2023年8月大氣環(huán)流和天氣分析*

運曉博 楊 寅 劉海知

國家氣象中心,北京 100081

提 要：2023年8月大氣環(huán)流的主要特征是:北半球極渦強度略偏強,500 hPa上亞洲中高緯地區(qū)環(huán)流形勢為“兩槽一脊”,影響我國東北、華北地區(qū)的高空槽偏強,西太平洋副熱帶高壓西段脊線的平均位置較歷史同期偏南。8月,全國平均氣溫為21.9℃,較常年同期(21.1℃)偏高 0.8℃,全國平均降水量為110.9 mm,較常年同期(107.1 mm)偏多3.5%。月內(nèi),高溫日數(shù)較常年同期偏多,區(qū)域高溫過程持續(xù)影響我國,西北、東北等地氣象干旱持續(xù)發(fā)展;我國出現(xiàn)6次暴雨過程。8月共有6個臺風在南海和西北太平洋活動,生成個數(shù)較常年偏多,登陸個數(shù)較常年偏少。強對流天氣多發(fā),局地受災嚴重,江蘇鹽城大豐區(qū)出現(xiàn)龍卷風。

引 言

2023年8月,全國平均氣溫為21.9℃,較常年同期(21.1℃)偏高0.8℃,全國平均降水量為110.9 mm,較常年同期(107.1 mm)偏多3.5%。月內(nèi),我國發(fā)生3次高溫過程,北京、寧夏高溫日數(shù)較歷史同期最多;西北地區(qū)氣象干旱階段性發(fā)展;6次區(qū)域性暴雨過程影響我國,華西秋雨開始時間偏早;臺風登陸數(shù)偏少但破壞力強;全國大部分省份遭受風雹災害,甘肅、內(nèi)蒙古、云南、江蘇、四川等地局部風雹災害較重。

1 天氣概況

1.1 降 水

2023年8月,全國平均降水量為110.9 mm,較常年同期(107.1 mm)偏多3.5%。從空間分布看,東北大部、華北東部、華中大部、華東大部、西南大部、華南大部及西藏中東部、內(nèi)蒙古東北部等地累計降水量達100～250 mm,其中黑龍江中西部和東南部、吉林東北部、遼寧東部、河南中部、江蘇中部、浙江西南部、四川東北部和中南部、重慶北部、云南大部、廣西大部、廣東西部和東部、福建中南部、臺灣大部、海南南部等地達250～400 mm,廣西西部和南部、云南北部和西南部、西藏東南部等地局地超過400 mm(圖1);與常年同期相比(圖2),華北東部、華中北部、西南地區(qū)大部及西藏中部和東部、青海東部、陜西中部和東南部、內(nèi)蒙古東部、黑龍江大部、吉林北部、廣西西部、福建中部和東部、浙江西部和南部、江西南部和東北部等地降水偏多25%～200%。全國其余大部地區(qū)降水接近常年同期到偏少,其中西北地區(qū)中部和東部、華東中部及內(nèi)蒙古中西部、新疆中部和南部、西藏西部、廣東西南部、安徽中部、海南等地偏少25%～80%,部分地區(qū)偏少80%以上(國家氣候中心,2023)。

圖1 2023年8月全國降水量分布Fig.1 Distribution of total precipitation over China in August 2023

圖2 2023年8月全國降水量距平百分率分布Fig.2 Distribution of precipitation anomaly percentage over China in August 2023

1.2 氣 溫

2023年8月,全國平均氣溫為21.9℃,較常年同期(21.1℃)偏高0.8℃,為1961年以來第五高。海南氣溫為歷史同期最高,西藏為第二高,寧夏和新疆為第三高。除內(nèi)蒙古東部局部、黑龍江西南部、吉林西部局部、新疆西部局部、浙江大部、江西大部、安徽東南部、福建中部和西部、廣東北部、廣西大部偏低0.5～1℃外,全國其余大部地區(qū)氣溫接近常年同期或偏高,其中華北大部、西北北部、華中中北部、華東北部及新疆中東部、內(nèi)蒙古中西部、西藏大部、四川西部、海南大部等地偏高1～2℃,新疆東部、內(nèi)蒙古西部、寧夏西部、甘肅中部等地偏高2～4℃(圖3)。

