2022年冬季海洋天氣評述

孫舒悅,王慧,張增海,王皘

摘要：2022年冬季（2022年12月—2023年2月）北半球大氣環流特征為：北半球極渦呈偶極型分布，中高緯環流呈3波型，西風帶槽脊較常年同期明顯偏強。西北太平洋和南海共生成1個熱帶氣旋，全球其他海域共生成熱帶氣旋11個；我國近海出現15次8級以上大風過程，其中冷空氣大風過程10次，溫帶氣旋大風過程2次，冷空氣與熱帶低值系統共同影響的大風天氣過程1次，冷空氣和溫帶氣旋共同影響的大風過程2次；近海出現2.0 m以上大浪過程17次；出現大范圍的海霧過程4次，主要在渤海、渤海海峽、黃海、北部灣、瓊州海峽及雷州半島沿岸海域；近海海域明顯降溫，北部海域的降溫幅度大于南部海域，海面溫度自北向南的溫差由2022年12月的26 ℃增大至2023年2月的30 ℃。

關鍵詞：大氣環流；大風；熱帶氣旋；浪高；海面溫度

Winter 2022 marine weather review

SUN Shuyue， WANG Hui， ZHANG Zenghai， WANG Qian

（National Meteorological Center， Beijing 100081， China）

Abstract： The main characteristics of the atmospheric circulation in the Northern Hemisphere in winter （from December 2022 to February 2023） 2022 are as follows. The polar vortex is characterized by a dipole type and three-wave mode in the middle and high latitudes， and the troughs and ridges in the westerlies are significantly stronger than the historical average. One tropical cyclone is generated over western North Pacific and the South China Sea and 11 tropical cyclones over the worlds other oceans. There are 15 gale processes （above Beaufort scale 8） over offshore areas of China， including 10 produced by cold air， two by extratropical cyclones， two under both， and one by cold air and tropical low system. Seventeen rough sea wave processes （above 2 m） are observed in Chinas offshore areas. Four large-scale sea fog processes occur in offshore areas， mainly in the Bohai Sea， the Bohai Strait， the Yellow Sea， the Beibu Gulf， the Qiongzhou Strait， and coastal waters of Leizhou Peninsula. The sea surface temperature （SST） has an overall trend of decrease， while the decrease rate in the northern seas is larger than that in the southern seas; the SST difference in winter from north to south increases from 26 ℃ in December 2022 to 30 ℃ in February 2023.

Keywords： atmospheric circulation; gale; tropical cyclone; wave height; sea surface temperature

引言

本文主要分析2022年冬季（2022年12月—2023年2月，下同）北半球的大氣環流特征及逐月演變對我國近海天氣的影響，并對我國近海海域發生的主要災害性天氣進行分析總結。冬季，我國近海海域的主要災害性天氣是大風和海霧。除此之外，還分析了大浪過程、浪高和海面溫度（簡稱“海溫”）等氣象、海洋要素在冬季的變化特征，并統計了西北太平洋和南海熱帶氣旋以及全球其他海域熱帶氣旋的基本情況。

所使用的資料包括：常規氣象觀測資料（含海上浮標和海島觀測等）、美國國家環境預報中心-能源部（National Center for Environmental Prediction-Department of Energy，NCEP-DOE）再分析資料[1]、歐洲中期天氣預報中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）第五代大氣再分析數據集（ECMWF Reanalysis v5，ERA5）再分析資料[2]、美國國家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）最優插值海溫數據（Optimum Interpolation Sea Surface Temperature，OISST）[3]、中央氣象臺實時臺風定位定強數據、美國聯合臺風警報中心（Joint Typhoon Warning Center，JTWC）全球熱帶氣旋最佳路徑數據資料等。文中涉及的海上大風及大浪過程的統計標準與文獻[4—9] 相同。

