麥 子 張 濤

國家氣象中心，北京 100081

提 要： 2022年3月主要的環(huán)流特征是極渦呈偶極型分布，強度偏弱；中高緯環(huán)流異常呈4波型，亞洲環(huán)流較平直，西太平洋副熱帶高壓強度較常年略偏強，南支槽較常年偏弱。影響我國冷空氣總體較少，月內(nèi)僅出現(xiàn)1次強冷空氣過程，導致3月大部分地區(qū)顯著偏暖，全國平均氣溫為7.2℃，較常年同期偏高2.4℃，為1961年以來歷史同期第一高；全國平均降水量為36.7 mm，較常年同期(29.4 mm)偏多25%。月內(nèi)出現(xiàn)3次大范圍降水過程，并伴隨有不同程度的強對流天氣，多省遭受風雹襲擊，局部地區(qū)受災較重。此外，北方地區(qū)出現(xiàn)兩次沙塵天氣過程；黃淮、江淮北部發(fā)生干旱。

引 言

2022年3月全國平均氣溫為7.2℃，較常年同期(4.8℃)偏高2.4℃，全國平均降水量為36.7 mm，較常年同期(29.4 mm)偏多25%(國家氣候中心，2022)。月內(nèi)，我國共發(fā)生1次冷空氣過程；3次大范圍降水過程；2次沙塵天氣過程影響北方地區(qū)；黃淮、江淮氣象干旱發(fā)展。

1 天氣概況

1.1 降 水

3月，全國平均降水量為36.7 mm，較常年同期(29.4 mm)偏多25%，為1961年以來第六高(國家氣候中心，2022)。從空間分布來看(圖1)，華南、江南、江淮等地降水量在100 mm以上，其中浙江西部、安徽南部、湖北東部、江西東北部等地降水量在200 mm以上。與常年同期相比(周曉敏和張濤，2020)，西北地區(qū)中東部等地降水量偏少5成以上；而全國其余地區(qū)降水以偏多為主，江漢、江淮、江南東北部、東北地區(qū)南部、新疆中北部降水量較常年同期偏多5成及以上，其中江淮西部、江漢北部、東北南部偏多2倍以上，新疆中部偏多3倍以上(圖2)。

1.2 氣 溫

2022年3月，全國平均氣溫為7.2℃，較常年同期(4.8℃)偏高2.4℃，為1961年以來歷史同期第一高(國家氣候中心，2022)。從全國平均氣溫距平空間分布看(圖3)，除華北東北部和東北南部以外，全國其余大部地區(qū)氣溫偏高2℃以上，其中江南、西南地區(qū)東部、西北地區(qū)東部、內(nèi)蒙古西部的部分地區(qū)偏高4℃以上，局地達到6°C以上，河南、山東、湖北、安徽、江蘇等地的部分地區(qū)平均氣溫突破歷史同期極值。

圖3 2022年3月全國平均氣溫距平分布(單位：℃)Fig.3 Distribution of monthly mean temperature anomaly (unit: ℃) over China in March 2022

2 環(huán)流特征

與常年平均比較，2022年3月北半球500 hPa平均位勢高度及距平的水平分布(圖4)表明，3月北半球環(huán)流形勢有以下特點。

2.1 極渦呈偶極型分布，強度偏弱

3月，北半球極渦呈雙極型分布(圖4a)，兩極分別位于東西伯利亞海和格陵蘭島以西，中心強度分別低于512 dagpm 和508 dagpm。與歷史同期相比，極渦中心為0～4 dagpm的正距平，說明極渦偏弱(圖4b)。與去年同期相比(關(guān)良等，2021)，極渦位置變化不大，但強度較弱。

圖4 2022年3月北半球500 hPa(a)平均高度場和(b)距平場(單位：dagpm)Fig.4 (a) Monthly average geopotential height and (b) monthly geopotential height anomaly at 500 hPa in the Northern Hemisphere in March 2022 (unit: dagpm)

