2022年7月大氣環(huán)流和天氣分析*

徐成鵬 于 超

國家氣象中心，北京 100081

提 要：2022年7月大氣環(huán)流主要特征為北半球極渦呈單極型且較常年同期略偏強(qiáng)，中高緯環(huán)流呈4波型分布，西太平洋副熱帶高壓較常年同期偏北偏西。7月，全國平均降水量為96.6 mm，較常年同期偏少21%，為1961年以來歷史同期第二少；全國平均氣溫為23.2℃，較常年同期偏高1.0℃，為1961年以來歷史同期第二高。月內(nèi)有6次區(qū)域性暴雨天氣過程，1—7日強(qiáng)降水過程由于受到臺風(fēng)登陸及減弱后的低壓環(huán)流與西風(fēng)帶系統(tǒng)相互作用，影響我國中東部大部分地區(qū)，5次強(qiáng)降水集中在西北地區(qū)東部、華北、黃淮、東北地區(qū)。月內(nèi)共有3個(gè)臺風(fēng)生成，較常年同期偏少；經(jīng)歷2次高溫天氣過程，表現(xiàn)出極端性顯著、影響范圍廣和持續(xù)時(shí)間長的特點(diǎn)，四川盆地、江南、西北地區(qū)東部、新疆的部分地區(qū)出現(xiàn)40℃以上高溫天氣，多站日最高氣溫突破歷史同期極值。

1 天氣概況

1.1 降 水

2022年7月全國平均降水量為96.6 mm，較常年同期(121.6 mm)偏少21%，為1961年以來歷史同期第二少(僅高于2015年)(國家氣候中心，2022)。從空間分布看，除內(nèi)蒙古、新疆、青海、西藏、江南中東部、四川盆地中南部不足100 mm外，我國大部分地區(qū)降水量達(dá)到100 mm以上，其中內(nèi)蒙古東北部、東北地區(qū)南部、華北西部和南部、黃淮、湖北東部、廣東、海南島等部分地區(qū)超過200 mm，蘇皖魯三省交界處、海南島中部局地超過400 mm(圖1)。月降水量與歷史同期相比，西北地區(qū)東部、華北西部和南部、黃淮、東北地區(qū)南部、內(nèi)蒙古東北部、廣東北部和西南部、海南島偏多2～5成，其中陜西北部和東南部、山西中部、河南中部、山東南部、遼寧北部偏多1～2倍。新疆東部和西南部、西藏中東部、甘肅北部、內(nèi)蒙古中西部、四川盆地、云南南部、廣西西部和北部、江南中東部等地偏少5～8成，其中四川、重慶、新疆局地偏少8成以上(圖2)。

圖1 2022年7月全國降水量分布(單位：mm)

圖2 2022年7月全國降水量距平百分率分布(單位：%)

1.2 氣 溫

2022年7月全國平均氣溫為23.2℃，較常年同期(22.2℃)偏高1.0℃，為1961年以來歷史同期第二高(僅次于2017年)(國家氣候中心，2022)。從溫度距平的空間分布來看，除陜西北部、華北西部和南部、黃淮北部氣溫偏低以外，我國大部地區(qū)氣溫偏高或接近常年同期，江漢、江淮、江南、西南地區(qū)東部、西藏、新疆西部和南部、黑龍江中部和北部、內(nèi)蒙古東北部氣溫偏高1～2℃，其中四川盆地、浙江、江蘇南部、上海的部分地區(qū)偏高2～4℃(圖3)。

圖3 2022年7月全國平均氣溫距平分布(單位：℃)

全國有245個(gè)國家氣象站日最高氣溫突破7月歷史極值，其中云南鹽津(44℃)、浙江永嘉(42.9℃)、云南彝良(42.7℃)等98個(gè)站持平或突破歷史極值(國家氣候中心，2022)。

2 環(huán)流特征與演變

2.1 環(huán)流特征

由圖4可見，2022年7月北半球500 hPa極渦呈單極型分布，極渦中心位于北極正中心附近且略偏向阿拉斯加地區(qū)一側(cè)，中心強(qiáng)度低于544 dagpm。與歷史同期相比，極渦中心強(qiáng)度略偏強(qiáng)，負(fù)距平中心值為-2 dagpm。受極渦分布形態(tài)影響，北半球中高緯環(huán)流呈4波型分布，4個(gè)長波槽分別位于中亞、西西伯利亞地區(qū)、北美東部和太平洋中部，其中太平洋中部上空低壓系統(tǒng)最強(qiáng)，出現(xiàn)了閉合環(huán)流，低壓中心強(qiáng)度為552 dagpm，負(fù)距平中心達(dá)到-8 dagpm，西西伯利亞地區(qū)高空槽強(qiáng)度偏強(qiáng)4 dagpm。在中緯度地區(qū)，西太平洋副熱帶高壓(以下簡稱副高)強(qiáng)度較歷史同期基本持平，副高平均脊線位于27°N附近，副高西伸脊點(diǎn)平均位于113°E附近，較常年偏北偏西(張夕迪和孫軍，2018；解晉和周寧芳，2019；羅琪和張芳華，2020；趙威和孫軍，2021)。

