2020年10月大氣環(huán)流和天氣分析*

聶高臻 高拴柱

國家氣象中心，北京 100081

提 要： 2020年10月北半球大氣環(huán)流特征主要表現(xiàn)為極渦呈偶極型，強(qiáng)度與常年平均相近;西太平洋副熱帶高壓在130°E附近斷裂成東西兩環(huán),整體而言其強(qiáng)度相比常年平均明顯偏強(qiáng)，東段位置顯著偏東偏北;月內(nèi)副熱帶高壓經(jīng)歷了東退減弱又再次西進(jìn)的過程。10月全國平均降水量為30.1 mm，較常年同期偏少16%。全國平均氣溫為10.4℃，接近常年同期。月內(nèi)有4次全國性冷空氣過程，以中等強(qiáng)度冷空氣為主，20—23日為一次較強(qiáng)冷空氣，并引發(fā)了揚(yáng)沙天氣。共有兩次暴雨過程，一次由弱冷空氣背景下低層切變線引起，另一次由臺(tái)風(fēng)引發(fā)。西北太平洋及南海共有7個(gè)臺(tái)風(fēng)生成，較多年平均偏多3.3個(gè)；其中有1個(gè)臺(tái)風(fēng)登陸。月內(nèi)發(fā)生一次霧-霾天氣過程。另外，華西秋雨較常年同期偏多，降水時(shí)長偏長。

1 天氣概況

1.1 降 水

2020年10月，全國平均降水量為30.1 mm，較常年同期(35.8 mm)偏少16%(國家氣候中心，2020)。由10月全國降水量空間分布(圖1)可見，降水量超過50 mm的地區(qū)有江南北部、江淮中西部、江漢地區(qū)、陜西南部、甘肅南部、西南大部、華南西部，其中重慶、湖北南部、湖南北部、安徽西南部、廣西南部、雷州半島和海南等地降水量有100～200 mm，局部超過200 mm，湖南花垣(372.6 mm)的連續(xù)降水量達(dá)歷史極值；降水不足10 mm的地區(qū)有西北地區(qū)大部、內(nèi)蒙古中西部、華北大部、山東大部、遼寧西部、西藏大部、福建大部、廣東東北部等。

全國大部地區(qū)降水接近常年同期或偏少，其中華北大部、西北大部、內(nèi)蒙古中西部、黃淮東部、江南東南部、華南東北部、西藏大部、云南中部等地偏少2～8成，部分地區(qū)偏少8成以上。東北北部、內(nèi)蒙古東北部、甘肅南部、陜西西南部、四川北部和東南部、重慶南部、湖北大部、安徽南部、廣西中部、雷州半島等地偏多5成至1倍，其中東北北部的部分地區(qū)偏多1倍以上(圖2)。

1.2 氣 溫

2020年10月，全國平均氣溫為10.4℃，接近常年同期(10.3℃)(國家氣候中心，2020)。西藏大部、青海南部、四川西部、云南西北部和黑龍江北部部分地區(qū)氣溫較常年同期偏高1～2℃，局部地區(qū)偏高2℃以上；新疆北部和中部、內(nèi)蒙古中西部、四川東部、重慶大部、湖北中部、湖南大部、貴州大部、廣西大部等地偏低1～2℃，局部地區(qū)偏低2℃以上(圖3)。

圖1 2020年10月全國降水量分布(單位：mm)

圖2 2020年10月全國降水量距平百分率分布(單位：%)

2 環(huán)流特征

2.1 環(huán)流特征

2020年10月，北半球極渦呈偶極型分布特征(圖4a)。一個(gè)極渦中心位于格陵蘭島，中心強(qiáng)度在524 dagpm以下，與常年同期平均相比距平值約為-12 dagpm(圖4b)，較常年同期明顯偏強(qiáng)；另一個(gè)中心位于新西伯利亞群島附近，中心強(qiáng)度在524 dagpm以下，該處距平中心為-2 dagpm。另外在斯瓦爾巴群島附近有14 dagpm的正距平中心?？傮w而言，極渦強(qiáng)度與常年平均相當(dāng)。

