2021年6月大氣環(huán)流和天氣分析*

解 晉 周寧芳

國(guó)家氣象中心，北京 100081

提 要： 2021年6月北半球的大氣環(huán)流主要特征表現(xiàn)為，極渦呈單極型分布，較常年同期偏強(qiáng)；歐洲上空500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)較常年同期顯著偏高，西太平洋副熱帶高壓位置南北變化較大。6月全國(guó)平均降水量91.5 mm，較歷史常年同期偏少8%，江南大部、華南北部、江淮地區(qū)較常年偏少2～5成，局部地區(qū)偏少5成以上；內(nèi)蒙古北部、黑龍江西部地區(qū)以及吉林東部、遼寧中東部偏多5成以上。全國(guó)平均氣溫20.8℃，較歷史同期略偏高，其中河南北部、江蘇中部以及青海南部地區(qū)氣溫較常年同期偏高達(dá)到了2℃以上。本月內(nèi)有8次區(qū)域性暴雨天氣過(guò)程，極端降水量出現(xiàn)區(qū)域分散。6月共有2個(gè)臺(tái)風(fēng)生成，接近歷史同期水平，沒(méi)有臺(tái)風(fēng)登陸我國(guó)。6月我國(guó)黃淮西部、江淮東部以及華南南部等地共44個(gè)站發(fā)生極端高溫事件，4個(gè)站日最高氣溫突破歷史同期極值。

1 天氣概況

1.1 降 水

2021年6月全國(guó)總體平均降水量為91.5 mm，較常年同期(99.3 mm)偏少8%(國(guó)家氣候中心，2021)。從降水的空間分布上看(圖1)，降水主要集中在江南地區(qū)東部、西南地區(qū)東部和華南地區(qū)，大部地區(qū)降水量超過(guò)了200 mm，其中江西東部、浙江西部以及福建北部的部分地區(qū)降水量超過(guò)了400 mm。此外，西北地區(qū)東南部、黃淮東部和東北部分地區(qū)降水量也在100 mm以上，其中遼寧、吉林西部和四川東北部部分地區(qū)達(dá)到了200 mm以上。江西、四川、云南、遼寧等地共有36個(gè)站發(fā)生極端日降水事件，其中江西上饒(259.2 mm，28日)、遼寧北鎮(zhèn)(232.2 mm，27日)等11個(gè)站日降水量突破歷史極值。湖南、遼寧、青海、新疆等地有35個(gè)站發(fā)生了極端連續(xù)降水日數(shù)事件。

圖1 2021年6月全國(guó)降水量分布(單位：mm)Fig.1 Distribution of precipitation amount over China in June 2021 (unit: mm)

與常年同期相比(圖2)，中東部呈現(xiàn)北多南少的特點(diǎn)，南方大部分地區(qū)降水較常年偏少，其中江南大部、華南及江淮地區(qū)較常年偏少2～5成，湖南中部和北部、廣西北部、湖北南部、安徽中部、江蘇南部的部分地區(qū)甚至偏少5成以上。東北大部地區(qū)相比常年同期明顯偏多，內(nèi)蒙古北部、黑龍江西部地區(qū)以及吉林東部、遼寧中東部偏多5成以上，其中遼寧中東部局地偏多1倍以上。華北西部、黃淮東部以及西北部分地區(qū)降水也較常年同期偏多。

圖2 2021年6月全國(guó)降水量距平百分率分布(單位：%)Fig.2 Distribution of precipitation amount anomaly percentage over China in June 2021 (unit: %)