2 環(huán)流特征及演變

2.1 環(huán)流特征

8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(huán)流形勢有以下主要特點。

2.1.1 影響我國東北、華北地區(qū)的高空槽略偏強

從北半球500 hPa平均位勢高度場(圖4a)分布來看,北半球極渦主體位于75°N以北,中心強度低于540 dapgm,其位勢高度距平為負值,略強于歷史平均(圖4b)。亞洲中高緯地區(qū)環(huán)流形勢為“兩槽一脊”型,新地島以南地區(qū)存在高空槽,貝加爾湖以北的中西伯利亞高原地區(qū)受高壓脊控制,東西伯利亞至我國東北和華北地區(qū)則受高空槽影響,槽區(qū)位勢高度距平為負值,表明高空槽強度較常年平均略偏強。

圖3 2023年8月全國平均氣溫距平分布Fig.3 Distribution of monthly mean temperature anomaly over China in August 2023

圖4 2023年8月北半球(a)500 hPa平均 位勢高度場和(b)距平場(單位:dagpm)Fig.4 (a) Average geopotentional height and (b) its anomaly at 500 hPa in the Northern Hemisphere in August 2023 (unit: dagpm)

2.1.2 西太平洋副熱帶高壓西段脊線位置偏南

8月,西太平洋副熱帶高壓(以下簡稱副高)略強于歷史平均,但在500 hPa位勢高度距平場的空間分布上存在明顯差異,西太平洋東部地區(qū)為正值,在日本島以南的西太平洋西部地區(qū)與我國華東地區(qū)則為負值,局部地區(qū)距平小于-2 dagpm(圖4b)。與此對應,副高西段(110°～130°E)脊線的平均位于25°N附近,較歷史同期偏南。

2.2 環(huán)流演變與我國天氣

圖5是8月上、中、下旬歐亞地區(qū)500 hPa平均高度場的演變。上旬(圖5a),歐亞大陸中高緯地區(qū)大氣環(huán)流表現(xiàn)為“兩槽兩脊”形勢,槽區(qū)分別位于里海附近和我國東北地區(qū)。我國其余大部地區(qū)受斷裂的副高控制,但臺灣島以東海域受臺風杜蘇芮等熱帶系統(tǒng)影響,在500 hPa高度場上存在中心閉合的低值區(qū),強度低于576 dagpm。1—5日,受西風槽與臺風杜蘇芮殘余低壓環(huán)流影響,東北大部地區(qū)出現(xiàn)暴雨,局地特大暴雨,其中黑龍江齊齊哈爾、綏化、哈爾濱、牡丹江,吉林松原、長春、四平、吉林,遼寧撫順、大連等地累計降水量達150～330 mm,吉林舒蘭局地達501 mm。

圖5 2023年8月(a)上旬、(b)中旬、(c)下旬 500 hPa平均位勢高度場(單位:dagpm)Fig.5 Average geopotential height at 500 hPa over Eurasia in the (a) first, (b) second and (c) third decades of August 2023 (unit: dagpm)

中旬(圖5b),歐亞大陸中高緯地區(qū)大氣環(huán)流仍為“兩槽兩脊”型,里海附近低槽位置與上旬相比基本靜止,強度略有加強。我國東北地區(qū)低槽加強并延伸至東部沿海地區(qū)。副高588 dagpm控制區(qū)域擴大,同時臺灣島東北部上旬時存在的閉合低值區(qū)消失。10—13日,受臺風卡努殘余環(huán)流和西風槽共同作用,東北地區(qū)出現(xiàn)強降水過程。