北半球 500 hPa中高緯環(huán)流呈多波型分布，歐亞地區(qū)呈“兩槽兩脊”型(圖4a)，其中一個(gè)高空槽位于外興安嶺至日本海，與多年平均位置相近，強(qiáng)度相當(dāng)或略偏強(qiáng)；另一個(gè)位于中西伯利亞至巴爾喀什湖一帶，相應(yīng)位置有位勢高度負(fù)距平(圖4b)，對(duì)應(yīng)10月我國冷空氣活動(dòng)較為頻繁。

10月，副熱帶高壓(以下簡稱副高)呈東西兩環(huán)。588 dagpm線在130°E附近斷裂(圖4a)，對(duì)應(yīng)在22°N、 130°E處有位勢高度負(fù)距平(圖4b)。東段副高平均脊線位于25°N附近，西脊點(diǎn)位于140°E附近，較常年平均(22°N、128°E)(曹越男和高栓柱，2019；王慧等，2020)相比明顯偏東偏北，強(qiáng)度偏強(qiáng)(圖4b)。西段副高呈東西分布的狹長帶狀，平均脊線位于23°N附近，588 dagpm線東西脊點(diǎn)橫跨95°～134°E(圖4a),在距平場上表現(xiàn)為弱正距平；此外在20°N以南的南海至孟加拉灣一帶有弱負(fù)距平(圖4b)。在此形勢下，10月有1個(gè)遠(yuǎn)海臺(tái)風(fēng)受東環(huán)副高引導(dǎo)，生成后北上在日本以南洋面轉(zhuǎn)向；另外有5個(gè)臺(tái)風(fēng)受西環(huán)副高影響，在20°N以南向西移動(dòng)，影響我國南海地區(qū)并在中南半島減弱消散。

圖3 2020年10月全國氣溫距平分布(單位：℃)

圖4 2020年10月北半球500 hPa平均高度場(a)和平均距平場(b)(單位：dagpm，等值線間隔為2 dagpm)

2.2 環(huán)流演變與我國天氣

圖5為10月上、中、下旬歐亞地區(qū)500 hPa平均環(huán)流形勢場。上旬，東歐平原存在阻塞高壓，位于阻塞高壓下游的我國大部分地區(qū)環(huán)流平直(圖5a)。我國天氣整體上變化較為平緩，冷空氣活動(dòng)較弱。3—6日,受中等強(qiáng)度冷空氣影響，我國大部地區(qū)出現(xiàn)4～6℃降溫，并出現(xiàn)4～6級(jí)風(fēng)，部分地區(qū)陣風(fēng)達(dá)8～9級(jí)。在我國西南地區(qū)，分裂東傳的短波槽結(jié)合副高西側(cè)輸送的水汽，間斷性引發(fā)華西秋雨。8—10日，華北中南部、黃淮西部及遼寧西部等地出現(xiàn)霧-霾天氣，其中京津冀部分地區(qū)有大霧。在30°N以南，副高分裂為東西兩環(huán)，遠(yuǎn)海生成的臺(tái)風(fēng)燦鴻在東環(huán)副高的引導(dǎo)下，在日本以南洋面轉(zhuǎn)向匯入西風(fēng)帶。

10月中旬，阻塞高壓崩潰，歐亞中高緯地區(qū)呈“兩槽一脊”型，東亞地區(qū)中高緯環(huán)流的經(jīng)向度有所增加，我國東北地區(qū)受低壓槽控制(圖5b)。旬初有冷空氣影響我國北方地區(qū)，并帶來4～6℃降溫，局地降溫8℃左右；并伴有4～5級(jí)風(fēng)，陣風(fēng)達(dá)6～7級(jí)；西北地區(qū)東南部、華北南部、黃淮西部等地有小到中雨，內(nèi)蒙古東北部、東北地區(qū)北部有雨夾雪或雪。16—18日，華西地區(qū)多陰雨天氣。17—20日，華北中南部大氣擴(kuò)散條件轉(zhuǎn)差，有輕度霾天氣。在中低緯地區(qū)，西環(huán)副高減弱東退，在南海有兩個(gè)臺(tái)風(fēng)生成，均受北側(cè)副高引導(dǎo)向偏西方向移動(dòng)。其中臺(tái)風(fēng)浪卡以強(qiáng)熱帶風(fēng)暴強(qiáng)度登陸海南瓊海，是10月唯一的登陸臺(tái)風(fēng)。