2.2 中高緯環(huán)流異于常年呈四波型，副熱帶高壓較常年略偏強

北半球3月常年呈三波型(韓旭卿和張濤，2019)，但2022年3月北半球中高緯度500 hPa環(huán)流呈四波型分布，除東亞槽、東歐槽與北美槽外，中北太平洋還存在一槽并有切斷低渦對應(圖4a)。從距平場看(圖4b)，西歐異常偏高6～10 dagpm，對應西歐長波脊偏強，東歐槽偏東偏強2～4 dagpm，歐洲環(huán)流經(jīng)向度大。亞洲中高緯為明顯負距平區(qū)域(存在8 dagpm以上的負距平)，東亞槽與東歐槽之間為寬廣淺脊，環(huán)流平直，影響我國的冷空氣偏弱，導致3月全國大部氣溫偏高2～6℃。

低緯地區(qū)普遍表現(xiàn)為0～6 dagpm的正距平，與常年同期相比約有2～4 dagpm的正距平，較常年偏弱；西太平洋副熱帶高壓(以下簡稱副高)較常年同期略偏北偏強，配合較弱冷空氣活動，使得冷暖交匯區(qū)域偏北，我國降水主要集中在長江中下游及以南地區(qū)。

2.3 環(huán)流演變與我國天氣

圖5表示3月上、中、下旬歐亞地區(qū)500 hPa的平均位勢高度場。我國總體上處于西高東低形勢，環(huán)流較為平直。3月上旬(圖5a)，歐亞大陸中高緯地區(qū)為兩槽一脊，中亞到我國西北部地區(qū)為一寬廣的高壓脊，東亞槽位于日本海東部，槽寬而淺，鋒區(qū)偏弱，冷空氣勢力偏弱；低緯南支槽在印度洋東部，華南為副高脊區(qū)控制，這種整體環(huán)流配置造成3月上旬我國多地出現(xiàn)顯著高溫天氣，降水偏少，河南、山東、湖北、安徽、江蘇等地的部分地區(qū)平均氣溫突破歷史同期極值，黃淮、江淮北部等地的干旱持續(xù)發(fā)展。

3月中旬(圖5b)，我國仍受貝加爾湖東部高壓脊控制，導致我國氣溫持續(xù)偏高。16—20日，中高緯貝加爾湖東部高壓脊發(fā)展東移，我國南方地區(qū)有短波槽生成并發(fā)展，東亞槽加深，環(huán)流經(jīng)向度顯著加大，我國處于西高東低的態(tài)勢，導致影響我國的冷空氣勢力加強，華北、東北地區(qū)氣溫由偏高轉(zhuǎn)為偏低。其中3月16—17日，受高空東移短波槽影響，配合低層明顯西南暖濕急流，我國中東部地區(qū)出現(xiàn)大范圍的降水過程，部分地區(qū)出現(xiàn)雷暴大風和冰雹天氣；19—22日，北方短波槽發(fā)展并東移入海，受槽后冷空氣影響，配合西南低空急流發(fā)展，江淮、江南中東部等地出現(xiàn)大范圍降水過程，部分地區(qū)累計降水量達50～120 mm，局地超過150 mm。

圖5 2022年3月(a)上旬、(b)中旬、(c)下旬500 hPa平均位勢高度場(單位：dagpm)Fig.5 The average geopotential height (unit: dagpm) at 500 hPa for the (a) first, (b) second, and (c) third dakads in March 2022