圖4 2022年7月北半球500 hPa(a)平均位勢高度場和(b)距平(單位：dagpm)

2.2 環(huán)流演變與我國天氣

從歐亞大陸7月各旬500 hPa平均環(huán)流形勢場來看，上旬(圖5a)整個(gè)歐亞大陸中高緯地區(qū)呈一槽兩脊型，西歐、俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)存在明顯的高壓脊，中亞至貝加爾湖一帶受寬廣的低壓槽控制。我國中高緯度地區(qū)環(huán)流總體較為平直，冷空氣活動(dòng)少、強(qiáng)度弱。副高呈帶狀分布，西伸至江南東部。上旬副高脊線平均位于29°N附近和118°E附近，較常年略偏北偏西。

7月中旬(圖5b)，歐亞大陸中高緯度環(huán)流依然呈現(xiàn)一槽兩脊形態(tài)，歐亞大陸上空兩個(gè)高壓脊分別移至西亞和白令海，其中后者發(fā)展成阻塞高壓，中亞低壓槽加深發(fā)展為低渦，東移至烏拉爾山附近。中高緯地區(qū)環(huán)流經(jīng)向度有所增大，多短波槽活動(dòng)，給我國北方地區(qū)帶來3次降水過程。副高西伸明顯，西脊點(diǎn)到達(dá)103°E附近，較常年同期明顯偏西，造成南方地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)性高溫天氣。

7月下旬(圖5c)，里海北部高壓明顯減弱，貝加爾湖低槽有所加深，東西伯利亞至遠(yuǎn)東地區(qū)受高壓控制，阻塞高壓強(qiáng)度較中旬有所加強(qiáng)，使得西伯利亞中西部地區(qū)高空槽東移緩慢，我國中高緯環(huán)流經(jīng)向度有所加大，呈西高東低之勢。副高發(fā)展強(qiáng)盛，繼續(xù)西伸北抬，與西側(cè)伊朗高原至非洲副熱帶高壓相連通。588 dagpm等高線一定程度上切斷了南方的水汽輸送，南方持續(xù)出現(xiàn)高溫少雨天氣。

圖5 2022年7月(a)上旬、(b)中旬、(c)下旬500 hPa平均位勢高度(單位：dagpm)

3 主要降水過程

3.1 概 況

7月我國強(qiáng)降水過程較為頻繁，共有6次較大范圍暴雨過程(表1)，其中5次降水過程集中影響北方地區(qū)，月降水量較歷史同期相比具有北多南少的特征。上旬，受到臺風(fēng)登陸及減弱后的低壓環(huán)流與西風(fēng)帶系統(tǒng)相互作用的影響，我國中東部1—7日由南向北出現(xiàn)了一次大范圍持續(xù)性的強(qiáng)降水過程。中下旬，伴隨副高北抬西伸并控制江南華南地區(qū)，主雨帶移至西北地區(qū)東部、華北、黃淮、東北地區(qū)。在以上6次強(qiáng)降水過程中，1—7日和26—29日的2次過程降水強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長、影響范圍廣、影響程度重，下文將重點(diǎn)分析這2次過程。

表1 2022年7月大范圍降水過程

3.2 7月1—7日強(qiáng)降水過程

1日08時(shí)至8日08時(shí)，我國中東部地區(qū)經(jīng)歷較長時(shí)間的持續(xù)性強(qiáng)降水過程，具有持續(xù)時(shí)間長、影響范圍廣、累計(jì)雨量大、局地小時(shí)雨量大的特點(diǎn)。從累計(jì)降水量分布來看，華南、江南西部、江漢、黃淮、華北、東北等地區(qū)的16個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)出現(xiàn)了100～250 mm的降水，其中廣東、海南島西南部、廣西東部等地的部分地區(qū)達(dá)到400～580 mm(圖6)。

