2022年2月大氣環(huán)流和天氣分析*

王 璠 張 峰 符嬌蘭

國(guó)家氣象中心，北京 100081

提 要： 2022年2月大氣環(huán)流的主要特征是北半球極渦呈偶極型，次中心位于鄂霍次克海至北太平洋一帶，較常年同期偏強(qiáng)；歐亞中高緯地區(qū)由“兩槽一脊”型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙徊垡患埂毙?，烏拉爾山至貝加爾湖間高壓脊穩(wěn)定維持，我國(guó)中高緯度地區(qū)位于高壓脊前西北—東南向鋒區(qū)內(nèi)，多高空槽活動(dòng)，冷空氣較活躍，南支槽強(qiáng)度接近常年同期，對(duì)我國(guó)南方的影響較為頻繁，導(dǎo)致南方地區(qū)多雨雪天氣過(guò)程。2月，我國(guó)冷空氣活動(dòng)頻繁，但強(qiáng)冷空氣過(guò)程較少，全國(guó)平均氣溫為-3.2℃，較常年同期偏低1.9℃。月內(nèi)，全國(guó)平均降水量為25.5 mm，較常年同期(16.1 mm)偏多58%。另外，2月中下旬我國(guó)南方地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)性低溫陰雨雪天氣過(guò)程。

引 言

2022年2月，全國(guó)平均氣溫為-3.2℃，較常年同期(-1.3℃)偏低1.9℃，全國(guó)平均降水量為25.5 mm，較常年同期(16.1 mm)偏多58%(國(guó)家氣候中心，2022)。月內(nèi)，出現(xiàn)了4次主要降水過(guò)程，其中11—13日我國(guó)自西向東出現(xiàn)了大范圍雨雪天氣過(guò)程，京津冀晉等地出現(xiàn)大到暴雪。整體來(lái)看，2月冷空氣偏弱，未出現(xiàn)明顯冷空氣過(guò)程，但17—25日南方地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)低溫陰雨雪天氣過(guò)程，對(duì)南方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成不利影響。另外，月內(nèi)未出現(xiàn)明顯霧霾及沙塵天氣過(guò)程。

1 天氣概況

1.1 降 水

2022年2月，全國(guó)平均降水量為25.5 mm，較常年同期(16.1 mm)偏多58%(國(guó)家氣候中心，2022)。從全國(guó)降水量的空間分布圖(圖1)可知，西北地區(qū)東部、西南地區(qū)、江漢、江淮、江南、華南、新疆北部累計(jì)降水量超過(guò)10 mm，其中云南南部、貴州東部、湖南、江西、安徽南部、江蘇南部、上海南部、浙江、福建、廣東、廣西、海南累計(jì)降水量超過(guò)50 mm，湖南南部、江西大部、浙江大部、福建、廣東、廣西東部及海南累計(jì)降水量超過(guò)100 mm，全國(guó)其余地區(qū)降水量不足10 mm。

與常年同期相比，新疆南部、西藏北部、黃淮、江淮、江漢及遼寧南部降水偏少五成以上，其中河北南部、山西南部、山東、河南東部、安徽北部、江蘇北部及新疆南部等地偏少八成以上。全國(guó)其余大部分地區(qū)降水量接近常年同期或明顯偏多，其中西北地區(qū)中東部、西藏南部、西南地區(qū)東部和南部、江南南部、華南及北京北部、河北南部、山西北部、內(nèi)蒙古中部和東部、黑龍江中部和東部等地降水偏多五成以上，甘肅東部、寧夏中部和北部、內(nèi)蒙古西部和東部局地、西藏南部、云南北部、四川南部、廣東南部、廣西南部及內(nèi)蒙古東部偏多兩倍以上(圖2)。

圖2 2022年2月全國(guó)降水量距平百分率分布(單位：%)Fig.2 Spatial distribution of precipitation anomaly percentage over China in February 2022 (unit: %)

1.2 氣 溫

2月，全國(guó)平均氣溫為-3.2℃，較常年同期(-1.3℃)偏低1.9℃(國(guó)家氣候中心，2022)。從溫度距平的空間分布(圖3)看，除新疆西部和北部、內(nèi)蒙古北部局地及黑龍江西北部局地氣溫偏高0.5～2℃，全國(guó)大部地區(qū)氣溫較常年同期偏低，其中青藏高原大部、西北地區(qū)東部、江南、華南及北京北部和西部、河北北部和西部、陜西北部、內(nèi)蒙古西部和中部、貴州、云南東部氣溫偏低2～4℃，內(nèi)蒙古中部、貴州南部、廣東東部及廣西大部地區(qū)氣溫偏低4℃以上。