下旬(圖5c),亞洲大陸中高緯環(huán)流持續(xù)維持“兩槽一脊”的形勢,高空槽繼續(xù)維持在里海附近和我國東北地區(qū),副高強度減弱,588 dagpm等值線東撤回海上,但控制亞洲中高緯的高壓脊加強,環(huán)流的經(jīng)向度特征更明顯。20—25日,受東移高空槽和低渦切變線影響,西南地區(qū)東部、華中、華東等地出現(xiàn)暴雨過程,湖北、湖南、安徽、江蘇、浙江等地局地累計降水量達200～327 mm。

3 高溫天氣

3.1 概 況

8月我國共出現(xiàn)3次高溫過程,分別是3—8日、8—12日和16—19日,高溫(日最高氣溫≥35℃)日數(shù)較常年同期(周冠博和高拴柱,2019;劉達和張玲,2020;周冠博和高拴柱,2021;王皘和董林,2022)偏多,其中北京、寧夏高溫日數(shù)為1961年以來歷史同期最多。大范圍高溫天氣主要集中在西北、華北、四川盆地、長江中下游和華南北部地區(qū)(圖6),單日氣溫極大值為新疆托克遜站的45.5℃。

3.2 高溫特征及影響

從8月北半球500 hPa平均高度場的距平分布可以發(fā)現(xiàn)(圖4b),我國中東部大部地區(qū)為正距平,同時亞洲中高緯高壓脊逐漸加強,這為異常高溫的形成創(chuàng)造了有利的環(huán)流條件。高壓脊前和副高內(nèi)強烈的晴空輻射、下沉增溫等因素共同導致了持續(xù)時間異常偏長、強度偏強的高溫天氣。

3—8日高溫過程影響范圍較大,西北地區(qū)東部、華北中南部、黃淮、江淮大部、江南中西部、華南北部等地出現(xiàn)高溫天氣。其中,內(nèi)蒙古西南部、新疆東北部、山東西北部、陜西大部、河南大部、湖北大部、湖南大部、福建東北部局地最高氣溫達40℃以上,新疆托克遜站最高達45.5℃。8—12日,西北地區(qū)東部、黃淮、江淮大部、江南中西部、西南地區(qū)東部、華南北部等地出現(xiàn)高溫天氣,內(nèi)蒙古西南部、新疆東北部和西南部、重慶大部局地最高氣溫達40℃以上,新疆吐魯番站最高達44.8℃。16—19日,西北地區(qū)東部、華北大部、黃淮西部、四川盆地大部、江南大部、華南大部等地出現(xiàn)高溫天氣,其中山東西北部、陜西東南部、湖北大部、重慶大部局地最高氣溫達40℃以上,湖北鄖西站最高達41.2℃。

圖6 2023年8月全國高溫日數(shù)分布Fig.6 Distribution of high temperature days over China in August 2023

高溫天氣對新疆部分地區(qū)春玉米開花授粉及灌漿、棉花花鈴生長及林果果實膨大造成影響;湖北東部、湖南北部部分地區(qū)一季稻、棉花遭受輕度高溫熱害影響;湖北、湖南、江西和福建柑橘產(chǎn)區(qū)有輕度高溫熱害,產(chǎn)生少量柑橘日灼果;四川盆地中東部部分處于抽穗開花階段一季稻遭受輕度高溫熱害、花粉活力有所下降(國家氣候中心,2023)。

4 主要降水過程

4.1 概 況

8月我國共出現(xiàn)6次強降水過程(表1),其中臺風活動造成的降水過程有3次,主要影響東北、華北及華南地區(qū)。華西秋雨于8月23日開始,較常年偏早20 d。全國43個國家站出現(xiàn)極端日降水事件,主要分布在黃淮、江淮東部及黑龍江、內(nèi)蒙古東北部、青海東部、甘肅南部、陜西中南部、西藏中部、云南東部、湖北西南部、重慶等地,其中湖北宜都(205.7 mm)、云南西疇(154.5 mm)和內(nèi)蒙古鄂溫克族自治旗(115.5 mm)等6個站日降水量超歷史極值。

