2021年8月大氣環(huán)流和天氣分析*

周冠博 高拴柱

國(guó)家氣象中心，北京 100081

提 要： 2021年8月環(huán)流特征如下：北半球極渦呈單極型分布，強(qiáng)度偏強(qiáng)；亞洲大陸中高緯為“兩槽一脊”型；西北太平洋副熱帶高壓明顯偏西。8月全國(guó)平均降水量為118.3 mm，較常年同期(105.2 mm)偏多12 %；全國(guó)平均氣溫為21.1℃，較常年同期(20.8℃)偏高0.3℃。月內(nèi)共出現(xiàn)了10次區(qū)域性強(qiáng)降水過(guò)程，其中1次降水活動(dòng)與臺(tái)風(fēng)有關(guān)。共有4個(gè)熱帶氣旋(風(fēng)力8級(jí)以上)在西北太平洋和南海海域活動(dòng)，其中臺(tái)風(fēng)盧碧先后登陸我國(guó)廣東和福建。月內(nèi)，南方遭受暴雨洪澇災(zāi)害；西北東部等地氣象干旱持續(xù)；華南西北部、江南西南部及四川東南部等地高溫日數(shù)多；多地遭受強(qiáng)對(duì)流天氣災(zāi)害，部分地區(qū)受災(zāi)較重。

1 天氣概況

1.1 降 水

2021年8月，全國(guó)平均降水量為118.3 mm，較常年同期(105.2 mm)偏多12%。從空間分布看(圖1)，黃淮西部和南部、江淮西南部、江漢大部、江南北部、西南西南部和東北部及陜西東南部等地降水量在200 mm以上，其中重慶中部和北部的降水量超過(guò)400 mm；東北大部、華北西部、黃淮東北部、江淮大部、江南南部、華南大部及內(nèi)蒙古東北部、西藏東部、四川西部、云南東部、貴州大部等地降水量在100～200 mm；其他地區(qū)降水量在100 mm以下；與常年同期相比(圖2)，黃淮西部、江漢、江南北部和東部、西南東北部及新疆東北部、陜西東南部、內(nèi)蒙古東部、遼寧西北部、吉林西部等地偏多5成以上，其中新疆東北部的局部、陜西東南部局部、湖北西部、重慶大部等地偏多1～2倍；新疆東南部、青海西北部、甘肅西北部和東南部、內(nèi)蒙古西部、寧夏北部等地偏少5成以上，其中部分地區(qū)偏少8成以上(國(guó)家氣候中心，2021)。

圖1 2021年8月全國(guó)降水量分布(單位：mm)Fig.1 Total precipitation amount over China in August 2021 (unit: mm)

圖2 2021年8月全國(guó)降水量距平百分比分布(單位：%)Fig.2 Spatial distribution of precipitation amount anomaly percentage over China in August 2021 (unit: %)

1.2 氣 溫

2021年8月，全國(guó)平均氣溫為21.1℃，較常年同期(20.8℃)偏高0.3℃。從空間分布來(lái)看(圖3)，東北西部及內(nèi)蒙古中東部、河北北部、北京東北部、湖北西北部、重慶東北部等地氣溫偏低1～2℃，而西藏大部、青海南部、四川西部、云南東南部、貴州南部、廣西西部和東北部等地偏高1～2℃，局部地區(qū)偏高2℃以上；全國(guó)其余地區(qū)接近常年同期(國(guó)家氣候中心，2021)。

圖3 2021年8月全國(guó)平均氣溫距平分布(單位：℃)Fig.3 Spatial distribution of monthly mean temperature anomaly in August 2021 (unit: ℃)

2 環(huán)流特征與演變

2.1 環(huán)流特征

圖4為2021年8月北半球500 hPa月平均位勢(shì)高度場(chǎng)及距平分布圖。與常年同期環(huán)流形勢(shì)對(duì)比，2021年8月北半球環(huán)流形勢(shì)具有以下主要特點(diǎn)。