1.2 氣 溫

2021年6月全國(guó)平均氣溫為20.8℃，與常年同期(20.0℃)相比偏高0.8℃，為1961年以來(lái)歷史同期第三高(國(guó)家氣候中心，2021)。從日平均氣溫的距平空間分布上來(lái)看(圖3)，全國(guó)大部分地區(qū)氣溫較常年同期偏高，江南、江淮、黃淮、西南地區(qū)東部、西北地區(qū)東部、西藏大部地區(qū)以及東北北部地區(qū)較常年同期偏高1～2℃，其中河南北部地區(qū)、江蘇中部以及青海南部地區(qū)氣溫較常年同期偏高達(dá)到2℃以上。新疆北部和東北南部地區(qū)月平均氣溫較常年同期偏低0～1℃。全國(guó)共有44個(gè)站發(fā)生了極端高溫事件，主要分布在黃淮西部、江淮東部以及華南南部等地，其中我國(guó)北方發(fā)生時(shí)間集中在4—8日、11—13日、19—24日和26—29日，南方集中在8—9日、14—20日以及26—27日。其中，廣東高要(10日)、廣西潿洲島(2日)、海南屯昌(3日)和云南云龍(4日)4個(gè)站日最高氣溫均突破歷史極值，分別達(dá)到40℃、36.8℃、40.7℃和42.6℃。

圖3 2021年6月全國(guó)平均氣溫距平分布(單位：℃)Fig.3 Distribution of mean temperature anomaly over China in June 2021(unit:℃)

2 環(huán)流特征與演變

2.1 環(huán)流特征

2021年6月北半球500 hPa極渦呈單極型分布，極渦主體偏向東半球北極地區(qū)一帶(圖4a)。主極渦強(qiáng)度達(dá)到了532 dagpm以下，較歷史同期相比顯著偏強(qiáng)(圖4b)，中心強(qiáng)度負(fù)距平達(dá)到了-10 dagpm。受極渦分布形態(tài)影響，北半球中高緯環(huán)流呈多波型分布，其中歐洲上空低渦最強(qiáng)，閉合低壓中心強(qiáng)度為562 dagpm，其負(fù)距平達(dá)到-10 dagpm。在熱帶副熱帶地區(qū)，6月西太平洋副熱帶高壓(以下簡(jiǎn)稱(chēng)西太副高)的強(qiáng)度較歷史同期偏強(qiáng)，副高平均脊線位于20°N附近，接近歷史同期。副高西伸脊點(diǎn)平均位于120°E附近，較常年接近(李嘉睿和何立富，2017；張芳和何立富，2018；劉海知和何立富，2019；任宏昌和符嬌蘭，2020)。

圖4 2021年6月北半球500 hPa平均位勢(shì)高度(a)和距平(b)(單位：dagpm)Fig.4 The average 500 hPa geopotential height (a) and anomaly (b) in the Northern Hemisphere in June 2021 (unit: dagpm)

2.2 環(huán)流演變與我國(guó)天氣

從歐亞大陸6月各旬的500 hPa平均環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)來(lái)看，上旬(圖5a)整個(gè)歐亞大陸中高緯地區(qū)呈兩槽一脊型，東歐地區(qū)和我國(guó)東北地區(qū)上空存在閉合的低壓中心，巴爾喀什湖存在一個(gè)高壓脊，因此我國(guó)中高緯度地區(qū)環(huán)流呈西高東低分布。西太副高脊線平均位于20°N，較往年接近(李嘉睿和何立富，2017；張芳和何立富，2018；劉海知和何立富，2019；任宏昌和符嬌蘭，2020)，冷暖氣流主要在長(zhǎng)江及其以南地區(qū)交匯，5月30日至6月1日和6月3日、9日分別出現(xiàn)了三次強(qiáng)降水過(guò)程，強(qiáng)降水主體區(qū)域主要位于我國(guó)江南、華南以及西南地區(qū)東部。此外，受東北冷渦影響，6月2日，吉林中東部、遼寧中東部出現(xiàn)暴雨。

