引言

本文主要分析2018年春季(3—5月)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分析总结。春季，我国近海海域的主要灾害性天气是大风和海雾。除此之外，分析热带气旋、浪高和海面温度等气象、海洋要素在春季的变化特征，并总结西北太平洋和南海热带气旋的生成、移动、强度变化等详细信息，统计了全球其他海域热带气旋的基本情况。

文中提到的海上大风、雷暴大风、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[1-4]。

1 环流特征与演变 1.1 环流特征

由2018年春季500 hPa平均位势高度场(图 1)可以看出，春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，其中，东半球极涡中心位于喀拉海东南部(75°N，85°E)，中心位势高度516 dagpm；西半球中心位于埃尔斯米尔岛中部(78°N，85°W)，中心位势高度为516 dagpm。北半球中高纬呈4波型分布，且高纬西风带槽脊较冬季有明显减弱，长波槽分别位于鄂霍次克海、阿拉斯加湾、挪威海、西西伯利亚。极涡较常年平均偏强，北极呈现2 dagpm的正距平，且极涡的两个中心附近有10 dagpm和2 dagpm的负距平。东亚大槽自鄂霍次克海西部一直向西南延伸至我国东部近海。

1.2 环流演变对我国近海天气的影响

3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宽阔的槽区，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。欧亚大陆及我国近海海域上空500 hPa的中高纬环流为经向环流。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弱并东退至西北太平洋上空。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(图 2a)可以看出，我国北方海域处于正距平。相对应的海平面气压场(图 2b)表明我国渤海、黄海、东海处于弱高压区控制，为弱的负距平。冷高压中心位于贝加尔湖到朝鲜半岛一带，中心气压值为1 020 dagpm左右。3月，我国北部及东部近海海域位于高压前部，受其影响，上述地区冷空气活动较频繁，出现冷空气大风过程7次，在冷空气活动的间隙，出现海雾过程3次。

4月，欧亚大陆及西北太平洋海域的中高纬环流与3月相似，仍为“两槽一脊”型，欧亚大陆及我国近海海域上空仍为经向环流。与3月相比，东亚大槽位置变化不大，乌拉尔山以西地区的大槽东移至乌拉尔山附近，两槽之间的西伯利亚地区仍为脊区，鄂霍次克海附近的冷涡中心减弱为528 dagpm。副热带高压仍较常年平均偏弱。由距平场(图 3a)可以看出，我国东部近海海域处于正距平。对应的海平面平均气压场(图 3b)表明，4月冷空气势力减弱，我国近海的渤海、黄海、东海、台湾海峡为高压区控制，由负距平转为正距平。冷高压中心位于西伯利亚南部，中心气压值为1 020 dagpm左右。受其影响，4月，出现冷空气大风过程3次，雷暴大风过程2次，海雾过程3次。

5月，欧亚大陆及西北太平洋海域的中高纬环流转变为“两槽两脊”型，两槽分别位于西西伯利亚和东亚地区，且东亚大槽明显减弱，两脊位于北欧和我国东北地区。我国北方为经向环流，南方受纬向环流控制。在中低纬地区，副热带高压明显加强，其脊线西伸至105°E附近，高压中心从西北太平洋到南海(图 4a)。海平面气压场上，我国近海海域处于两个高压之间的鞍型场控制下，西边的高压位于巴尔喀什湖附近，东部高压位于西北太平洋中部，我国近海东部海域海平面气压比常年平均值略偏低，南海海域比常年平均值略偏高(图 4b)。受其影响，我国近海海域出现了5次范围大、持续时间长的海雾过程。特别是东部海域，由于偏南风输送了大洋上充足的暖湿水汽，加上适宜的气海温差，黄海几乎整个5月都出现了海雾。此外，5月共出现由温带气旋影响造成的大风过程2次，5月6日我国东北地区东北部存在一个中心强度低于1 005 hPa的低压中心，其东移导致我国黄海南部和东海北部海域出现了一次6~8级大风过程。5月20日温带气旋入海后迅速发展加强，造成黄海东南部和东海东北部海域出现了6~8级大风过程。