2.1.1 極渦呈單極型分布，亞洲中高緯呈兩槽一脊型

8月北半球極渦呈“單極型”分布(圖4)，其主體位于伊麗莎白女王群島以北地區(qū)，極渦中心低于536 dagpm，并伴有10 dagpm的明顯負(fù)距平，表明北半球極渦較常年同期偏強(qiáng)，冷空氣勢(shì)力也較常年偏強(qiáng)。北半球中高緯西風(fēng)帶呈“6波型”分布，高空槽分別位于斯堪的納維亞半島至巴爾干半島、西西伯利亞平原至伊朗高原、中西伯利亞高原至我國(guó)東北部、白令海至夏威夷群島、維多利亞島至惠特尼山、巴芬灣至亞速爾群島地區(qū)。亞洲中高緯為“兩槽一脊”的環(huán)流形勢(shì)，“一脊”位于斯塔諾夫山脈地區(qū)，“兩槽”分別位于西西伯利亞平原至伊朗高原、中西伯利亞至我國(guó)東北部一帶，并分別伴有8 dagpm的正距平區(qū)和弱的負(fù)距平區(qū)，表明8月影響我國(guó)的西路冷空氣勢(shì)力較弱，冷空氣影響我國(guó)以東路冷空氣為主；我國(guó)西部地區(qū)為大陸高壓控制，因此，本月我國(guó)西北東部地區(qū)氣溫偏高，降水偏少，一些地區(qū)氣象干旱持續(xù)。

圖4 2021年8月北半球500 hPa平均位勢(shì) 高度場(chǎng)(a)和距平場(chǎng)(b)(單位：dagpm)Fig.4 Monthly average geopotential height (a) and anomaly (b) at 500 hPa in Northern Hemisphere in August 2021 (unit: dagpm)

2.1.2 西北太平洋副熱帶高位置明顯偏東偏北

8月，西北太平洋副熱帶高壓(以下簡(jiǎn)稱副高)主體位于150°E以東地區(qū)，其西脊點(diǎn)位于25°N、122°E附近，較常年氣候平均位置(30°N、134°E)(王皘和張玲，2018；周冠博和高拴柱，2019；劉達(dá)和張玲，2020)明顯偏西。月內(nèi)南海及西北太平洋共有4個(gè)臺(tái)風(fēng)生成，其中臺(tái)風(fēng)盧碧先后在廣東省汕頭市和福建省漳州市登陸。

2.2 環(huán)流演變與我國(guó)天氣

圖5給出了8月各旬歐亞地區(qū)500 hPa平均高度場(chǎng)的環(huán)流演變。8月上旬(圖5a)歐亞大陸中高緯呈現(xiàn)“兩槽一脊”型：黑海地區(qū)一帶為深厚的槽區(qū)；里海以北地區(qū)受高壓脊控制；我國(guó)東北至我國(guó)中東部地區(qū)受淺槽控制，華北、東北地區(qū)多短波槽活動(dòng)，多陣性降水天氣；旬內(nèi)副高主體位置偏東，因此旬內(nèi)生成的2110號(hào)臺(tái)風(fēng)銀河和2111號(hào)臺(tái)風(fēng)妮妲均是遠(yuǎn)海轉(zhuǎn)向，2109號(hào)臺(tái)風(fēng)盧碧在登陸我國(guó)之后也是一路東北行。從逐日環(huán)流演變看(圖略)，5—6日，受臺(tái)風(fēng)盧碧的影響，廣東東部沿海、福建沿海、浙江南部沿海地區(qū)出現(xiàn)暴雨，局地大暴雨；7—8日，受低渦、低層切變線的影響，四川盆地東部、貴州北部、陜西南部、湖北北部出現(xiàn)暴雨，局地大暴雨；9—10日，受低層切變系統(tǒng)的影響，湖北東北部、湖南中北部、廣東中南部出現(xiàn)暴雨。

圖5 2021年8月上旬(a)、中旬(b)、 下旬(c)500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)(單位：dagpm)Fig.5 500 hPa average geopotential height over Eurasia in the first (a), second (b) and third (c) dekads of August 2021 (unit: dagpm)