6月中旬(圖5b)，中高緯環(huán)流有所調(diào)整，多槽脊分布；歐洲上空仍為閉合低壓，但位置較上旬偏西，里海至烏拉爾山地區(qū)為高壓脊，較常年略偏強(qiáng)，而中亞至我國(guó)新疆地區(qū)為低槽區(qū)，亞洲中高緯環(huán)流經(jīng)向度相比上旬有所加強(qiáng)，冷空氣活動(dòng)較頻繁。此外，西太副高有明顯北抬西伸的過(guò)程，副高脊線從20°N附近北移至23°N附近，西脊點(diǎn)從120°E附近西伸至112°E附近，較常年同期明顯偏西(李嘉睿和何立富，2017；張芳和何立富，2018；劉海知和何立富，2019；任宏昌和符嬌蘭，2020)。受上述環(huán)流形勢(shì)調(diào)整影響，我國(guó)江南地區(qū)、長(zhǎng)江中下游地區(qū)在9日前后先后進(jìn)入梅雨期，13日江淮地區(qū)也進(jìn)入梅雨期。先后出現(xiàn)兩次強(qiáng)降水過(guò)程，較強(qiáng)降水中心有南北擺動(dòng)，主要降水落區(qū)位于長(zhǎng)江中下游地區(qū)、黃淮南部地區(qū)和西北地區(qū)東南部。

圖5 2021年6月上旬(a)、中旬(b)、下旬(c)的500 hPa平均位勢(shì)高度(單位：dagpm)Fig.5 The average 500 hPa geopotential heights in the first (a), second (b) and third (c) dekads of June 2021 (unit: dagpm)

6月下旬(圖5c)，中高緯經(jīng)向環(huán)流進(jìn)一步增強(qiáng)，烏拉爾山高壓脊相比中旬再次加強(qiáng)，位于西西伯利亞的槽也隨之加深，貝加爾湖以東地區(qū)受高壓脊所控制，我國(guó)北方地區(qū)環(huán)流整體上表現(xiàn)為西低東高型。西太副高較中旬有明顯的東退南落，副高脊線從23°N附近南落至15°N附近，西脊點(diǎn)從112°E附近東退至120°E附近，隨之我國(guó)的主雨帶也進(jìn)一步向南調(diào)整。在低層切變線以及低空急流共同作用下，我國(guó)江南地區(qū)、華南地區(qū)以及西南地區(qū)東部降水增多，在6月21—23日和6月27日至7月1日出現(xiàn)兩次大范圍的暴雨過(guò)程。而我國(guó)華北南部地區(qū)、黃淮地區(qū)和黃淮地區(qū)由于大陸弱高壓脊控制，轉(zhuǎn)為高溫少雨天氣。

3 主要降水過(guò)程

3.1 概 況

主雨帶位置隨著副高的南北擺動(dòng)出現(xiàn)了一次先北抬后南落的過(guò)程，上旬主要集中在我國(guó)江南、華南、西南地區(qū)；中旬雨帶北抬，降水主要發(fā)生在長(zhǎng)江中下游地區(qū)、江淮和黃淮地區(qū)、四川盆地；下旬雨帶再次南落，主要集中在我國(guó)江南地區(qū)、華南地區(qū)以及西南東部地區(qū)。6月我國(guó)暴雨頻繁，共出現(xiàn)8次暴雨過(guò)程(表1)。其中，6月27日至7月1日降水過(guò)程的降水強(qiáng)度大，影響范圍廣，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，影響程度重。此外，6月14日黃淮地區(qū)降雨過(guò)程較為典型，降水集中且短時(shí)降水強(qiáng)。下文將重點(diǎn)分析14日黃淮地區(qū)和6月底江南以及華南地區(qū)的兩次強(qiáng)降水過(guò)程。

表1 2021年6月主要降水過(guò)程Table 1 Main precipitation events in June 2021

3.2 6月14日黃淮地區(qū)暴雨過(guò)程

6月14日08時(shí)至15日08時(shí)，正值我國(guó)江淮梅雨期，我國(guó)自北向南、自西向東經(jīng)歷了一次大范圍的強(qiáng)降水天氣過(guò)程，其中山東中南部、河南中東部、安徽北部和江蘇北部出現(xiàn)大到暴雨，局地有大暴雨。從國(guó)家站24 h累計(jì)降水量分布來(lái)看(圖6)，共計(jì)有50多個(gè)國(guó)家站的降水量超過(guò)50 mm，有10個(gè)國(guó)家站超過(guò)100 mm，最大降水量出現(xiàn)位置位于河南駐馬店市確山縣，達(dá)到187.5 mm。