圖3 2022年2月全國(guó)平均氣溫距平分布(單位：℃)Fig.3 Spatial distribution of monthly mean temperature anomaly over China in February 2022 (unit: ℃)

2 環(huán)流特征與演變

2.1 環(huán)流特征

圖4為2月北半球500 hPa平均位勢(shì)高度場(chǎng)及其距平場(chǎng)水平分布，如圖所示，北半球環(huán)流形勢(shì)有以下特點(diǎn)：

2月,北半球極渦呈現(xiàn)偶極型，主中心位于加拿大北部，中心強(qiáng)度低于492 dagpm，次中心位于鄂霍次克海至北太平洋一帶(圖4a)。從距平場(chǎng)來(lái)看，極渦中心附近位勢(shì)高度均為負(fù)距平，位于加拿大的負(fù)距平中心超過(guò)-16 dagpm，表明極渦強(qiáng)度較常年明顯偏強(qiáng)(圖4b；李曉蘭和何立富，2019；胡藝和董全，2021;曹爽等，2020；李曉蘭和張芳華，2018；毛旭和張濤，2017)。環(huán)繞極渦中心，中高緯西風(fēng)帶呈4波型，高空槽分別位于歐洲東部、亞洲東北部、太平洋中部和北美中部。歐亞地區(qū)中高緯為“兩槽一脊”型，兩槽分別位于歐洲東部和亞洲東北部，高壓脊位于貝加爾湖西側(cè)。從距平場(chǎng)上看(圖4b)，歐洲東部和太平洋中部的槽區(qū)為明顯的負(fù)距平，貝加爾湖西側(cè)的脊區(qū)為明顯的正距平，我國(guó)除新疆外大部地區(qū)都位于高空槽區(qū)，位勢(shì)高度為負(fù)距平，表明低槽及冷空氣活動(dòng)較為頻繁，從而導(dǎo)致我國(guó)2月溫度整體偏低。由于位于東半球的極渦總體位置偏東，我國(guó)上空環(huán)流形勢(shì)經(jīng)向度小，導(dǎo)致影響我國(guó)的冷空氣總體以偏東路徑為主，勢(shì)力較弱。

圖4 2022年2月北半球(a)500 hPa平均位勢(shì)高度場(chǎng)和(b)距平場(chǎng)(單位：dagpm)Fig.4 (a) Average geopotential height and (b) anomaly at 500 hPa in the Northern Hemisphere in February 2022 (unit: dagpm)

由圖4還可見(jiàn)南支槽平均位置在90°E附近，接近常年同期，孟加拉灣附近高度距平為0 dagpm上下，南支槽強(qiáng)度較常年同期接近，但位于南支槽前的我國(guó)南方地區(qū)的高度距平為負(fù)，表明南支槽東移對(duì)南方地區(qū)的影響偏強(qiáng)，導(dǎo)致南方地區(qū)多雨雪天氣過(guò)程。

2.2 環(huán)流演變與我國(guó)天氣

圖5為2月上、中、下旬歐亞地區(qū)500 hPa平均位勢(shì)高度場(chǎng)環(huán)流形勢(shì)。整體來(lái)看，歐亞中高緯地區(qū)由“兩槽一脊”型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙徊垡患埂毙?，貝加爾湖至我?guó)新疆西藏上空的高壓脊穩(wěn)定維持，我國(guó)中高緯度地區(qū)主要位于高壓脊前西北東南向峰區(qū)內(nèi)，多高空槽活動(dòng)，但影響我國(guó)的冷空氣總體位置偏東，勢(shì)力偏弱。南支槽較為活躍，東移影響我國(guó)的南方地區(qū)，受東路冷空氣及南支槽前暖濕氣流共同影響，江南華南等地出現(xiàn)持續(xù)的低溫陰雨雪天氣。

圖5 2022年2月上旬(a)、中旬(b)、下旬(c)500 hPa平均位勢(shì)高度(單位：dagpm)Fig.5 Average geopotential height (unit: dagpm)at 500 hPa over Eurasia in early (a), mid (b) and late (c) dekads of February 2022

