引言

对2023年冬季(2023年12月—2024年2月，下同)北半球的大气环流特征进行总结概述，分析了影响我国近海海域大气环流的逐月演变特征，总结了大风、海雾、浪高和海面温度等气象、海洋要素在冬季的变化。冬季热带气旋的活动频率降低，我国近海的主要高影响天气为大风和海雾。另外，除西北太平洋和南海热带气旋外，还统计分析了全球其他海域的热带气旋活动情况。

所使用的数据主要有：常规气象观测资料、葵花9号气象卫星资料、美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction，NCEP)和美国国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research，NCAR)再分析资料^[1]、欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF)第五代大气再分析(ECMWF Reanalysis v5, ERA5)资料^[2]、美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA)最优插值海面温度资料(Optimum Interpolation Sea Surface Temperature，OISST)^[3]、中央气象台热带气旋路径和强度资料等。文中提到的大风、海雾、大浪的统计标准同文献[4-9]。

1 环流特征与演变 1.1 环流特征

由2023年冬季500 hPa平均位势高度场和距平场(图 1)可以看出，北半球极涡呈偶极型分布，有2个主要闭合中心，极涡中心分别位于亚洲鄂霍次克海以北的俄罗斯远东地区和加拿大北部巴芬岛，位势高度分别为512 dagpm和508 dagpm(图 1a)。鄂霍次克海附近的极涡中心为负距平，距平中心达-4 dagpm，极涡较常年平均偏强，而巴芬岛附近的极涡为正距平，距平中心达6 dagpm，此处的极涡较常年平均偏弱(图 1b)。中高纬度西风带呈3波型分布，长波槽分别位于北美洲东北部、欧洲中部和亚洲东北部，俄罗斯东北部500 hPa位势高度为负距平，说明东亚大槽比常年同期偏强，但是由于东亚大槽本身位置偏北偏东，冷空气影响我国的频次并不高，我国大部分地区为正距平。冬季副热带高压(以下简称“副高”)西伸显著，整个东西半球的副高连成一片，并且其主体较气候平均而言表现为正距平，距平中心达4 dagpm。

1.2 环流演变对我国近海天气的影响

2023年12月，欧亚大陆和西北太平洋海域中高纬度500 hPa平均位势高度场和距平场呈两槽一脊型(图 2a)，位于西欧的槽北部为负距平、南部为正距平，东亚大槽位于俄罗斯远东地区，槽区主要为负距平覆盖，说明2个槽与气候态相比略有加强。脊区位于新地岛并向西北伸展至巴伦支海，经向跨度大，且为正距平覆盖。在海平面平均气压场和距平场(图 2b)上，低压中心位于白令海，中心气压值为997 hPa，表现为负距平。我国近海受高压控制，东海以北为负距平，东海以南为正距平，尽管位于新地岛的脊相对于气候平均而言偏强，但由于东亚大槽位置偏北偏东，所以12月的冷空气对我国近海影响程度并不剧烈。同时整个西北太平洋地区受高压控制，副高偏西偏强，不利于热带气旋活动，12月西北太平洋和南海只有1个热带气旋生成。

2024年1月，500 hPa中高纬度呈两槽一脊型(图 3a)分布。西侧的槽位于新地岛附近，为负距平，较常年平均偏强。脊位于贝加尔湖以西，为正距平，较常年平均偏强，脊前不断有冷空气影响我国华北和东北地区。鄂霍次克海附近的槽表现为负距平控制，较常年平均偏强。我国中高纬度地区为平直的西风带，近海海面受高压控制(图 3b)，但是高压的强度相对气候平均而言变化不大，1月冷空气对我国影响较小，只有1次较大范围的冷空气活动。

2024年2月，贝加尔湖附近的脊和东亚大槽均减弱(图 4a)，我国近海上空基本为平直的西风气流，我国西部为负距平，东部为正距平，尤其在我国东北地区，位于东亚大槽后部，与之对应的地面受高压控制，为比较强的正距平(图 4b)，说明冷空气活跃。我国近海主要也受高压系统影响，尤其在南部海域呈较为显著的正距平，2月的3次海上大风过程主要大风区域也在南部海域。

