2023年10月大气环流和天气分析*

宋佳凝 董 林 渠鸿宇

国家气象中心,北京 100081

提 要：2023年10月大气环流主要特征是北半球极涡呈多极型分布,欧亚中高纬地区主要由高压脊控制,西太平洋副热带高压位置偏北偏强,呈现带状分布的特征,亚洲东部有热带低值系统活动。10月,全国平均气温为12.0℃,较常年同期(10.6℃)偏高1.4℃,全国平均降水量为35.4 mm,与常年同期(35.6 mm)持平。月内,华西秋雨偏多,持续时间偏长,给部分地区带来暴雨洪涝;台风生成个数偏少,登陆个数偏多,影响较重,其中“小犬”引发华南强降水,“三巴”3次登陆我国,造成华南地区受灾;有2次冷空气过程影响我国;发生1次雾-霾天气过程。

1 天气概况

1.1 降 水

2023年10月全国平均降水量为35.4 mm,与常年同期(35.6 mm)持平(图1)(国家气候中心,2023)。青海降水量为历史同期第二多,河北、山东为同期最少。空间分布上,西南地区大部、华中大部、华东南部、华南大部及陕西南部、甘肃南部等地降水量有50～100 mm,湖北西部、云南西南部、广西东部、广东西部、海南、重庆大部等地降水量达到100～200 mm,局部达200 mm以上,全国其余大部地区降水量在50 mm以下(图1);与常年同期相比,华中西北部、华南中南部、西南地区西部及青海大部、甘肃大部、陕西南部、新疆北部山区等地降水偏多2成至2倍,全国其余大部地区降水量接近常年同期或偏少,其中东北大部、华北大部、华东中部和北部、华中南部、华南西部及内蒙古大部、新疆大部等地偏少5～8成,局部偏少8成以上(图2)。

图2 2023年10月全国降水量距平百分率分布

1.2 气 温

10月,全国平均气温为12.0℃,较常年同期(10.6℃)偏高1.4℃,为1961年以来第二高。内蒙古、辽宁、新疆气温为历史同期最高,黑龙江、宁夏、山东、河北及天津为第二高。全国大部地区气温接近常年同期或偏高,其中东北地区西部、内蒙古大部、山东大部、新疆北部等地偏高2～4℃(图3)。

图3 2023年10月全国气温距平分布

2 环流特征及演变

2.1 环流特征

2023年10月500 hPa平均位势高度场及距平场的水平分布(图4)表明,北半球环流形势有以下主要特点:

图4 2023年10月北半球500 hPa(a)平均位势高度场和(b)距平场(单位:dagpm)

2.1.1 极涡呈多极型分布

由北半球500 hPa平均高度场(图4a)可见,极涡呈现多极型态势,与历史时期(1991—2020年)相比,极涡中心位置偏向东半球;极涡范围主要集中在70°～80°N,分别位于新地岛、拉普捷夫海、门捷列夫海岭和巴芬湾附近,其带来的低压槽影响东欧平原北部、中西伯利亚高原和白令海峡一带。4个高空槽分别位于白令海峡、东西伯利亚、西伯利亚和北美东部。亚欧中高纬度整体呈“两槽一脊”环流形势,强高空槽位于巴伦支海,弱高空槽位于东西伯利亚地区,巴尔喀什湖和贝加尔湖之间被高压脊所控制;从500 hPa高度场距平(图4b)可以看出,在60°N以北主要以正距平为主,但是亚洲西部和欧洲存在一个较强的负距平中心,中心强度达-10 dagpm,表明极涡较历史平均偏强;白令海附近有很强的正距平中心,中心强度达到10 dagpm,极涡较历史平均偏弱。中高纬西风带环极涡中心呈多波型分布,位于北欧附近的高空槽异常偏强,而位于亚欧大陆的高压脊异常偏强,使得我国大部地区被异常高压脊所控制,平均气温偏高(图4b)。