圖6 2021年6月14日08時(shí)至15日8時(shí)累計(jì)降水量Fig.6 Accumulated precipitation amount from 08:00 BT 14 to 08:00 BT 15 June 2021

此次降水過(guò)程主要發(fā)生在6月14日下午至夜間，主雨帶隨著低空急流和低層暖濕切變的演變帶呈東移南壓的走向。從環(huán)流形勢(shì)來(lái)看(圖7)，500 hPa 存在一個(gè)弱的短波槽脊活動(dòng)，配合低層850 hPa 的暖式切變是本次降水過(guò)程的主要?jiǎng)恿l件。從14日14時(shí)環(huán)流背景來(lái)看(圖7a)，西太副高已經(jīng)南退到臺(tái)灣島以東以南洋面上，500 hPa環(huán)流在我國(guó)東部沿海為一個(gè)弱高壓脊，黃淮西部上游地區(qū)存在一個(gè)淺槽，低層850 hPa上河南、河北和山西三省交界處有一個(gè)低渦形成，冷空氣和西南暖濕氣流在河南北部至江蘇北部一帶匯合，形成一條明顯的暖式切變輻合，整層可降水量達(dá)到了60 mm以上，輻合抬升作用，配合充足的水汽供應(yīng)，因此該階段河南中東部到山東中南部一帶出現(xiàn)了大到暴雨。15日02時(shí)(圖7b)，850 hPa上的低空急流發(fā)展東移，在安徽中部和江蘇中部達(dá)到了14 m·s-1，低渦也東移至河北、河南和山東的交界處，配合急流出口區(qū)左側(cè)強(qiáng)氣旋性切變，引發(fā)較強(qiáng)的天氣尺度上升氣流，進(jìn)而觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放，產(chǎn)生小尺度的強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，此時(shí)在江蘇東北部的整層可降水量高達(dá)70 mm以上，因此在14日后半夜主要降水帶集中在江蘇北部，淮安市漣水縣單站6 h降水量達(dá)到了81.5 mm。15日白天，我國(guó)東部地區(qū)轉(zhuǎn)為500 hPa弱高壓脊控制，西南氣流減弱，不利于強(qiáng)降水的發(fā)生，降水過(guò)程逐步結(jié)束。

圖7 2021年6月14日14時(shí)(a)和15日02時(shí)(b)500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)(等高線，單位：dagpm)，850 hPa風(fēng)場(chǎng)(風(fēng)羽，單位：m·s-1)和整層可降水量(陰影，單位：mm)Fig.7 The 500 hPa geopotential height (contour, unit: dagpm), 850 hPa winds (wind barb, unit: m·s-1) and precipitable water content of the whole layer (shaded, unit: mm) at 14:00 BT 14 (a) and 02:00 BT 15 (b) June 2021

3.3 6月27日至7月1日南方地區(qū)暴雨過(guò)程

6月27日08時(shí)至7月2日08時(shí)，臺(tái)風(fēng)薔琵在西北太平洋上活動(dòng)，西太副高位置偏南，我國(guó)南方地區(qū)經(jīng)歷了一次持續(xù)性大范圍的強(qiáng)降水天氣過(guò)程，此次過(guò)程的主要降水區(qū)域包括了浙江、湖南、廣西等11個(gè)省(自治區(qū))。從國(guó)家站累計(jì)降水量分布來(lái)看(圖8)，共計(jì)有390多個(gè)站的降水量超過(guò)100 mm，有62個(gè)站超過(guò)200 mm。主要集中分布在江南南部地區(qū)以及廣西北部地區(qū)。此外有4個(gè)站的累計(jì)降水量達(dá)到400 mm以上，分別出現(xiàn)在福建武夷山(497.5 mm)、廣西資源(428.7 mm)、江西樂(lè)平(427.4 mm)和浙江開(kāi)化(423.8 mm)。

圖8 2021年6月27日08時(shí)至7月2日08時(shí)累計(jì)降水量Fig.8 Accumulated precipitation amount from 08:00 BT 27 June to 08:00 BT 2 July 2021

