2023年6月大氣環流和天氣分析*

劉 一 馬 杰 李 勇 胡瑩瑩

國家氣象中心,北京 100081

提 要: 2023年6月大氣環流主要特征為北半球極渦呈多極型分布,烏拉爾山上空500 hPa高度場較常年同期顯著偏弱,西太平洋副熱帶高壓位置較常年同期偏北、偏西。6月全國平均降水量為86.7 mm,較常年偏少16%,為2005年以來同期最少。全國平均氣溫為21.1℃,較常年同期偏高0.7℃,為1961年以來歷史同期第二高。月內有5次區域性大范圍降水過程,主要位于西南和江淮以南地區; 5次大范圍高溫過程,主要發生在西部和華北地區。6月共有1個臺風生成,較常年同期偏少。月內共發生7次強對流天氣過程,主要集中在遼寧、吉林、江蘇、安徽、廣東和廣西。由于降水偏少、氣溫偏高,北方地區干旱加劇。

1 天氣概況

1.1 降 水

2023年6月全國平均降水量為86.7 mm,較常年同期(102.7 mm)偏少16%,為2005年以來同期最少,1998年以來第二少(僅多于2004年)。從降水量的空間分布上看(圖1),降水主要集中在35°N以南地區,其中,長江中下游江南中南部和華南地區等地降水量超過200 mm,廣東、廣西等地局地超過400 mm。全國其余大部地區降水量不足100 mm,其中新疆南部和東部、甘肅北部、內蒙古西部等地不足10 mm。

與常年同期相比(圖2),全國大部地區降水量接近常年或偏少,西北和華北地區普遍偏少2成以上,其中,河北大部、內蒙古大部、甘肅和新疆大部、四川東南部等地偏少5成以上,新疆南部和內蒙古西北部偏少近1倍。全國其余地區降水量較常年同期偏多,其中河南、陜西、湖北三省交界地區、山東東南部、江蘇東南部、東北的部分地區偏多2成及以上,西藏西部和新疆西南部的部分地區偏多5成及以上。

圖2 2023年6月全國降水距平百分率分布Fig.2 Distribution of precipitation anomaly percentage over China in June 2023

1.2 氣 溫

6月全國平均氣溫為21.1℃,較常年同期(20.4℃)偏高0.7℃,為1961年以來歷史同期第二高,僅低于2022年6月的21.3℃(國家氣候中心,2023)。從6月的日平均氣溫距平空間分布來看(圖3),除內蒙古東北部、黑龍江北部、青海南部、西藏西南部以及陜西、重慶、湖北、河南等地的部分地區氣溫偏低0.5～1℃,西藏西南部的部分地區偏低1℃以上外,全國其余大部地區氣溫較常年同期偏高。河北、山東、山西東北部、內蒙古中部至西部、甘肅大部、新疆大部、遼寧西南部、江蘇和浙江大部等地偏高1～2℃,北京、天津、河北、新疆南部、甘肅中西部等地偏高2℃以上。

圖3 2023年6月全國平均氣溫距平分布Fig.3 Distribution of mean temperature anomaly over China in June 2023

2 環流特征與演變

2.1 環流特征

如圖4a所示,6月北半球500 hPa極渦呈多極型分布,三個中心分別位于格陵蘭島、北冰洋和阿留申群島附近。極值中心位于格陵蘭島上空,中心強度為536 dagpm。整體而言,極渦強度較常年同期偏強且偏向東半球。受極渦影響,北半球中高緯環流呈現多波型分布,從格陵蘭島到東亞中高緯表現為“兩槽兩脊”的形態,低槽分別位于格陵蘭島上空和烏拉爾山附近,距平分別達-8 dagpm和-6 dagpm。在熱帶和副熱帶地區,西太平洋副熱帶高壓(以下簡稱副高)強度較常年同期略偏強,其脊線位于20°N以北,西脊點位于120°E以西,較常年呈現略北抬、西伸的特征(劉海知和何立富,2019;任宏昌和符嬌蘭,2020;解晉和周寧芳,2021;孟慶濤和于超,2022)。

圖4 2023年6月北半球500 hPa(a)平均位勢高度和(b)距平(單位:dagpm)Fig.4 The 500 hPa (a) average geopotential height and (b) anomaly in the Northern Hemisphere in June 2023 (unit: dagpm)

