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2022年9月大气环流和天气分析*
2023-03-18 08:35:16 ℃刘 达 许映龙,2
1 国家气象中心,北京 100081 2 中国科学院大学,北京 100046
提 要:
2022年9月大气环流主要特征为北半球极涡呈单极型分布且较常年同期强度偏弱,欧亚地区中高纬环流以纬向环流为主,呈弱的“两槽一脊”形势,西太平洋副热带高压较常年偏东偏强。9月,全国平均气温为17.9℃,较常年同期(16.9℃)偏高1.0℃;
全国平均降水量为49.4 mm,较常年同期(65.3 mm)偏少24%。月内我国出现4次暴雨天气过程,过程降水强度强,多站降水量突破历史极值。月内共有7个台风在西北太平洋和南海生成,生成个数较常年偏多,其中仅有2212号强台风梅花4次登陆我国,登陆个数偏少,另外,2216号超强台风奥鹿影响我国南海及华南地区。月内,长江中下游地区持续少雨,导致该地中度及以上等级气象干旱持续。
2022年9月,全国平均气温为17.9℃,较常年同期(16.9℃)偏高1.0℃,全国平均降水量为49.4 mm,较常年同期(65.3 mm)偏少24%。月内,我国暴雨过程与常年同期接近,降水强度强,导致部分地区灾情严重;
台风生成频数较常年同期偏多,登陆频数较常年同期偏少;
我国中东部7月下旬出现大范围持续高温天气,气象干旱持续;
全国大部分省(自治区、直辖市)遭受风雹灾害,河北、陕西、云南等地局部风雹灾害较重。
1.1 降 水
2022年9月,全国平均降水量49.4 mm,较常年同期(65.3 mm)偏少24%,较2021年9月83.8 mm (柳龙生和高拴柱,2021)偏少近一半,为1961年以来第三低(国家气候中心,2022)。从空间分布(图1)看,西南地区大部、华南地区西南部、东北地区东南部、华东地区东部及西藏东部等地降水量在100 mm以上,海南东部、浙江东部、山东东北部及辽宁东南部等地降水量在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,其中新疆大部、内蒙古大部、华北东部、华东大部、华中东部等地降水量不足10 mm;
与常年同期相比(图2),西藏西部和东南部、吉林东南部、辽宁东南部、山东东北部、江苏东部部分地区、上海大部、浙江东部、云南东南部等地偏多5成至2倍;
西藏西部、辽宁东南部、山东东北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,华北大部、华中大部、华东大部、华南大部、新疆大部、内蒙古大部等地偏少5~8成,华北东部、华东中部和西部、华南北部和中部、新疆中部和南部、内蒙古西部和东南部等地偏少8成以上(国家气候中心,2022)。
图1 2022年9月全国降水量分布(单位:mm)Fig.1 Distribution of precipitation over China in September 2022 (unit: mm)
图2 2022年9月全国降水量距平百分率分布(单位:%)Fig.2 Distribution of precipitation anomaly percentage over China in September 2022 (unit: %)
1.2 气 温
2022年9月,全国平均气温为17.9℃,较常年同期(16.9℃)偏高1.0℃,接近2021年9月平均气温(18.2℃;柳龙生和高拴柱,2021),为1961年以来第二高(国家气候中心,2022)。空间分布上(图3),全国除西南地区大部、华东地区东部及青海东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,其中新疆大部、内蒙古大部、华中南部等地偏高2~4℃,局部偏高4~6℃。
图3 2022年9月全国平均气温距平分布(单位:℃)Fig.3 Distribution of temperature anomaly over China in September 2022 (unit: ℃)
2.1 环流特征
图4为2022年9月北半球500 hPa平均位势高度场和其距平场的水平分布,北半球环流形势有以下主要特点。
图4 2022年9月北半球500 hPa(a)平均位势高度和(b)距平(单位:dagpm)Fig.4 (a) Monthly mean geopotential height and (b) anomalies at 500 hPa in the Northern Hemisphere in September 2022 (unit: dagpm)
2.1.1 极涡呈单极型分布