圖6 2022年7月1日08時(shí)至8日08時(shí)累計(jì)降水量

依據(jù)影響系統(tǒng)和降水成因，可以將本次強(qiáng)降水過程分為三個(gè)階段。第一階段為1—2日(圖7a)，受到臺風(fēng)本體和外圍螺旋雨帶影響，海南島、廣東、廣西東部、福建南部等地出現(xiàn)暴雨或大暴雨，其中海南昌江最大日降水量達(dá)到476.2 mm，廣東沿海、海南島沿海出現(xiàn)7～9級陣風(fēng)、局地10～11級。1日20時(shí)，臺風(fēng)暹芭位于海南島東北側(cè)的南海洋面上。受副高西側(cè)偏南氣流和位于其右側(cè)臺風(fēng)艾莉影響，“暹芭”逐漸向西北方向移動(dòng)，于2日15時(shí)登陸廣東電白，登陸時(shí)中心附近最大風(fēng)力達(dá)到12級(35 m·s-1)，中心附近最低氣壓為965 hPa。臺風(fēng)本體降水表現(xiàn)出一定的不對稱結(jié)構(gòu)，降水主要集中在臺風(fēng)中心西南側(cè)急流區(qū)以及東側(cè)螺旋雨帶中。從熱力因子和水汽條件來看，華南大部分地區(qū)處在高能高濕區(qū)，東部整層可降水量達(dá)到50～70 mm，對流不穩(wěn)定能量超過200 J·kg-1。對流發(fā)展旺盛，局地小時(shí)雨強(qiáng)大，最大雨強(qiáng)達(dá)130 mm·h-1。

第二階段為3—4日(圖7b)，副高出現(xiàn)斷裂，臺風(fēng)暹芭進(jìn)入廣西境內(nèi)，在強(qiáng)盛的西南季風(fēng)引導(dǎo)下緩慢北上，于4日08時(shí)減弱為低壓。3日臺風(fēng)環(huán)流持續(xù)減弱，降水回波變得松散，主要為臺風(fēng)本體穩(wěn)定性降水和其東側(cè)、南側(cè)螺旋雨帶中的對流性降水，強(qiáng)降水分布在廣東、廣西；4日早晨臺風(fēng)減弱為低壓并向東北方向移入湖南；4日白天，低壓東側(cè)偏南風(fēng)急流逐漸加強(qiáng)，降水回波在急流前沿輻合區(qū)重新發(fā)展加強(qiáng)并隨低壓向北移動(dòng)，強(qiáng)降水隨之北移至廣東、湖南、江西西部、湖北東部。

第三階段為5—7日(圖7c)，減弱后的低壓環(huán)流繼續(xù)向東北方向移動(dòng)，逐漸與其北側(cè)西風(fēng)帶系統(tǒng)結(jié)合，低壓北側(cè)倒槽發(fā)展，鋒生作用亦導(dǎo)致上升運(yùn)動(dòng)明顯增強(qiáng)。低渦附近整層可降水量達(dá)到60～80 mm，低渦東南側(cè)對流不穩(wěn)定能量最大可達(dá)到1000 J·kg-1以上。受此影響，黃淮、華北、東北地區(qū)等地先后出現(xiàn)較大范圍強(qiáng)降水，其中河南東部和北部、安徽北部、山東西南部和北部、遼寧中部出現(xiàn)大暴雨，河南安陽、鶴壁、信陽及安徽亳州局地有特大暴雨，最大日降水量為316.9 mm，最大小時(shí)雨強(qiáng)為90～107 mm·h-1。受低壓尾流影響，華南仍有分散性強(qiáng)降水。

圖7 2022年7月(a)1日20時(shí)、(b)3日20時(shí)、(c)5日20時(shí)500 hPa位勢高度場(等值線，單位：dagpm)、850 hPa風(fēng)場(風(fēng)羽)和整層可降水量(陰影)

3.3 7月26—29日強(qiáng)降水過程

26日08時(shí)至30日08時(shí)，受東移高空槽、低層切變線和低空急流的共同影響，西南地區(qū)東部、黃淮、江淮、江漢、華北、東北地區(qū)出現(xiàn)一次大范圍的強(qiáng)降水天氣過程。從累計(jì)降水量分布來看(圖8)，河北、北京、遼寧、吉林、山東、江蘇等地部分地區(qū)累計(jì)雨量超過50 mm，局地達(dá)100～263 mm，其中河北石家莊深澤(27日212.8 mm)、遼寧阜新(28日208.3 mm)日降水量均突破當(dāng)?shù)貧v史極值。

圖8 2022年7月26日08時(shí)至30日08時(shí)累計(jì)降水量(陰影和等值線)

從27日20時(shí)天氣形勢與物理量場配置來看(圖9a)，副高位置偏北偏西，北界移到江淮、江南北部一帶，中高緯度地區(qū)500 hPa有高空槽東移至山西、湖北一帶，槽前850 hPa出現(xiàn)持續(xù)存在的切變線，后半夜切變線中有低渦生成并發(fā)展加強(qiáng)。河北、河南等地整層可降水量在40 mm以上，在低層受東南氣流影響有持續(xù)水汽輸送，對流不穩(wěn)定能量為200～500 J·kg-1。受上述動(dòng)力系統(tǒng)、充沛水汽供給及一定的不穩(wěn)定能量條件影響，疊加太行山地形的抬升作用，河北中南部、河南北部出現(xiàn)了暴雨，局地大暴雨。

