柳龍生，王慧，黃彬

(國家氣象中心，北京 100081)

引言

對2022年夏季(6—8月，下同)北半球的大氣環(huán)流特征進行總結概述，分析影響我國近海海域大氣環(huán)流的逐月演變特征，總結大風、海霧、浪高和海面溫度等氣象、海洋要素在夏季的變化。熱帶氣旋是夏季影響我國近海海域的主要災害性天氣系統(tǒng)，當它移入我國近海時往往造成持續(xù)的大風、大浪，文中也著重分析2022年夏季西北太平洋和南海生成的熱帶氣旋及其對我國造成的影響。另外，除西北太平洋和南海熱帶氣旋外，統(tǒng)計分析全球其他海域的熱帶氣旋活動情況。所使用的數(shù)據(jù)主要有：常規(guī)氣象觀測資料、葵花8號氣象衛(wèi)星資料、ERA5再分析資料、美國國家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA)最優(yōu)插值海面溫度(optimum interpolation sea surface temperature, OISST)資料(OISST V2.0，分辨率為0.25°×0.25°)、中央氣象臺實時臺風路徑和強度資料等。文中提到的大風、海霧、大浪的統(tǒng)計標準同文獻[1-5]。

1 環(huán)流特征與演變

1.1 環(huán)流特征

由2022年夏季500 hPa平均位勢高度圖(圖1)可以看出，北半球極渦呈單極型分布(圖1a)，有一個主要閉合中心，極渦中心位于北冰洋(85°N，90°E)附近，位勢高度小于544 dagpm，極渦中心附近呈負距平(圖1b)，距平中心達到 -2 dagpm，表明極渦較常年平均偏強。中高緯度西風帶呈3波型分布，歐亞大陸為“兩槽一脊”的環(huán)流型，我國北部海域在西風槽底部，等高線比較平直，南部海域受副熱帶高壓(以下簡稱“副高”)控制。夏季副高588 dagpm等位勢高度線(以下簡稱“588線”)西脊點位于25°N、119°E附近，較常年平均位置24°N、131°E略偏東偏南，副高主體較氣候平均而言表現(xiàn)為正距平，距平中心達到2 dagpm。

圖1 2022年夏季北半球500 hPa平均位勢高度場(等值線，a)和位勢高度場距平場(色標，b)(單位：dagpm)Fig.1 Mean geopotential height (isoline, a) and geopotential height anomaly (color scale, b) at 500 hPa in the Northern Hemisphere in summer 2022 (units: dagpm)

1.2 環(huán)流演變對我國近海天氣的影響

6月，歐亞大陸和西北太平洋海域中高緯度500 hPa平均位勢高度場呈現(xiàn)“兩槽一脊”型(圖2a)。西側(cè)的槽位于俄羅斯西部，槽區(qū)以負距平為主。東側(cè)的槽位于北太平洋洋面，槽區(qū)主要為負距平覆蓋，中心值達-8 dagpm。脊區(qū)位于貝加爾湖以東并向北伸展至鄂霍次克海，經(jīng)向梯度大，且為正距平覆蓋。在平均海平面氣壓場(圖2b)上，低壓中心位于俄羅斯中部，中心氣壓值小于1 005 hPa，表現(xiàn)為負距平。我國近海地區(qū)為低壓控制，為負距平。同時整個西北太平洋地區(qū)為高壓控制，副高偏南偏強，這也是6月熱帶氣旋不活躍的重要因素。6月末，熱帶氣旋“暹芭”生成，并于7月2日下午在廣東電白登陸，登陸強度為臺風級(最大風速為35 m·s-1，中心最低氣壓為965 hPa)。

7月，500 hPa中高緯度呈現(xiàn)“兩脊一槽”型(圖3a)，西脊位于新地島以南，為正距平，正距平中心值為8 dagpm，較常年平均偏強。槽位于俄羅斯西部，槽區(qū)以負距平為主，較常年平均偏強，槽后不斷有冷空氣南下影響我國東部近海。鄂霍次克海附近由脊區(qū)控制，為正距平，較常年平均偏強。我國中高緯度地區(qū)為平直的西風帶，副高北抬西伸，副高西脊點位于28°N、116°E。由于副高北抬，熱帶氣旋開始活躍，7月共有3個熱帶氣旋生成，且都移入我國東部近海，我國東部近海受低壓控制(圖3b)。

