2023年10月大氣環流和天氣分析*

宋佳凝 董 林 渠鴻宇

國家氣象中心,北京 100081

提 要：2023年10月大氣環流主要特征是北半球極渦呈多極型分布,歐亞中高緯地區主要由高壓脊控制,西太平洋副熱帶高壓位置偏北偏強,呈現帶狀分布的特征,亞洲東部有熱帶低值系統活動。10月,全國平均氣溫為12.0℃,較常年同期(10.6℃)偏高1.4℃,全國平均降水量為35.4 mm,與常年同期(35.6 mm)持平。月內,華西秋雨偏多,持續時間偏長,給部分地區帶來暴雨洪澇;臺風生成個數偏少,登陸個數偏多,影響較重,其中“小犬”引發華南強降水,“三巴”3次登陸我國,造成華南地區受災;有2次冷空氣過程影響我國;發生1次霧-霾天氣過程。

1 天氣概況

1.1 降 水

2023年10月全國平均降水量為35.4 mm,與常年同期(35.6 mm)持平(圖1)(國家氣候中心,2023)。青海降水量為歷史同期第二多,河北、山東為同期最少?？臻g分布上,西南地區大部、華中大部、華東南部、華南大部及陜西南部、甘肅南部等地降水量有50～100 mm,湖北西部、云南西南部、廣西東部、廣東西部、海南、重慶大部等地降水量達到100～200 mm,局部達200 mm以上,全國其余大部地區降水量在50 mm以下(圖1);與常年同期相比,華中西北部、華南中南部、西南地區西部及青海大部、甘肅大部、陜西南部、新疆北部山區等地降水偏多2成至2倍,全國其余大部地區降水量接近常年同期或偏少,其中東北大部、華北大部、華東中部和北部、華中南部、華南西部及內蒙古大部、新疆大部等地偏少5～8成,局部偏少8成以上(圖2)。

圖2 2023年10月全國降水量距平百分率分布

1.2 氣 溫

10月,全國平均氣溫為12.0℃,較常年同期(10.6℃)偏高1.4℃,為1961年以來第二高。內蒙古、遼寧、新疆氣溫為歷史同期最高,黑龍江、寧夏、山東、河北及天津為第二高。全國大部地區氣溫接近常年同期或偏高,其中東北地區西部、內蒙古大部、山東大部、新疆北部等地偏高2～4℃(圖3)。

圖3 2023年10月全國氣溫距平分布

2 環流特征及演變

2.1 環流特征

2023年10月500 hPa平均位勢高度場及距平場的水平分布(圖4)表明,北半球環流形勢有以下主要特點:

圖4 2023年10月北半球500 hPa(a)平均位勢高度場和(b)距平場(單位:dagpm)

2.1.1 極渦呈多極型分布

由北半球500 hPa平均高度場(圖4a)可見,極渦呈現多極型態勢,與歷史時期(1991—2020年)相比,極渦中心位置偏向東半球;極渦范圍主要集中在70°～80°N,分別位于新地島、拉普捷夫海、門捷列夫海嶺和巴芬灣附近,其帶來的低壓槽影響東歐平原北部、中西伯利亞高原和白令海峽一帶。4個高空槽分別位于白令海峽、東西伯利亞、西伯利亞和北美東部。亞歐中高緯度整體呈“兩槽一脊”環流形勢,強高空槽位于巴倫支海,弱高空槽位于東西伯利亞地區,巴爾喀什湖和貝加爾湖之間被高壓脊所控制;從500 hPa高度場距平(圖4b)可以看出,在60°N以北主要以正距平為主,但是亞洲西部和歐洲存在一個較強的負距平中心,中心強度達-10 dagpm,表明極渦較歷史平均偏強;白令海附近有很強的正距平中心,中心強度達到10 dagpm,極渦較歷史平均偏弱。中高緯西風帶環極渦中心呈多波型分布,位于北歐附近的高空槽異常偏強,而位于亞歐大陸的高壓脊異常偏強,使得我國大部地區被異常高壓脊所控制,平均氣溫偏高(圖4b)。