此次暴雨過(guò)程發(fā)生在比較有利的大尺度環(huán)流背景下，烏拉爾山高壓脊強(qiáng)度偏強(qiáng)，東北亞也為弱高壓脊控制，兩脊一槽型形勢(shì)較為穩(wěn)定，有利于冷空氣南下影響我國(guó)南方地區(qū)；西太副高平均脊線位于20°N附近，穩(wěn)定少動(dòng)，副高西北側(cè)暖濕的西南氣流持續(xù)提供了充足的水汽輸送條件。南北冷暖空氣的對(duì)峙在長(zhǎng)江中下游和江南地區(qū)形成南北略有擺動(dòng)的梅雨鋒，使得此次降水持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、覆蓋面廣。從27日20時(shí)高空環(huán)流場(chǎng)配置來(lái)看(圖9a)，從云南北部至江浙交界處存在一條很長(zhǎng)的暖式切變線，在江南地區(qū)的大氣整層可降水量基本都在60 mm以上，湖北東南和江西西北地區(qū)達(dá)到70 mm，因此27日的主降水帶位于西南地區(qū)東部至長(zhǎng)江中下游一帶。到了29日14時(shí)(圖9b)，低空西南急流有所加強(qiáng)，中路和東路偏北氣流也有所加強(qiáng)，因此整層可降水量大于60 mm區(qū)域隨之南壓，維持在江南的切變線也有所調(diào)整，東段暖式切變有所南壓，至28°N附近，湖南、湖北之間以冷式切變?yōu)橹鳎瀑F暖式切變維持，因此29日的較強(qiáng)降水主要位于江西北部、浙江南部、四川東南部、貴州中東部、湖南西部以及廣西北部。到了30日20時(shí)(圖9c)，副高西伸，低空西南急流達(dá)到了16 m·s-1，整層可降水量大值區(qū)(大于60 mm)也隨之北抬，其中湖南東部和江西西部的部分地區(qū)達(dá)到了70 mm以上。與此同時(shí)，西南地區(qū)上空500 hPa存在一個(gè)高空短波槽，低層中東段暖式切變北抬至31°N附近，6月30日至7月1日的東部主雨帶也隨之北抬至江南北部和長(zhǎng)江中下游地區(qū)。

圖9 2021年6月27日20時(shí)(a)，29日14時(shí)(b)和30日20時(shí)(c)500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)(等高線，單位：dagpm)，850 hPa風(fēng)場(chǎng)(風(fēng)羽，單位：m·s-1)和整層可降水量(陰影，單位：mm)Fig.9 The 500 hPa geopotential height (contour, unit: dagpm), 850 hPa winds (wind barb, unit: m·s-1) and precipitable water content of the whole layer (shaded, unit: mm) at 20:00 BT 27 (a), 14:00 BT 29 (b) and 20:00 BT 30 (c) June 2021

4 熱帶氣旋活動(dòng)概況

6月，我國(guó)南海及西太平洋臺(tái)風(fēng)活躍程度接近歷史同期平均水平(1.7個(gè))，總共有2個(gè)臺(tái)風(fēng)生成(表2)，月內(nèi)無(wú)臺(tái)風(fēng)登陸我國(guó)大陸，較常年同期(0.6個(gè))偏少。4號(hào)臺(tái)風(fēng)小熊前期(12日上午)經(jīng)過(guò)我國(guó)海南島時(shí)僅為熱帶低壓級(jí)別，穿越海南島后在12日16時(shí)在我國(guó)北部灣加強(qiáng)為今年第4號(hào)臺(tái)風(fēng)小熊，13日07：45前后，“小熊”在越南北部的清化省沿海登陸，登陸時(shí)為熱帶風(fēng)暴級(jí)別，13日14時(shí)，因其強(qiáng)度進(jìn)一步降低，難以確定其環(huán)流中心，中央氣象臺(tái)停止對(duì)其編號(hào)。受“小熊”影響，11—12日，海南島出現(xiàn)了較強(qiáng)風(fēng)雨天氣，主要集中在海南省東部、中部和南部地區(qū)，14個(gè)市縣雨量超過(guò)50 mm，最大降水量為119.3 mm，位于保亭什玲鎮(zhèn)。臺(tái)風(fēng)薔琵于6月23日08時(shí)在位于關(guān)島西偏北約510 km的洋面上生成，生成時(shí)中心最大風(fēng)力8級(jí)(18 m·s-1)，中心氣壓為1 003 hPa。26日08時(shí)其強(qiáng)度達(dá)到最大，升級(jí)為臺(tái)風(fēng)級(jí)別，中心風(fēng)速達(dá)到33 m·s-1，中心氣壓達(dá)到978 hPa，隨后從26日17時(shí)強(qiáng)度逐漸減弱，中央氣象臺(tái)于6月27日20時(shí)對(duì)其停止編號(hào)。