2 我国近海天气分析 2.1 大风过程 2.1.1 概况

2023年冬季，我国近海共出现8次8级及以上大风过程，其中5次由冷空气产生，1次由温带气旋产生，2次由冷空气和入海温带气旋共同产生(表 1)。12月，近海海上大风主要由冷空气造成，风力为9~10级，主要影响我国东南部和南部海域。2024年1—2月，大风同样以冷空气活动为主，同时伴有入海温带气旋的共同作用。

2.1.2 12月20—23日冷空气大风过程

12月20—23日大风过程由冷空气引起，黄海大部海域、东海大部海域、台湾海峡、台湾以东洋面、巴士海峡、南海北部和中部海域出现风力8~9级、阵风10级的大风，其中台湾海峡出现风力10级、阵风11级的大风。

由500 hPa形势场和海平面气压的演变来看，19日(图 5a)，新地岛以西的低槽加深并向东南伸展，极地冷空气从槽后不断汇入贝加尔湖以西的高压脊，高压脊向北发展延伸形成阻塞形势，对应地面有高压系统发展，高压中心达1 075 hPa，此时从鄂霍次克海到蒙古西部已经形成横槽，并在我国东北地区形成切断低压。20日(图 5b)，横槽开始转竖，位于蒙古的地面高压逐渐趋向我国内蒙古，冷空气随之逐渐侵入我国华北和东北地区，黄海大部海域、东海大部海域、台湾海峡、台湾以东洋面、巴士海峡、南海北部海域出现风力8~9级、阵风10级的大风(图 6a)。21日(图 5c)，横槽进一步转竖，槽后的冷空气伴随地面冷高压影响我国整个中东部地区，黄海中部和南部海域、东海大部海域、台湾海峡、台湾以东洋面、巴士海峡、南海北部和中部海域出现风力8~9级、阵风10级的大风，其中台湾海峡和台湾以东洋面的部分海域甚至出现风力10级、阵风11级的大风(图 6b)。22日(图 5d)，冷空气主体逐渐南压，并开始影响华南地区。台湾海峡、台湾以东洋面、巴士海峡、南海北部和中部海域出现风力8~9级、阵风10级的大风(图 6c)。23日08时，巴士海峡、南海北部和中部海域出现风力8~9级、阵风10级的大风(图 6d)，之后随着地面高压的减弱，我国近海大风过程结束。

2.2 海雾过程 2.2.1 概况

2023年冬季海雾主要发生在我国华东和华南近海海域，共出现7次明显的海雾过程，其中2023年12月出现1次，2024年1、2月分别出现2、4次(表 2)。从气候态而言，冬季由于冷空气活动频繁，我国北部海域出现海雾的频次相对较低，而2024年1月30日—2月2日，我国近海受入海温带气旋影响发生一次自北向南的大范围海雾过程。柳龙生等^[10]对2020年5月一次入海气旋在黄渤海造成的海雾过程进行分析，指出海雾主要发生在气旋的西侧和北侧，同时具有平流冷却雾和锋面雾的性质。2023年冬季，我国南部海域的雾主要发生在海上高压后部的偏东风和地面高压前部这2种形势场下。华南海雾发生之前在近海面往往会有很好的水汽累积，当有东北风影响时，弱冷空气进一步增大海上大气边界层的稳定性，这是大雾发生的重要层结条件，并且降温使得气温更接近露点从而更容易达到饱和凝结成雾。

