奉贤地区20092010年冬季天气特征及成因浅析

1奉贤地区2009/2010年冬季天气特征及成因浅析费蕾（上海市奉贤区气象局，上海201416）e-mail：[e-mail]摘要：根据上海市奉贤区2009/2010年冬季气温、降水、日照、灾害性和极端天气事件等观测资料，分析了冬季天气气候特点及其与气候因子的关系，发现今年冬季偏长（入冬早、冬季结束晚）、气温偏高、降水偏多、灾害性和极端天气事件频发与天气环流异常有关，也与海温异常、厄尔尼诺事件以及黑潮区和赤道印度洋海温偏高吻合。分析结果可以提高基层气象台站预报和服务人员对此种冬季天气气候特征的认识。关键词：奉贤冬季天气特征成因分析引言今年奉贤冬季从入冬到冬季结束为2009年11月13日～2010年4月16日，是奉贤地区有史以来最漫长的一个冬季，而且冬季冷空气活动频繁，气温起伏大，降水异常偏多，极端天气气候事件频发。因入冬早、气温低，严重影响当年麦子、油菜等夏熟作物的适时播栽和壮苗越冬，而且因冬季结束时间偏晚，夏熟作物的生育进程以及水稻播种季节均被延迟了5～7d。为此，对本区今年冬季的天气特征和成因进行了初步分析，希望能找出其中的特点和发生规律，为基层气象台站以后开展此类预报和服务提供一些有用的参考。12009/2010年冬季天气特征分析1.1入冬早、冬季结束晚，冬季初终期天数为历史最长气象上规定，立冬以后，符合连续5天日平均气温＜10℃的首日为冬季的开始，立春以后连续5天日平均气温≥10℃的首日为春季开始，则春季开始的前1d为冬季的终日。按照此定义，2009年奉贤区11月13日入冬，比常年（11月28日）提前半个月，为1959年以来入冬第二早；2010年4月16日冬季结束，冬季终日比常年（3月27日）推迟19d，为奉贤自1959年有气象记录以来冬季结束最晚的一年。冬季初终期间隔日数为155d，比常年偏长34.6d，成为51年来最长的一个冬季。1.2整个冬季气温呈两头低中间高分布，暖冬特征明显2009/2010年冬季气温起伏大。前冬（11月13～30日）和冬季结束前半个月气温明显偏低，中间１月和２月气温明显偏高。今年冬季（2009年11月13日～2010年4月16日）平均气温为7.3℃，比常年略偏高0.2℃，极端最高气温23.0℃（1月20日），极端最低气温-7.1℃（1月14日）。各月（时段）平均气温距平呈两头负中间正分布（见图1），11月13～30日及4月1～16日的平均气温分别为8.0℃和10.4℃，距平值分别为-2.9℃和-2.1℃，其中4月1～16日平均气温创历史同期新低，而1月、2月的平均气温分别为5.1℃和7.2℃，距平值分别为+1.2℃和+2.2℃，2月则仅次于2002年和2004年（同为7.7℃），为历史同期第三高；12月和3月的平均气温分别为5.9℃和9.8℃，距平值分别为-0.4℃和+0.5℃，为正常波动。因此，尽管隆冬气温明显高于常年，1月20日的最高气温还突破23.0℃，创了1月最高气温历史新高，由于入冬早，而冬季结束又晚，加上初冬和冬末气温明显偏低，给人感觉冬季慢长和较寒冷。若以12月～次年2月作为冬季时段，则冬季平均气温为6.1℃，高出常年1.0℃，为暖冬年。暖冬特征还表现在≤-5℃低温日数少，仅在1月14日出现1天，低温2图1今冬和常年各时段平均气温分布0246810121411月13-30日12月1月2月3月4月1-16日时段平均气温（℃）今冬常年日数明显少于常年的6.1d，极端最低气温-7.1℃，冬季极端最低气温强度在历史上属中等偏弱；初霜出现在11月17日，较常年略推迟3d，且出现在入冬之后，最低气温≤0℃初冰日为12月6日，也比常年偏晚5d。1.3降水量偏多，雨量分布不均今冬降水量为519.5mm，比常年偏多181.5mm（5成），为1959年有气象观测记录以来的次多年（1989年最多）。