2022年5月大氣環(huán)流和天氣分析*

韓旭卿 張 濤

國家氣象中心，北京 100081

提 要： 2022年5月大氣環(huán)流的主要特征是：北半球極渦呈單極型分布，強(qiáng)度偏強(qiáng)；中高緯完成了從冬季三波型向夏季四波型的轉(zhuǎn)換，環(huán)流呈四波型，歐亞環(huán)流經(jīng)向度較大，副熱帶高壓和南支槽強(qiáng)度與常年相當(dāng)。全國平均氣溫為16.7℃，較常年同期偏高0.2℃。全國平均降水量為71.6 mm，較常年同期偏多2%，其中西南及華南地區(qū)降水較常年顯著偏多。月內(nèi)，全國范圍內(nèi)共發(fā)生4次區(qū)域性暴雨天氣過程，多省遭受風(fēng)雹襲擊，部分地區(qū)受災(zāi)較重。此外，3次冷空氣過程影響我國，3次沙塵過程影響北方地區(qū)，黃淮、江淮等地氣象干旱持續(xù)發(fā)展。

引 言

2022年5月，全國平均氣溫為16.7℃，較常年同期(16.5℃)偏高0.2℃。全國平均降水量為71.6 mm，較常年同期(70.3 mm)偏多2%。月內(nèi)有3次冷空氣過程影響我國；3次沙塵過程影響北方地區(qū)。降水分布上,南強(qiáng)北弱的形勢明顯，西南、華南、東北北部部分地區(qū)降水較常年顯著偏多，共有4次區(qū)域性暴雨過程影響我國西南地區(qū)、長江中下游地區(qū)、江南以及華南地區(qū)；多地遭受風(fēng)雹襲擊，部分地區(qū)受災(zāi)較重。黃淮、江淮等地氣象干旱持續(xù)發(fā)展。

1 天氣概況

1.1 降 水

5月，全國平均降水量為71.6 mm，較常年同期(70.3 mm)偏多2%。從空間分布(圖1)看，西南大部、華南、江南等地降水量普遍在100～200 mm，其中江南南部、華南等地超過200 mm；全國其余大部地區(qū)降水量不足100 mm，其中黃淮、江淮大部、新疆大部、內(nèi)蒙古西部、甘肅西部和北部等地降水量不足10 mm。

圖1 2022年5月全國降水量分布(單位：mm)Fig.1 Distribution of precipitation over China in May 2022 (unit: mm)

從降水距平場可見(圖2)，與常年同期相比，我國西南地區(qū)及華南降水顯著偏多，黃淮、江淮、華北大部、西北地區(qū)大部降水顯著偏少。其中華南大部、西南大部、東北北部部分地區(qū)及西藏大部、青海大部、新疆西北部部分地區(qū)降水偏多2成至1倍；全國其余地區(qū)降水以偏少為主，其中江南北部、黃淮、江淮、華北東北部及遼寧西北部、新疆大部、內(nèi)蒙古大部、甘肅、寧夏等地降水偏少2～8成，新疆中東部部分地區(qū)、黃淮大部、江淮大部偏少8成以上。

圖2 2022年5月全國降水量距平百分率分布(單位：%)Fig.2 Distribution of precipitation anomaly percentage over China in May 2022 (unit: %)

1.1 氣 溫

2022年5月，全國平均氣溫為16.7℃，較常年同期(16.5℃)偏高0.2℃(圖3)。除山東東南部、江蘇東北部，我國中東部大部地區(qū)氣溫接近常年同期或偏低1℃左右，其中華南大部、江南南部及貴州南部、云南東部等地氣溫偏低2～4℃；西北地區(qū)大部及內(nèi)蒙古西北部、新疆、西藏大部氣溫偏高1℃以上，其中新疆大部、甘肅西北部等地偏高2～4℃，局部偏高4℃(國家氣候中心，2022)。

圖3 2022年5月全國平均氣溫距平分布(單位：℃)Fig.3 Distribution of monthly mean temperature anomaly over China in May 2022 (unit: ℃)

