,欧亚中高纬环流呈两槽一脊型;南支槽较活跃,平均位置大致位于90°E附近,副热带高压较常年同期偏强,位置偏西、偏北。12月,全国平均降水量为15.4 mm,较常年同期(10.5 mm)偏多46.7%;但地区差异较大,南方较常年同期偏多2~4成,淮河以北偏少,其中华北、黄淮等地几乎无降水。全国平均气温为-2.8℃,较常年同期(-3.2℃)偏高0.4℃;就区域来看,呈现“北暖南冷”的特征。月内,我国出现3次主要的冷空气过程和1次主要的降水过程。南方地区中旬出现一次大范围强降水和持续低温天气;中东部地区分别于上旬和下旬各出现一次雾霾天气。
The following are the main characteristics of the general circulation of atmosphere in December 2013: There are two polar vortex centers in the Northern Hemisphere with the weaker strength than normal years. The circulation presents the trough-ridge-trough pattern in middle-high latitudes. The south branch trough behaves actively, and is located near 90°E averagely. The subtropical high is stronger than normal years. Besides, it is located more westward and northward than normal years. The monthly mean precipitation is 15.4 mm, 46.7% more than normal (10.5 mm). In addition, significant difference is found in different areas: The precipitation in the major part of southern China is 20%-40% more than normal. The precipitation in the northern part to Huaihe River is less than normal, and especially, there is almost no any effective rainfall in the North of China and Huanghuai Region. The monthly mean temperature is -2.8℃, 0.4℃ higher than normal (-3.2℃) which presents a regional characteristic, i.e., the weather is warm in North China and cold in South China. There are three cold air processes nationwide and one major rainfall process in this month. There is a large-scale obvious rainfall event and persisting low temperature weather in the southern China. Meanwhile, the fog and the haze appear in the central and eastern part of China.
2013年12月,北半球极涡呈偶极性分布,中心气压均较常年平均偏低,欧亚中高纬环流呈两槽一脊型;南支槽较活跃,平均位置大致位于90°E附近,副热带高压偏强,西脊点位于120°E以东,脊线位于15°N附近。月内,南方地区出现大范围强降水和持续低温天气;中东部地区出现雾霾天气;长江以北大部降水稀少,部分地区气象干旱发展(
2013年12月,全国平均降水量15.4 mm,较常年同期(10.5 mm)偏多46.7%(
2013年12月全国降水量分布(单位:mm)
Distribution of precipitation in China in December 2013 (unit: mm)