1 環流特征與演變

1.1 環流特征

由2022年冬季500 hPa平均位勢高度場（圖1a）和位勢高度距平場（圖1b）可以看出，冬季北半球極渦呈偶極型分布，極渦主體分別位于加拿大北部伊麗莎白女王群島附近及亞洲北部鄂霍次克海附近的俄羅斯遠東地區，極渦中心偏向西半球，位于格陵蘭島西部與伊麗莎白女王群島附近上空。其中加拿大北部的極渦中心位勢高度低于504 dagpm，中心及附近區域以弱的正距平為主，表明極渦強度接近常年同期或略偏弱；亞洲俄羅斯遠東地區極渦中心值低于508 dagpm，中心及附近區域存在明顯的負距平，中心距平值在-6 dagpm以下，表明極渦中心較常年同期偏強。北半球中高緯呈3波型分布，長波槽分別位于美洲中東部、歐洲西部及亞洲東部地區。結合距平場（圖1b）分布可以看出，西西伯利亞及東歐平原地區500 hPa位勢高度呈正距平，脊偏強；鄂霍次克海附近呈明顯的負距平，東亞大槽較常年同期顯著偏強，我國東北大部地區為負距平控制，低槽深厚有利于引導冷氣南下，造成冷空氣強度強、影響范圍廣、降溫幅度大；西北太平洋副熱帶高壓（以下簡稱“副高”）范圍較小，西伸脊點位于146°E附近，較常年同期偏東，強度略偏弱。

1.2 環流演變對我國近海天氣的影響

圖2—4分別給出了2022年12月、2023年1月和2月歐亞地區500 hPa月平均位勢高度場以及海平面氣壓場的環流演變。2022年12月（圖2a），歐亞大陸及西北太平洋海域的中高緯環流呈現“兩槽一脊”型分布，脊區主要位于東歐平原至烏拉爾山一帶，高壓脊附近對應明顯的位勢高度正距平，表明高壓脊較常年同期明顯偏強，有利于冷空氣的堆積。東亞大槽主要位于鄂霍次克海至日本海一帶，低渦中心位于60°N、140°E附近，中心值低于512 dagpm，槽區附近存在弱的位勢高度負距平，表明東亞大槽較常年同期略有偏強，有利于引導冷空氣南下。東亞地區中高緯環流經向度大，我國北部及東部海域基本位于500 hPa槽后，受西北氣流控制，冷空氣活動頻繁；低緯地區南支槽偏東，有利于我國東南部海域的水汽輸送。副高西脊點較常年同期位置偏東，強度偏弱[10]。由海平面氣壓場和距平分布（圖2b）可以看出，我國大部地區及近海海域受高壓系統控制，高壓主體位于里海至蒙古高原一帶，高壓中心強度達1 037.5 hPa以上，伴有明顯的正距平，較常年同期明顯偏強。受上述系統影響，12月影響我國的冷空氣活動頻繁，近海海域共出現5次明顯的大風天氣過程，且均為冷空氣大風過程。

2023年1月，歐亞地區中高緯環流呈“一槽一脊”型分布，槽脊位置較2022年12月變化不大，但較為平直。脊區附近仍伴有較明顯的正距平，表明高壓脊較常年同期偏強。500 hPa低渦較12月加強并沿西北—東南向發展，中心位置變化不大，中心值低于504 dagpm，且低渦主體對應顯著的負距平，表明低渦強度較常年同期明顯偏強，有利于冷空氣勢力的發展（圖3a）。由1月海平面氣壓場及距平分布（圖3b）可以看出，我國大部地區及近海海域仍受高壓系統控制，但受其西北側地面低壓東移加深發展的影響，高壓主體北側向南收縮，中心強度達1 035 hPa以上，范圍明顯減小，且影響我國近海的高壓系統東南部呈負距平，表明冷空氣勢力較常年同期略偏弱。受上述系統影響，1月我國近海海域共出現4次冷空氣大風天氣過程，其中1次受冷空氣與溫帶氣旋共同影響。另外，1月我國近海海域出現3次明顯的海霧過程。