2.1.2 西太平洋副热带高压明显偏强

10月,西太平洋副热带高压(以下简称副高)呈带状分布,与历史平均相比偏强0～2 dagpm(图4b),位置偏北。整个北半球呈正距平,低纬度被强大的副高所控制,高压脊线位于15°N左右。588 dagpm线在130°W 附近断裂(图4a),断裂处位于美国南部海域,有利于热带气旋的生成并侵袭墨西哥附近区域。588 dagpm线控制我国南方大部地区(图4a),有利于温度偏高天气的出现;副高西侧和北侧边缘是弱冷空气和暖湿气流交汇区域。副高偏强,因而月内西北太平洋地区的台风生成频率偏少(王皘等,2022)。

2.2 环流演变与我国天气

图5展示了10月上、中、下旬欧亚地区500 hPa平均位势高度场的环流演变。可以看出,欧亚地区环流形势整体上以纬向型为主,随着时间推移,环流经向度变化较小,所以月内冷空气活动不强。我国北方大部地区在高压脊控制之下,温度偏高。印缅槽位置变化不大,但强度逐渐减弱;副高呈现纬向型带状分布。

图5 2023年10月(a)上旬、(b)中旬、(c)下旬500 hPa平均位势高度场(单位:dagpm)

上旬(图5a),欧亚大陆中高纬地区表现为“两槽一脊”的环流形势,槽区分别位于黑海和地中海附近及鄂霍次克海附近区域。我国北方大部地区位于脊区,天气晴好、温度偏高,但东北、内蒙古等地受东路冷空气影响出现降温和雨雪天气。印缅槽前的暖湿气流与高原短波槽结合,造成华西等地出现雨雪天气。5—6日,青海南部、西藏北部、内蒙古东北部等地部分地区出现降雪(雨)或雨夹雪;同时,我国华南地区受台风小犬等热带系统影响,“小犬”处于副高内部,引导气流弱、移动较慢,副高与大陆高压脊叠加后西伸,有利于台风西行,为我国南方地区带来持续性大范围降水,4—11日“小犬”与东路南下的弱冷空气结合,共同造成了台湾中东部、广东东南部、海南东北部、广西东南部等地的大范围降水过程。

中旬(图5b),环流形势变化不大,副高依然呈带状分布,脊线略微北抬。位于黑海和里海附近的西风槽经向度有所减小,但是不断分裂出小槽影响我国西部地区。东亚大槽略西移、加强,槽线位于我国东北地区至朝鲜半岛一带,槽后有冷空气扩散南下。印缅槽较稳定,槽前暖湿气流与西风带短波槽和东路回流冷空气相结合,造成华西和华中等地降水。19—21日,冷空气从东路南下,我国东北部地区出现降温过程;华南地区有台风和弱冷空气活动,有利于强降水的维持。17—22日,受台风三巴及其残余环流和冷空气的共同作用,我国华南地区出现大范围强降水过程。

下旬(图5c),亚欧中高纬依然维持“两槽一脊”的环流形势,但上、中旬位于黑海和里海附近的西风槽东移至巴尔喀什湖附近,我国新疆西北部地区雨雪天气增多。巴尔喀什湖和我国北方地区的槽脊经向度减小,导致冷空气扩散条件转差,北方出现雾-霾过程。东亚大槽的位置变化不大,但继续加强,冷空气从东路影响我国。28—31日,我国华北中南部、黄淮等地大气扩散条件转差,区域大部出现轻到中度霾天气,河北中南部、天津南部、河南东北部局地有重度霾。

3 冷空气活动

10月共有2次冷空气过程影响我国,较常年同期偏少(王慧等,2020;聂高臻和高拴柱,2021;黄奕武等,2022;渠鸿宇等,2023),分别发生在5—6日和19—21日。

19—21日,我国大部地区累计降温幅度达到8℃以上。内蒙古中部、河南、安徽中北部、湖北、湖南、江西中北部、重庆、贵州西北部等地出现6～10℃降温,局地降温超过12℃;内蒙古中东部、黑龙江、河北北部、北京西部等地部分地区出现6～7级、局地8～10级的阵风。