与常年同期相比,新疆北部和南部局部、西北地区中东部部分地区、内蒙古东部局部、西藏东南部、西南地区中南部、江南南部以及华南大部降水量较常年同期偏多2成以上,其中西南地区南部和华南大部偏多2倍以上;全国其余大部地区降水量均偏少5~8成,部分地区偏少8成以上。月内,华南平均降水量118.6 mm,较常年同期(32.4 mm)偏多2.7倍,是1951年以来历史同期最大值(
2013年12月全国降水量距平百分率分布(单位:%)
Distribution of precipitation anomaly percentage in China in December 2013(unit:%)
2013年12月,全国平均气温-2.8℃,较常年同期(-3.2℃)偏高0.4℃(
2013年12月全国平均气温距平分布(单位:℃)
Distribution of temperature anomaly in China in December 2013 (unit: ℃)
2013年12月北半球500 hPa平均位势高度场(a)和距平场(b)(单位:dagpm)
Geopotential height (a) and anomaly (b) at 500 hPa in the Northern Hemisphere in December 2013 (unit: dagpm)
北半球极涡呈偶极性分布,主体位于北极圈内,极涡中心分别位于加拿大北部的伊丽莎白女王群岛和俄罗斯北部的新地岛附近。极涡中心气压均较常年平均偏低,尤其以伊丽莎白女王群岛附近极涡中心偏低明显,偏低距平超过10 dagpm。极涡中心最低气压低于500 dagpm。
欧亚中高纬环流呈两槽一脊型,低压槽分别位于乌拉尔山和东亚地区,高压脊位于贝加尔湖以西地区。与多年平均相比,欧亚中高纬呈西偏低、东偏高特征,其中西西伯利亚及其以西地区为负距平,其以东地区为正距平。以其对我国影响而言,我国北方地区为高压脊控制,同时处于正距平,导致冷空气活动偏弱,利于北方地区气温偏高。
500 hPa平均高度场上,我国北方地区受高压脊控制,南方地区处在高空槽区,同时在距平场上北高南低特征明显,对应着温度距平北高南低特征,环流形势有利于南方降水偏多,北方整体上降水偏少。
从
2013年12月亚欧500 hPa上(a)、中(b)、下(c)旬平均位势高度(单位:dagpm)
Eurasia geopotential height (unit: dagpm) at 500 hPa averaged over the 1st (a), 2nd (b) and last (c) dekad of December 2013
上旬(
中旬(
下旬(
本月共有3次明显的冷空气活动(
2013年12月主要冷空气过程
Main cold air processes in December 2013
冷空气过程 | 影响区域 | 降温幅度 | 大风、沙尘及降水天气 |
8—12日 | 新疆东部、西北地区东部、内蒙 |
气温普遍下降4~8℃,其中贵州 |
长江中下游及其以北大部分地区出现4~6级偏 |
15—19日 | 新疆东部、西北地区东部、内蒙 |
气温普遍下降4~8℃,其中华南 |
黄淮及其以北地区出现4~6级偏北风,内蒙古 |
25—27日 | 新疆东部、西北地区中东部、内 |
气温普遍下降4~8℃,其中东北 |
长江中下游及以北地区出现4~6级偏北风,内 |
此次冷空气是一次全国中等强度的冷空气,全国大部地区气温普遍下降4~8℃,其中内蒙古中部、东北大部和华北北部局地降温达13~15℃;河北唐山(13.3℃)、霸州(13.2℃)2站的日降温幅度突破历史极值,华北北部、东北地区达到强冷空气标准。冷空气过程中,长江中下游及其以北大部分地区出现4~6级偏北风,内蒙古东部和东北地区东部出现6级以上大风,东部海区有7~9级大风,其中渤海、黄海海域阵风可达10级;内蒙古东部、东北中南部有小到中雪。
根据500 hPa位势高度场和地面气压场的演变,此次冷空气过程可以分为8—9和10—12日两个阶段,前期为低槽东移型,后期呈现出小槽发展型的特点(
7日20时(图略),我国北方大部地区处于纬向环流中,蒙古高原东部有一个较浅的短波槽,槽后是-32℃的冷舌,由于温度槽落后于高度槽,短波槽在东移过程中逐渐加强。从地面气压场上看(图略),蒙古高压位于贝加尔湖以西,高压中心达1050 hPa,冷锋位于内蒙古中部一直到华北地区西北部。8日20时(
2013年12月8日(a)、11日(b) 20时500 hPa位势高度场(实线,单位:dagpm)及温度场(虚线,单位:℃)