28日，位于太平洋海面上的副高有所北抬，對低渦東移構(gòu)成一定阻擋作用，使得低渦系統(tǒng)移動(dòng)相對緩慢。從28日20時(shí)天氣形勢來看(圖9b)，低渦切變線移至遼寧、山東一帶，位于遼寧上空的低空急流明顯加強(qiáng)，在急流東側(cè)存在強(qiáng)烈的輻合區(qū)。渤海灣為降水過程提供充沛水汽，遼寧西部和北部整層可降水量超過50 mm。本次降水過程具有鋒面型降水的特點(diǎn)，以穩(wěn)定性降水為主，降水歷時(shí)比較長，造成遼寧中西部、吉林西部出現(xiàn)暴雨，遼寧西部局地大暴雨。

圖9 2022年7月(a)27日20時(shí)和(b)28日20時(shí)500 hPa位勢高度場(等值線，單位：dagpm)、850 hPa風(fēng)場(風(fēng)羽)和整層可降水量(陰影)

4 熱帶氣旋活動(dòng)概況

7月我國南海及西太平洋臺風(fēng)活躍程度較常年同期平均水平(3.7個(gè))偏弱，總共有3個(gè)臺風(fēng)生成(表2)，均未登陸我國。臺風(fēng)暹芭于6月30日08時(shí)在南海洋面生成，7月2日15時(shí)在廣東電白沿海登陸，是今年首個(gè)登陸我國的臺風(fēng)?！板甙拧钡顷憰r(shí)中心附近最大風(fēng)力達(dá)12級(35 m·s-1)，是1991年以來初臺登陸強(qiáng)度位列第四的臺風(fēng)。登陸后“暹芭”向北移動(dòng)，4日早晨位于廣西東北部，強(qiáng)度進(jìn)一步減弱，于4日08時(shí)停止編號。受“暹芭”影響，1—4日，海南島、廣東、廣西北部和東部、福建南部、湖南中東部、江西西部、湖北中東部等地出現(xiàn)暴雨或大暴雨，局部地區(qū)出現(xiàn)特大暴雨。據(jù)統(tǒng)計(jì)，共出現(xiàn)50個(gè)站日降水量達(dá)到特大暴雨量級。海南昌江、廣東茂名、廣西欽州最大日降水量分別為 476.2、422.5和336.1 mm，而海南三亞達(dá)421.6 mm，突破有氣象記錄以來的歷史極值(327.5 mm，1986年5月20日)。廣東西部沿海、海南島沿海出現(xiàn)10～11級平均風(fēng)，陣風(fēng)達(dá)13～14級，廣東陽江陽西縣大樹島最大平均風(fēng)速為39.5 m·s-1(13 級)，最大陣風(fēng)達(dá)45.8 m·s-1(15級)(國家氣候中心，2022)。

表2 2022年7月西北太平洋和南海熱帶氣旋概況

5 高溫天氣

7月全國平均高溫日數(shù)(日最高氣溫≥35℃)為5.6 d，較常年同期偏多2.0 d，為1961年以來歷史同期第二多(僅次于2017年)(國家氣候中心，2022)。

隨著副高不斷西伸加強(qiáng)，在大氣晴空輻射和下沉增溫等因素的影響下，7月全國一共發(fā)生2次高溫天氣過程。第一階段為5—17日，南方地區(qū)出現(xiàn)持續(xù)高溫天氣，表現(xiàn)出極端性顯著、影響范圍廣和持續(xù)時(shí)間長等特點(diǎn)。四川東部、重慶西南部和北部、云南東北部、陜西南部、湖北西北部、江蘇南部、上海、浙江等地最高氣溫超過40℃，云南鹽津局地達(dá)44℃，279個(gè)國家氣象觀測站日最高氣溫達(dá)到或突破當(dāng)月極值，95個(gè)站達(dá)到或突破歷史極值。陜西南部、四川盆地、黃淮、江淮、江漢和江南等大部地區(qū)高溫日數(shù)為10～20 d，陜西東南部、湖北西北部、河南東部、安徽西北部局地超過25 d。第二階段為21—31日，南方地區(qū)高溫持續(xù)，西北地區(qū)東部、四川盆地、華北、黃淮等地出現(xiàn)階段性高溫。江蘇、上海、浙江、福建、江西、安徽、河南南部及新疆南疆盆地等地的部分地區(qū)出現(xiàn)40℃以上高溫天氣，日最高氣溫將接近或突破歷史同期極值。此次高溫過程與5—20日南方持續(xù)高溫相比，江南東部地區(qū)氣溫極端性更強(qiáng)，單日高溫覆蓋范圍更大、影響人口更多。