3月下旬(圖5c)，歐亞大陸中高緯環(huán)流形勢仍維持兩槽一脊，環(huán)流較為平直，多短波槽活動；相對中上旬，低緯地區(qū)副高位置偏北，強度變強，面積增大。受低層切變系統(tǒng)和西南暖濕氣流影響，3月22—24日，華南出現(xiàn)明顯降水過程，降水量達到入汛標準，華南進入前汛期，較常年偏早16 d。24—27日，有短波槽從新疆開始自西向東移動，槽后冷空氣影響我國大部分地區(qū)，給中東部帶來4～6℃降溫及5～7級大風，同時，冷空氣與西南暖濕氣流相結(jié)合，給我國中東部地區(qū)帶來大范圍降水，江淮、江南、華南部分地區(qū)累計降水量達到50～120 mm，局地超過150 mm。

3 主要降水和強對流過程

3.1 概 況

3月我國主要降水過程有3次(表1),集中分布在中下旬，均伴隨有不同程度的強對流天氣。其中，16—17日的大范圍降水和強對流過程為今年首次區(qū)域性強對流天氣過程，具有一定的代表性和極端性，下面具體分析這個過程。

表1 2022年3月主要降水和強對流過程Table 1 Main precipitation and convective weather processes in March 2022

3.2 3月16—17日強降水及強對流過程分析

3月16—17日，受高空槽東移、西南渦東移發(fā)展和低空急流的影響，我國南方地區(qū)自西向東出現(xiàn)大范圍強降水及強對流天氣過程，江蘇南部、浙江西北部、安徽西部和南部、河南東南部、湖北東部和南部、江西北部、湖南北部、貴州中部、四川東南部等地部分地區(qū)累計降水量達50～120 mm，安徽安慶、池州和黃山、湖北黃岡和恩施等局地150～255 mm，湖北東部、安徽南局地出現(xiàn)60 mm·h-1以上的短時強降水；河南、安徽、江蘇北部、湖北、湖南、四川盆地中西部、重慶東南部和西部、貴州、廣西東北部等局地出現(xiàn)8～10級雷暴大風，湖北東部局地出現(xiàn)11～12級雷暴大風，四川、貴州、湖北等局地出現(xiàn)冰雹。過程最強時段為3月16日午后至17日前半夜。針對此次過程，中央氣象臺3月15日發(fā)布今年首個暴雨藍色預警和強對流天氣藍色預警。

從16日08時(北京時，下同)的環(huán)流形勢(圖6a)可以看出，500 hPa上，伴隨高空南支槽東移的槽前正渦度平流配合低空偏南暖濕氣流加強的暖平流，低層逐漸有西南渦發(fā)生發(fā)展和東移，至16日20時以后北方冷空氣南下匯入使得斜壓鋒生加劇，導致西南渦快速發(fā)展加強和氣旋形成，最終導致冷鋒一側(cè)的貴州、湖南、江西西部一帶觸發(fā)颮線強對流系統(tǒng)，暖鋒一側(cè)的江西北部、浙江一帶出現(xiàn)較大范圍暴雨。

圖6 2022年3月16日(a)08時和(b)20時500 hPa位勢高度場(等值線，單位：dagpm)、850 hPa風場(風羽)和850 hPa 比濕(陰影)Fig.6 The 500 hPa geopotential height (contour, unit: dagpm), 850 hPa wind (barb) and specific humidity (shaded) at (a) 08:00 BT and (b) 20:00 BT 16 March 2022