8月中旬(圖5b),歐亞中高緯環(huán)流形勢(shì)的經(jīng)向度明顯加大。旬內(nèi)，里海以北的高壓脊明顯加強(qiáng)；黑海附近的低壓區(qū)維持；巴爾喀什湖至伊朗高原為深厚的槽區(qū)；我國(guó)東北至我國(guó)中東部地區(qū)依然受淺槽控制；旬內(nèi)副高明顯西伸，并且由塊狀高壓轉(zhuǎn)變?yōu)閹罡邏?。從逐日環(huán)流演變看(圖略)，11—12日，受低層切變系統(tǒng)的影響，湖北中部、安徽南部、浙江北部出現(xiàn)暴雨；19—20日，受低層切變系統(tǒng)的影響，河北東南部、山東西部、河南東北部出現(xiàn)暴雨。

8月下旬(圖5c)，中高緯環(huán)流形勢(shì)的經(jīng)向度有所減小。旬內(nèi)，波羅的海至地中海受低壓槽控制；里海附近地區(qū)依然受高壓脊控制；我國(guó)東北地區(qū)為低槽區(qū)；副高依然偏西偏強(qiáng)。從逐日環(huán)流演變看(圖略)，21—22日，受低渦、低層切變系統(tǒng)的影響，吉林東南部、陜西中部和南部、山西南部、河南西北部出現(xiàn)暴雨；22—23日，受低渦、切變系統(tǒng)的影響，河南大部、山東西部、四川中南部和東部、重慶出現(xiàn)暴雨；23—24日，受低層切變系統(tǒng)的影響，湖南西北部、湖北中南部、山東南部、江西北部、安徽中部、江蘇東北部和南部出現(xiàn)暴雨；25—26日，受低層切變線和低渦的影響，四川盆地、貴州北部、重慶北部、湖北西部出現(xiàn)暴雨，局地大暴雨；28—31日，受低層切變系統(tǒng)的影響，四川東北部、重慶北部、陜西南部、湖北西北部、河南大部、山東中部和北部、山西南部、河北南部等地出現(xiàn)暴雨。

3 主要降水過(guò)程

3.1 概 況

8月，全國(guó)有54個(gè)站出現(xiàn)極端日降水量事件，主要分布在東北北部、黃淮、江漢及四川大部、陜西南部等地，其中黑龍江烏伊嶺(111.6 mm)、湖北宜城(312.9 mm)等14個(gè)站日降水量超歷史極值。全國(guó)有122個(gè)站出現(xiàn)極端連續(xù)降水日數(shù)事件，主要分布于我國(guó)東北南部、華北東部、江淮南部、江南東部、華南東部及內(nèi)蒙古東部等地，其中廣東廉江(25 d)和河北豐南(11 d)等19個(gè)站的連續(xù)降水日數(shù)超過(guò)歷史極值(國(guó)家氣候中心，2021)。月內(nèi)主要出現(xiàn)了10次較大范圍的暴雨天氣過(guò)程，其主要影響系統(tǒng)、影響區(qū)域和降水強(qiáng)度見(jiàn)表1。

表1 2021年8月主要降水過(guò)程Table 1 Main precipitation events in August 2021

3.2 臺(tái)風(fēng)盧碧降水過(guò)程分析

8月5—6日，受“盧碧”影響，我國(guó)東南沿海各省出現(xiàn)25～50 mm降水，海南北部、廣東南部、福建東部和南部、浙江東部的降水量超過(guò)50 mm，局部地區(qū)超過(guò)100 mm，其中福建寧德(191.8 mm)、福建莆田(163.3 mm)、浙江平陽(yáng)(155.7 mm)、福建福鼎(153.6 mm)和浙江三門(mén)(150.5 mm)超過(guò)150 mm。降水使我國(guó)華南地區(qū)的氣象干旱得到有效緩解(國(guó)家氣候中心，2021)。廣東中東部沿海地區(qū)和海面出現(xiàn)了大風(fēng)7～9級(jí)、陣風(fēng)10～11級(jí)。