2 我国近海天气分析 2.1 大风过程 2.1.1 概况

2018年春季，我国近海出现了15次8级以上大风过程，其中冷空气大风过程8次，冷空气和温带气旋共同影响的大风过程3次，入海温带气旋大风过程2次，强对流导致雷暴大风过程2次(表 1)。

从大风的时间分布来看，冷空气过程主要发生在3—4月，5月主要是温带气旋影响的大风过程。3月刚进入春季，冷空气势力还比较强，一般大风过程可以持续2~3 d。3月底至4月初开始，天气形势出现调整，冷空气势力逐渐减弱，冷暖空气势力相当，温带气旋过程逐渐增多，大风过程持续时间较短，一般不超过1 d。

从大风影响海域来看，冷空气影响出现8级大风的海域主要是渤海、渤海海峡、黄海和东海，受入海气旋影响的大风主要在东海和黄海。下面重点对3月8—9日一次冷空气大风过程进行分析。

2.1.2 3月8—9日冷空气过程分析

3月8日00时—9日14时，我国近海出现了一次明显的冷空气大风过程，渤海、黄海、东海、台湾海峡、台湾以东洋面、巴士海峡、北部湾、南海北部和中部海域先后出现了7~9级、阵风10级的偏北到东北风。此次大风过程中渤海、渤海海峡、黄海、东海、台湾海峡和台湾以东洋面均观测到最大平均风9级(22 m·s^-1)，最大阵风10级(26 m·s^-1)的大风。

从3月6日开始，500 hPa欧亚大陆蒙古西部的小槽在东移过程不断发展，最后与东北冷涡南伸的槽形成南北同位相叠加，引导槽后冷空气南下。到3月8日08时，从我国东北到黄海为东亚大槽，冷空气中心值达到-44 ℃(图 5)，随后该大槽不断南伸，到3月9日02时槽底到达南海东北部。至9日08时，大槽的主体已经移出我国近海，但是槽底仍然控制东海，9日14时冷槽完全移出我国近海，冷空气过程也随之结束。

850 hPa(图 6)上，3月8日08时，朝鲜海峡附近存在一低涡，从该低涡中心伸出的槽区一直延伸到东海南部海域，槽后偏北冷空气南下影响我国近海的渤海、渤海海峡、黄海和东海。随着高空槽南下，其西北侧的北风逐渐加大，最大可达20 m·s^-1。9日14时，冷槽移出我国近海。地面图(图略)上，贝加尔湖附近为冷高压，中心气压为1 060 hPa，日本海西南部为一中心气压为1 010 hPa的低压，从日本海至东海北部为一条冷锋，位置与850 hPa槽线位置相当，我国北部和东部近海气压梯度较大。随着地面系统的东移，我国近海逐渐被冷高压控制，风逐渐减弱。

由此可见，这次大风过程的主要影响系统是500 hPa西风槽和地面冷空气。已有研究^[5-9]表明，中低层强冷平流诱发地面大风。故分析低层925 hPa冷平流在本次过程中的作用。3月7日，我国东部近海受暖平流影响(图略)，到8日08时(图 7a)，冷平流东移南下影响我国近海，中心为-3×10^-4 K·s^-1，8日20时，冷平流有所加强，之后冷平流继续东移南下并逐渐减弱，到9日08时(图 7b)，冷平流中心已经到达东海东南部—台湾以东洋面。冷平流使得地面气压上升，冷平流越强，地面正变压越大，则变压梯度也越大，风向沿着变压梯度方向时，风速就会越来越大，反之风速减小。因此随着冷平流东移南下的推进，我国渤海、黄海、东海、台湾海峡、台湾以东洋面先后出现了7~9级、阵风10级的大风。