上旬(圖5a)，歐亞中高緯地區(qū)大氣環(huán)流形勢(shì)為“兩槽一脊”型，低壓槽位于黑海以北地區(qū)和東亞?wèn)|北部,高壓脊位于貝加爾湖至我國(guó)的新疆西藏一帶。南支槽位于阿拉伯海上空，伴隨著南支槽東移發(fā)展，配合低層暖濕氣流輸送加強(qiáng)，5—7日，西北地區(qū)東部和南方地區(qū)自西向東出現(xiàn)明顯雨雪天氣過(guò)程，全國(guó)22個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)出現(xiàn)降雪或雨夾雪、雨轉(zhuǎn)雪和降雨天氣，甘肅東北部、湖北東部和南部、湖南北部、江西西北部、安徽中南部、江蘇南部、浙江北部等地有10～20 mm的降雪，青海和甘肅共5個(gè)國(guó)家站日降水量突破2月極值。

中旬(圖5b)，亞歐中高緯地區(qū)大氣環(huán)流形勢(shì)仍為“兩槽一脊”型，與上旬相比，槽脊位置基本不變，黑海附近的低槽有所加深，高壓脊繼續(xù)穩(wěn)定維持，南支槽的位置更加偏東，位于南亞次大陸東岸，南支槽強(qiáng)度較上旬也有所加深。本旬初，受蒙古上空的橫槽轉(zhuǎn)豎南下影響，華北北部和東北地區(qū)有一次冷空氣過(guò)程，東北東部、華北中北部等地普遍有6～10℃降溫，局地降溫12℃以上，同時(shí)華北地區(qū)等地出現(xiàn)中到大雪天氣，局地暴雪。18—20日，受中亞地區(qū)高空槽及地面冷高壓東移影響，西北地區(qū)中東部、內(nèi)蒙古、華北西部和北部、黃淮、東北地區(qū)中南部等地自西向東出現(xiàn)4～6℃降溫，局地降溫幅度超過(guò)10℃。旬內(nèi)，南支槽較為活躍，受其影響江南華南等地多陰雨雪天氣。受南支槽東移配合低空西南急流及低層切變線共同影響，16—20日在西南地區(qū)東部、江南、華南等地出現(xiàn)中到大雨，局地出現(xiàn)暴雨或大暴雨，長(zhǎng)江沿線部分地區(qū)伴隨有雨雪相態(tài)轉(zhuǎn)換，湖南北部、湖北東部、安徽南部、浙江北部等地出現(xiàn)雨轉(zhuǎn)雪、雨夾雪或雪。

下旬(圖5c)，500 hPa歐亞中高緯地區(qū)大氣環(huán)流形勢(shì)轉(zhuǎn)為“一槽一脊”型，黑海附近低槽較中旬進(jìn)一步加深，高壓脊的范圍有所擴(kuò)大，控制著從里海以東至東北亞地區(qū)，我國(guó)北方地區(qū)主要是較為平直的西風(fēng)氣流所控制，冷空氣影響較弱。南支槽位置較中旬進(jìn)一步東移至孟加拉灣上空。旬初，受南支槽前西南氣流與北方南下的冷空氣共同影響，江南北部出現(xiàn)較大范圍的降雪、雨夾雪或雨轉(zhuǎn)雪天氣，降水量在5～15 mm，湖南中部、江西北部、浙江西南部的部分地區(qū)達(dá)20 mm以上。

3 主要降水過(guò)程

3.1 概 況

2月我國(guó)發(fā)生的降水過(guò)程主要有4次，在大范圍降水的同時(shí)伴隨有較為復(fù)雜的雨雪相態(tài)轉(zhuǎn)換，具體情況見(jiàn)表1。其中12—13日京津冀晉等地出現(xiàn)較強(qiáng)降雪天氣過(guò)程，具有降雪量大、影響范圍廣、積雪深度深等特點(diǎn)，對(duì)北京冬奧會(huì)部分賽事及訓(xùn)練造成了不利影響，下面將著重分析此次過(guò)程。

表1 2022年2月主要降水過(guò)程Table 1 Main precipitation events in February 2022

3.2 12—13日降水過(guò)程分析

受高空槽和低渦、切變線共同作用，12—13日華北地區(qū)出現(xiàn)一次明顯降雪及降溫天氣過(guò)程，內(nèi)蒙古中部、北京、天津、河北、山西北部、山東北部、遼寧、吉林東南部等地出現(xiàn)小到中雪，部分地區(qū)出現(xiàn)大到暴雪(圖6)。山西北部、河北中北部、北京、天津等地普遍新增積雪深度達(dá)1～8 cm，其中北京北部和東部、山西大同和忻州、河北保定、廊坊和滄州等局地新增積雪達(dá)10～16 cm。此次雨雪降溫過(guò)程對(duì)部分地區(qū)的交通運(yùn)輸、設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)生了較大影響，并對(duì)冬奧會(huì)三個(gè)賽區(qū)的部分賽事及訓(xùn)練造成不利影響。