2 環(huán)流特征和演變

2.2 環(huán)流特征

2022年5月北半球500 hPa平均位勢高度場及距平場的水平空間分布如圖4所示，5月北半球環(huán)流形勢相比常年平均而言具有以下特點(diǎn)。

2.1.1 極渦呈單極型分布

5月，北半球極渦呈單極型分布(圖4a)，極渦位于北冰洋中心，中心強(qiáng)度低于524 dagpm。與常年相比(華珊等，2021；麥子和張濤，2020；關(guān)良和張濤，2019；周曉敏和張濤，2018)，極渦強(qiáng)度偏強(qiáng)；距平場表明(圖4b)，相比于氣候平均態(tài)，極渦中心對應(yīng)負(fù)距平約為-8～-6 dagpm，強(qiáng)度明顯偏強(qiáng)。

圖4 2022年5月北半球500 hPa平均(a)高度場和(b)距平場(單位：dagpm)Fig.4 (a) Monthly average geopotential height and (b) anomaly at 500 hPa in the Northern Hemisphere in May 2022 (unit: dagpm)

2.1.2 中高緯環(huán)流呈四波型，副熱帶高壓強(qiáng)度與常年相當(dāng)

從5月平均位勢高度場(圖4a)可知， 5月北半球中高緯度500 hPa環(huán)流呈四波型分布，四個(gè)長波槽分別位于亞洲東部、北美西部、北美東部和歐洲東部，標(biāo)志著冬季三波型向夏季四波型轉(zhuǎn)換完成。從距平場看(圖4b)，歐洲東部槽區(qū)較常年偏強(qiáng)8～10 dagpm，北美西部槽區(qū)較常年偏強(qiáng)4～6 dagpm，北美東部槽區(qū)較常年偏強(qiáng)2～4 dagpm，亞洲東部槽區(qū)較常年偏強(qiáng)0～2 dagpm。歐亞地區(qū)中高緯度形勢呈“兩槽一脊”型，表現(xiàn)出明顯的經(jīng)向性，高壓脊位于西西伯利亞地區(qū)，強(qiáng)度較常年偏強(qiáng)4～6 dagpm，我國新疆中北部地區(qū)處于脊區(qū)控制，且強(qiáng)度較常年偏強(qiáng)2～4 dagpm，在該形勢下，新疆中北部氣溫明顯偏高，與常年相比氣溫偏高3～4℃；同時(shí)東亞槽位置偏東，強(qiáng)度較常年偏強(qiáng)，表現(xiàn)為東北冷渦活動頻繁，槽偏深，該環(huán)流形勢有利于引導(dǎo)冷空氣南下影響我國，導(dǎo)致我國5月冷空氣過程偏多，并有2次冷空氣過程達(dá)到寒潮標(biāo)準(zhǔn)。深槽有利于冷空氣南下至華南與暖濕氣流交匯，造成華南、云南降水明顯偏多，氣溫明顯偏低；在北方，深槽造成大部地區(qū)位于槽后西北氣流控制，天氣晴朗一方面有利于5月強(qiáng)烈日曬升溫，造成平均氣溫在冷空氣活躍的背景下反而略偏高，另一方面造成北方大部降水偏少，黃淮氣象干旱顯著。

低緯度地區(qū)，西太平洋副熱帶高壓(以下簡稱副高)較常年位置明顯偏東偏南；南支槽平均位置位于90°E附近(圖4a)，強(qiáng)度與常年相當(dāng)。由于東亞槽偏深，副高偏南，冷空氣偏強(qiáng)，冷鋒常位于江南和華南地區(qū)，黃淮、江淮地區(qū)多晴曬少雨天氣，因此，月內(nèi)我國華北東部、黃淮、江淮降水與常年相比顯著偏少。同時(shí)受東亞大槽與副高的共同影響，我國江南、華南以及西南地區(qū)月內(nèi)出現(xiàn)數(shù)次暴雨過程。