表2 2021年6月西北太平洋和南海熱帶氣旋統(tǒng)計(jì)Table 2 Summary of tropical cyclones generated in Northwest Pacific and South China Sea in June 2021

5 其他災(zāi)害天氣

5.1 強(qiáng)對(duì)流天氣

6月以來(lái)，受高空槽和低層切變系統(tǒng)共同作用下，全國(guó)共發(fā)生10次強(qiáng)對(duì)流過(guò)程，主要發(fā)生在東北、華北和黃淮等地(國(guó)家氣候中心，2021)。月初，在東北冷渦持續(xù)影響下，我國(guó)東北、華北、黃淮出現(xiàn)較大范圍的強(qiáng)對(duì)流天氣，發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水同時(shí)伴有雷暴大風(fēng)和冰雹，1日黑龍江省哈爾濱尚志市、阿城區(qū)發(fā)生龍卷事件，造成多名人員傷亡。12—14日，內(nèi)蒙古多地遭受風(fēng)雹災(zāi)害，損失較大。25—26日，內(nèi)蒙古中部、河北北部、北京、天津北部等地颮線過(guò)境，出現(xiàn)雷暴大風(fēng)和冰雹，最大小時(shí)雨量達(dá)到88.4 mm。25日14—15時(shí)，內(nèi)蒙古錫林郭勒盟太仆寺旗與河北省沽源縣交界地區(qū)有超級(jí)單體生成，并出現(xiàn)龍卷，造成多人死亡。30日，河北南部、河南北部、山東、蘇皖北部出現(xiàn)雷暴大風(fēng)、冰雹和短時(shí)強(qiáng)降水，安徽北部最大小時(shí)雨量達(dá)102.6 mm。

5.2 高 溫

受北方高空暖性高壓環(huán)流形勢(shì)控制和西太副高影響下，6月我國(guó)中東部出現(xiàn)多次階段性區(qū)域高溫天氣過(guò)程，主要集中在4—9日、11—13日、14—20日、19—24日和26—30日。其中4—8日華北南部、黃淮、江淮及湖北西部、陜西東南部等地出現(xiàn)的高溫過(guò)程影響范圍廣、強(qiáng)度強(qiáng)。河南博愛(ài)和焦作等多地、河北任縣、陜西白河日最高氣溫超過(guò)40℃。16個(gè)觀測(cè)站日最高氣溫達(dá)到極端事件標(biāo)準(zhǔn)(國(guó)家氣候中心，2021)。

5.3 干 旱

6月上旬和下旬，西南東部和華南出現(xiàn)明顯降水過(guò)程，前期旱情進(jìn)一步緩解，但云南西部、四川東南部、重慶南部、貴州北部和西南部等地降水偏少，部分地區(qū)干旱持續(xù)。上旬，華北地區(qū)、東北地區(qū)南部、黃淮及甘肅南部等地由于降水持續(xù)偏少旱情發(fā)生并快速發(fā)展，部分地區(qū)有中度氣象干旱；中旬受明顯降水影響，旱情得到一定程度緩解；下旬黃淮西部等地受高溫少雨的影響氣象干旱再次發(fā)展。截止6月底，云南西部和東北部、重慶南部、貴州北部、安徽中部、河南中部、甘肅南部等地依然存在中等及以上程度氣象干旱，局部地區(qū)達(dá)到了特旱。