2023年2月，歐亞地區中高緯槽脊較1月明顯東移發展，呈“兩槽一脊”型分布（圖4a）。脊區位于貝加爾湖以西地區，伴有位勢高度正距平，對應高壓脊向東北方向發展，并較常年同期偏強；東亞大槽移至日本東部海域，低渦強度略有減弱，中心值低于508 dagpm，中心附近呈位勢高度負距平，對應低渦強度較常年同期偏強。東亞大槽相較1月明顯加深，但槽區存在位勢高度正距平，表明東亞大槽較常年同期偏弱，我國北部海域處于槽后西北氣流的控制下，受冷空氣影響頻繁。由2月海平面氣壓場及距平場（圖4b）可以看出，我國大部地區及北部和東部海域仍受高壓系統控制，高壓主體范圍繼續收縮，強度繼續減弱，中心東移至蒙古高原，中心氣壓達1 030 hPa以上，高壓系統東南側影響我國近海海域的距平場呈正距平，表明影響我國海域的冷空氣勢力較常年同期略偏強。受上述系統影響，2月我國近海共出現6次明顯的大風天氣過程，其中4次與冷空氣影響有關，2次由溫帶氣旋造成。

2 我國近海天氣分析

2.1 大風過程

2.1.1 概況

2022年冬季，我國近海出現15次8級以上大風過程，其中冷空氣大風過程10次，溫帶氣旋大風過程2次，冷空氣與熱帶低值系統共同影響的大風天氣過程1次，冷空氣和溫帶氣旋共同影響的大風過程2次（表1）。大風日數達61 d（包含被計入2022年秋季的11月28日—12月2日的大風過程[11]），占冬季總日數的67.8%。

2.1.2 2022年12月16日—18日大風過程分析

12月16—18日，我國大部地區及近海海域經歷了一次冷空氣天氣過程，受其影響，渤海、渤海海峽、黃海大部海域、東海大部海域、臺灣海峽、臺灣以東洋面、巴士海峽、南海大部海域、瓊州海峽、北部灣出現7～9級、陣風10～11級的大風。

由500 hPa位勢高度場、海平面氣壓場以及10 m風場的演變（圖5）可以看到，此次冷空氣過程為橫槽轉豎型，冷空氣經西北路徑影響我國大部地區。由12月12日08時500 hPa位勢高度場及海平面氣壓場（圖5a）可見，貝加爾湖以北地區至烏拉爾山存在東北—西南向的長波脊，對應地面有高壓系統發展，貝加爾湖東北地區上空存在切斷低渦。13—15日，自新地島以南地區東移的小槽與東亞地區極渦西伸冷空氣匯合形成橫槽，同時烏拉爾山附近高壓脊不斷東移發展，形成阻塞高壓，橫槽持續發展并南壓至蒙古國境內（圖略），冷空氣堆積。16日08時（圖5b），橫槽分裂冷空氣已影響我國北方地區，蒙古國境內橫槽繼續南壓至我國邊境，地面冷高壓已控制我國北部及中部地區，中心強度超過1 050 hPa。16—17日（圖5c），阻塞高壓崩潰，橫槽轉豎，地面冷高壓南下控制我國大部及近海，冷空氣迅速影響我國大部地區，近海從渤海至南海大部海域自北向南先后出現7～9級、陣風10～11級的大風，與此同時，我國中東部大部地區降溫超過10 ℃。18日（圖5d），高空槽繼續東移，地面高壓系統減弱，冷空氣對我國近海的影響趨弱，近海海域風力逐漸減弱至6～8級、陣風9～10級，大風過程基本趨于結束。

2.2海霧

2.2.1 概況

2022年冬季，我國近海出現4次較明顯的海霧過程（至少1個海區出現大范圍能見度低于1 km的大霧），其中1月出現2次，2月出現2次（含1月31日）（表2）。2022年冬季的海霧過程多發生在我國南部海域，主要集中在北部灣、瓊州海峽及雷州半島沿岸海域，僅有1次發生在渤海、黃海西部至東海西北部海域，海霧過程持續時間在2～3 d。冬季是北部灣及瓊州海峽海霧的多發季節，霧區大多處于均壓場控制下，配合偏東暖濕氣流移動到較冷的海面，利于在該海域形成平流冷卻霧；而北部海域由于冬季冷空氣活動頻繁，不利于出現海霧過程。