由月平均500 hPa位势高度场及其距平场分布可见,北半球极涡呈单极型分布,极涡主体位于北极圈内,中心强度低于540 dagpm(图4a),正距平达到4 dagpm(图4b),这表明极涡强度较常年同期偏弱,月内冷空气势力偏弱。北半球中高纬西风带呈多波型分布,其中除位于地中海附近高空槽对应显著的负距平外,其他四个高空槽对应弱的正距平。欧亚大陆中高纬环流形势较为平直,呈现弱的“两槽一脊”的形势,其中两槽分别位于地中海附近和俄罗斯远东地区至我国华北一带,高压脊位于中西伯利亚至中亚一带。
2.1.2 副热带高压位置偏北偏东
9月西太平洋副热带高压(以下简称副高)呈带状分布,强度偏强,日本海东部至日本以东洋面对应有4~8 dagpm的正距平区,西脊点位于30°N,140°E 附近(图4a),较2020年、2021年以及多年气候平均明显偏北偏东(王海平和许映龙,2020;
柳龙生和高拴柱,2021)。副高脊线较常年同期偏北,西伸脊点偏东,有利于台风活动活跃,但不利于台风登陆我国,因此,月内台风活动偏多,但登陆我国的台风数量偏少。
2.2 环流演变与我国天气
图5给出了9月上、中、下旬欧亚地区500 hPa平均高度场环流形势。上旬(图5a)欧亚中高纬以纬向环流为主,呈弱的“两槽一脊”型,两槽分别位于欧洲西部和我国东北至华北一线,新疆以北地区为高压脊所控制。上旬,强盛的呈带状分布的副高,在我国东部海域断裂,旬内活跃的台风轩岚诺处于大陆副高和海上副高之间的鞍型场中,在台湾以东洋面回旋后,沿海上副高西侧北上,影响我国台湾岛及华东沿海地区,造成浙江宁波和绍兴、台湾岛中北部部分地区累计降水达200~350 mm,局地为400~461 mm。同时,受大陆副高主体的影响,我国南方发生持续性高温天气,区域高温过程综合强度达到特强,覆盖国土面积143万km2,影响人口达5.5亿。影响范围内有229个站达到或者超过37℃,其中贵州沿河站达到40.3℃,高温过程加剧了长江流域的气象干旱。
图5 2022年9月(a)上、(b)中、(c)下旬500 hPa平均位势高度(单位:dagpm)Fig.5 Mean geopotential height (unit: dagpm) at 500 hPa averaged over (a) the first, (b) second and (c) last dekads in September 2022
中旬(图5b),随着高纬度低涡发展东移,旬内欧亚中高纬环流呈现“三槽一脊”的形势,其中两个较强的槽位于欧洲中部、新疆西部,我国辽东半岛为一浅槽,咸海以北为一高压脊区。伴随低涡南压,副高西脊点东退至140°E附近,旬内台风活动趋于活跃,台风梅花登陆浙江舟山后,分别在上海、山东和辽宁登陆,给我国华东和东北地区的部分地区带来大到暴雨,浙江局地出现特大暴雨。
下旬(图5c),中亚至欧洲东部一带为“一槽一脊”,里海为高压脊区,新疆西部为一浅槽,欧洲和东亚地区中高纬环流较为平直,旬内影响我国暴雨天气过程较少,但受贝加尔湖以北低涡影响,我国东北地区出现两次冷空气过程,分别在9月19—21日、9月23—24日。其中19—21日过程综合强度达到强等级,影响区域主要在东北、内蒙古等地,东北大部分地区、内蒙古东部降温幅度在10℃以上,其中吉林大部、黑龙江南部、内蒙古东部部分地区降温幅度达14℃以上。下旬,副高主体西伸,西脊点位于我国华南地区,旬内初期生成的16号超强台风奥鹿沿副高南侧向西移动,进入我国南海海域,造成海南岛、雷州半岛等地累计降水量达100~250 mm。
3.1 概 况
2022年9月全国平均降水较常年同期明显偏少,主要的降水过程仅有4次(表1),其中3次由热带气旋活动导致,主要影响台湾岛、华东、东北和华南地区,影响范围较为集中,其中12—16日由台风梅花带来的暴雨过程综合强度达到中等强度,覆盖国土面积19.9万km2,影响人口1.2亿。上海、吉林、山东、江苏、浙江、辽宁等地出现强降雨,多地累计降水量超过100 mm,其中山东栖霞站累计降水量达到262.4 mm。月内的降水过程有效缓解了华南地区的旱情。
表1 2022年9月主要降水和强对流过程Table 1 Main precipitation and convective weather processes in September 2022
3.2 9月7—8日强降水过程
9月7—8日期间,受东风波扰动和低层切变辐合的影响,我国华南地区出现了暴雨过程,广东中西部、广西、海南岛中东部等地部分地区累计降雨量达50~150 mm(图6),广东广州和湛江、海南文昌和琼海等局地达180~220 mm,此次强降水过程虽然持续时间较短,但是有效缓解了华南地区的高温天气和气象干旱。
图6 2022年9月7日08时至8日08时累计降水量Fig.6 Accumulated precipitation from 08:00 BT 7 to 08:00 BT 8 September 2022