14—17日,冷空气东移,从冰岛以南洋面,经过欧洲南部、地中海、黑海、里海进入我国。随着东亚大槽加深,冷空气从中路和东路扩散南下,使得我国中东部大部地区位于槽后西北气流中。当冷空气南下至华南和南海北部时,与台风三巴携带的暖湿气流结合,在降温的同时也给广东西部、广西东南部、海南岛中东部等地带来强降水。由图6可见,18日,冷空气前锋已抵达新疆—内蒙古—陕西—山西—河北北部一线,除青藏高原以外的大部地区都出现了降温。19日,在冷空气影响下,长江中下游及其以北地区气温下降4～6℃,局地8～10℃;冷空气在东移过程中不断与高原移出的短波槽结合,造成湖北西部、重庆北部、江西中部等地部分地区出现中雨或大雨,局地暴雨;内蒙古东北部和中部、黑龙江北部、辽宁南部和西部、河北北部和南部、天津中部、山东半岛、湖北东部、浙江中北部等地部分地区出现7级以上大风。20日,冷空气继续扩散南下,东北、黄淮东部、江淮、江南、华南等地气温下降4～8℃,黑龙江、浙江部分地区降温超过10℃。21日,东亚大槽东移北收,此次冷空气过程趋于结束(图6)。

图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位势高度场(等值线,单位:dagpm)和海平面气压场(阴影)

4 主要降水过程

10月受台风和冷空气的共同影响,我国共出现2次强降水过程(表1),34个国家级气象站日降水量突破月历史极值,其中广东吴川(276.8 mm)和西藏八宿(30.1 mm)突破秋季历史极值(国家气候中心,2023)。第一次过程主要受台风小犬和冷空气的共同影响,“小犬”的登陆强度为1949年以来10月第三强;其影响时间长,为我国南部海区、东南和华南沿海带来了较长时间的风雨天气影响。第二次降水过程出现在17—22日,主要受台风三巴及其减弱后的残余环流影响,尽管“三巴”强度较弱,但其路径复杂、移动缓慢,并与南下冷空气结合,造成降水持续时间长、累计量大,给海南、广东、广西等地带来明显的影响,导致多地出现严重洪涝灾情。

表1 2023年10月主要降水过程

5 热带气旋活动

5.1 概 况

10月西北太平洋及南海共有2个台风(“布拉万”“三巴”)生成,较常年同期(3.5个)偏少1.5个;2个台风(“小犬”“三巴”)登陆我国,较常年同期(0.6个)偏多1.4个(表2,图7)。2023年秋季台风登陆个数偏多,年内7个登陆台风中有4个在秋季登陆。莫迪(2021)研究表明,在厄尔尼诺背景下,台风生成源地会普遍偏东,台风生命史长、强度偏强。

表2 2023年10月西北太平洋和南海台风简表

图7 2023年10月西北太平洋和南海热带气旋路径

5.2 14号台风小犬造成华南强降水

2023年第14号台风小犬于9月30日05:00在菲律宾以东洋面生成,之后向西北方向移动,强度逐渐加强,10月2日23:00加强为超强台风级,3日20:00减弱为强台风级,并转向偏西方向移动,在接近台湾岛时再次加强为超强台风级,5日08:20在台湾屏东鹅銮鼻登陆(48 m·s-1,945 hPa,强台风级)。之后,其迅速减弱为台风级并趋向广东沿海,于6日17:00再次近海加强为强台风级,维持40 h后逐渐减弱为台风级,9日下午在广东近海减弱为热带低压。