2.2.2 2023年1月12日—15日北部海域海霧過程分析

2023年1月12—15日，我國北部海域出現一次較明顯的海霧過程。通過衛星Himawari-9可見光云圖（圖6）可以看到，此次海霧過程影響渤海、渤海海峽和黃海大部海域，以及東海北部部分海域，并伴隨不同環流系統的影響存在一定的日變化及生消發展演變過程。海霧在可見光云圖上在沒有低云遮擋時表現為白色云區，具有紋理光滑、分布均勻、邊界清晰的特征。12日凌晨，海霧在渤海南部、渤海海峽、黃海北部海域、山東及江蘇沿岸海域生成（圖6a），白天隨著冷空氣的影響，渤海、渤海海峽及黃海北部的霧區逐漸向南減弱消散（圖6b），但同時隨著從陸地東移的氣旋入海，江蘇及山東半島西南部沿岸近海的霧區有所發展，走向與陸地邊界一致（圖6c）。13日早晨，氣旋移入黃海，海霧首先在氣旋北部及東部發展（圖6d-e），并伴隨氣旋的東移，午后海霧范圍已逐漸覆蓋整個黃渤海海域（圖6f）。14日早晨，冷空氣開始影響我國北部海域，渤海、渤海海峽和黃海北部海域的海霧已向南收縮，黃海中部和南部海域仍被大范圍海霧覆蓋，同時伴隨冷暖空氣的交匯，黃海上空的中低云也自西向東逐漸發展（圖6g-i）。15日白天，冷空氣不斷南壓，海霧自北向南減弱消散（圖6j-l）。

海霧的形成、發展和維持需要具備充足的水汽條件、適宜的海–氣溫差（通常指2 m氣溫與海面溫度的差值）以及較為穩定的低層大氣層結條件，其中平流冷卻霧通常需滿足0.5～3 ℃范圍內的海–氣溫差[12]，并且在大氣邊界層多有逆溫或等溫層存在。由高低層環流形勢場及925 hPa相對濕度場的演變（圖7）可以看到，12日08時，我國渤海及黃海海域位于500 hPa槽前。海平面氣壓場上，渤海、黃海及東海海域位于高壓后部，對應10 m風場上黃海中部和南部及東海北部的東南風持續將東海海域的水汽向北輸送，在渤海海峽至黃海北部海域形成西南—東北向帶狀分布的高濕區域，渤海海峽、黃海北部及西部海域則對應較弱的偏南氣流，風速較小且水汽條件充足，有利于海霧生成，對應925 hPa相對濕度80%以上的區域與霧區形狀及面積分布基本一致（圖7a）。結合海–氣溫差的分布（圖8a）可以看到，霧區對應海域的海–氣溫差在0.5～2 ℃，海面溫度略低于氣溫，利于低層大氣中的水汽冷卻凝結成霧。此后，陸地上有氣旋東移入海，至13日08時，氣旋完全移入海面，海霧在海面風力較弱的氣旋東部及北部首先形成并逐漸發展，霧區范圍與925 hPa高濕區基本對應（圖7b），同時在黃渤海及東海的大部分海域均具備較好的海–氣溫差條件（圖8b），海霧區域的海–氣溫差在0.5～2.5 ℃范圍內，有利于平流冷卻霧的發展，黃海中部部分海域海–氣溫差低于0 ℃，對應該海域海霧暫未形成；由低層大氣溫差分布（圖9b）可以看到，在氣旋西北部的渤海海峽、黃海北部及山東半島南部沿岸海域，925 hPa 與950 hPa的溫差為正值，溫差范圍在0.5～2 ℃，表明該區域925 hPa以下有弱的逆溫層存在，有利于海霧的發展和維持。14日08時，氣旋已東移出我國近海，大陸地面高壓的主體已開始影響我國北部海域，黃海北部和中部海域受較強的偏北風影響，高濕區向南收縮，黃海南部的925 hPa高濕區仍與海霧區域有較好的對應關系（圖7c）；受冷空氣的影響，渤海至黃海中部的海–氣溫差均為負值，最低海–氣溫差低于-5 ℃，僅在江蘇南部、浙江至福建沿岸海域以及東海中部部分海域有較為適宜的海–氣溫差存在（圖8c），同時在黃海中部及東南部海域、東海西北部海域有0～2.5 ℃范圍的925～975 hPa逆溫存在（圖9c），低層穩定性的加強也是該區域海霧有條件得以維持的原因之一。此后，地面高壓系統不斷南壓發展，至15日08時，我國北部至東部海域已完全被高壓主體覆蓋，黃海和東海大部海域均位于逐漸加大的偏北氣流控制之下（圖7d），受冷空氣影響，渤海至東海海域的海–氣溫差與低層溫度層結也不再利于海霧的維持（圖 8d、9d），此次海霧過程基本結束。