8月5—6日，季風(fēng)槽內(nèi)的熱帶氣旋比較活躍(圖6)，除了臺(tái)風(fēng)盧碧之外，西北太平洋還同時(shí)存在多個(gè)熱帶低壓，雖然中高緯的形勢(shì)場(chǎng)呈緯向型分布，但是西風(fēng)帶中多波動(dòng)，隨著西風(fēng)槽的東移，副高主體明顯東退，但584 dagpm依然有高壓壩穩(wěn)定維持，“盧碧”主要受到西南季風(fēng)的引導(dǎo)向東北方向移動(dòng)，依次經(jīng)過(guò)粵西海面、珠江口外海面、粵東海面，最后分別在廣東省汕頭市南澳縣和福建省漳州市東山縣沿海登陸。由于“盧碧”南側(cè)的水汽輸送明顯比北側(cè)強(qiáng)，因此其結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出顯著的不對(duì)稱分布，其螺旋雨帶主要集中在臺(tái)風(fēng)中心的南側(cè)，導(dǎo)致強(qiáng)降雨主要分布在廣東省南部沿海，最大風(fēng)主要出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)南側(cè)的珠江口外海面和粵東海面，另外受到臺(tái)風(fēng)外圍的對(duì)流云和颮線影響，廣東西部及廣西玉林出現(xiàn)了特大暴雨。5日14時(shí)，在“盧碧”的東側(cè)分別有“銀河”和“妮妲”兩個(gè)臺(tái)風(fēng)生成，西南季風(fēng)的水汽輸送逐漸流向東側(cè)的這兩個(gè)臺(tái)風(fēng)，6日開(kāi)始臺(tái)風(fēng)盧碧環(huán)流明顯減弱，其水汽通量由3.9×10-2kg·m-1·s-1減弱為3.6×10-2kg·m-1·s-1，而“盧碧”東側(cè)的臺(tái)風(fēng)銀河水汽通量則明顯增大(圖7)。但受到多渦旋的共同影響，臺(tái)風(fēng)盧碧減弱后的殘余環(huán)流移動(dòng)緩慢，一直在福建東南部近海海面上徘徊，影響時(shí)間長(zhǎng)，東南氣流水汽輸送在福建中南部引起較強(qiáng)的水汽輻合，同時(shí)臺(tái)風(fēng)倒槽中的水汽輸送依然明顯，主要強(qiáng)降水分布在海南北部、廣東南部、福建東部和南部、浙江東部地區(qū)。

圖6 2021年8月5日08時(shí)(a)和6日08時(shí)(b)的500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)(實(shí)線，單位：dagpm) 和850 hPa風(fēng)場(chǎng)(箭矢)Fig.6 The 500 hPa geopotential height (unit: dagpm), 850 hPa wind (vector) at 08:00 BT 5 (a) and 08:00 BT 6 (b) August 2021

圖7 2021年8月5日08時(shí)(a)和6日08時(shí)(b)的850 hPa風(fēng)場(chǎng)(流線)、 水汽通量(陰影，單位：10-3 kg·m-1·s-1)Fig.7 The 850 hPa wind (stream line) and vapor flux (shaded, unit: 10-3 kg·m-1·s-1) at 08:00 BT 5 (a) and 08:00 BT 6 (b) August 2021

4 熱帶氣旋活動(dòng)

8月，南海及西北太平洋共有4個(gè)臺(tái)風(fēng)生成(表2)，生成個(gè)數(shù)較常年同期(5.8個(gè))偏少1.8個(gè)；其中臺(tái)風(fēng)盧碧于8月5日先后在廣東省汕頭市和福建省漳州市登陸，總登陸臺(tái)風(fēng)個(gè)數(shù)較常年同期(1.9個(gè))偏少0.9個(gè)。