从环流形势上来看,此次降水过程前期,500 hPa副高强盛呈带状分布,在中南半岛附近有东风波活跃(图7),东风波槽线向东北方向延伸至广东东部,华南地区处于东风波槽后,容易出现强对流和暴雨天气。此次降水过程低层925 hPa广西至广东北部一带切变辐合维持发展(图8方框处),为暴雨的发生提供了有利的环境抬升条件。与此同时,华南地区整层大气可降水量达到50 kg·m-2以上(图8),其中海南岛、广东西部部分地区超60 kg·m-2,提供了充足的水汽供应。
图7 2022年9月(a)6日,(b)7日500 hPa风场(风羽)和高度场(等值线,单位:dagpm)Fig.7 Wind filed (wind barbs) and geopotential height (contour, unit: dagpm) at 500 hPa on (a) 6 and (b) 7 September 2022
图8 2022年9月7日(a)14时,(b)20时,8日(c)02时,(d)08时925 hPa风场(风羽)和大气整层可降水量(阴影)(方框为切变辐合区)Fig.8 Wind filed (wind barb) at 925 hPa and precipitable water for entire atmospheric levels (shaded) at (a) 14:00 BT and (b) 20:00 BT 7, (c) 02:00 BT and (d) 08:00 BT 8 September 2022(box: convergence of shear)
4.1 概 况
9月,西北太平洋及南海的台风活动具有生成频数偏多和强度偏强的特点,共有7个台风生成(图9),生成个数较常年同期(5.0个)偏多2个;
但仅有台风梅花登陆我国,登陆台风个数较常年同期(1.7 个)偏少0.7个;
此外,台风奥鹿西行进入南海,使我国华南沿海及南部海区出现明显风雨天气。月内活跃的7个台风中(表2),4个极值强度达到了强台风级及以上,分别是2212号梅花、2214号南玛都、2216号奥鹿及2218号洛克。
图9 2022年9月西北太平洋和南海热带气旋路径Fig.9 Tracks of tropical cyclones in western North Pacific and South China Sea in September 2022
表2 2022年9月西北太平洋和南海台风生成简表Table 2 Tropical cyclones active in western North Pacific and South China Sea in September 2022
4.2 台风梅花成为登陆舟山最强台风
今年第12号台风梅花于9月8日上午在西北太平洋洋面生成,进入东海海域后长时间维持强台风强度,14日20:30在我国浙江舟山普陀沿海登陆(强台风级),15日00:30在上海奉贤二次登陆(台风级),16日00时在山东青岛崂山区沿海三次登陆(热带风暴级),12:40在辽宁省大连市金普新区再次登陆(热带风暴级),之后逐渐减弱变性为温带气旋,中央气象台16日20时对其停止编号。
“梅花”是今年登陆我国最强的台风,其主要特点如下:
①登陆次数多。台风梅花先后在我国沿海四次登陆,是1949年以来第三个四次登陆我国的台风,之前两个分别是1990年12号台风Yancy(一次台湾,三次福建)和2014年16号台风凤凰(两次台湾、一次浙江、一次上海)。“梅花”四次登陆分别在不同省(直辖市),是1949年以来首次。“梅花”还是1949年以来最晚登陆山东、辽宁的台风。
②登陆强度强。台风梅花在浙江舟山普陀登陆的强度为强台风级(14级,42 m·s-1),是今年以来登陆我国的最强台风;
也是1949年以来9月在浙江登陆象山港以北的最强台风,也是登陆舟山最强台风;
“梅花”在上海奉贤登陆的强度为台风级(12级,35 m·s-1),是1950年以来登陆上海的最强台风。
③大风范围广,持续时间长。与冷空气结合,台风梅花带来的大风影响范围广、强度大、持续时间长。浙江东部、上海、江苏东部、山东半岛、辽宁东部等地最大阵风有8~10级,上海沿海、浙江沿海及部分岛礁12~15级,最大阵风出现在浙江舟山徐公岛16级(53.6 m·s-1)。浙江东北部沿海海面12级以上大风累计时长达12 h。
4.3 台风南玛都登陆日本
今年第14号台风南玛都于9月14日02时在西北太平洋洋面生成,之后西行,强度逐渐增强,16日转向西北方向移动,强度快速发展,16日02时至17日02时由台风级(38 m·s-1,13级)快速增强到超强台风级(58 m·s-1,17级),24小时内增强了20 m·s-1,达到台风快速加强标准(24小时内中心附近风力增加15 m·s-1),超强台风级别维持超过36 h。18日16:30前后“南玛都”在日本九州岛指宿市沿海登陆,登陆时中心附近最大风力有15级(48 m·s-1,强台风级),持续影响日本近两日后,于20日早晨在日本本州岛北部变性为温带气旋,中央气象台于20日08时对其停止编号。受其影响,日本九州、四国等地累计降水达200 mm以上,局地达350 mm以上(图10)。“南玛都”带来的强风和风暴潮导致日本九州地区多地建筑倒塌,道路浸水。