由温度平流和垂直速度的垂直分布(图 8)分析表明，冷锋过境时，8日08时，冷平流在垂直方向从地面伸展到600 hPa所在高度，最强出现在923~850 hPa之间，达1.4×10^-4 K·s^-1，强冷平流中心从高层到低层由北向南倾斜，850 hPa以下是强下沉气流，上述分布特征说明冷空气比较深厚，锋面较陡，冷平流较强。强下沉气流可以将高空动量下传，再配合水平方向的冷平流，有利于地面风场加大，诱发海上大风。随着冷平流的东移南下，强冷平流中心逐渐南移，冷平流控制区域逐渐增大。

综上所述，中低层强冷平流配合强下沉气流，致使高空动量下传，有利于地面风场加大，导致我国近海出现8级以上大风。

2.2 海雾过程 2.2.1 概况

2018年春季海雾活动频繁，我国近海出现了11次比较明显的海雾过程，各月分布为：3月3次，4月3次，5月5次(表 2)。一般的海雾过程持续时间在3 d左右。从环流形式看，主要是500 hPa高空以平直的偏西气流为主，地面雾区主要处于高压后部、低压前部的偏南暖湿气流控制区域，中低层大气比较稳定。下面对4月末5月初的海雾个例进行分析。

2.2.2 4月28日—5月1日海雾个例分析

4月28日02时—5月1日23时，渤海海峡、黄海大部、东海西部海域均出现了能见度低于500 m的浓雾天气，其中最低能见度低于100 m，一直持续到2日有冷空气南下，海雾消散，能见度转好。

从以往的相关研究中可以发现，当低层为偏东或偏南风会输送大洋上的暖湿气流到东部冷海面，配合适宜的海气温差，有利于海雾的形成^[10]。由1 000 hPa温度平流场(图 9)可以看到，4月29日02时和30日02时，渤海海峡、黄海大部、东海西部受暖平流影响，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。本次过程海雾时段主要在夜间至早晨，由4月29日02时和30日02时的2 m相对湿度和10 m风场(图 10)可见，海雾区域以偏南或东南风为主，有利于水汽的输送，且风力较弱，有利于海雾维持，海雾出现海区的相对湿度在90%以上。由低层温度差分布(图 11)来看，4月29日08时—5月2日02时，在1 000~925 hPa有逆温层存在；5月2日02时之后冷空气南下，大气层结稳定性破坏，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

2018年春季(3—5月)，西北太平洋和南海共生成1个台风(表 3)，比1949—2017年平均数(2.15)偏少1.15个。1803号台风“杰拉华”(JELAWAT)于3月25日14时在西北太平洋帕劳东南海域生成(图 12)，之后向西北方向移动，并在135°E附近北上并逐渐转向东北方向移动，3月30日午后加强为超强台风级(52 m·s^-1)，之后逐渐减弱消失。

2.3.2 全球其他海域热带气旋概况

2018年春季(3—5月)，除西北太平洋和南海之外，全球其他海域共生成热带气旋14个，分别为北大西洋1个、南太平洋6个、南印度洋5个、北印度洋2个(表 4)，东太平洋无热带气旋生成。同历史平均(1981—2010年平均，其中南印度洋为2000—2010年平均)个数对比来看，北大西洋比平均数(0.1)偏多0.9个，南太平洋比平均数(3.1)偏多2.9个，南印度洋比平均数(7.9)偏少2.9个，北印度洋比平均数(0.9)偏多1.1个，东太平洋比平均数(0.6)偏少0.6个。

3 海洋概况 3.1 浪高

通过分析法国卫星高度计AVISO反演的浪高场，2018年春季(3—5月)，我国近海浪高在2 m以上的海浪过程有14次(表 5)，这14次大浪过程基本对应有大风过程，但不是每次大风过程都会产生大浪过程，究其原因，海浪受风时、风区和地形等因素影响。