圖2 2022年6月北半球500 hPa平均位勢高度場(等值線)及其距平場(色階)(a，單位：dagpm)和海平面氣壓場(等值線)及其距平場(色階)(b，單位：hPa)Fig.2 Monthly mean geopotential height (isoline) and its anomaly (color scale) at 500 hPa (a, units: dagpm) and monthly mean sea-level pressure (isoline) and its anomaly (color scale) (b, units: hPa) in the Northern Hemisphere in June 2022

圖3 2022年7月北半球500 hPa平均位勢高度場(等值線)及其距平場(色階)(a，單位：dagpm)和海平面氣壓場(等值線)及其距平場(色階)(b，單位：hPa)Fig.3 The same as Fig.2, but for July 2022

8月，歐亞大陸和西北太平洋中高緯500 hPa位勢高度場呈現(xiàn)多波型(圖4a)，西伯利亞地區(qū)受穩(wěn)定的阻塞高壓控制，西太平洋副高北抬西伸，其西脊點位于西藏西部，比常年平均位置30°N、133°E異常偏西，亞洲中緯度鋒區(qū)位置偏北，冷空氣勢力弱。由于副高北抬，赤道輻合帶對流活躍，有利于熱帶擾動發(fā)展為熱帶氣旋，8月西北太平洋有5個熱帶氣旋生成并且向偏西或西北方向移動，其中“木蘭”“馬鞍”和“軒嵐諾”都移入我國近海海域，“木蘭”和“馬鞍”分別在廣東徐聞和廣東電白登陸(圖4b)。

圖4 2022年8月北半球500 hPa平均位勢高度場(等值線)及其距平場(色階)(a，單位：dagpm)和海平面氣壓場(等值線)及其距平場(色階)(b，單位：hPa)Fig.4 The same as Fig.2, but for August 2022

2 我國近海天氣分析

2.1 大風過程

2.1.1 概況

2022年夏季，我國近海出現(xiàn)了18次8級(及以上)大風過程，其中5次與熱帶氣旋活動有關，5次由入海溫帶氣旋產(chǎn)生，7次為雷暴大風，1次由冷空氣產(chǎn)生。6月，近海海上大風主要是由海上強對流造成，風力最大為8～10級，主要影響我國渤海、黃海海域(表1)。7—8月，西北太平洋熱帶氣旋活動頻數(shù)顯著增加，偏西和西北行的熱帶氣旋開始影響我國近海海域并產(chǎn)生大風天氣，同時入海溫帶氣旋和海上強對流天氣的影響也在持續(xù)。其中第3號臺風“暹芭”登陸廣東后由廣西移入湖南、湖北繼續(xù)北上，我國南海大部海域和華南沿海出現(xiàn)7～8級、陣風9級的大風，珠江口外海面、海南島東北部海面、西沙群島附近海域出現(xiàn)10～11級陣風，廣東西部沿海海面和陸地局地出現(xiàn)13～14級陣風，廣東陽江陽西縣大樹島觀測到15 級陣風(45.8 m·s-1)。

表1 2022年夏季中國近海主要大風過程

2.1.2 7月1—4日熱帶氣旋大風過程

7月1—4日大風過程由熱帶氣旋“暹芭”引起，“暹芭”于6月30日在南海中部海面生成，7月2日08時加強為臺風級，當日15時前后在廣東電白沿海登陸(臺風級，12級，35 m·s-1)(圖5a)。2日夜間“暹芭”以強熱帶風暴級的強度進入廣西境內(nèi)，3日下午在廣西北部減弱為熱帶低壓，4日08時前后進入湖南境內(nèi)，中央氣象臺對其停止編號?！板甙拧笔墙?0 a來登陸廣東省最強的南海“土”臺風(指在南海生成的臺風)。

