引言

本文分析了2017年冬季(2017年12月—2018年2月，下同)北半球的大气环流特征及逐月演变对我国近海天气的影响，并对我国近海海域发生的主要灾害性天气进行了总结。冬季，影响我国近海海域的灾害性天气主要包括大风和海雾。除此之外，还分析了热带气旋、浪高和海表面温度等气象、海洋要素在冬季的变化。另外，给出了西北太平洋和南海热带气旋的生成、移动、减弱等详细信息，还统计了其他各大洋热带气旋的基本情况。

文中提到的海上大风、海雾和大浪等几种重大过程的统计标准及使用的主要数据同文献[1-3]。

1 环流特征与演变 1.1 环流特征

2017年冬季500 hPa平均位势高度场(图 1)显示，冬季北半球极涡呈偶极型分布。两个主要低值中心分别位于东西半球，东半球极涡中心位于鄂霍次克海西部(55°N，140°E)，中心位势高度512 dagpm；西半球中心位于格陵兰岛西部的巴芬岛附近(65°N，75°W)，中心位势高度500 dagpm。北半球中高纬呈4波型分布，东亚大槽自鄂霍次克海西部一直向西南延伸至我国华中地区，位置较常年偏西，且强度略偏强，该形势有利于冷空气南下影响我国。

1.2 环流演变对我国天气的影响

12月，欧亚大陆及西北太平洋海域的中高纬环流呈两槽一脊型，乌拉尔山以西地区为一宽阔槽区，东亚大槽位于日本海至东海北部海域附近，脊区位于西伯利亚上空。南支槽位于70°E附近，较常年同期位置偏西。

在鄂霍次克海及其西北地区上空存在一个强度低于516 dagpm的冷涡，副热带高压较常年偏强，亚洲中东部中高纬度环流经向度较大，有利于冷空气南下。由距平场也可以看到，我国北方海域处于负距平，冷空气活跃(图 2a)。由对应的海平面平均气压场可以看到，12月冷空气势力较强，我国近海都处于冷空气影响范围。冷高压中心位于贝湖以西，中心气压值为1 050 dagpm左右，较常年同期偏高。副热带高压西伸至孟加拉湾且维持，我国南部海域气压值较常年平均偏低，从东海南部至南海东北部海域的气压梯度较大。受此环流形势的影响，12月影响我国近海的冷空气以西北路径为主，大风区主要集中在东海南部海域、台湾海峡、巴士海峡、南海东北部和中东部海域(图 2b)。

1月，与12月相比，鄂霍次克海的冷涡西移至中西伯利亚高原东部上空，强度也有所加强，中心强度低于512 dagpm，西伯利亚高压脊向北略有拉伸，同时副热带高压有所减弱，东亚中高纬度环流经向度加大，我国北方海域受槽区控制。由距平场可以看出，我国大部地区和近海海域都处于负距平(图 3a)，冷空气活动比12月更加频繁。由对应的海平面气压场可以看出，贝湖以西的冷高压区较12月更强，且有冷空气分裂南下，我国北部和东部海区处于高压前部、低压后部，气压梯度较大(图 3b)。受此环流影响，1月除南部海区外，我国北部海区也出现了大风。

2月，西伯利亚高压脊减弱，东西伯利亚上空的低涡强度维持，略有南压，我国北部和东部海区仍然处于负距平区，受经向环流控制(图 4a)。由对应的海平面气压场可以看出，贝湖以西的高压中心强度和范围有所减弱，较1月冷空气势力明显减弱，北部和东部海区的气压梯度也明显减小(图 4b)。2月，暖湿气流加强北上，我国近海开始有温带气旋入海并发展。本月，受冷空气影响的大风过程有3次，受入海气旋和冷空气共同影响的大风过程有2次。

2 我国近海天气分析 2.1 大风过程 2.1.1 概况

2017年冬季，我国近海出现了19次8级以上大风过程，其中冷空气大风过程14次，冷空气和温带气旋共同影响的大风过程2次，冷空气与热带气旋共同影响的大风过程1次，热带气旋大风过程2次(表 1)。

冷空气大风过程一般可以持续2~3 d，但12月16日开始的大风过程，由于有冷空气不断补充南下，大风过程持续了约5 d。而温带气旋过程大风持续时间较短，一般不超过1 d。

由大风影响海域来看，12月的冷空气以西北路径为主，影响海域主要在东海南部、台湾海峡、巴士海峡以及南海东北部海域。1月，冷空气自北向南影响我国近海，但北部海域大风持续时间较短，一般不到1 d。2月，受温带气旋影响的2次大风过程都在东海，其中2月28日的气旋过程最强。