2.2 環流演變與我國天氣

從歐亞大陸6月各旬的500 hPa平均環流形勢場來看,上旬(圖5a)整個歐亞大陸中高緯地區環流呈“兩槽一脊”型,兩槽分別位于斯堪的納維亞半島以東、西伯利亞及俄羅斯遠東地區,哈薩克斯坦至我國西北地區受高壓脊控制。我國中高緯地區環流呈現“西高東低”的分布特征,西北地區出現高溫天氣。

圖5 2023年6月(a)上旬、(b)中旬、(c)下旬的500 hPa平均位勢高度(單位:dagpm)Fig.5 The 500 hPa average geopotential height in (a) the 1st, (b) 2nd and (c) 3rd dekads of June 2023 (unit: dagpm)

副高脊線平均位于20°N以北,西脊點位于131°E附近,較常年同期偏北、偏西。受其影響,2—4日陜南、四川盆地至江漢及江淮地區出現強降水; 7—10日江南、華南和云南等地出現強降水過程。

中旬(圖5b),中高緯環流相對上旬有所調整,北歐上空大槽東移至烏拉爾山附近且略有加深。原烏拉爾山東側高壓脊同時東移,導致我國北方大部地區受高壓系統控制,西北地區東部、內蒙古和華北等地出現高溫天氣,而新疆西部地區高溫有所減弱。副高較上旬南落并進一步西伸,脊線平均位于15°N,西脊點位于115°E附近,較常年同期偏南、偏西。受其影響,16—20日長江中下游地區及四川、貴州等地出現強降水過程。

下旬(圖5c),中高緯環流相對中旬進一步調整,烏拉爾山附近大槽加深,但亞洲中高緯大陸高壓加強,高壓脊向西延伸至貝加爾湖以西地區,我國北方均受高壓系統控制,西北大部及華北地區出現高溫天氣。副高較中旬北抬,脊線平均位于20°N,較常年同期偏北、偏西,其北側有低渦切變線發展,西南急流加強,造成西南及長江中下游等地區強降水過程。

3 主要降水過程

3.1 概 況

6月份主雨帶位于西南地區東部至江淮以南地區,先后出現了5次大范圍降水過程(表1),多個國家氣象站的日降水量突破6月極值,其中廣東英德(335.5 mm)、湖南保靖(316.9 mm)、湖南古丈(269.3 mm) 3個站還突破了建站以來的歷史極值。6月21—25日,江漢南部、江淮、江南大部、華南中西部及西南地區東部等地出現了一次大范圍降水過程,累計降水量50 mm以上覆蓋面積93萬km2,為今年以來影響范圍最大的一次暴雨過程。受其影響,多地發生山洪、城市內澇等災害。廣東北江、廣西西江、湖南湘江、江西贛江、云南瀘江等16條河流發生超警洪水,北江干流英德站超過警戒水位2.06 m。下文將重點分析此次降水過程。

表1 2023年6月大范圍降水過程Table 1 Main precipitation events in June 2023

3.2 6月21—25日強降水過程分析

6月21—25日(北京時,下同),北半球中高緯西風帶呈現“兩槽一脊”型分布,受其影響,我國北方地區多短波槽活動,不斷引導冷空氣南下,加之低緯副高強度偏強,位置較常年同期偏北、偏西。隨著中高緯波動東移,對流層低層副高西北側西南急流不斷增強,與短波槽后偏北氣流輻合形成切變線及低渦系統,并沿著副高北側東移,造成云南、貴州、廣西至江南、長江中下游地區的大范圍持續性強降水過程。從累計降水量分布來看(圖6),云南東部、廣西、廣東、湖南、江西、安徽南部、浙江、上海等地累計降水量在50～100 mm,其中,廣西北部、廣東北部、湖南南部、江西東部等地局地超過250 mm,上述大部地區降水量較常年同期偏多8成至1倍,廣西北部及湖南南部等地局地偏多3～4倍。

注:臺灣省資料暫缺。圖6 2023年6月21日08時至26日08時累計降水量(陰影)Fig.6 Accumulated precipitation from 08:00 BT 21 to 08:00 BT 26 June 2023