臺風“暹芭”是2022年首個登陸我國的臺風，較多年首個臺風登陸平均時間(6月28日)偏晚4 d，較首個臺風登陸平均強度(11級，30.8 m·s-1)偏強4.2 m·s-1。另外，“暹芭”屬于近海加強臺風，在距離登陸點110 km時加強為臺風，并以峰值強度登陸廣東電白沿海。受其影響，南海大部海域及西沙群島、中沙群島、華南沿海出現(xiàn)6～8級大風(圖5b)，珠江口外海面、海南島東北部海面、西沙群島附近海域出現(xiàn)10～11級陣風，廣東西部沿海海面和陸地局地出現(xiàn)13～14級陣風，廣東陽江陽西縣大樹島觀測到15 級陣風(45.8 m·s-1)(圖5b)。

2.2 海霧過程

2.2.1 概況

4—7月是我國北方海域海霧高發(fā)的季節(jié)[6]。2022年夏季，我國近海出現(xiàn)5次明顯的海霧過程，其中6月出現(xiàn)4次，7月出現(xiàn)1次，8月無大面積海霧過程(表2)。6、7月北方海域海面溫度較低，低層大氣盛行偏南風，大氣濕度較大，加上適度的氣海溫差(0～2 ℃)，黃渤海海域多平流冷卻霧。同時，夏季925 hPa以下溫度層多為弱逆溫，靜力穩(wěn)定度下降，湍流向上延伸，有利于海霧在垂直方向發(fā)展。

圖5 臺風“暹芭”路徑(a)、2022年7月1日08時—4日08時地面大風實況(b)Fig.5 Track of Typhoon Chaba (a) and observation of surface wind (b) from 08:00 BST 1 to 08:00 BST 4 July 2022

表2 2022年夏季中國近海主要海霧過程

2.2.2 6月1—4日海霧個例分析

6月1—4日，在入海溫帶氣旋和海上高壓的共同影響下，黃渤海地區(qū)先后出現(xiàn)海霧天氣。由葵花8號衛(wèi)星可見光通道圖像和海霧反演落區(qū)可以看出，6月1日白天，黃海已經(jīng)開始出現(xiàn)海霧(圖略)，范圍不大。6月1日夜間(圖6a)，黃海中部和南部海域出現(xiàn)大片海霧，霧區(qū)紋理均勻，呈葉片形態(tài)，邊界比較清晰，形狀穩(wěn)定，結構密實。6月2日08時(圖6b)，氣旋開始影響黃海，海霧面積進一步擴大，黃海大部海域均出現(xiàn)能見度不足1 km大霧天氣。6月2日14時(圖6c)，黃海大部海域的海霧穩(wěn)定維持。6月2日20時(圖6d)，隨著入海溫帶氣旋進一步東移，在輻合抬升作用的影響下溫帶氣旋中心附近出現(xiàn)降雨，海霧主要出現(xiàn)在溫帶氣旋的南側(cè)和北側(cè)，并且結構變得松散。6月3日02時(圖6e)，隨著海上高壓進一步東移，偏南暖濕氣流不斷向黃海輸送，黃海霧區(qū)結構變得更加密實。6月3日08時(圖6f)，在海上高壓西側(cè)偏南氣流作用下，渤海、渤海海峽、黃海大部海域開始出現(xiàn)大面積海霧，結構也更加密實。6月3日14時(圖6f)，在太陽輻射作用下，黃渤海海霧略有消散，海霧邊界清晰，紋理均勻。6月3日20時(圖6h)，在弱冷空氣影響下，黃渤海海霧面積收縮，并且結構開始變得松散。6月4日08時(圖6i)，受入海溫帶氣旋輻合抬升影響，黃渤海出現(xiàn)大片對流云系，海霧消散。

圖6 2022年6月海霧反演落區(qū)(a、d、e、h，藍色區(qū)域為霧區(qū))和葵花8號衛(wèi)星可見光云圖(b、c、f、g、i)(a. 1日20時， b. 2日08時， c. 2日14時， d. 2日20時， e. 3日02時， f. 3日08時， g. 3日14時， h. 3日20時， i. 4日08時)Fig.6 Retrieved sea fog area (a/d/e/h, blue area for fog area) and visible cloud imagery of Himawari-8 satellite (b/c/f/g/i) at 20:00 BST 1 (a), 08:00 BST 2 (b), 14:00 BST 2 (c), 20:00 BST 2 (d), 02:00 BST 3 (e), 08:00 BST 3 (f), 14:00 BST 3 (g), 20:00 BST 3 (h), and 08:00 BST 4 (i) June 2022