圖6 2022年2月12日08時(shí)至14日08時(shí)華北地區(qū)降雪量分布Fig.6 Distribution of snowfall in North China from 08:00 BT 12 to 08:00 BT 14 February 2022

此次降雪天氣過(guò)程主要是高空槽配合低層低渦、切變線共同產(chǎn)生的。過(guò)程開(kāi)始前，在蒙古國(guó)東部至黑龍江北部上空存在一個(gè)低渦中心，低渦底部短波槽快速東移發(fā)展。13日08時(shí)短波槽移動(dòng)至河套地區(qū)，在850 hPa高度上，西北地區(qū)的切變線逐漸東移發(fā)展形成低渦，此時(shí)京津冀地區(qū)位于東側(cè)地面高壓南部，有較強(qiáng)的偏東風(fēng)從我國(guó)黃渤海上空向華北地區(qū)輸送水汽(圖7a)。從圖8可以看出，13日20時(shí)，京津冀地區(qū)位于短波槽前，850 hPa低渦中心位于河北北部至內(nèi)蒙古中部一帶，地面有氣旋發(fā)展，動(dòng)力抬升條件較好，同時(shí)低渦前部的偏南氣流從我國(guó)南方地區(qū)向華北地區(qū)輸送水汽(圖7b)。13日華北地區(qū)低層相對(duì)濕度普遍超過(guò)80%，華北南部整層水汽含量在5～10 mm，水汽供應(yīng)較為充足。降雪過(guò)后，高空槽及地面冷高壓攜帶冷空氣東移影響西北地區(qū)和華北，13日20時(shí)華北中北部2 m氣溫24 h降低4～6℃，13日白天2 m氣溫0℃線維持在華北南部，華北中北部2 m氣溫在-4℃以下。良好的動(dòng)力條件、較為充足的水汽供應(yīng)和適宜的氣溫條件，使得華北地區(qū)出現(xiàn)明顯的降雪。

圖7 2022年2月13日(a)08時(shí)950 hPa和(b)20時(shí)850 hPa的風(fēng)場(chǎng)、水汽通量(陰影，單位：g·cm-1·hPa-1·s-1)和500 hPa高度場(chǎng)(實(shí)線，單位：dagpm)Fig.7 The 500 hPa geopotential height (solid line, unit: dagpm), wind field and water vapor flux (shaded, unit: g·cm-1·hPa-1·s-1) (a) at 950 hPa at 08:00 BT and (b) at 850 hPa at 20:00 BT 13 February 2022

圖8 2022年2月13日20時(shí)500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)(實(shí)線，單位：dagpm)、850 hPa風(fēng)場(chǎng)和850 hPa相對(duì)濕度(陰影)Fig.8 The 500 hPa geopotential height (solid line, unit: dagpm), 850 hPa wind field and 850 hPa relative humidity (shaded) at 20:00 BT 13 February 2022

4 冷空氣活動(dòng)及災(zāi)害天氣

4.1 概 況

2月影響我國(guó)的強(qiáng)冷空氣較少，僅出現(xiàn)了2次較強(qiáng)冷空氣過(guò)程(表2)，12—14日冷空氣過(guò)程主要影響我國(guó)北方地區(qū)，18—20日過(guò)程影響了我國(guó)中東部大部地區(qū)。受18—20日冷空氣過(guò)程和22—23日補(bǔ)充冷空氣，以及南方地區(qū)大范圍持續(xù)低溫陰雨雪天氣的共同影響，17—24日南方地區(qū)氣溫較常年同期明顯偏低。

表2 2022年2月主要冷空氣過(guò)程Table 2 Main cold air processes in February 2022

4.2 17—24日低溫過(guò)程分析

從圖9可以看到，17日開(kāi)始，850 hPa氣溫逐漸下降，19日以后850 hPa風(fēng)場(chǎng)轉(zhuǎn)為東北風(fēng)或偏北風(fēng)，受冷空氣影響更大，850 hPa氣溫較歷史同期偏低4℃以上。17—24日，地面冷高壓主體盤(pán)踞在我國(guó)北方地區(qū)(圖10)，先后有兩股冷空氣滲透南下，南方地區(qū)海平面氣壓為明顯的正距平，表明南方地區(qū)冷空氣影響持續(xù)時(shí)間偏長(zhǎng)、強(qiáng)度偏強(qiáng)。受其影響，17—20日西南地區(qū)東部、江南、華南等地自北向南出現(xiàn)2～4℃降溫，局地降溫幅度達(dá)6～8℃，20—22日江南地區(qū)和重慶、貴州等地再次出現(xiàn)1～3℃的降溫，局地降溫幅度達(dá)4～6℃。