此次降水過程發生前,西風槽東移南壓,副高南北擺動,其北側低層切變線維持,切變線南側為弱西南風,風速僅為6 m·s-1。21日起,隨著中緯度西風槽東移,副高北側低渦切變線發展,其南側西南急流加強,850 hPa最大風速達10 m·s-1(圖7a),江南中北部、華南西部等地的部分地區出現大到暴雨、局地大暴雨,局地伴有短時強降水、雷暴大風等強對流天氣。22日(圖7b),切變線在長江以南地區維持,貴州南部有一低渦形成,并在緩慢東移過程中逐漸加強,低渦右側切變線附近輻合長時間維持,在200 hPa對應一明顯輻散區,整層動力抬升條件良好。同時,切變線南側西南急流不斷將暖濕空氣向北輸送, CAPE最大值超過3000 J·kg-1。上述有利配置導致成片強降水出現:G云南東部、貴州、廣西北部、湖南、江西中北部、浙江西部、福建西北部、安徽南部出現大到暴雨,其中貴州東部、湖南西部和北部、江西北部、浙江西部的部分地區出現大暴雨(100～200 mm)。23日(圖7c),副高雖略有南落,但低渦系統東移并進一步發展加強,急流進一步增強,850 hPa最大風速達14 m·s-1,水汽更為充沛。同時,江南南部和華南上空依然存在較明顯的不穩定能量,CAPE最大值也達到了1500 J·kg-1以上。江西、浙江出現成片暴雨和大暴雨。24日(圖7d),中緯度500 hPa為一寬廣低槽,副高進一步南退至華南沿海,其北側低渦范圍擴大但較為松散。主雨帶呈東北—西南走向,江蘇東南部、上海、浙江西南部、福建西北部、江西北部、湖南南部、廣東西北部、廣西東部和南部等地的部分地區出現暴雨,江蘇南通,福建南平,湖南郴州和永州,廣東清遠,廣西桂林、來賓、貴港、玉林和崇左等地局地大暴雨(100～142 mm),廣東、廣西最大小時降水量為30～72 mm。25日(圖7e),隨著副高開始北抬,我國南方地區降水過程逐減結束。

圖7 2023年6月(a)21日,(b)22日,(c)23日,(d)24日和(e)25日08時500 hPa位勢高度場(等值線,單位:dagpm)和850 hPa風場(風矢)Fig.7 The 500 hPa geopotential height (contour, unit: dagpm) and 850 hPa wind field (wind vector) at (a) 08:00 BT 21, (b) 08:00 BT 22, (c) 08:00 BT 23, (d) 08:00 BT 24, (e) 08:00 BT 25 June 2023

4 主要高溫過程

4.1 概 況

6月,我國高溫日數(日最高氣溫≥ 35℃)為3.2 d,比常年同期偏多1.5 d,為1961年以來歷史同期第二多,僅次于2022年。月內我國共發生5次區域性高溫過程,分別是5月28日至6月5日、6月6—12日、6月14—17日、6月21—24日和6月29日至7月2日(表2)。

表2 2023年6月高溫過程Table 2 Main high temperature events in June 2023

5月28日至6月5日,我國出現今年首次區域性高溫過程,比常年同期偏早16 d,華東南部、華中南部、華南大部、西南地區中部和南部等地最高氣溫超過35℃。主要影響上海、云南、四川、安徽、廣東等15個省(自治區、直轄市),影響國土面積達172.9萬km2,影響人口超過6億。高溫天氣加劇西南地區干旱,對水稻、玉米等農作物造成影響。

6月21—24日,我國出現今年第四次區域性高溫過程,為今年以來最強。華北地區共有86個國家站達到或超過極端高溫閾值,北京湯河口(41.8℃)、天津大港(41.8℃)等22個國家站達到或突破歷史極值,138個國家站超過40℃(河北75個、北京17個、天津10個、山東35個、河南1個)。華北地區高溫影響國土面積達50.5萬km2,40℃以上達12.6萬km2,影響人口超過2億。22—24日,北京南郊觀象臺連續3 d氣溫超過40℃,城區高溫時長超過40 h,22日最高氣溫達41.1℃。高溫天氣造成多起中暑、熱射病等事件發生,同時給當地電力部門造成了供電壓力。下文主要介紹此次高溫過程。