图10 2022年9月17日08时至20日08时累计降水量Fig.10 Accumulated precipitation from 08:00 BT 17 to 08:00 BT 20 September 2022
4.3 台风奥鹿进入南海二次加强
今年第16号台风奥鹿于9月23日14时在西北太平洋洋面生成后,稳定向偏西方向移动,24日傍晚以后,在菲律宾吕宋岛东部海面,“奥鹿”出现爆发性发展,25日02时发展为超强台风级,当日05时达到其峰值强度,中心附近最大风力达17级以上(62 m·s-1),随后于25日20时前后在菲律宾吕宋岛东部的奥罗拉省沿海登陆,登陆时中心附近最大风力达16级(55 m·s-1)。穿过吕宋岛南部后,26日早晨“奥鹿”以台风级强度移入南海,并于27日02时再度加强为超强台风级,靠近越南近海减弱为强台风级后,于28日04:30前后在越南广南省岘港市沿海登陆,登陆时中心附近最大风力有14级(45 m·s-1)。登陆后“奥鹿”强度逐渐减弱,于28日20时在泰国境内减弱为热带低压,中央气象台对其停止编号。
“奥鹿”自生成后经历了两次快速加强,一次发生在登陆吕宋岛前,第二次发生在进入南海后,受其影响,华南沿海等地出现明显风雨天气,海南岛部分地区及西沙群岛局地出现大暴雨。进入南海后,有利于“奥鹿”快速加强的主要原因有:
①体型小,结构紧凑。“奥鹿”体型小,其生成后七级风圈半径不到200 km,加强为超强台风后,七级风圈半径不到300 km。此外,“奥鹿”环流结构紧凑,从卫星微波成像可以清晰看到其底层核心区小,且眼壁清晰完整(图11a)。对于台风结构紧凑、个头小的台风,在合适的热动力条件配合下,容易出现强度的快速增强。
图11 台风奥鹿2022年9月(a)27日08:52的GMI卫星微波监测图像,(b)26日海表温度Fig.11 (a) GMI microwave image of Typhoon Noru at 08:52 BT 27 September, and(b) sea surface temperature on 26 September 2022
②南海中部海域海温偏高。南海中部海域海表温度达到30℃及以上(图11b),较常年同期偏高1.5~1.8℃(图略),为台风强度发展提供了良好的下垫面条件。
③“奥鹿”进入南海快速增强发生在26日夜间至27日凌晨,从26日20时200 hPa风场(图12)可以看到“奥鹿”北侧与副高之间存在一反气旋式环流,26日20时该反气旋西侧的偏南风与副高北侧的西风急流相连,使得“奥鹿”北侧高层出流增强。与此同时,26—27日“奥鹿”南侧热带东风急流持续维持,由于高层流出条件较好,“奥鹿”上空的高层辐散得以维持发展,有利于其快速增强。
图12 2022年9月(a)26日20时和(b)27日02时150 hPa风场(风羽)和500 hPa位势高度场(等值线,单位:dagpm)Fig.12 150 hPa wind (barb) and geopotential height (contour, unit: dagpm) at 500 hPa at (a) 20:00 BT 26 and (b) 02:00 BT 27 September 2022
5.1 南方出现区域性高温天气
9月,全国共有10个国家气象站出现极端高温事件,分别是福建崇武(35.5℃)、广西桂林(38.5℃)、贵州剑河(37.9℃)、贵州黎平(36.4℃)、湖北安陆(38.6℃)、湖北应城(38.1℃)、湖北孝感(38.3℃)、湖南芷江(38.8℃)、新疆乌兰乌苏(39.7℃)、云南江城(34.9℃)。月内,我国南方地区出现了3次区域性高温过程,分别是9月5—13日、16—20日、9月27日至10月4日。其中9月5—13日的区域高温过程综合强度达到特强,覆盖国土面积143万km2,影响人口达5.5亿。影响范围内有229个站达到或者超过37℃,其中贵州沿河站达到40.3℃。持续的高温过程加剧了长江流域的气象干旱,增加了当地的供电压力,对当地生态系统造成了一定的负面影响(国家气候中心,2022)。
5.2 长江流域干旱维持或发展
受降水少、气温高影响,今年夏季长江流域发生严重夏伏旱。8月25日以后,长江流域西部及北部地区出现明显降雨,气象干旱不同程度缓和,其中四川东部、陕西南部气象干旱缓解较为明显。进入9月,长江中下游地区仍持续少雨,大部地区气象干旱持续,遭受夏秋连旱。截至9月30日气象干旱监测显示,长江流域中下游地区大部仍存在中度及以上等级气象干旱,其中浙江西南部、安徽南部、湖北东部、湖南中部至南部、江西大部、福建西部和东北部等地有特旱(国家气候中心,2022)。
致谢:感谢国家气象中心向欣、孙贺提供的降水量、降水距平和温度距平资料。
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