6月1日20時，山西有溫帶氣旋活動，黃海處于氣旋東側(cè)和海上高壓西側(cè)，盛行偏南風(圖7a)，在穩(wěn)定的層結條件下，暖濕空氣經(jīng)過冷海面容易凝結成霧，黃海開始出現(xiàn)成片海霧。2日08時(圖7b)，溫帶氣旋強度略有減弱，海上高壓西進并進一步加強，不斷有暖濕空氣沿著高壓西側(cè)從西北太平洋洋面向黃海輸送，黃海海霧范圍進一步擴大。2日20時(圖7c)，海上高壓西進并開始影響渤海和渤海海峽。3日08時(圖7d)，山西依舊有溫帶氣旋活動，黃渤海位于溫帶氣旋東側(cè)、海上高壓西側(cè)，盛行偏南風或東南風，出現(xiàn)大范圍的大霧天氣。3日20時(圖7e)，溫帶氣旋強度有所加強，中心氣壓下降至1 002.5 hPa，黃渤海受持續(xù)的偏南風的影響，大霧維持。4日08時(圖7f)，溫帶氣旋東移至河北和天津一帶，受輻合抬升作用影響，黃渤海出現(xiàn)大片的對流云系，海霧過程消散。

初夏海洋仍是冷海面，海洋對海面上空大氣有冷卻效應，當有持續(xù)偏南風向北輸送暖濕空氣時，容易出現(xiàn)海霧天氣[6]。研究表明，黃海氣海溫差在-1～2 ℃是成霧的適宜條件，此時的氣海溫差有利于水汽凝結成霧[7]。1日20時(圖8a)，黃海大部海域氣溫高于海面溫度，氣溫主要維持在14～17 ℃，氣海溫差為0.5～2.0 ℃。2日20時(圖8b)，黃海南部海面溫度略有上升，氣溫依舊高于海面溫度，渤海、渤海海峽、黃海大部海域氣海溫差為0.5～4.0 ℃，在這種有利的氣海溫差條件下，黃渤海海霧維持并且厚度進一步加大。3日20時(圖8c)，偏南風持續(xù)向北輸送，海霧維持，黃海南部海域出現(xiàn)氣海溫差小于0 ℃的現(xiàn)象，這是由于海霧發(fā)展成熟，霧頂長波輻射增強，降溫加大，在湍流混合的作用下從霧頂?shù)竭_海面使霧體降溫[8]。

圖7 海平面氣壓場(等值線，單位：hPa)和10 m風場(風矢，單位：m·s-1)(a. 6月1日20時， b. 6月2日08時， c. 6月2日20時， d. 6月3日08時， e. 6月3日20時， f. 6月4日08時)Fig.7 Sea-level pressure (isoline, units: hPa) and wind (wind vector, units: m·s-1) at 10 m (a. 20:00 BST 1, b. 08:00 BST 2, c. 20:00 BST 2, d. 08:00 BST 3, e. 20:00 BST 3, f. 08:00 BST 4 June)

海上大氣逆溫層的建立是海霧持續(xù)發(fā)展的重要條件，逆溫層的存在可以抑制近海海面對流的發(fā)展，阻擋水汽向上擴散，防止海霧抬升形成低云。從成山頭站探空圖上可見，1日20時(圖9a)，已經(jīng)有一定高度的逆溫層建立，但是比較淺薄，逆溫層頂部發(fā)展到達925 hPa，1 000～850 hPa風向隨高度呈現(xiàn)順時針旋轉(zhuǎn)，邊界層有暖平流，975 hPa附近的大氣溫度露點差較大，這將形成穩(wěn)定的干暖蓋，抑制低層對流發(fā)展，使得近海面的海霧能發(fā)展到一定的厚度。2日20時(圖9b)，逆溫層頂抬升至925 hPa，并且溫度露點差進一步增大，這使得海霧進一步維持。3日20時(圖9c)，逆溫層底和逆溫層頂都進一步抬升，925 hPa以下溫度露點差非常接近，說明在持續(xù)偏南風的作用下近海面大氣飽和度很高，逆溫層阻止了低層的水汽向上輸送，從而使得暖濕空氣持續(xù)與冷海面發(fā)生相互作用形成海霧，海霧在垂直方向的厚度增加。