2.1.2 西太平洋副熱帶高壓明顯偏強

10月,西太平洋副熱帶高壓(以下簡稱副高)呈帶狀分布,與歷史平均相比偏強0～2 dagpm(圖4b),位置偏北。整個北半球呈正距平,低緯度被強大的副高所控制,高壓脊線位于15°N左右。588 dagpm線在130°W 附近斷裂(圖4a),斷裂處位于美國南部海域,有利于熱帶氣旋的生成并侵襲墨西哥附近區域。588 dagpm線控制我國南方大部地區(圖4a),有利于溫度偏高天氣的出現;副高西側和北側邊緣是弱冷空氣和暖濕氣流交匯區域。副高偏強,因而月內西北太平洋地區的臺風生成頻率偏少(王皘等,2022)。

2.2 環流演變與我國天氣

圖5展示了10月上、中、下旬歐亞地區500 hPa平均位勢高度場的環流演變?？梢钥闯?歐亞地區環流形勢整體上以緯向型為主,隨著時間推移,環流經向度變化較小,所以月內冷空氣活動不強。我國北方大部地區在高壓脊控制之下,溫度偏高。印緬槽位置變化不大,但強度逐漸減弱;副高呈現緯向型帶狀分布。

圖5 2023年10月(a)上旬、(b)中旬、(c)下旬500 hPa平均位勢高度場(單位:dagpm)

上旬(圖5a),歐亞大陸中高緯地區表現為“兩槽一脊”的環流形勢,槽區分別位于黑海和地中海附近及鄂霍次克海附近區域。我國北方大部地區位于脊區,天氣晴好、溫度偏高,但東北、內蒙古等地受東路冷空氣影響出現降溫和雨雪天氣。印緬槽前的暖濕氣流與高原短波槽結合,造成華西等地出現雨雪天氣。5—6日,青海南部、西藏北部、內蒙古東北部等地部分地區出現降雪(雨)或雨夾雪;同時,我國華南地區受臺風小犬等熱帶系統影響,“小犬”處于副高內部,引導氣流弱、移動較慢,副高與大陸高壓脊疊加后西伸,有利于臺風西行,為我國南方地區帶來持續性大范圍降水,4—11日“小犬”與東路南下的弱冷空氣結合,共同造成了臺灣中東部、廣東東南部、海南東北部、廣西東南部等地的大范圍降水過程。

中旬(圖5b),環流形勢變化不大,副高依然呈帶狀分布,脊線略微北抬。位于黑海和里海附近的西風槽經向度有所減小,但是不斷分裂出小槽影響我國西部地區。東亞大槽略西移、加強,槽線位于我國東北地區至朝鮮半島一帶,槽后有冷空氣擴散南下。印緬槽較穩定,槽前暖濕氣流與西風帶短波槽和東路回流冷空氣相結合,造成華西和華中等地降水。19—21日,冷空氣從東路南下,我國東北部地區出現降溫過程;華南地區有臺風和弱冷空氣活動,有利于強降水的維持。17—22日,受臺風三巴及其殘余環流和冷空氣的共同作用,我國華南地區出現大范圍強降水過程。

下旬(圖5c),亞歐中高緯依然維持“兩槽一脊”的環流形勢,但上、中旬位于黑海和里海附近的西風槽東移至巴爾喀什湖附近,我國新疆西北部地區雨雪天氣增多。巴爾喀什湖和我國北方地區的槽脊經向度減小,導致冷空氣擴散條件轉差,北方出現霧-霾過程。東亞大槽的位置變化不大,但繼續加強,冷空氣從東路影響我國。28—31日,我國華北中南部、黃淮等地大氣擴散條件轉差,區域大部出現輕到中度霾天氣,河北中南部、天津南部、河南東北部局地有重度霾。

3 冷空氣活動

10月共有2次冷空氣過程影響我國,較常年同期偏少(王慧等,2020;聶高臻和高拴柱,2021;黃奕武等,2022;渠鴻宇等,2023),分別發生在5—6日和19—21日。

19—21日,我國大部地區累計降溫幅度達到8℃以上。內蒙古中部、河南、安徽中北部、湖北、湖南、江西中北部、重慶、貴州西北部等地出現6～10℃降溫,局地降溫超過12℃;內蒙古中東部、黑龍江、河北北部、北京西部等地部分地區出現6～7級、局地8～10級的陣風。