2.2 環(huán)流演變與我國天氣

圖5分別給出了5月上、中、下旬歐亞地區(qū)500 hPa 的旬平均位勢高度場分布。

5月上旬(圖5a)歐亞大陸中高緯為“兩槽一脊”型，東半球極渦位置偏北，位于巴倫支海附近，巴爾喀什湖附近為一弱脊，東亞槽位置偏東，位于鄂霍次克海附近，我國大部分地區(qū)位于槽后冷空氣影響之下，同時(shí)北方干燥少雨，這也造成北方多沙塵天氣。5—7日，北方多地出現(xiàn)揚(yáng)沙或浮塵天氣，其中內(nèi)蒙古西部、甘肅中部、寧夏北部局地出現(xiàn)沙塵暴。6—8日，在東北冷渦影響下，東北大部、華北大部、內(nèi)蒙古大部及山東北部等地最大降溫幅度達(dá)8～12℃，局部超12℃以上。南方地區(qū)，副高位置偏東偏南，受北方南下冷空氣和低層暖濕氣流共同影響，5月上旬末開始我國南方出現(xiàn)了強(qiáng)降水天氣，5月9—10日，四川中東部、重慶西部、貴州南部、湖南大部、江西中部、廣西北部、廣東中部降水量在50 mm以上，其中廣西東北部、湖南東部、廣東中部部分地區(qū)降水量在100 mm以上。

5月中旬(圖5b)，歐亞地區(qū)中高緯環(huán)流形勢有所調(diào)整，但仍為“兩槽一脊”型。相比上旬而言，極渦減弱北收，東亞大槽加深發(fā)展，位置較上旬偏西，控制我國東北地區(qū)，蒙古附近脊區(qū)加強(qiáng)，控制我國大部分地區(qū)，東北地區(qū)環(huán)流經(jīng)向性加強(qiáng)。旬內(nèi)，在東北冷渦影響下，西北地區(qū)東部和東北地區(qū)局地出現(xiàn)雷暴大風(fēng)和冰雹天氣，其中14日午后，在黑龍江五常市出現(xiàn)龍卷。低緯地區(qū)副高西伸北抬，其外圍利于暖濕氣流輸送，華南、東南沿海整層水汽量增加，出現(xiàn)一次區(qū)域性強(qiáng)降水過程。11—14日，在低空急流和低層切變線的共同影響下，廣西中南部、廣東、福建南部、海南島出現(xiàn)暴雨，累計(jì)降水量在50～100 mm，其中上述地區(qū)局地出現(xiàn)大暴雨，累計(jì)降水量在100 mm以上。

圖5 2022年5月(a)上旬、(b)中旬、(c)下旬500 hPa平均位勢高度場(單位：dagpm)Fig.5 The average geopotential height at 500 hPa for the (a) first, (b) second, and (c) third dekads in May 2022 (unit: dagpm)

5月下旬(圖5c)，歐亞地區(qū)仍維持“兩槽一脊”形勢。巴爾喀什湖附近的脊發(fā)展西伸，切斷歐洲東部附近的槽形成切斷低壓，東亞大槽較上旬進(jìn)一步偏西，控制我國東北地區(qū)，內(nèi)蒙古、華北、西北地區(qū)處于東亞大槽后部，冷空氣活躍；副高東退，西界位于120°E，南支槽發(fā)展，給西南地區(qū)、江南、華南帶來強(qiáng)降水過程。23-24日，受低層切變系統(tǒng)影響，貴州南部、湖南南部、江西南部、廣西北部、云南中東部出現(xiàn)強(qiáng)降水過程，局地有大暴雨。5月26日至6月1日，東北冷渦加強(qiáng)東移，蒙古附近橫槽轉(zhuǎn)豎，造成冷空氣南下與副高外圍暖濕氣流匯合，影響我國南方大部分地區(qū)，江南、貴州、廣西出現(xiàn)暴雨，局部大暴雨，其中江西上饒、貴州黔南州和黔西南州、廣西梧州局地累計(jì)降水量為300～352 mm。