臺(tái)風(fēng)盧碧的中心于8月5日11：20前后在廣東省汕頭市南澳縣沿海登陸，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力為9級(jí)(23 m·s-1，熱帶風(fēng)暴級(jí))；5日16：50前后以熱帶風(fēng)暴級(jí)(8級(jí)，18 m·s-1)在福建省漳州市東山縣沿海再次登陸?！氨R碧”是2021年第一個(gè)登陸粵東的臺(tái)風(fēng)，具有“近岸形成、沿岸東行、結(jié)構(gòu)偏心”的特點(diǎn)。①近岸形成：熱帶低壓在距離廣東省湛江東部沿海10 km的海面上形成，其后在距離深圳大鵬半島沿海約170 km的近海發(fā)展為臺(tái)風(fēng)盧碧并緩慢加強(qiáng)；②沿岸東行：“盧碧”在粵西近海生成后沿廣東省海岸線向偏東方向移動(dòng)，依次經(jīng)過(guò)粵西海面、珠江口外海面、粵東海面最后在汕頭沿海地區(qū)登陸；③結(jié)構(gòu)偏心：“盧碧”具有明顯的結(jié)構(gòu)不對(duì)稱的特點(diǎn)，其螺旋雨帶主要集中在臺(tái)風(fēng)中心的南側(cè)，導(dǎo)致強(qiáng)降雨主要分布在廣東省南部沿海，最大風(fēng)主要出現(xiàn)在臺(tái)風(fēng)南側(cè)的珠江口外海面和粵東海面，陸地大風(fēng)范圍小，風(fēng)力較弱。

5 其他極端天氣

5.1 南方遭受暴雨洪澇災(zāi)害

8月7—12日，南方地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)性降雨。受此次降水影響，長(zhǎng)江中下游地區(qū)多縣受災(zāi)；四川、重慶、湖北、湖南、安徽、江西、浙江、江蘇等地共72.29萬(wàn)人受災(zāi)；近200間房屋倒塌，3 900余間受到不同程度損壞；農(nóng)作物受災(zāi)面積達(dá)230 km2，其中絕收面積為26 km2；直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)8.8億元。另外，本次降水致使重慶、湖南、湖北、浙江等地十余條中小河流超警戒水位，太湖平均水位上漲，超過(guò)警戒水位(國(guó)家氣候中心，2021)。

5.2 西北東部等地氣象干旱持續(xù)

8月上中旬，福建南部、廣東大部、廣西南部等地出現(xiàn)明顯降水過(guò)程，上述地區(qū)的氣象干旱得到解除；而西北東部、華北西部及內(nèi)蒙古中部、黑龍江東部等地降水偏少、氣溫偏高，氣象干旱持續(xù)或發(fā)展。8月下旬，東北地區(qū)有明顯降水，干旱緩和。廣西、海南降水偏少，干旱再次露頭。截至8月底，西北東部及內(nèi)蒙古西部、山西西北部、黑龍江東北部、廣西東南部、海南西南部等地存在中到重度氣象干旱(國(guó)家氣候中心，2021)。

5.3 華南西北部、江南西南部及四川東南部等地高溫日數(shù)多

8月，全國(guó)平均高溫日數(shù)為2.8 d，較常年同期(2.9 d)略偏少。與常年同期相比，四川東南部、貴州東南部、湖南南部、廣西西部、海南大部偏多3～5 d，海南高溫日數(shù)為1961年來(lái)同期第二多。有145個(gè)站日最高氣溫達(dá)到或超過(guò)極端閾值，其中甘肅、廣西、貴州、湖北、湖南、陜西、四川等7省(自治區(qū))的28個(gè)站破歷史極值；有104個(gè)站極端連續(xù)高溫日數(shù)達(dá)到或超過(guò)極端閾值，其中廣西、貴州、湖南、四川等4省(自治區(qū))的17個(gè)站達(dá)到或超過(guò)歷史極值。持續(xù)高溫對(duì)電力供應(yīng)造成一定影響(國(guó)家氣候中心，2021)。

5.4 多地遭受強(qiáng)對(duì)流天氣災(zāi)害

8月，全國(guó)共有13省(自治區(qū)、直轄市)出現(xiàn)了強(qiáng)對(duì)流天氣災(zāi)害，新疆等省(自治區(qū)、直轄市)農(nóng)作物受災(zāi)較重。8月16日，新疆阿克蘇地區(qū)阿瓦提縣普遍出現(xiàn)大風(fēng)、強(qiáng)降雨、冰雹等天氣過(guò)程，有6～7級(jí)偏北陣風(fēng)，部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)達(dá)9級(jí)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，造成農(nóng)作物、林果等受災(zāi)面積為194 km2，經(jīng)濟(jì)損失約為3.1億元(國(guó)家氣候中心，2021)。

致謝：感謝國(guó)家氣象中心劉揚(yáng)提供的降水量、降水距平和溫度距平資料。