各月（时段）降水量大致呈单峰型分布，3月最多，达215.7mm，较常年偏多112.9mm（1倍），在历史上仅次于1992年的238.6mm为第二多；2月次之，为98.4mm，比常年偏多38.3mm（6成），11月13～30日、12月降水量分别为59.1mm、58.2mm，比常年分别偏多30.6mm（1倍）、18.9mm（5成），1月、4月1～16日降水量分别为38.4mm、42.1mm，比常年分别偏少17.1mm（3成）、9.7mm（2成）。1.4日照时数略偏少整个冬季日照时数为628.8h，比常年略偏少39.2h（6.0%），在日照时数偏少的时段都相应出现低温多雨天气。其中，1月和12月的日照时数偏多，其余各月（时段）日照时数均接近常年或偏少，1月、12月日照时数分别为143.1h和156.5h，比常年偏多2成和0.6成；3月日照时数124.7h，与常年相近；4月1～16日、11月13～30日和2月的日照时数分别为49.8h、50.9h、103.8h，比常年分别偏少4成、3成、1成。1.5冬季灾害性天气、极端天气事件频发，种类多1.5.1今冬雷暴天气出现早、发生频繁。2月10日出现初雷，较常年提早38d，仅晚于1959年、1991年和2002年为历史第四早，雷暴日数共有8d，比常年偏多4.2d（1倍多）。1.5.2暴雨出现早。2010年3月3日，日降水量为52.1mm，为历史上出现最早的一次暴雨。1.5.3寒潮次数略多、强度偏强。整个冬季出现2次寒潮过程，比常年平均偏多0.4次，这两次寒潮分别出现在12月26日和1月21日，其过程降温幅度、最低气温分别达到6.7℃、-1.8℃和12.2℃、0.7℃，其中，后一次寒潮天气过程降温幅度仅次于1968年11月9日的12.4℃而位列历史第二位。1.5.4初雪最早、终雪最晚，降雪日数偏多。11月19日出现初雪，比常年提早2个月，为历史最早初雪日，终雪为4月14日，主要降冰粒，终雪日期比常年推迟近一个半月，为历史最晚。冬季出现8次降雪，比常年偏多1.9次，分别出现在11月19日、12月27日、1月11日、2月11日、2月14日、3月9日、3月10日、4月14日，其中，11月、3月、4月降雪日数比常年分别偏多0.9次、1.3次和1.0次；12月、2月与常年相近，1月则偏少1.7次。整个冬季积雪不明显，最大积雪深度为0.3cm（2月14日）。1.5.5雾、浮尘、灰霾等不良天气日数偏多。整个冬季雾日数达28d，比常年平均值偏多7.2d，浮尘、灰霾日数出现15d，是常年平均日数的4倍，尤其是3月20～23日连续4d出现浮尘天气更是为历史所少见。1.5.6终霜日明显推迟。2010年终霜出现在4月16日（地表最低温度为0.7℃），比常年推迟13天，为1988年以来终霜最晚的一年。1.6冬季偏长，终霜、终雪偏迟对农业的影响较明显由于冬季偏长，终霜、终雪等偏晚，使油菜、麦子等越冬作物生长发育进程普遍被推迟5～7d，还延误后茬水稻的适时播栽，同时，造成区内油菜作物遭受轻微冻害，麦子结实率受到一定影响，特别是早播种的麦子正处于抽穗扬花期因遭受低温霜冻危害，结实率大减，产量减产2～3成；桃树生育进程大幅延迟，受3至4月低温的影响其产量比上年减少30%以上，部分成熟期较早的早熟类水密桃减产超过50%；密梨果型偏小，据2010年7月15日测量的结果，平均单只密梨重量仅100克左右，而上年同期为250克左右，成熟期也将明显推迟。2成因分析32.1入冬早、结束晚、冬季漫长的原因分析2.1.1入冬前后突发强冷空气活动，强度大，使气温持续走低；入春前后，冷空气频繁南下，气温回升乏力，是今冬入冬早、结束晚、冬季漫长的主要原因由表1可以看出，入冬前后的2009年11月中旬和冬末的2010年4月中旬，两时段气温较常年和上年度均明显偏低。2009年10月3日奉贤入秋以来气温持续偏高，10月上旬～11月上旬的平均气温分别为21.0℃、18.5℃、20.1℃、17.0℃，分别比常年偏高1.1℃、0.2℃、3.9℃和2.1℃，而2009年11月中旬平均气温为8.3℃，比常年和上年度（2008年）分别偏低3.9℃和4.0℃，在历史上仅高于1976年的6.6℃为第二低，11月13日起连续5d日平均气温＜10℃，使入冬日大幅提前。