10月下旬，歐亞地區(qū)中緯度呈“三槽兩脊”形勢，槽脊加深，波長變短，我國北方地區(qū)受槽后西北氣流控制(圖5c)，冷空氣活動(dòng)較為頻繁。中旬末到下旬初(20—23日)，有較強(qiáng)冷空氣影響我國北方地區(qū)，導(dǎo)致大范圍4～8℃降溫；伴隨7～9級(jí)陣風(fēng)，局部達(dá)10～11級(jí)；內(nèi)蒙古中西部、甘肅西部、山西北部出現(xiàn)揚(yáng)沙或沙塵天氣；西藏東北部、青海、川西高原、內(nèi)蒙古東北部、黑龍江西北部等地有小到中雪或雨夾雪，內(nèi)蒙古東北部和黑龍江西北部局地有大到暴雪；東北地區(qū)中東部有小到中雨。23—27日，有中等強(qiáng)度冷空氣自西向東影響北方地區(qū)，本次過程影響范圍較小，新疆北部、西北地區(qū)東部、內(nèi)蒙古大部、華北、東北地區(qū)等地出現(xiàn)4～6℃降溫，局地降溫6～8℃；另外伴有4～5級(jí)風(fēng)，陣風(fēng)達(dá)6～7級(jí)；西北地區(qū)東部和東北地區(qū)有弱雨雪天氣。24—26日，受高壓后部偏南氣流控制，華北中南部、汾渭平原等地?cái)U(kuò)散條件較差，出現(xiàn)霧-霾天氣，隨著冷空氣到來霧-霾逐漸消散。10月29日至11月2日，又有一股中等強(qiáng)度冷空氣影響我國北部地區(qū)，新疆和西北地區(qū)東部、華北、東北、黃淮等地有4～8℃降溫，內(nèi)蒙古東部、東北地區(qū)西部等局地降溫10℃以上，北方大部地區(qū)有4～6級(jí)風(fēng)，局部地區(qū)風(fēng)力為7級(jí)、陣風(fēng)達(dá)8～9級(jí)，新疆南疆盆地、內(nèi)蒙古西部伴有沙塵天氣；新疆北部、內(nèi)蒙古東北部、黑龍江西北部部分地區(qū)有中到大雪，局地暴雪。中低緯地區(qū)，隨著副高再次加強(qiáng)西伸，臺(tái)風(fēng)沙德爾、莫拉菲和天鵝均受副高引導(dǎo)向西移動(dòng)，最終在中南半島附近減弱消散，其中“莫拉菲”雖然沒有登陸，但是仍然對(duì)我國有一定的風(fēng)雨影響。

圖5 2020年10月上旬(a)、中旬(b)、下旬(c)500 hPa平均位勢高度場(單位：dagpm)