台风小犬生命史长、强度强、移速缓慢,与冷空气结合为我国南部海区、东南和华南沿海带来了较长时间的风雨天气影响。10月5—9日,台湾中东部、广东东南部、海南东北部、广西东南部、浙江东南部等地累计降水量为100～350 mm,广东珠三角南部局地达300～500 mm;浙江南部沿海、福建沿海、广东中东部沿海出现7～9级、局地10～12级阵风,广东珠江口附近岛屿风力达15级;其中,粤港澳大湾区降水主要集中在8—9日。另外,4—9日,台湾东北部、香港等地累计降水量达400～650 mm,台湾宜兰局地达1013 mm;台湾岛西部和南部沿海地区出现8～10级阵风,南部局地达13～15级。广东、福建、海南等地铁路部门对部分旅客列车、航班、渡轮等采取停运措施;台湾多处树木倾倒,民生基础设施受损。

5.3 16号台风三巴三次登陆我国

10月17日南海有热带低压生成,18日下午加强为热带风暴级,并被命名为“三巴”,19日09:00前后其在海南东方沿海登陆,同日夜间加强为强热带风暴级。20日09:45前后在广东遂溪沿海再次登陆,减弱后的热带低压于同日19:40前后在海南临高第三次登陆,23:00中央气象台对其停止编号。

台风三巴为秋季生成的台风,具有强度较弱、结构松散,但路径复杂、移速慢、降水时间长、累计降水量大、极端性强等特点,给海南、广东、广西等多地带来明显强风雨影响,导致广东、广西等多地出现严重洪涝灾情。受其影响,琼州海峡客滚船全线停运;广西北海市区多个路段出现内涝,积水最深处达1.2 m;广东粤西地区罗定江上游出现50年一遇洪水,广西东南部及南部沿海地区多条江河出现 2.0～7.5 m的明显涨水过程,共23条河流30个站点出现超警0.04～2.65 m的洪水,南流江、白沙河全线超警。

6 雾-霾天气

10月出现了1次雾-霾天气过程,较常年同期偏多(王慧等,2020;聂高臻和高拴柱,2021;黄奕武等,2022;渠鸿宇等,2023)。

10月28日至11月2日,受静稳天气影响,华北、黄淮等地出现了1次短暂的雾-霾天气。我国北方大部地区为弱高压脊所控制,冷空气势力较弱,华北、黄淮地区处于“暖干盖”条件下,垂直扩散条件较差,污染物和水汽容易在低层积累。地面冷高压位于我国黄海附近,其后部的均压场内,等压线稀疏、气压梯度较小、水平风速较弱,不利于华北地区污染物和水汽的扩散,冷高压后部的辐合气流造成华北和黄淮地区出现雾-霾天气过程,伴随南部平流的水汽输送,夜间到清晨出现了平流辐射雾。北京、天津、河北、河南东部、山东西部、湖北东部、安徽北部、黑龙江南部、吉林中部等地出现霾,北京、天津、河北中南部和东部等地的部分地区出现重度霾;10月29日至11月2日,早晚逆温高湿,不利于污染物的扩散,配合较多出现的辐合风场,导致污染物快速积聚,在辐合线附近形成区域污染高值。北京、天津、河北中南部、辽宁东南部、江苏中部、安徽南部、湖南中北部、四川盆地中西部、重庆西部、广西北部、贵州中北部、江西中南部、福建西北部等地出现大雾或浓雾,其中河北中南部、北京中东部、天津南部、四川盆地中部、重庆西部、贵州中北部、江西南部、湖南中部、广西北部等地的部分地区出现强浓雾或特强浓雾。11月3日起,受冷空气影响,区域大气扩散条件转好,霾天气减弱消散。

7 华西秋雨偏多

10月1—7日,受高原短波槽和印缅槽前暖湿气流的共同影响,华西地区中南部大部累计降水量有50～100 mm,局地超过100 mm;与常年同期相比,华西中部大部降水偏多2成以上,局地偏多1倍;甘肃南部部分地区、四川中部及重庆南部等地降水日数达12～16 d,局地超过16 d,较常年同期偏多2～4 d,局地偏多4 d以上;四川南部、贵州西北部等地最长连续降水日数超过7 d,局地超过10 d(国家气候中心,2023)。