2.1.2 2月28日温带气旋过程分析

从地面场上看，27日12时(世界时，下同)，在湖南省内出现一闭合低压中心，中心气压为1 010 hPa，之后低压向东北方向移动，经过长江中下游地区，在长江口北部入海并发展，之后继续向东北方向移动进入日本海上空，且强度持续加强。27日18时，气旋中心气压值为1 007.5 hPa，到28日18时，中心气压值降低为992.5 hPa(图略)。根据Sanders and Gyakum^[4]的气旋加深率公式计算，27日18时—28日18时，气旋中心气压下降了12.5 hPa，其气旋加深率为1.13 B(贝吉龙)，尤其是28日00—06时，6 h气压中心值下降了7.5 hPa，气旋加深率为2 B(贝吉龙)，气旋为爆发性发展。受该爆发性气旋的影响，28日白天，黄海南部、东海北部海域出现了7~9级、阵风10~11级的大风。

从高空图上看，27日12时(图略)，东亚大陆上空500 hPa存在南北两支高空槽，北支槽位于贝湖附近，南支槽从山西河南附近向南延伸至孟加拉湾，南支槽位于北支槽前形成阶梯槽形势，地面气旋生成。28日00时(图 5a-d)，地面气旋在长江口北部入海。气旋中心位于500 hPa南支槽前西南气流中，且位于200 hPa高空急流轴出口区左侧，高空急流最大风速超过70 m·s^-1，其出口区左侧有较强的高空辐散，对气旋爆发性发展有利^[5]。850 hPa地面气旋上空有低涡存在，低涡前部西南风加大到34 m·s^-1，后部西北风也加大到16 m·s^-1，这种涡后冷空气与涡前偏南气流的相互作用也有利于气旋爆发性发展，低空急流建立的水汽通道也为气旋爆发性发展输送大量的水汽^[6]。

从涡度场上看，27日18时—28日06时(图 6a-c)，气旋向东移动过程中始终位于500 hPa槽前，高空槽前有明显的正涡度平流，气旋性涡度增加，在地转偏向力作用下，在气旋性流场中有气流向外辐散，辐散的结果使地面减压，有利于地面气旋强度加强^[7]。

温度平流是斜压扰动强力发展的最基本的动力条件，能造成高空槽脊的发展，而高空槽脊发展伴随的强涡度平流可引起地面气旋或反气旋发展^[8]。此次气旋爆发性发展过程中，由气旋中心温度平流的纬向剖面(图 7a-c)来看，27日18时—18日06时，气旋中心前部的暖平流和后部的冷平流都是逐渐加强的过程，暖平流从5×10^-4 K·s^-1加大到8×10^-4 K·s^-1，而且从地面到600 hPa都存在明显的暖平流，气旋后部的冷平流从-2×10^-4 K·s^-1加大到-7×10^-4 K·s^-1，对流层下层气旋前部为明显暖平流，后部有冷空气侵入，在对流层下层是明显的西冷东暖的斜压结构，促使气旋中心的地转涡度加强，有利于气旋发展。同时，气旋中心位于冷暖空气交汇处，冷平流降温和暖平流增温汇合加大了气旋发展区域的斜压性，致使该区域层结的斜压不稳定增长，这种斜压不稳定引起的上升运动对气旋发展有利。

综上所述，这次气旋爆发性发展的主要因素有：1)气旋发展过程中位于高空急流出口区左侧，伴随明显高空辐散；2)气旋始终位于高空槽前，槽前存在明显正涡度平流；3)气旋前部暖平流强盛，后部冷平流明显，冷暖汇合引起斜压不稳定增长。有研究表明，高空位涡下传，海气耦合作用等也是气旋爆发性发展的主要原因^{[5-6, 8]}，关于该气旋的爆发性发展还需要做进一步的研究。

2.2 海雾过程 2.2.1 概况

2017年冬季，我国近海的海雾过程主要出现在北部湾、琼州海峡和广东西部沿海，且出现时间段多为夜间至早晨。12月没有能见度低于1 km的大雾过程，1月有3次过程，2月有3次过程(表 2)。下面对2月中旬的海雾个例进行分析。

2.2.2 2月15—17日海雾个例分析

2月15—17日的夜间至早晨时段，北部湾、琼州海峡、广东西部沿海均出现了能见度低于500 m的浓雾天气，其中徐闻站观测的最低能见度低于100 m，一直持续到18日有弱冷空气南下海雾才消散，能见度转好。

从以往的相关研究中可以发现，海雾的生成与海上能够提供暖湿空气的气压场有直接关系。具体到华南沿海，当低层为偏东或偏南的暖湿气流时，有利于海雾的形成^[9]。由1 000 hPa温度平流场(图 8a-b)看到，2月15日00时和16日00时，北部湾、南海西北部海域、琼州海峡受暖平流影响，有利于海雾的生成和维持。

一般来说，有利于海雾发生发展的低层气象条件包括：低层存在等温或者逆温，空气层结较稳定；低层(850 hPa以下)有较大的相对湿度，低层的温度露点差较小^[9]。本次过程出雾时段主要在夜间至早晨，由15日18时和16日18时的2 m相对湿度和10 m风场(图 9a-b)看到，出雾区域以偏东或东南风为主，有利于水汽的输送，而且风力较弱，有利于海雾的维持，出雾海区的相对湿度在85%以上。由低层温度差分布(图 10a-d)来看，15日18时和16日18时，在1 000 hPa以下出雾区域有逆温层存在；1 000~925 hPa，在15日18时存在逆温层，16日18时逆温层消失，层结稳定性变差，海雾过程趋于结束。