Geopotential heights (bold lines, unit: dagpm) and temperature (dashed lines, unit: ℃) at 500 hPa at 20:00 BT 8 (a), 11 (b) December 2013
10日08时(图略),冷空气中心依然盘踞在贝加尔湖东北部,中心强度-44℃,低涡位置偏北,中心强度504 dagpm,低涡南部高空槽伸入内蒙古中东部;海平面气压场上,蒙古高压势力减弱,中心强度只有1035 hPa,高压前沿侵入我国西北地区大部、华北西部,地面冷锋从东北一直扫到华北北部。到了10日20时(图略),500 hPa高度场上,冷空气中心与低涡中心重合,控制内蒙古中东部和东北地区大部,低涡中心伸出的低槽与渤海湾、江淮地区短波槽合并为东亚大槽,我国北方大部地区处于槽后西北气流控制中,有利于冷空气的南下;此时海平面气压场上,蒙古高压继续南压,中心强度继续维持1035 hPa,冷锋快速移至山东半岛至江淮西部。11日08时,我国中东部继续维持此环流形势,对应地面2 m 24 h变温场,内蒙古大部、西北地区东部出现了大范围-6℃的变温,其中河北北部、青海东部局地出现了-9℃的变温。11日20时(
12月,我国的主要降水过程有1次(
2013年12月主要降水过程
Main precipitation process in December 2013
降水时段 | 主要影响系统 | 影响区域及降水强度 |
13—17日 | 南支槽、副热带高压、高空冷涡、低涡切变 | 西南地区东南部、江南大部、华南大部出现大到暴雨天气,云南东南部、广西东部、海南东部、广东大部、江西南部、福建西部降水量有大暴雨到特大暴雨,其中海南局部过程降水超过特大暴雨量级。 |
12月13—17日,南方地区出现一次大范围强降水过程。华南、江南南部和东部及贵州南部、云南南部累计降水量有50~120 mm,海南东部150~300 mm,万宁局地400~522 mm;云南南部、广西东部和广东中西部150~250 mm。期间,云南北部和东部、贵州西部和中部、安徽东南部和浙江西北部等地出现雨转雪或雨夹雪天气,累计降水量有10~40 mm,局地50~85 mm。12月14日08时至15日08时海南万宁日降水量达322.6 mm,超过当地12月最大日降雨量(161 mm)(
这次降水天气过程主要由南下冷空气与东移短波槽、南支槽共同引起,并且在低层有低涡、切变线和急流相配合。具体分析如下:
13日08时(图略),500 hPa高度场上,亚洲中高纬度主要为两槽一脊环流形势,中西伯利亚北部存在一阻塞高压,副热带高压呈东西带状分布,西伸脊点位于115°E附近,位置较偏东,南支槽位于95°E附近,将孟加拉湾的水汽源源不断地输送到我国华南地区。850 hPa风场上,华南北部存在两个低值系统,切变线位于广西北部,华南地区存在弱风速辐合。地面气压场上,冷锋压至华南地区中部,在华南地区、西南地区东部出现零星的小雨量级降水,表明此阶段的降水主要由冷暖气流交汇引起。
14日08时(图略),500 hPa高度场上,高原上有短波槽东移,南支槽略往东移,与之对应的西北太平洋副热带高压明显东撤,西伸脊点东撤至125°E附近,欧亚低纬度经向度增大,我国江南、华南地区处于南支槽前西南气流控制中,给持续降水提供了充足的水汽供应。850 hPa风场上,江南大部以偏东风为主,风速较小(4 m·s-1左右),华南地区以偏南风为主,风速均达8 m·s-1,二者交汇于江南南部至华南北部,风速辐合较弱。地面气压场上,冷锋虽然过境,但江南、华南大部气温较低,降水范围较13日08时略往北扩,在广西中部出现了大到暴雨量级降水。
15日08时(图略),500 hPa高度场上,高原上短波槽东移加强,南支槽继续维持在95°E附近,西北太平洋副热带高压快速西伸加强,西脊点达到115°E附近,副高西侧偏南气流不断引导暖湿气流向江南、华南地区输送水汽;温度场上,从我国西北地区东部伸入一冷舌,中心强度-32℃,温度槽落后高度槽,说明高原南下的短波槽还将继续发展;在850 hPa风场上,华南一带风力加强(12~14 m·s-1),北方渗透而下的冷空气,与海上吹来的偏南大风交汇于华南一带;地面观测场上,降水范围迅速向北扩展,江南南部、华南地区以中到大雨为主,其中云南东南部、广西中西部、广东西南部、海南岛东部局地出现了暴雨或大暴雨,海南万宁24 h累计降水量达到了特大暴雨级别(323 mm),此外,四川南部、贵州西部、云南北部出现小雪或雨夹雪天气。