14—17日,冷空氣東移,從冰島以南洋面,經過歐洲南部、地中海、黑海、里海進入我國。隨著東亞大槽加深,冷空氣從中路和東路擴散南下,使得我國中東部大部地區位于槽后西北氣流中。當冷空氣南下至華南和南海北部時,與臺風三巴攜帶的暖濕氣流結合,在降溫的同時也給廣東西部、廣西東南部、海南島中東部等地帶來強降水。由圖6可見,18日,冷空氣前鋒已抵達新疆—內蒙古—陜西—山西—河北北部一線,除青藏高原以外的大部地區都出現了降溫。19日,在冷空氣影響下,長江中下游及其以北地區氣溫下降4～6℃,局地8～10℃;冷空氣在東移過程中不斷與高原移出的短波槽結合,造成湖北西部、重慶北部、江西中部等地部分地區出現中雨或大雨,局地暴雨;內蒙古東北部和中部、黑龍江北部、遼寧南部和西部、河北北部和南部、天津中部、山東半島、湖北東部、浙江中北部等地部分地區出現7級以上大風。20日,冷空氣繼續擴散南下,東北、黃淮東部、江淮、江南、華南等地氣溫下降4～8℃,黑龍江、浙江部分地區降溫超過10℃。21日,東亞大槽東移北收,此次冷空氣過程趨于結束(圖6)。

圖6 2023年10月(a)18日08:00,(b)19日08:00,(c)20日08:00,(d)21日08:00的500 hPa位勢高度場(等值線,單位:dagpm)和海平面氣壓場(陰影)

4 主要降水過程

10月受臺風和冷空氣的共同影響,我國共出現2次強降水過程(表1),34個國家級氣象站日降水量突破月歷史極值,其中廣東吳川(276.8 mm)和西藏八宿(30.1 mm)突破秋季歷史極值(國家氣候中心,2023)。第一次過程主要受臺風小犬和冷空氣的共同影響,“小犬”的登陸強度為1949年以來10月第三強;其影響時間長,為我國南部海區、東南和華南沿海帶來了較長時間的風雨天氣影響。第二次降水過程出現在17—22日,主要受臺風三巴及其減弱后的殘余環流影響,盡管“三巴”強度較弱,但其路徑復雜、移動緩慢,并與南下冷空氣結合,造成降水持續時間長、累計量大,給海南、廣東、廣西等地帶來明顯的影響,導致多地出現嚴重洪澇災情。

表1 2023年10月主要降水過程

5 熱帶氣旋活動

5.1 概 況

10月西北太平洋及南海共有2個臺風(“布拉萬”“三巴”)生成,較常年同期(3.5個)偏少1.5個;2個臺風(“小犬”“三巴”)登陸我國,較常年同期(0.6個)偏多1.4個(表2,圖7)。2023年秋季臺風登陸個數偏多,年內7個登陸臺風中有4個在秋季登陸。莫迪(2021)研究表明,在厄爾尼諾背景下,臺風生成源地會普遍偏東,臺風生命史長、強度偏強。

表2 2023年10月西北太平洋和南海臺風簡表

圖7 2023年10月西北太平洋和南海熱帶氣旋路徑

5.2 14號臺風小犬造成華南強降水

2023年第14號臺風小犬于9月30日05:00在菲律賓以東洋面生成,之后向西北方向移動,強度逐漸加強,10月2日23:00加強為超強臺風級,3日20:00減弱為強臺風級,并轉向偏西方向移動,在接近臺灣島時再次加強為超強臺風級,5日08:20在臺灣屏東鵝鑾鼻登陸(48 m·s-1,945 hPa,強臺風級)。之后,其迅速減弱為臺風級并趨向廣東沿海,于6日17:00再次近海加強為強臺風級,維持40 h后逐漸減弱為臺風級,9日下午在廣東近海減弱為熱帶低壓。