2.3 热带气旋 2.3.1 西北太平洋和南海热带气旋

2017年冬季，西北太平洋和南海共生成4个台风(表 3)，比多年平均值(约2个)偏多2个。4个台风均在10°N左右生成，向偏西方向移动(图 11)，其中1727号台风“天秤”强度最强，于24日凌晨加强为台风级，25日傍晚强度减弱为热带风暴，26日上午于越南南部近海减弱为热带低压。

2.3.2 全球其他海域热带气旋概况

2017年冬季，除西北太平洋和南海台风之外，其他各大洋共有热带气旋11个，分别为南太平洋2个，北印度洋2个，南印度洋7个(表 4)，大西洋和东太平洋无台风生成。同历史平均(1981—2010年共30 a平均，南印度洋为2000—2010年共11 a平均)个数对比来看，南太平洋的热带气旋个数比平均数(5.4)少3个，南印度洋比平均数(15.3)少8个，北印度洋比平均数(0.7)多1个，大西洋和东太平洋同历史平均值(0.1)相当。

3 海洋概况 3.1 浪高

2017年冬季，我国近海受冷空气影响频繁，海区浪高较大。海浪过程多是连续的，大部分时间南部海区的大浪过程还没结束，受另一股冷空气或者气旋影响的下一次大浪过程已经开始，两次连续的海浪过程很难完全区分开。利用法国卫星高度计AVISO反演的海浪高分析得到，我国近海浪高在2 m以上的海浪过程有19次(表 5)，12月大于2 m浪高的日数为31 d，2018年1月大于2 m浪高日数为26 d，2月大于2 m浪高日数为23 d。冬季，未出现2 m以上大浪过程的天数仅有10 d。

由月平均浪高场(图 12a-c)可以看出，2017年冬季我国近海海域浪高较大，我国东部和南部大部海域平均浪高在2 m以上，12月，2 m以上的大浪区域有东海南部海域、台湾海峡、巴士海峡、南海北部、中部和西南部海域，巴士海峡南部海域平均浪高最大，约2.6 m。2018年1月，大浪范围进一步增大，海区平均浪高比12月增大0.2~0.6 m，巴士海峡、南海大部海域平均浪高在2.6 m以上，最大平均浪高达到3.2 m。2月，海区浪高较1月有所减小，但是我国东南部和南部仍有大部分海域平均浪高在2 m以上。

3.2 海面温度

由月平均海面温度(图 13a-c)可以看出，冬季，我国近海海域都是逐渐降温的过程，尤其北部海域，降温更明显，渤海12月的海面温度在5~8 ℃，1月为2~4 ℃，2月温度继续降低，海面温度为0~2 ℃，且在沿海地区有低于0 ℃的结冰区域。黄海与渤海的降温幅度相当，12月海面温度在9~14 ℃，1月为6~11 ℃，2月为3~9 ℃，渤海和黄海在冬季海面温度平均每月降低2~3 ℃。东海海面温度平均每月降低1~2 ℃，降温幅度小于渤海和黄海，因此东海海温梯度明显增大。南海海面温度降温幅度不明显，为0.5~1 ℃，最高温度为27~28 ℃。我国东部和南部海域海温呈现东北—西南向梯度分布，海温从北到南的温度差在冬季从20 ℃加大到26 ℃左右，南北温度差距明显。

4 小结

2017年冬季，北半球极涡呈偶极型分布，中高纬度为4波型。东亚大槽位置较常年偏西，且强度略偏强，该形势有利于冷空气南下影响我国。12月，亚洲中东部中高纬度环流经向度较大，副热带高压较常年偏强，有利于冷空气南下。1月，冷空气活动比12月更加频繁，西伯利亚冷高压区较12月更强，且有冷空气分裂南下，我国北部和东部海区处于高压前部、低压后部，气压梯度较大。2月，冷空气活动减弱，我国近海开始有温带气旋入海并发展。具体天气总结如下：

1) 2017年冬季，我国近海出现了19次8级以上大风过程，其中冷空气大风过程14次，冷空气和温带气旋共同影响的大风过程2次，冷空气与热带气旋共同影响的大风过程1次，热带气旋大风过程2次。

2) 2017年冬季，我国近海出现6次比较明显的海雾过程，海雾区域主要出现在北部湾、琼州海峡和粤西沿海，且出现时间段多为夜间至早晨。

3) 西北太平洋和南海共生成4个台风，比多年平均值(约2个)偏多2个。4个台风均在10°N左右生成，向偏西方向移动。其他各大洋共有热带气旋11个，分别为南太平洋2个，北印度洋2个，南印度洋7个，大西洋和东太平洋无台风生成。

4) 我国近海浪高在2 m以上的海浪过程有19次，未出现2 m以上大浪过程的天数仅有10 d。

5) 我国近海海域是逐渐降温的过程，北部海域的降温幅度大于南部海域，海温从北到南的温度差从20 ℃加大到26 ℃左右。