3 主要降水過程和強(qiáng)對流過程

3.3 概 況

5月我國出現(xiàn)4次大范圍強(qiáng)降水過程，分別發(fā)生在9—14日，23—24日，26—28日，5月29日至6月1日(表1)，主要分布在西南地區(qū)、長江中下游地區(qū)、江南以及華南。其中9—14日暴雨過程強(qiáng)度強(qiáng)，影響范圍廣。

表1 2022年5月主要降水過程Table 1 Main precipitation processes in May 2022

3.3 5月9—14日大范圍降水過程分析

受東移高原槽和西南渦共同影響，9—14日，西南地區(qū)東部、江南、華南出現(xiàn)自西向東、自北向南移動的強(qiáng)降水天氣過程，西南東部、江南、華南等地出現(xiàn)大到暴雨，廣東、廣西東部和中南部、湖南中東部和南部、江西中部、浙江西部、福建及四川中部、云南西部等地累計(jì)降雨量為100～300 mm，其中廣東珠海(584.0 mm)、斗門(485.7 mm)、佛岡(413.0 mm)、恩平(346.6 mm)、臺山(326.2 mm)和龍門(321.2 mm)6個(gè)站超過300 mm。全國累計(jì)雨量在50 mm及以上的覆蓋面積為115.0萬km2，其中耕地面積達(dá)30.2萬km2；累計(jì)雨量在100 mm及以上的覆蓋面積為42.6萬km2，其中耕地面積達(dá)11.7萬km2。據(jù)應(yīng)急管理部門統(tǒng)計(jì)，受此次強(qiáng)降水過程影響，廣東、廣西、福建、湖南、江西、四川、重慶等省(自治區(qū)、直轄市)累計(jì)有365個(gè)縣次遭受洪澇災(zāi)害，90余萬人受災(zāi)，農(nóng)作物受災(zāi)面積達(dá)6.0萬km2，其中廣東、湖南、廣西等省(自治區(qū))受災(zāi)較嚴(yán)重。

高空500 hPa高度場和低空850 hPa風(fēng)場演變的形勢可以看出(圖6)，9日08時(shí)，高原槽東移至四川東部，槽前偏南風(fēng)輸送暖濕氣流，在槽前正渦度平流和低空暖平流的共同作用下，西南渦在四川東部、重慶西部生成，并伴隨有明顯的暖式切變線，從四川東部延伸至湖南北部，為以上地區(qū)提供了強(qiáng)的抬升作用。此外，在持續(xù)的水汽輸送下，四川東部、重慶西部整層可降水量達(dá)到40 mm以上，為強(qiáng)降雨提供了充沛的水汽條件。9日，四川東部、重慶西部、湖南中西部出現(xiàn)暴雨，其中四川東部局地大暴雨，累計(jì)降水量達(dá)100 mm以上。10日，高空槽東移南壓至江南、華南地區(qū)，暖式切變線位于湖南中部至江西中北部，暖式切變線南側(cè)西南急流加強(qiáng)，850 hPa風(fēng)速達(dá)12 m·s-1，湖南南部、江西中南部、廣西東南部、廣東整層可降水量達(dá)50 mm以上，在良好的動力條件和水汽條件配合下，上述地區(qū)產(chǎn)生了大范圍強(qiáng)降雨天氣。

圖6 2022年5月(a)9日08時(shí)、(b)10日14時(shí)500 hPa位勢高度場(實(shí)線，單位：dagpm)、850 hPa風(fēng)場(風(fēng)羽)和整層可降水量分布(陰影)Fig.6 The 500 hPa geopotential height (solid line, unit: dagpm), 850 hPa wind field (barb) and PWAT (shaded) at (a) 08:00 BT 9 and (b) 14:00 BT 10 May 2022