表1 2023年8月主要降水過程Table 1 Major severe rainfall events in August 2023

4.2 東北地區(qū)降水過程分析

8月1—5日,受臺風杜蘇芮殘余環(huán)流、東移高空槽和副高共同作用,東北地區(qū)出現(xiàn)大范圍強降水(羅琪和符嬌蘭,2023)。1日08時至6日08時,內(nèi)蒙古東北部、黑龍江中部和南部、吉林北部和西部局地、遼寧北部局地的累計降水量超過100 mm,吉林舒蘭局地達501 mm(圖7),內(nèi)蒙古扎蘭屯市持續(xù)3 d出現(xiàn)暴雨。

低渦切變維持和較強的水汽供應是導致東北地區(qū)極端強降水的根本原因。從8月3日08時的形勢場上看(圖8),500 hPa上東北地區(qū)位于副高外圍,內(nèi)蒙古東部地區(qū)受東移高空槽影響。850 hPa上低渦在東北地區(qū)西北部維持,低渦東南側西南急流中心風速超過20 m·s-1。南下的冷空氣與副高西北側的低層暖濕氣流交匯,有利于降水的發(fā)生發(fā)展。西南急流的持續(xù)輸送為對流系統(tǒng)的新生和發(fā)展提供了有利的水汽和不穩(wěn)定條件,東北地區(qū)整層可降水量達65 mm以上。2—3日,短時強降水主要出現(xiàn)在內(nèi)蒙古東北部、吉林中北部和黑龍江南部,日最大降水量2日出現(xiàn)在吉林榆樹長發(fā)(272.2 mm)。

圖7 2023年8月1日08時至6日 08時過程累計降水量Fig.7 The accumulated precipitation from 08:00 BT 1 to 08:00 BT 6 August 2023

圖8 2023年8月3日08時(a)500 hPa 位勢高度場(等值線,單位:dagpm)、 850 hPa風場(風羽)和低空急流 (陰影,≥12 m·s-1), (b)大氣整層可降水量Fig.8 (a) The 500 hPa geopotential height (contour, unit: dagpm), 850 hPa wind (barb), and low-level jet (shaded, ≥12 m·s-1) and (b) PWAT at 08:00 BT 3 August 2023

此次強降水過程導致牡丹江、螞蟻河、雅魯河、拉林河發(fā)生編號洪水,10條河流發(fā)生有實測資料以來最大洪水,17條河流超警戒水位。東北多地出現(xiàn)中小河流洪澇、城市內(nèi)澇、橋梁倒塌、稻田受損、河堤潰口等災害,累計轉移受災群眾接近5萬人,吉林14人死亡,1人失聯(lián)。

5 熱帶氣旋活動

5.1 概 況

8月,南海及西北太平洋的臺風活動特點為:生成數(shù)偏多,登陸數(shù)偏少,3個臺風同時活動。具體為共有6個臺風生成(圖9),生成個數(shù)較常年同期(5.6個)偏多0.4個;8月無臺風登陸我國,登陸個數(shù)較常年同期(2.3個)偏少2.3個。臺風蘇拉、達維和?？謩e于24日08:00,25日05:00和28日08:00生成,形成“三旋共舞”局面。

5.2 臺風卡努引發(fā)東北與華北強降水

臺風卡努于7月28日凌晨在菲律賓以東洋面生成,并經(jīng)過復雜“之”字型路徑走位,于8月10日10:00在韓國慶尚南道沿海登陸,后于11日23:00在我國遼寧省境莊河市沿海登陸(熱帶低壓,12 m·s-1,6級)。盡管“卡奴”登陸時僅為熱帶低壓級,但其帶來的充足水汽供應導致東北、京津冀地區(qū)出現(xiàn)大到暴雨,局地大暴雨。