3 冷空氣過程

3.1 概 況

10月共有4次全國性冷空氣過程：3—6日，受中等強(qiáng)度冷空氣影響，我國大部地區(qū)降溫4～6℃，華北、黃淮、江淮、江南中北部及貴州、廣西北部等地降溫幅度超過8℃，局地降溫10～12℃。該冷空氣過程為本月降溫超8℃范圍最大的一次。12—13日，受中等強(qiáng)度冷空氣影響，內(nèi)蒙古東部、東北地區(qū)、華北中北部等地出現(xiàn)6～8℃降溫，其中，黑龍江中南部、吉林、遼寧、山西北部、河北北部等地部分地區(qū)降幅達(dá)10～17℃。20—23日，受較強(qiáng)冷空氣影響，新疆北部、內(nèi)蒙古地區(qū)、東北、華北、西北地區(qū)東部、黃淮、江淮大部有4～8℃降溫，其中內(nèi)蒙古中東部、東北地區(qū)降溫8～13℃，局地降幅達(dá)13～18℃。10月28 日至11月2日，受中等強(qiáng)度冷空氣影響，新疆和西北地區(qū)東部、華北、東北地區(qū)、黃淮、江淮、江南有4～8℃降溫，內(nèi)蒙古東部、東北地區(qū)西部等局地降溫在10℃以上。

3.2 20—23日冷空氣過程

20日08時(shí)，925 hPa冷中心位于貝加爾湖以西，阿爾泰山以北有高壓中心，大興安嶺以西存在一個(gè)低壓中心，橫槽位于貝加爾湖以南，槽后有強(qiáng)烈的冷平流。500 hPa上在貝加爾湖以南至陜南一帶有疏散槽，與925 hPa橫槽形成前傾配置(圖6a)，預(yù)示了系統(tǒng)將進(jìn)一步發(fā)展加深。甘肅西部、內(nèi)蒙古、寧夏及東北地區(qū)西部等地出現(xiàn)7～9級(jí)陣風(fēng)，部分地區(qū)達(dá)10～11級(jí)；內(nèi)蒙古西部出現(xiàn)沙塵天氣，其中吉蘭泰局地出現(xiàn)沙塵暴，能見度僅為0.8 km。21日08時(shí)，925 hPa橫槽轉(zhuǎn)豎，帶動(dòng)冷空氣東移南下，貝加爾湖以東有低于-10℃的冷中心，500 hPa槽東移到呼倫湖至山東南部，并明顯加深(圖6b)。截至22日，內(nèi)蒙古中東部、華北、東北等地部分地區(qū)氣溫下降6～10℃，內(nèi)蒙古東部部分地區(qū)降幅達(dá)12～18℃，并出現(xiàn)7～9級(jí)陣風(fēng)，內(nèi)蒙古東部等地局地達(dá)10級(jí)；內(nèi)蒙古大部、寧夏北部、陜西中北部、山西、河北、北京、天津、山東、河南、黑龍江大部、吉林中西部、遼寧中西部、安徽北部、江蘇北部出現(xiàn)揚(yáng)沙天氣。23日，我國大陸受冷高壓控制，位于500 hPa槽后，氣溫逐漸回升，過程結(jié)束(圖略)。

圖6 2020年10月20日08時(shí)(a)和21日08時(shí)(b)500 hPa位勢高度場(實(shí)線，單位：dagpm)、925 hPa位勢高度場(虛線，單位：dagpm)和溫度場(陰影)

4 主要降水過程

4.1 概 況

10月，我國共出現(xiàn)兩次大范圍降水過程(表1)。第一次過程主要影響系統(tǒng)為弱冷空氣背景下的低層切變線，主要降水時(shí)段為2—3日。受冷空氣與副高北側(cè)暖濕氣流共同作用，在冷暖空氣交匯處低層有切變線生成。切變線最初出現(xiàn)在黃淮、江漢至西南地區(qū)東北部一帶，隨著冷空氣南下，切變線逐漸推進(jìn)至江南北部到西南地區(qū)南部一帶，降水主要出現(xiàn)在地面冷鋒鋒后。1—4日，西南地區(qū)、黃淮、江淮、江漢、江南、華南等地出現(xiàn)降雨，貴州中部、重慶、湖北、湖南西北部、安徽中南部、江蘇南部以及云南南部等地累計(jì)降水量達(dá)50 mm以上，重慶東北部、湖北西部和東北部、安徽中部等局地有150～228 mm的降水。

第二次過程主要受臺(tái)風(fēng)浪卡影響，配合冷空氣作用，主要降水時(shí)段為13—14日。本次過程(13—15日)海南東部出現(xiàn)大到暴雨、局地大暴雨，累計(jì)降水量為100～200 mm，海南海口、瓊海和三亞等局地達(dá)250～298 mm。