16日08时(图略),在500 hPa高度场上,高原上东移南下的短波槽与南支槽合并,我国南方大部地区处于槽前西南气流控制中,副热带高压东退,西脊点位于125°附近,温度场上,东北冷涡向南分裂出小股冷空气至四川北部,中心强度-28℃,温度槽落后于高度槽;850 hPa风场上,江南、华南地区风力加大(12~18 m·s-1),雷州半岛存在一个低值系统,暖式切变线位于广东南部;海平面气压场上,江南、华南地区等压线密集,气压梯度加大,对应锋面过境,冷暖气流交汇使我国南方大部的降水天气继续维持,强降水区域向东向北扩展,长江以南大部地区以中到大雨为主,其中江南南部、华南东部、云南东南部局地出现了暴雨或大暴雨,此外,四川南部、贵州大部、云南北部和东部出现小到中雪或雨夹雪天气,湖南中部局地出现了冻雨。
17日08时(图略),在500 hPa高度场上,东北冷涡位于内蒙古东部,其南部低槽加强,南支槽东移至105°E附近,西风带环流系统经向度加大,我国中东部受槽前西南气流影响,来自南海的水汽继续源源不断的补充,温度场上,冷空气继续渗透南下,东北冷涡中心强度-40℃,此外,-20℃冷舌位于我国西南地区东部、江南西北部;在850 hPa风场上,江南地区东部一致受偏东风影响,江南地区西部、西南地区东部和华南大部受偏北风控制,风速辐合不明显;海平面气压场上,我国南方地区等压线密集,风速较大,大到暴雨量级的降水落区逐渐东移至江南地区东部和华南地区中东部,在云南东北部、贵州南部、江苏南部和浙江北部局地出现了小雪或雨夹雪天气,降水强度减弱,本次过程趋于结束。
18日08时(图略),在500 hPa高度场上,东北冷涡继续维持,南支槽缓慢西撤至100°E附近,我国南方地区上空西风环流较平直,在江南西北部存在一个浅槽;850 hPa风场上,我国南方大部地区一致受东北风控制,风速较大(12~18 m·s-1),没有明显的风速辐合;海平面气压场上,冷锋已经南压入海,随着干冷空气的东移南下,逐渐切断西北太平洋的水汽供应,此次降水结束。
12月,我国中东部出现了两次较大范围的雾霾天气,分别出现在12月1—8和22—25日(
从环流形势上看,12月1—8日,我国中东部处于西风带纬向型气流控制之下,无明显槽脊活动,在500 hPa距平场上,黄河以北较常年同期偏高0~8 hPa,黄河以南大部地区较常年同期偏低0~4 hPa,副高呈块状分布,西脊点位于140°E附近,较常年同期偏东,南支槽偏西偏弱,来自孟加拉湾的水汽无法输送到我国中东部地区(
2013年12月1—8日北半球平均500 hPa高度(a,单位:dagpm)及距平(阴影)、海平面气压(b,单位:hPa)及距平(阴影)
Geopotential height (a, unit: dagpm) and anomaly (b, unit: dagpm, shaded) at 500 hPa, sea-level pressure (b, unit: hPa) and anomaly (unit: hPa, shaded) in the Northern Hemisphere from 1 to 8 December 2013
从近地面风场和相对湿度场来看(图略),中东部地区位于地面弱高压系统后部的偏南气流控制下,地面10 m风速一般小于2 m·s-1,不利于污染物和水汽的扩散。此外,由于处于高压后部,水汽条件较差,地面2 m相对湿度一般在90%以下,不利于1000 m以下低能见度天气维持。故此次过程以霾和轻雾为主,未观测到成片大雾。
通过对特征物理量的分析发现,在地面弱高压后部偏南气流的影响下,长江以南大部地区混合层高度多在1.2 km以下(图略),加上近地层风速维持低值(0~2 m·s-1),故而地面水平通风系数小(图略)。此外,在静稳天气形势下,垂直交换系数也较小(-15~0)。上述分析表明大气水平和垂直扩散能力均较弱,有利于污染物的积聚和雾、霾天气的维持。
感谢国家气象中心张永恒提供的降水量、降水距平和温度距平资料。
安林昌.2013.2013年2月大气环流和天气分析.气象, 39(5):659-664.
樊利强.2012.2011年12月大气环流和天气分析.气象, 38(3):358-364.
国家气候中心.2013.2013年12月中国气候影响评价.
花丛.2013.2012年12月大气环流和天气分析.气象, 39(3):394-400.
张碧辉.2013.2013年3月大气环流和天气分析.气象, 39(6):795-800.
朱乾根, 林锦瑞, 寿绍文, 等.2000.天气学原理和方法(第四版).北京:气象出版社, 266-296.