8月10—13日,遼寧中東部和西南部、吉林中東部、黑龍江中東部累計降水量為50～100 mm,遼寧大連、營口、鞍山、丹東、本溪、沈陽,吉林延邊,黑龍江七臺河和牡丹江等地局地達120～200 mm,遼寧大連和丹東局地達220～287 mm。東北地區(qū)多條河流超警戒水位,部分地區(qū)出現(xiàn)不同程度農(nóng)田漬澇;京津冀地區(qū)普遍出現(xiàn)中到大雨,河北東北部和中南部、天津部分地區(qū)出現(xiàn)暴雨,河北唐山、保定、廊坊、滄州、衡水、石家莊,天津武清等地局地大暴雨,累計降水量為100～177 mm。北京地區(qū)降水出現(xiàn)在12日,以中雨為主,延慶、密云、懷柔、昌平部分地區(qū)為大雨,最大日降水量出現(xiàn)在密云霧靈山林場(65 mm)。

5.3 臺風蘇拉引發(fā)華南強降水

臺風蘇拉于8月24日上午在菲律賓以東洋面生成。 “蘇拉”前期處于東、西環(huán)副高之間,引導氣流混亂,移動路徑復雜多變,在菲律賓呂宋島以東洋面經(jīng)過一次回旋移動走出了一個反向“6”字形后直奔華南地區(qū),于9月2日03:30登陸廣東省珠海市南部沿海(強臺風級,45 m·s-1,14級),并于同日13:50再次登陸廣東省陽江市海陵島(強熱帶風暴,28 m·s-1,10級)。

表2 2023年8月西北太平洋和南海臺風簡表Table 2 Typhoons active in Western North Pacific and the South China Sea in August 2023

圖9 2023年8月西北太平洋臺風路徑Fig.9 The track of typhoon in the Western North Pacific in August 2023

受臺風蘇拉影響,8月31日至9月3日,廣西中東部、廣東大部、福建東南部及臺灣中東部等地累計降水量為 60～120 mm,福建泉州和漳州,廣東揭陽、汕尾、惠州、深圳、珠海、江門、云浮、陽江、肇慶、茂名和東莞,香港,廣西玉林、梧州、貴港、來賓以及臺灣東部部分地區(qū)累計降水量達 150～280 mm,福建漳州,廣東汕尾、惠州、珠海、江門、云浮、茂名,廣西玉林、貴港及臺灣臺東等地局地達 300～461 mm;福建沿海、廣東中東部沿海、廣西東部及臺灣北部等地出現(xiàn)8～10級陣風,廣東中東部沿海局地達12級以上,惠州、珠海、汕尾、江門沿海局地達16級以上;廣東、廣西、福建、云南等地多條中小河流發(fā)生超警以上洪水,其中廣東西江支流羅定江發(fā)生自1958年有實測資料以來最大洪水,廣西北流河支流黃華江發(fā)生自1967年以來實測第二大洪水。

6 其他災害天氣

6.1 干 旱

8月,由于降水量偏少及高溫天氣,導致土壤失墑快,我國部分地區(qū)氣象干旱階段性發(fā)展。月底,新疆東部和北部、內(nèi)蒙古中部和西部、青海東北部、甘肅大部、寧夏局部、黑龍江西北部、河北北部、湖南中部等地存在中等及以上氣象干旱,甘肅中部達特旱(國家氣候中心,2023)。

6.2 強對流天氣

8月,我國發(fā)生4次強對流天氣過程,分別為2—5日、5—7日、11—13日和20—21日。甘肅、內(nèi)蒙古、云南、江蘇、四川等地損失較重。2—5日,吉林松原、舒蘭等站出現(xiàn)110 mm·h-1以上的短時強降水。5—7日,河北邢臺、邯鄲等站出現(xiàn)100 mm·h-1以上的短時強降水,局地伴有8～10級雷暴大風。13日,江蘇鹽城大豐區(qū)部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)龍卷風。20—21日,天津出現(xiàn)93.8 mm·h-1的短時強降水;山東濰坊諸城桃林鎮(zhèn)小時降水量達126.8 mm;四川涼山州金陽縣強降水引發(fā)山洪災害(國家氣候中心,2023)。