從水汽條件看，16日，西南地區(qū)東部、江淮和江漢地區(qū)850 hPa比濕達到了8 g·kg-1，局地可達10 g·kg-1以上(圖6)，水汽充沛。從不穩(wěn)定條件來看，西南地區(qū)東部、江漢、江南一帶處于高能高不穩(wěn)定區(qū)(圖7)，最佳抬升指數(shù)(BLI)值低于-4，對流有效位能(CAPE)和下沉對流有效位能(DCAPE)均超過500 J·kg-1，部分地區(qū)超過了1 000 J·kg-1，K指數(shù)也較強(圖略)，說明這些地區(qū)不穩(wěn)定能量強盛，這都有利于大范圍對流降水系統(tǒng)的發(fā)生和發(fā)展。此外，上述區(qū)域500 hPa存在干區(qū)，風速達到20 m·s-1以上，部分地區(qū)超過22 m·s-1；850 hPa 西南急流強盛發(fā)展，最大風速達到20 m·s-1，相對濕度低于40%，這都有利于在高CAPE區(qū)域發(fā)生對流降水發(fā)生后的蒸發(fā)冷卻和動量下傳作用，從而導致雷暴大風的形成。強的動力抬升觸發(fā)對流，進而發(fā)展移動，造成3月16日午后至17日前半夜江漢東部、江淮西部、西南地區(qū)東部等地部分地區(qū)出現(xiàn)大到暴雨，湖北南部、安徽南部局地出現(xiàn)大暴雨(100～129 mm)；西南地區(qū)東部、黃淮、江淮、江南北部等地出現(xiàn)8級以上大風天氣，局地有冰雹。

圖7 2022年3月16日(a)08 時和(b)20時500 hPa相對濕度(陰影)、500 hPa風場(風羽)和BLI(等值線)Fig.7 The 500 hPa relative humidity (sahded), 500 hPa wind (barb) and BLI (contour) at (a) 08:00 BT and (b) 20:00 BT 16 March 2022

17日白天，系統(tǒng)快速東移并減弱，影響江淮、江南東部地區(qū)，17日夜間東移入海，此次過程趨于結(jié)束。

4 冷空氣和沙塵活動

4.1 冷空氣過程

3月我國僅發(fā)生1次冷空氣過程(表2)，發(fā)生在3月16—18日，是一次全國性強冷空氣過程，內(nèi)蒙古東北部、黑龍江北部和東部、黃淮南部、江漢、江淮、江南等地降溫4～8℃，內(nèi)蒙古東北部、黑龍江北部、安徽東南部、浙江北部、江西東北部、湖南東部等地部分地區(qū)降溫10℃以上。此次過程北方以降雪為主，黃淮及其以南為雨夾雪和降水為主。內(nèi)蒙古、山西、河北共有18個站達到暴雪及以上級別；安徽、河南、湖北、江西、四川共66個站降水量達暴雨及以上級別(國家氣候中心，2022)。受此次強雨雪影響，安徽秋浦河殷家匯站和黃湓河雁塔站出現(xiàn)超警戒水位；安徽石臺縣多處出現(xiàn)山洪、山體滑坡等現(xiàn)象，多處農(nóng)作物、道路被淹。

4.2 沙塵天氣過程

如表3所示，3月3—5日，隨著地表的解凍(尤悅等，2017)，北方地區(qū)出現(xiàn)今年首次大范圍沙塵天氣過程，此次過程為揚沙級別，較2000—2021年首場沙塵平均出現(xiàn)時間(2月15日)偏晚16 d，過程陣風風力大，多地出現(xiàn)PM10中到重度污染，共影響國土面積為56×104km2(國家氣候中心，2022)。內(nèi)蒙古大部、陜西北部、山西中北部、北京、天津、河北、河南北部、山東大部、江蘇北部、遼寧西部、吉林西南部等地出現(xiàn)了揚沙或浮塵天氣，內(nèi)蒙古中部的部分地區(qū)出現(xiàn)沙塵暴。3月13—16日，北方地區(qū)再次出現(xiàn)大范圍沙塵天氣過程，本次過程為沙塵暴級別，過程影響國土面積達181×104km2(國家氣候中心，2022)。內(nèi)蒙古中西部、甘肅中東部、青海東部、寧夏、陜西大部、山西、天津南部、河北大部、河南、山東中西部、湖北中東部、安徽中北部等地出現(xiàn)揚沙和浮塵天氣，內(nèi)蒙古中部的部分地區(qū)出現(xiàn)沙塵暴。