2010年3月中旬末～4月上旬这段时期，在3月19日、29日、4月4日、4月9日曾出现4段连续4天日平均气温≥10.0℃的回暖天气，终因受弱冷空气频繁扩散南下的影响，均未达到连续5天入春标准，导致入春受阻而延迟。4月中旬平均气温明显偏低，为11.9℃，比常年和上年度分别偏低2.1℃和4.7℃，仅高于1987年、1996年为历史第三低，尤其4月11～16日的平均气温仅为9.5℃，比常年偏低达4.0℃，14日出现冰粒，16日最低气温只有2.2℃有暗霜，这些天气现象均为历史同期所罕见，直至4月17日江南强大的暖湿气流再活跃北进，本区才结束最慢长的冬季进入春季。表12009/2010年度冬季11月中旬和4月中旬平均气温与常年、上年度的比较（℃）时段11月中旬平均气温4月中旬平均气温2009/2010年度冬季8.311.8常年12.214.02008/2009年度冬季12.316.6近10年平均值12.015.02.1.2从环流指数来看，入冬和冬末前后，500hpa纬向环流偏弱、经向环流偏强。今冬入冬前后（2009年11月的第3侯）欧亚地区500hpa纬向环流指数为0.94，较上年偏小0.82，经向环流指数为0.57，比上年偏高0.07，导致强冷空气爆发南侵，气温大幅走低；冬末（2010年4月第1、2侯）亚洲地区纬向环流指数分别为1.09、0.99，比上年分别偏小0.64、1.07，经向环流指数为0.81和0.64，比上年偏大0.15和0.13，造成气温回升乏力。2.1.3入冬和冬末前后的天气形势背景分析：①2009年11月北半球极涡呈偶极型，在美洲北部及亚洲东北部各有一中心并分别伴有120gpm和40gpm的负距平中心，说明该月极涡较常年同期偏强，相应地影响我国的冷空气也偏强。东亚大槽、北支锋区均偏强，东欧平原到乌拉尔山一带是脊区，在距平图上伴有160gpm的正距平中心；长波槽位于亚洲大陆东岸，在距平图上伴有-40gpm的负距平，说明东亚大槽较常年偏强。乌拉尔山脊偏强，东亚大槽较常年偏强偏深，槽后脊前的西北气流引导极地偏强的冷空气取东路影响我国中东部地区，而位于西北太平洋的高压脊阻挡了东亚槽的东移，从而使冷空气影响我国中东部地区的时间较长。同时北支锋区偏强，从北支锋区不断有冷空气取西路影响我国。东、西两路冷空气共同作用导致11月我区气温偏低[1]，这是今冬入冬早的主要原因。②2010年4月北半球呈四波形分布，远东地区的极涡在距平图上对应-80gpm的负距平值，东欧平原到西西伯利亚平原被正距平占据，脊的强度明显偏强，其高度距平为+120gpm，位置接近常年。东亚大槽位置较常年同期偏西约5～8个经度，从中西伯利亚至30°N附近，存在大片中心为-40gpm的负距平区，东亚大槽偏强，北支锋区位置偏南，东亚大槽后部西北气流不断引导冷空气南下至中纬度地区，冷空气取西北路频繁影响我国东部地区，是导致4月气温偏低、今冬结束晚的原因。2.2暖冬和极端天气频发的天气学分析2.2.1进入冬季以后，极涡常呈多极分布、强度偏弱、北支锋区偏北、冷空气活动偏东、偏北，副热带高压略偏强，是我区冬季气温偏高，出现暖冬的原因。1月北半球极涡呈单极型分布，主体位于北极圈内，在距平场上对应负距平中心，中心极值超过-80gpm，这表明，1月极涡的强度较常年同期偏强，同时，极涡在东北亚地区还分裂出一个中心，这在一定程度上有利于冷空气积聚南下。但由于东亚大槽位置偏东，冷空气对北方影响较大，而位于中纬度的奉贤区则气温偏高；2月、3月极涡呈三极分布，北支锋区较弱，东亚大槽较常年明显偏弱，不利于冷空气南下影响我区；因而本区入冬后气温持续偏高。42.2.2气温偏高，能量累积是初雷出现早的原因2月北支锋区较弱，冷空气路径偏北，2月上旬后期，南支槽比较活跃，副高脊线稳定维持在13°～15°N之间，受扩散南下的冷空气和南