3熱帶氣旋

3.1 西北太平洋和南海熱帶氣旋概述

表2為2022年冬季中央氣象臺熱帶氣旋實時業務定強和定位簡表。2022年冬季，西北太平洋和南海共生成 1個臺風（表3），較常年平均（1991—2020年平均）值（1.53個）偏少0.53個。

2022年第22號臺風“帕卡”于12月11日23時在菲律賓以東洋面生成（圖10），生成位置位于127.2°E、18.4°N，隨后向東北方向移動，強度緩慢加強。12日05時起轉向偏東方向移動，于12日08時加強至其峰值強度，中心附近最大風速為23 m·s-1（9級），中心海平面氣壓為990 hPa。之后逐漸減弱，并于12日20時停止編號。“帕卡”對我國近海基本無影響。

3.2 全球其他海域熱帶氣旋概況

2022年冬季，除西北太平洋和南海之外，全球其他海域共生成熱帶氣旋 11個，較常年平均（15.33個）偏少4.33個。其中，北印度洋1個、西南印度洋3個、東南印度洋及澳大利亞附近海域4個、西南印度洋3個，中北太平洋、東北太平洋和北大西洋無熱帶氣旋生成（表4）。同常年平均（1991—2020年平均）個數對比來看，北半球海域共生成1個，較常年平均（1.2個）偏少0.2個；南半球海域生成10個，較常年平均（14.13個）偏少4.13個。其中，東南印度洋及澳大利亞附近海域的“Darian”“Freddy”以及南太平洋的“Judy”均已達到我國超強臺風級強度。

4 海洋概況

4.1 浪高

通過分析ERA5再分析資料的浪高場，2022年冬季，我國近海浪高在2.0 m以上的海浪過程有17次（表5），這17次大浪過程基本與大風過程相對應，但浪高的大小受風時風區、波浪的成長與傳遞以及地形等因素影響，因此大風過程的時間與大浪過程并不完全一致。

2022年12月，我國近海大于2.0 m浪高的過程有5次，12月的大浪日數達31 d（包含被計入2022年秋季 11月27日—12月3日的大浪過程[11]）。2023年1月，大于2.0 m的浪高過程有5次，日數為29 d。隨著季節轉變以及冷空氣活動的減弱，2023年2月，大于2.0 m的浪高過程有7次，日數減少到22 d。