表2 2022年3月主要冷空氣過程Table 2 Main cold surge processes in March 2022

表3 2022年3月主要沙塵天氣過程Table 3 Main sand-dust weather processes in March 2022

4.3 3月16—18日冷空氣過程分析

從500 hPa位勢高度場和海平面氣壓場的演變趨勢來看，此次冷空氣過程的源地為新地島以東洋面，路徑為西北路徑，冷空氣從關(guān)鍵區(qū)經(jīng)蒙古到達我國華北地區(qū)附近東移和南下，進而影響我國大部分地區(qū)。

14日，貝加爾湖東北部高空有一閉合低壓發(fā)展并東移，地面冷高壓主體仍位于西伯利亞地區(qū)，我國大部地區(qū)處于閉合低壓底部較為平直的西北緯向環(huán)流中。15日08時，閉合冷低壓繼續(xù)東移，地面冷高壓主體壓至蒙古國地區(qū)，中心強度大于1 035 hPa，冷空氣前鋒到達我國內(nèi)蒙古中東部地區(qū)。

16日08時(圖8a)，500 hPa高空槽東移至我國東北地區(qū)，并與該地區(qū)的短波槽合并加深，地面冷高壓東移至貝加爾湖到我國內(nèi)蒙古中部一帶，中心氣壓大于1 042.5 hPa，東北地區(qū)蒙古氣旋強盛，中心氣壓低于1 012.5 hPa，同時從蒙古氣旋伸出的冷鋒已壓到我國華北地區(qū)。槽前有弱的偏南水汽輸送，冷暖氣流在此交匯。850 hPa，貝加爾湖以東地區(qū)為一冷高壓，冷高壓前部的偏北氣流不斷南下，形成溫度密集帶和帶狀冷平流，前沿位于40°N附近。鋒區(qū)北部的冷空氣借助于冷平流經(jīng)華北地區(qū)不斷南下，帶來大風和降溫。

圖8 2022年3月(a)16日08時和(b)17日08時500 hPa位勢高度場(等值線，單位：dagpm)、850 hPa風場(風羽)和海平面氣壓(陰影)Fig.8 The 500 hPa geopotential height (contour, unit: dagpm), 850 hPa wind (barb) and SLP (shaded) at (a) 08:00 BT 16 and (b) 08:00 BT 17 March 2022

17日08時(圖8b)，系統(tǒng)繼續(xù)東移，地面冷高壓東移南落至內(nèi)蒙古東部地區(qū)，冷鋒南壓至長江中下游地區(qū)，冷高壓后部的冷空氣不斷補充南下，給華北南部、黃淮西部、江漢等地帶來4～10℃降溫，部分地區(qū)降溫達12℃以上。16日夜間冷空氣南下至長江流域促使了西南渦的發(fā)展和相應氣旋的生成，17日白天，冷空氣繼續(xù)南壓至華南地區(qū)，本次冷空氣與北上暖濕氣流交匯，帶來大范圍的雨雪天氣。受雨雪和冷空氣的共同影響，中東部大部地區(qū)有4～8℃降溫并伴有4～5級偏北風，陣風達6～8級，部分地區(qū)降溫達12℃以上。18日，系統(tǒng)減弱并入海，此次過程趨于結(jié)束。

5 其他災害性天氣——干旱

3月1日以來，黃淮、江淮北部等地的干旱持續(xù)發(fā)展。魯豫皖蘇鄂5省3月11日中旱及以上等級干旱面積最大，達50.2×104km2；之后有所緩解，3月13日之后再次發(fā)展；3月17—19日，黃淮、江淮前期旱區(qū)出現(xiàn)降水過程，湖北東部、安徽大部、江蘇南部、浙江西北部、江西北部、湖南北部累計降水量為25～50 mm，局地降水量為50 mm以上，降水使得氣象干旱顯著緩解(國家氣候中心，2022)。

致 謝：感謝國家氣象中心氣象服務(wù)室楊楠為本文提供月降水量、降水距平百分率和溫度距平資料。