圖9 成山頭站t-lnp探空曲線圖(a. 6月1日20時， b. 6月2日20時， c. 6月3日20時)Fig.9 The t-lnp diagram of Chengshantou Station (a. 20:00 BST 1, b. 20:00 BST 2, c. 20:00 BST 3 June)

2.3 熱帶氣旋

2.3.1 西北太平洋和南海熱帶氣旋

2022年夏季，西北太平洋和南海共有9個編號熱帶氣旋活動(表3)，比多年平均值(1949—2020年，平均11.6個)偏少2.6個。其中，“暹芭”“木蘭”“馬鞍”等3個熱帶氣旋在我國沿海登陸，登陸個數(shù)比多年平均(1949—2020年，平均4.4個)偏少(圖10)。2022年夏季9個熱帶氣旋的平均最大強度為31.2 m·s-1，比多年平均(36.1 m·s-1)偏弱，3個登陸熱帶氣旋平均最大強度為30.3 m·s-1，比平均登陸強度(31.0 m·s-1)略微偏弱。

圖10 2022年夏季西北太平洋和南海熱帶氣旋路徑圖Fig.10 Tracks of tropical cyclones in western North Pacific and the South China Sea in summer 2022

2.3.2 全球其他海域熱帶氣旋概況

2022年夏季，除西北太平洋和南海之外的其他各大洋共有11個命名熱帶氣旋生成，北大西洋3個、東太平洋8個，北印度洋、南太平洋和南印度洋無命名熱帶氣旋生成(表4)。同常年同期相比，北大西洋比平均個數(shù)(4.9個)少1.9個，東太平洋比平均個數(shù)(9.8個)偏少1.8個，北印度洋、南太平洋、南印度洋分別比平均數(shù)偏少0.6個、0.1個、0.5個。

表3 2022年夏季西北太平洋和南海熱帶氣旋簡表

3 海洋概況

3.1 浪高

通過再分析的浪高資料可以發(fā)現(xiàn)，2022年夏季我國近海共有14次明顯的2.0 m以上的大浪過程(表5)。其中，6月出現(xiàn)6次，日數(shù)為14 d；7月出現(xiàn)4次，日數(shù)為10 d；8月出現(xiàn)4次，日數(shù)為9 d。7月開始我國近海平均浪高明顯增加，這主要是由于熱帶氣旋在我國近海頻繁活動。7月出現(xiàn)5.0 m以上的大浪過程主要受到熱帶氣旋“暹芭”的影響，8月出現(xiàn)5.0 m以上的大浪過程由登陸臺風“馬鞍”引起。

表4 2022年夏季全球其他海域熱帶氣旋統(tǒng)計表

6—8月的平均浪高呈逐漸增大的趨勢。6月(圖11a)，東海東部海域出現(xiàn)2.5 m的平均浪高，南海北部海域平均浪高也超過了2.0 m，我國近海其他海域平均浪高為0.5～2.0 m。7月(圖11b)，渤海、渤海海峽、黃海大部海域平均浪高為0.1～2.0 m，東海大部海域、臺灣海峽、臺灣以東洋面、南海大部海域平均浪高超過2.0 m，其中東海東北部海域出現(xiàn)3.5 m平均浪高。8月(圖11c)，渤海、渤海海峽、黃海北部和中部海域平均浪高為0.1～2.0 m，黃海南部海域、東海大部海域、臺灣海峽、臺灣以東洋面、巴士海峽、南海大部海域平均浪高為2.0～3.5 m，這與熱帶氣旋在此海域附近活動有關。