圖9 2022年2月17日08時(shí)至25日08時(shí)850 hPa溫度距平(實(shí)線，單位：℃)與850 hPa風(fēng)沿25°N的時(shí)間-經(jīng)度剖面Fig.9 The time-longitude profile of 850 hPa temperature anomaly (solid line, unit: ℃) and 850 hPa wind along 25°N from 08:00 BT 17 to 08:00 BT 25 February 2022

圖10 2022年2月17日20時(shí)至25日08時(shí)海平面氣壓(實(shí)線)和距平(陰影)Fig.10 Distribution of mean sea level pressure (solid line) and anomaly (shaded, unit: dagpm) from 20:00 BT 17 to 08:00 BT 25 February 2022

與此同時(shí)，從16日開(kāi)始，南支槽從阿拉伯海上空逐漸東移發(fā)展，我國(guó)南方地區(qū)始終位于南支槽前，同時(shí)不斷有短波槽東移影響我國(guó)南方地區(qū)，在700 hPa高度上西南急流始終較強(qiáng)，有利于從孟加拉灣和南海等地向我國(guó)輸送水汽，在850 hPa高度上，16—18日有低空切變逐漸東移發(fā)展為低渦，為降水提供了良好的動(dòng)力抬升條件，19日以后850 hPa以下高度至地面有從東北方向南下的冷空氣為南方地區(qū)的降水提供了冷墊。低層冷空氣和中層暖濕氣流的輸送配合良好的動(dòng)力抬升條件，造成江南、華南和貴州等地連續(xù)的陰雨雪天氣。如圖11所示，江南華南地區(qū)16—24日為連續(xù)雨日，其中18—22日為連續(xù)的中到大雨，降水量較歷史同期明顯偏多。此外，16—24日850 hPa相對(duì)濕度維持在80%以上，低云持續(xù)影響南方地區(qū)，不利于太陽(yáng)輻射對(duì)地面的增溫效應(yīng)。

圖11 2022年2月16日08時(shí)至25日08時(shí)的24 h降水量(陰影)與850 hPa相對(duì)濕度(虛線，單位：%)沿25°N的時(shí)間-經(jīng)度剖面Fig.11 The time-longitude profile of 24 h precipitation (shaded) and 850 hPa relative humidity (dashed line, unit: %) along 25°N from 08:00 BT 16 to 08:00 BT 25 February 2022

可見(jiàn)，受北方南下的冷空氣以及連續(xù)陰雨雪天氣導(dǎo)致的太陽(yáng)輻射能量吸收減少的共同影響，造成了江南華南等地的低溫天氣過(guò)程。

5 結(jié) 論

2022年2月歐亞中高緯地區(qū)由“兩槽一脊”型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙徊垡患埂毙停瑸趵瓲柹街霖惣訝柡g高壓脊穩(wěn)定維持，我國(guó)中高緯度地區(qū)位于高壓脊前西北東南向鋒區(qū)內(nèi)，多高空槽活動(dòng)，影響我國(guó)的冷空氣活動(dòng)頻繁，但強(qiáng)冷空氣過(guò)程較少，全國(guó)平均氣溫較常年同期偏低。南支槽活躍，中東部地區(qū)降水過(guò)程多，月內(nèi)共出現(xiàn)了4次降水過(guò)程，平均降水量較常年同期偏多。12—13日，高空槽配合低渦、切變線，并由地面高壓底部偏東風(fēng)以及東移低渦前部偏南氣流分別從我國(guó)南方地區(qū)和黃渤海向華北地區(qū)輸送水汽，為華北地區(qū)帶來(lái)一次明顯的降雪過(guò)程。17—24日，受北方南下的冷空氣以及連續(xù)陰雨雪天氣導(dǎo)致的太陽(yáng)輻射能量吸收減少的共同影響，江南華南等地出現(xiàn)了持續(xù)的低溫陰雨天氣過(guò)程。

致 謝：感謝國(guó)家氣象中心宋文彬提供的降水量、降水距平和溫度距平資料。