由月平均浪高場分布（圖11）可以看出， 2022年12月，隨著冷空氣活動的進一步增強和活躍，我國近海2.0 m以上浪高海域面積較大，東海大部海域、臺灣海峽、臺灣以東洋面、巴士海峽、南海大部海域的月平均浪高均在2.0 m以上，其中臺灣海峽、巴士海峽、南海北部和中部海域的月平均浪高可達3.0 m以上。2023年1月，我國近海海域的浪高有所減小，2.0 m以上浪高海域范圍有所南壓，主要位于東海南部偏南海域、臺灣海峽、臺灣以東洋面、巴士海峽和南海大部海域，且大值區范圍也明顯減小，平均浪高極值減弱至2.8 m，極值區僅位于南海東北部海域和南海西南部的部分海域。2023年2月，隨著冷空氣活動的進一步減弱，2.0 m以上浪高海域范圍明顯收縮，各海區月平均浪高均明顯減小，除巴士海峽和南海東北部的部分海域外，我國近海海域各個海區的月平均浪高均低于2.6 m。

4.2 海面溫度

圖12和圖13分別給出了2022年冬季我國近海海溫及其距平場的逐月分布演變。由逐月平均海溫分布（圖12）可以看出，我國近海海域海溫呈逐漸下降趨勢，北部海域降溫更為明顯，渤海2022年12月的海溫在2～11 ℃，2023年1月下降至-1～7 ℃，2月進一步降低至-2～4 ℃。黃海12月海溫在5～16 ℃之間，1月為0～14 ℃，2月為-1～12 ℃。東海海溫平均每月降低1～2 ℃，降溫幅度小于渤海和黃海，因此東海的海溫梯度明顯增大。南海海溫的降溫幅度不明顯，南海東南部的最高海溫維持在27～28 ℃。我國東部和南部海域海溫呈西北—東南向梯度分布，海溫最低的渤海與最高的南海東南部溫差在冬季由26 ℃增大至30 ℃，南北溫度差距明顯。

由逐月平均海溫距平分布（圖13）來看，2022年12月，我國近海大部海域呈明顯的正距平，海溫較氣候態偏高；渤海灣、萊州灣、遼東灣、黃海東部沿岸海域、東海西部沿岸海域、臺灣海峽、南海北部沿岸海域及北部灣北部海域海溫較氣候態略偏低。2023年1月的海溫距平分布較12月變化不大，沿岸海域負距平區的范圍和強度略有增大。2023年2月，渤海、渤海海峽、黃海北部和中西部海域、黃海東部沿岸海域、東海北部和西南部沿岸海域、臺灣海峽、南海東北部沿岸海域、北部灣西部海域均呈較明顯的負距平，海溫較常年同期偏低，與2月影響我國海域的冷空氣勢力較常年同期略偏強相對應。

5 小結

2022年冬季，北半球極渦呈偶極型分布，中高緯呈3波型。歐亞大陸中高緯環流的經向度較大，冷空氣勢力整體較常年同期偏強，尤其是2022年12月和2023年2月的冷空氣活動較為頻繁。具體天氣總結如下：

（1）我國近海出現15次8級以上大風過程，其中冷空氣大風過程10次，溫帶氣旋大風過程2次，冷空氣與熱帶低值系統共同影響的大風天氣過程1次，冷空氣和溫帶氣旋共同影響的大風過程2次。

（2）我國近海出現4次較明顯的海霧過程，多發生在我國南部海域，主要集中在北部灣、瓊州海峽及雷州半島沿岸海域，僅有1次發生在我國北部海域，海霧過程持續時間通常在2～3 d。

（3）西北太平洋和南海共生成1個熱帶氣旋；全球其他海域共生成熱帶氣旋11個，分別為北印度洋1個、西南印度洋3個、東南印度洋及澳大利亞附近海域4個、西南印度洋3個，中北太平洋、東北太平洋和北大西洋無熱帶氣旋生成。

（4）我國近海浪高2.0 m以上的海浪過程有17次，大浪的海區主要集中在東海、臺灣海峽、臺灣以東洋面、巴士海峽、北部灣及南海。

（5）2022年冬季，我國近海海域呈逐漸降溫的過程，且北部海域的降溫幅度明顯大于南部海域，海溫的南北溫差由26 ℃逐漸增大至30 ℃。

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