臺風小犬生命史長、強度強、移速緩慢,與冷空氣結合為我國南部海區、東南和華南沿海帶來了較長時間的風雨天氣影響。10月5—9日,臺灣中東部、廣東東南部、海南東北部、廣西東南部、浙江東南部等地累計降水量為100～350 mm,廣東珠三角南部局地達300～500 mm;浙江南部沿海、福建沿海、廣東中東部沿海出現7～9級、局地10～12級陣風,廣東珠江口附近島嶼風力達15級;其中,粵港澳大灣區降水主要集中在8—9日。另外,4—9日,臺灣東北部、香港等地累計降水量達400～650 mm,臺灣宜蘭局地達1013 mm;臺灣島西部和南部沿海地區出現8～10級陣風,南部局地達13～15級。廣東、福建、海南等地鐵路部門對部分旅客列車、航班、渡輪等采取停運措施;臺灣多處樹木傾倒,民生基礎設施受損。

5.3 16號臺風三巴三次登陸我國

10月17日南海有熱帶低壓生成,18日下午加強為熱帶風暴級,并被命名為“三巴”,19日09:00前后其在海南東方沿海登陸,同日夜間加強為強熱帶風暴級。20日09:45前后在廣東遂溪沿海再次登陸,減弱后的熱帶低壓于同日19:40前后在海南臨高第三次登陸,23:00中央氣象臺對其停止編號。

臺風三巴為秋季生成的臺風,具有強度較弱、結構松散,但路徑復雜、移速慢、降水時間長、累計降水量大、極端性強等特點,給海南、廣東、廣西等多地帶來明顯強風雨影響,導致廣東、廣西等多地出現嚴重洪澇災情。受其影響,瓊州海峽客滾船全線停運;廣西北海市區多個路段出現內澇,積水最深處達1.2 m;廣東粵西地區羅定江上游出現50年一遇洪水,廣西東南部及南部沿海地區多條江河出現 2.0～7.5 m的明顯漲水過程,共23條河流30個站點出現超警0.04～2.65 m的洪水,南流江、白沙河全線超警。

6 霧-霾天氣

10月出現了1次霧-霾天氣過程,較常年同期偏多(王慧等,2020;聶高臻和高拴柱,2021;黃奕武等,2022;渠鴻宇等,2023)。

10月28日至11月2日,受靜穩天氣影響,華北、黃淮等地出現了1次短暫的霧-霾天氣。我國北方大部地區為弱高壓脊所控制,冷空氣勢力較弱,華北、黃淮地區處于“暖干蓋”條件下,垂直擴散條件較差,污染物和水汽容易在低層積累。地面冷高壓位于我國黃海附近,其后部的均壓場內,等壓線稀疏、氣壓梯度較小、水平風速較弱,不利于華北地區污染物和水汽的擴散,冷高壓后部的輻合氣流造成華北和黃淮地區出現霧-霾天氣過程,伴隨南部平流的水汽輸送,夜間到清晨出現了平流輻射霧。北京、天津、河北、河南東部、山東西部、湖北東部、安徽北部、黑龍江南部、吉林中部等地出現霾,北京、天津、河北中南部和東部等地的部分地區出現重度霾;10月29日至11月2日,早晚逆溫高濕,不利于污染物的擴散,配合較多出現的輻合風場,導致污染物快速積聚,在輻合線附近形成區域污染高值。北京、天津、河北中南部、遼寧東南部、江蘇中部、安徽南部、湖南中北部、四川盆地中西部、重慶西部、廣西北部、貴州中北部、江西中南部、福建西北部等地出現大霧或濃霧,其中河北中南部、北京中東部、天津南部、四川盆地中部、重慶西部、貴州中北部、江西南部、湖南中部、廣西北部等地的部分地區出現強濃霧或特強濃霧。11月3日起,受冷空氣影響,區域大氣擴散條件轉好,霾天氣減弱消散。

7 華西秋雨偏多

10月1—7日,受高原短波槽和印緬槽前暖濕氣流的共同影響,華西地區中南部大部累計降水量有50～100 mm,局地超過100 mm;與常年同期相比,華西中部大部降水偏多2成以上,局地偏多1倍;甘肅南部部分地區、四川中部及重慶南部等地降水日數達12～16 d,局地超過16 d,較常年同期偏多2～4 d,局地偏多4 d以上;四川南部、貴州西北部等地最長連續降水日數超過7 d,局地超過10 d(國家氣候中心,2023)。