之后，隨著高空槽的南壓，低空切變線也持續(xù)南壓，在廣西、廣東、福建南部造成持續(xù)性的強(qiáng)降雨天氣，11—14日，廣西、廣東以及福建南部出現(xiàn)大范圍暴雨、局地大暴雨天氣，廣東西南部沿海局地出現(xiàn)極端小時(shí)降水，最大小時(shí)雨量達(dá)123.6 mm。14日夜間，隨著低空切變線南移入海，高空槽減弱，本輪強(qiáng)降水過程結(jié)束。

3.3 強(qiáng)對流概況

5月我國主要發(fā)生5次強(qiáng)對流過程(表2)，主要分布在華北、東北、西南、江南、華南等地，其中，北方在東北冷渦影響下以雷暴大風(fēng)和冰雹天氣為主，南方受副高外圍暖濕氣流影響以短時(shí)強(qiáng)降水天氣為主。

表2 2022年5月主要強(qiáng)對流過程Table 2 Main severe convective weather processes in May 2022

5月24—25日，在東北冷渦和低層切變線影響下，華北、黃淮北部、東北地區(qū)出現(xiàn)大范圍強(qiáng)對流天氣。黑龍江東部、吉林西部、遼寧西部、河北大部、北京、山東西部、河南北部等地出現(xiàn)了較大范圍的雷暴大風(fēng)天氣，黑龍江東部出現(xiàn)30 m·s-1(11級)的雷暴大風(fēng)，山西東北部出現(xiàn)28 m·s-1(10級)雷暴大風(fēng)；黑龍江東部、內(nèi)蒙古中部、遼寧西南部、山西東北部等地局地出現(xiàn)冰雹。從實(shí)況來看(圖略)，強(qiáng)對流主要在鋒前地面輻合線附近觸發(fā)，之后隨著橫槽下擺，冷渦南壓，線狀對流隨鋒面快速掃過華北、東北、黃淮地區(qū)，同時(shí)配合高空動量下傳等因素，給上述地區(qū)帶來此次大風(fēng)過程。總體來看，此次過程為一次干環(huán)境下強(qiáng)動力強(qiáng)迫影響下的強(qiáng)對流過程。

24日14時(shí)，華北北部、東北地區(qū)南部850 hPa有一條明顯的西南—東北向的切變線(圖7)，500 hPa處于冷渦西南側(cè)，有較強(qiáng)的動力抬升作用，有利于對流的觸發(fā)，850 hPa西南風(fēng)最大風(fēng)速達(dá)12 m·s-1，西南急流輸送暖濕氣流，整層可降水量為20 mm以上，具備發(fā)生對流的水汽條件。從溫度場上看(圖8)，熱力不穩(wěn)定條件較強(qiáng)，低層850 hPa有一條明顯的暖舌自華北伸向黑龍江東南部，500 hPa為明顯的冷槽，高低層溫差最高達(dá)36℃，上冷下暖的溫度場配置有利于發(fā)生雷暴大風(fēng)天氣。低層(850 hPa、925 hPa)相對濕度在40%以下，低層較干，DCAPE較大也有利于雷暴大風(fēng)。此外，垂直風(fēng)切變較大，0～3 km、0～6 km垂直風(fēng)切變均達(dá)20 m·s-1以上，有利于對流的組織化以及進(jìn)一步發(fā)展。上述特征從從北京站的探空曲線也可以清楚看到(圖9)，經(jīng)過14時(shí)地面溫度和露點(diǎn)的訂正后，對流有效位能(CAPE)為1 000 J·kg-1以上，低層較干，DCAPE達(dá)700 J·kg-1以上，高空風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)為冷平流，低空風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)為暖平流，綜合環(huán)境條件有利于雷暴大風(fēng)的發(fā)生。

圖7 2022年5月24日14時(shí)500 hPa位勢高度場(實(shí)線，單位：dagpm)、850 hPa風(fēng)場(風(fēng)羽)和整層可降水量分布(陰影)Fig.7 The 500 hPa geopotential height (solid line, unit: dagpm), 850 hPa wind field (barb) and PWAT (shaded) at 14:00 BT 24 May 2022