4.2 6月21—24日高溫過程分析

由圖8a可見,6月21—24日我國北方地區環流呈現“西低東高”分布,西北地區東部至華北—東北—黃淮等地受高壓脊控制,加之下游鄂霍次克海高壓明顯偏強(較常年同期偏強2～3個標準差),使得華北等地上空高壓系統強度不斷增強且移動緩慢,地面暖氣團長時間控制并影響該地區。在高壓系統影響下,一方面下沉氣流盛行,天空晴朗少云,輻射增溫效應明顯;另一方面缺少南下冷空氣影響,進而造成了此次高溫天氣過程極端性強,40℃以上高溫范圍廣(圖8b,北京、天津均有7成以上面積出現40℃以上高溫,京津冀50%以上國家站的累計35℃以上高溫時間超過40 h),綜合強度達到了近10年來6月最強高溫過程。

圖8 2023年6月21日08時至25日08時(a)500 hPa平均位勢高度場(等值線,單位:dagpm)和標準化距平(陰影),(b)平均最高氣溫Fig.8 (a) The 500 hPa geopotential height (contour, unit: dagpm) and standardized anomaly (shaded) and (b) the average of high temperature from 08:00 BT 21 to 08:00 BT 25 June 2023

由圖7的逐日環流演變可見,21日起,隨著東北冷渦逐漸東移出我國,高壓脊逐漸控制了華北黃淮大部地區,且渦后多盛行偏北風,天空晴朗少云,使得地面氣溫在太陽輻射影響下快速上升,造成上述地區出現35℃以上的高溫天氣,其中,北京、天津、河北、山東中西部、河南北部和東部及內蒙古西部、新疆東部和南疆盆地等地最高氣溫達35～37℃,局地超過39℃。22日高層高壓脊依然維持,但低層風向轉為偏南風。由于切變線穩定于江淮、江南一帶,阻隔了水汽向北輸送,華北、黃淮等地雖然相對濕度有所增加,但高溫天氣繼續發展,北京、天津、河北、山東大部、河南東北部及內蒙古西部、新疆東部和南疆盆地等地最高氣溫達35～37℃,局地超過40℃。23—24日,我國北方高層持續受高壓脊控制,北京、天津、河北大部、山東等地最高氣溫達37～39℃,部分地區達40℃左右。25—26日,隨著西風槽東移,華北、黃淮等地空中云量增加,高溫范圍減小、強度減弱,此次北方高溫過程趨于結束。

5 熱帶氣旋活動概況

6月,西北太平洋及南海共生成1個臺風,較常年同期偏少0.6個,無熱帶風暴或臺風登陸我國。

6 其他災害天氣

6.1 強對流天氣

6月,全國共發生7次強對流天氣過程:1日、7—8日、10日、12—13日、18—20日、21—25日和28日。1日午后,遼寧、吉林等地出現8～10級雷暴大風,局地風速達11級,伴有冰雹天氣。其中,1日13—15時前后在遼寧開原市、阜新市、法庫縣等地發生龍卷。

10日午后,江蘇、安徽等地出現強對流天氣,局地伴有極端雷暴大風,江蘇南通、南京等地多個站出現11級以上雷暴大風,安徽銅陵發生13級雷暴大風,南通市海門區三陽鎮和啟東市王鮑鎮交界處的天星鎮、廟橋村出現龍卷。

23日下午,廣東中部、佛山—河源一帶出現8～10級雷暴大風,局地最大風速超過11級;廣西南部及其近海出現8～10級雷暴大風,局地達10級以上。

6.2 干 旱

1月下旬至6月18日,云南平均降水量為197.7 mm,為1961年以來歷史同期最少,氣象干旱日數為106.9 d,為1961年以來同期第三多,發生了嚴重冬春連旱。6月9日以后,云南降水明顯增多,大部地區氣象干旱有所緩解。

6月以來由于降水偏少且氣溫偏高,內蒙古東南部、東北中西部、華北北部等地氣象干旱露頭并快速發展。6月30日氣象干旱綜合監測圖顯示(圖略),東北地區西南部、華北東北部及內蒙古東南部、新疆西部、四川西北部和東南部等地存在中度及以上氣象干旱,部分地區特旱。中旱及以上面積為149.3萬km2,重旱及以上面積為45.4萬km2,特旱面積達12.2萬km2,其中四川、河北特旱面積分別為3.2萬km2和2.2萬km2(國家氣候中心,2023)。