3.2 海面溫度

夏季，我國近海海域海面溫度總體呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。以20°N為界，南部海域6—8月平均海面溫度較高，在29～30 ℃之間變化，平均海面溫度6—7月遞增，7—8月變化不大，這為熱帶氣旋的生成和發(fā)展提供了有利的條件。6月南部海域最北邊界海面溫度為29 ℃，最南邊界達到30 ℃，南北最大溫差為1 ℃(圖12a)；7月南北邊界溫差接近0 ℃，并且最高海面溫度超過30 ℃(圖12b)；到了8月南部海域平均海面溫度很高并且南北界溫差不大(圖12c)。由6—8月的逐月變化可以看出，海面溫度大于29 ℃的范圍從臺灣以東洋面逐漸延伸至東海東部海域，這主要是由于黑潮洋流的作用，臺灣海峽、臺灣以東洋面、東海海域平均海面溫度逐漸升高，南北方向海面溫度梯度逐漸減小，6月東海南北海域最大溫度梯度達到5 ℃，到了8月溫度梯度下降至2 ℃。渤海、渤海海峽和黃海大部海域平均海面溫度逐月升高，6月黃海北部最低溫度為16 ℃，到8月黃海北部最低溫度為25 ℃，升溫幅度顯著，北方海域平均溫度升高，水平溫度梯度減小。

4 小結

2022年夏季(6—8月)，北半球極渦呈單極型分布，極渦中心位于北冰洋，較常年平均偏強，中高緯度西風帶呈3波型分布，歐亞大陸為“兩槽一脊”的環(huán)流型。6月，我國北方海域在偏南風的作用下多海霧天氣。7—8月，副高北抬西伸，熱帶氣旋活動頻數(shù)增加，但西北太平洋生成熱帶氣旋個數(shù)較常年平均偏少。我國近海夏季的大風、大浪主要由熱帶氣旋產(chǎn)生。具體天氣總結如下。

(1)我國近海共出現(xiàn)18次明顯的大風過程。6月，大風過程主要由入海溫帶氣旋和海上強對流引起，風力最大為8～10級。7—8月，熱帶氣旋活動增強并頻繁影響我國沿海地區(qū)，近海出現(xiàn)11～12級、陣風13～14級的大風。

表5 2022年夏季中國近海主要大浪過程(2.0 m以上)

圖11 2022年夏季逐月平均浪高(色階，單位：m； a. 6月， b. 7月， c. 8月)Fig.11 Monthly mean wave height in summer 2022 (color scale, units: m; a. June, b. July, c. August)

(2)我國近海出現(xiàn)5次明顯的海霧過程，其中6月出現(xiàn)4次，7月出現(xiàn)1次，8月沒有大面積海霧。6、7月北方海域海面溫度較低，大氣升溫較快，低層大氣盛行偏南風，大氣濕度較大，加上適度的氣海溫差(0～2 ℃)，黃渤海海域多平流冷卻霧。同時，夏季925 hPa以下溫度層為弱逆溫，靜力穩(wěn)定度下降，湍流向上延伸，有利于海霧在垂直方向發(fā)展。

(3)西北太平洋和南海共生成9個熱帶氣旋，生成熱帶氣旋數(shù)比多年平均偏少2.6個，“暹芭”“木蘭”“馬鞍”等3個熱帶氣旋在我國沿海登陸，登陸個數(shù)比多年平均(約4.4個)偏少1.4個。

(4)2.0 m以上的大浪過程出現(xiàn)14次，其中，6月出現(xiàn)6次，7月出現(xiàn)4次，8月出現(xiàn)4次，8月我國近海平均浪高明顯增加，這主要是由于熱帶氣旋在我國近海頻繁活動。

(5)我國近海海域海面溫度總體呈現(xiàn)逐漸上升的態(tài)勢。南部海域(20°N以南)6—8月平均海面溫度呈逐漸遞增的趨勢，暖海面有利于熱帶氣旋強度的增長；北部海域(20°N以北)6—8月海面溫度大于29 ℃的范圍從臺灣以東洋面逐漸延伸至東海東部海域，這主要是由于黑潮洋流的作用。

圖12 2022年夏季逐月平均海面溫度(色階，單位：℃； a. 6月， b. 7月， c. 8月)Fig.12 Monthly mean sea surface temperature in summer 2022 (color scale, units: ℃; a. June, b. July, c. August)