表1 2020年10月主要降水過程

5 熱帶氣旋活動(dòng)

10月，西北太平洋及南海共有7個(gè)臺(tái)風(fēng)生成(表2), 生成個(gè)數(shù)較常年同期(3.7個(gè))偏多3.3個(gè)；有1個(gè)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴登陸我國，比常年同期(0.6個(gè))略偏多。從臺(tái)風(fēng)路徑(圖7)來看，除“燦鴻”為中轉(zhuǎn)向類型，“艾莎尼”西北行至臺(tái)灣海峽南部消散外，其他5個(gè)臺(tái)風(fēng)在南海均為西行路徑，向中南半島移動(dòng)，并最終登陸越南或在越南近海減弱消失。

強(qiáng)熱帶風(fēng)暴浪卡于12日在南海中部偏東海域生成，13日在海南瓊海市沿海登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力達(dá)10級(jí)(25 m·s-1)，中心最低氣壓為988 hPa，之后穿過海南島，14日晚上在越南北部境內(nèi)減弱消失?！袄丝ā钡奶攸c(diǎn)為：①生命史不長，強(qiáng)度弱?！袄丝ā鄙芳s60 h，與一般臺(tái)風(fēng)的生命史(7～8 d)相比明顯偏小。②峰值時(shí)期登陸海南：“浪卡”生成后強(qiáng)度緩慢增強(qiáng)，13日11時(shí)達(dá)到臺(tái)風(fēng)的最強(qiáng)強(qiáng)度并維持到登陸以后，屬峰值強(qiáng)度登陸的臺(tái)風(fēng)。③登陸路徑變化大?！袄丝ā痹诮咏Ｄ蠉u時(shí)有一個(gè)先向右、后向左的短暫的路徑突變現(xiàn)象，然后以偏西方向在海南島登陸，給登陸的臨近預(yù)報(bào)和登陸點(diǎn)的確定帶來了一定的困難。受其影響，海南東部出現(xiàn)大到暴雨、局地大暴雨；海南島沿海、廣東南部及沿海、廣西南部沿海出現(xiàn)6～8級(jí)陣風(fēng)，沿海部分島嶼陣風(fēng)達(dá)9～10級(jí)。

表2 2020年10月西北太平洋和南海生成臺(tái)風(fēng)簡表

6 霧-霾天氣

10月8—10日，華北中南部、黃淮西部及遼寧西部等地位于地面高壓后部，受弱偏南氣流控制，高空氣流較為平直，大氣擴(kuò)散條件一般，出現(xiàn)了霧-霾天氣。其中，9日早晨內(nèi)蒙古西部、河北南部、遼寧東部、山東西北部等地部分地區(qū)出現(xiàn)大霧；10日早晨京津冀等地部分地區(qū)出現(xiàn)大霧，河北中部和北京局地能見度不足500 m。11日白天起受冷空氣影響，霧-霾天氣自北向南逐漸消散。

圖7 2020年10月西北太平洋和南海熱帶氣旋路徑

7 華西秋雨

10月，華西秋雨較常年同期偏多，降水時(shí)長偏長。從降水量來看，華西地區(qū)中南部累計(jì)降水量為50～100 mm，局地超100 mm；華西中部降水較常年同期偏多2成以上，局地偏多1倍。從降水時(shí)長來看，甘肅南部部分地區(qū)、陜西西南部、四川北部和東南部、重慶大部、貴州北部和西部等地降水日數(shù)達(dá)16～20 d，局地超過20 d，與常年同期相比，降水日數(shù)偏多2～4 d，局地偏多4 d以上。四川東南部和重慶南部等地最長連續(xù)降水日數(shù)超過7 d，局地超過10 d(國家氣候中心,2020)。

致謝：感謝國家氣象中心胡爭光提供降水量、降水距平、溫度距平等資料。