3月，我国近海大于2 m浪高的日数为25 d，4月大于2 m浪高日数为12 d，5月大于2 m浪高日数减少为8 d。随着季节的转换、风力的减弱，2 m以上浪高日数也明显减少。2018年春季(3—5月)，未出现2 m以上大浪过程的天数有47 d，约占51%。

由月平均浪高场分布(图 13)可以看出，2018年春季(3—5月)，我国近海海域浪高较小，没有任何一个海域平均浪高在2 m以上，3月平均浪高在1.6 m以上的区域有东海东北部和南部海域、台湾海峡、台湾以东洋面、巴士海峡、南海东北部和中东部海域，其中巴士海峡东南部海域平均浪高最大，约1.6 m。4月平均浪高比3月有所减小，海区平均浪高比3月减小0.1~0.4 m，渤海、渤海海峡、黄海北部和中部、北部湾、南海南部海域平均浪高在1 m以下。5月，海区浪高较4月进一步减小，我国近海平均浪高都在1.6 m以下。除黄海南部和东海北部外，其他海区平均浪高比4月减小0.2~0.5 m，其中南海中部和西南部减小最多，为0.5~0.6 m。

3.2 海面温度

海温在春季的变化比较明显。由逐月平均海面温度分布(图 14)可以看出，春季我国近海海域都是逐渐升温的过程，尤其是北部海域升温更明显，渤海3月的最低海面温度在0~2 ℃，4月最低海面温度上升到6 ℃，到5月则达到10~12 ℃，4—5月升温幅度较大。黄海与渤海类似，3月黄海海面温度在3~10 ℃，5月为10~15 ℃，升温幅度4—5月较大。东海海面温度也由3月的10 ℃上升到5月16 ℃，每月平均海温升高2 ℃。由于3月刚进入春季，冷空气还比较频繁，我国北部和东部海域的海面温度还比较低，5月大气逐渐转暖，海面温度受天气影响减小，海温随之越来越高。由图 14可以清晰看到，3月我国北部和东部海域等温线密集、梯度大，随着海温越来越高，温度梯度逐渐减小。我国南部海域海温的变化程度明显小于北部海域，在东海西南部和南海北部接近大陆的海域以及台湾海峡海温梯度也是逐渐减小的。南海最高海面温度由28 ℃上升到30 ℃，北部湾的海面温度由20 ℃上升到26 ℃。

我国近海海域从最北的渤海到最南的南海跨度很大(超过38个纬度)，导致海温从北到南梯度很大，3月渤海最低海面温度在0~2 ℃，而南海最高海面温度在28 ℃左右，南北温差达26 ℃。到5月，南北温差减小到20 ℃左右。

4 小结

2018年春季(3—5月)，北半球极涡呈偶极型分布，中高纬度呈4波型。3月，亚洲中东部中高纬度环流经向度较大，有利于冷空气南下。4月，冷空气势力减弱。5月，温带气旋活动增多。具体天气总结如下：

1) 春季，我国近海出现了15次8级以上大风过程，其中冷空气大风过程有8次，冷空气和温带气旋共同影响的大风过程有3次，入海温带气旋大风过程有2次，强对流导致雷暴大风过程2次。

2) 我国近海共出现11次比较明显的海雾过程，各月分布为：3月3次，4月3次，5月5次。

3) 西北太平洋和南海共生成1个台风，全球其他各大洋共有热带气旋14个，分别为北大西洋1个、南太平洋6个、南印度洋5个、北印度洋2个，东太平洋则无热带气旋生成。

4) 随着季节的转换、风力的减弱，2 m以上浪高日数明显减少，我国近海浪高在2 m以上的海浪过程有14次，总日数为45 d，约占一半。

5) 3—5月，我国近海海域是逐渐升温的过程，且北部海域的升温幅度大于南部海域，海面温度从北到南的温差逐渐减小。