圖8 2022年5月24日14時(shí)500 hPa溫度(陰影)、850 hPa溫度(實(shí)線，單位：℃)和925 hPa風(fēng)場(風(fēng)羽)Fig.8 The 500 hPa temperature (shaded), 850 hPa temperature (solid line, unit: ℃) and 925 hPa wind field (barb) at 14:00 BT 24 May 2022

圖9 2022年5月24日08時(shí)北京站探空資料經(jīng)過14時(shí)地面溫度和露點(diǎn)訂正后的探空曲線 Fig.9 T-lnp diagram of Beijing Sounding Station at 08:00 BT 24 May 2022 after being corrected by the surface temperature and dew point temperature at 14:00 BT 24 May 2022

4 其他災(zāi)害性天氣

4.4 干 旱

4月以來，由于長時(shí)間晴曬少雨，黃淮、江淮等地氣象干旱持續(xù)發(fā)展。截止5月31日，華東中北部、華中北部、華北東北部、西北東部等地存在中度及以上氣象干旱，其中山東東南部、河南東北部、江蘇北部、安徽北部等地出現(xiàn)特旱；5月29日該4省中等及以上強(qiáng)度氣象干旱面積達(dá)51.8萬km2，其中重旱以上面積為37.2萬km2，特旱面積為18.9萬km2，為4月以來最大(國家氣候中心，2022)。

4.4 冷空氣過程

5月，我國北方大部地區(qū)遭受3次冷空氣過程影響：6—8日、13—14日、30—31日，較常年同期(2.3次)略偏多。其中6—8日和30—31日兩次冷空氣過程達(dá)到寒潮標(biāo)準(zhǔn)。5月出現(xiàn)寒潮天氣過程，近30年(1991—2020年)只發(fā)生過6次。6—8日，東北大部、華北大部、內(nèi)蒙古大部及山東北部等地最大降溫幅度達(dá)8～12℃，局部超12℃以上。最大降溫幅度超過8℃的國土面積達(dá)160.4萬km2。30—31日，華北大部及吉林東南部等地最大降溫幅度為5～10℃，局地超10℃以上。最大降溫幅度超過8℃的國土面積有30.1萬km2。受冷空氣過程影響，甘肅、內(nèi)蒙古、寧夏、陜西、青海、貴州、四川等地局部遭受低溫冷凍害(國家氣候中心，2022)。

4.4 沙 塵

5月，北方出現(xiàn)3次沙塵天氣過程：5—7日、12—14日和23—26日，等級均為揚(yáng)沙過程。沙塵天氣過程次數(shù)接近2000—2020年同期平均值(2.9次)。

5—7日，新疆南疆盆地、內(nèi)蒙古中西部、甘肅中西部、寧夏、青海西北部、遼寧北部、吉林西部、黑龍江西南部、河北南部、河南北部、山東西部等地的部分地區(qū)出現(xiàn)揚(yáng)沙或浮塵天氣，其中內(nèi)蒙古西部、甘肅中部、寧夏北部局地出現(xiàn)沙塵暴。12—14日，新疆東部和南疆盆地、甘肅西部、內(nèi)蒙古西部等地出現(xiàn)揚(yáng)沙或浮塵天氣，新疆南疆盆地局地有沙塵暴。23—26日，內(nèi)蒙古西部、甘肅河西、寧夏北部、青海西北部、新疆東部和南疆盆地等地出現(xiàn)揚(yáng)沙和浮塵天氣，內(nèi)蒙古西部、甘肅西部、新疆南疆盆地有沙塵暴，內(nèi)蒙古西部局地出現(xiàn)強(qiáng)沙塵暴。沙塵天氣過程過程造成空氣質(zhì)量、能見度下降，并對人體健康和交通出行造成不利影響(國家氣候中心，2022)。

致 謝：感謝國家氣象中心氣象服務(wù)室宋文彬?yàn)楸疚奶峁┰陆邓?、降水距平百分率和溫度距平資料。