2.2.2 1月30日—2月2日海雾个例分析

基于深度学习的静止气象卫星多通道图像融合方法可以对海雾进行有效监测^[11]。2024年1月30日—2月2日，在入海温带气旋和弱冷空气的影响下，我国近海自北向南出现大范围海雾天气。由葵花9号卫星海雾反演落区可以看出，从1月30日夜间开始(图 7a)，渤海、黄海中部和南部海域、东海西部海域和华南近海海域出现大片海雾，由地面站点监测的水平能见度可以发现江苏近海多个站点能见度低于1.0 km(图 8a)。1月31日早晨(图 7b)，随着温带气旋的东移，我国近海大雾范围逐渐扩大，整个黄渤海几乎都出现了海雾，结构也更加密实，并且山东、江苏、浙江、福建和广东近海均有多个站点观测到水平能见度不足1.0 km，部分站点观测到能见度不足200 m(图 8b)。2月1日夜间(图 7c)，随着气旋东移，冷空气逐渐南下，北部海域的雾区面积明显减小，福建和广东观测到水平能见度低于1.0 km的站点数减少(图 8c)。2月2日早晨(图 7d)，海雾主要出现在台湾海峡、广东近海、琼州海峡和北部湾，福建和广东近海部分站点观测的水平能见度低于1.0 km(图 8d)，之后在冷空气影响下海雾面积进一步减小。

1月30日20时(图略)，在入海温带气旋的影响下，黄海中部和南部海域、东海北部海域出现成片的海雾，华南近海则在海上高压后部东北风的影响下同样有海雾发生。1月31日02时(图 9a)，随着气旋的东移，渤海、渤海海峡、黄海大部海域出现大面积海雾，最低能见度不足200 m，并且在东海西部海域、台湾海峡和粤东近海海域也有海雾出现。但是不同海区的成雾机制却不一样，黄渤海的海雾主要受高压后部偏南风的影响，在冷海面形成平流冷却雾，气温略高于海面温度，而东海、台湾海峡和粤东近海的雾主要出现在东北风和偏东风之中，气温略低于海面温度。2月1日02时(图 9b)，冷空气已经南下至黄海南部海域，此时黄渤海的雾基本消散，东海西北部又有1个温带气旋活动，东海和广东近海海域盛行东南风，气温略高于海面温度，尽管此时依旧有海雾发生，但是由地面水平能见度的观测来看，大雾的范围明显下降。2月2日02时(图 9c)，冷空气已经影响到东海南部海域，台湾海峡、广东近海海域、琼州海峡和北部湾受东北风和偏东风控制，气海温差不大，由地面能见度的观测来看依旧有大雾发生。之后，随着冷空气主体南下至华南近海，干冷空气破坏了层结条件，此次海雾过程结束。

海雾的发生需要相对稳定的层结条件，这是海雾得以维持和在垂直高度上发展的重要条件。1月30日20时(图 10a)，925 hPa以下为东南风，层结近似为相对稳定的等温层结，1 000~850 hPa风向随高度呈顺时针旋转，边界层有暖平流存在，975 hPa以下的大气温度露点差很小，空气湿度大，容易达到饱和成雾。1月31日20时(图 10b)，随着气旋的东移，925 hPa以下转为弱东北风，此时逆温层开始建立，逆温层顶在925 hPa附近，其上部温度露点差进一步增大形成“干暖盖”，925 hPa以下温度露点差很小，空气湿度大，逆温层阻止低层的水汽向上输送，从而使得暖湿空气持续，与冷海面发生相互作用形成海雾，同时使得海雾在垂直方向的厚度增加。2月1日20时(图 10c)，海雾主要发生在华南近海，925 hPa以下盛行东南风，层结近似为等温，其下方温度露点差很小，空气湿度大，并且气海温差不大，湿空气很容易通过降温达到饱和而形成雾。

2.3 热带气旋 2.3.1 西北太平洋和南海热带气旋

2023年冬季，西北太平洋和南海共有1个热带气旋活动(表 3)，比常年(1991—2020年，下同)平均值(1.53个)偏少0.53个。2023年第17号台风“杰拉华”于12月17日08时在菲律宾以东洋面生成(图 11)，生成位置为7.5°N、128.6°E，之后逐渐向偏西方向移动，强度变化不大，生命史最大风速为18 m·s^-1(风力8级)。“杰拉华”于12月18日上午登陆菲律宾棉兰老岛，18日14时减弱为热带低压，中央气象台于12月18日20时对其停止编号。“杰拉华”对我国近海基本无影响。

2.3.2 全球其他海域热带气旋概况

2023年冬季，除西北太平洋和南海之外的其他各大洋共有12个命名热带气旋生成，较常年平均(15.33个)偏少3.33个，其中北印度洋1个、东南印度洋及澳大利亚附近海域4个、西南印度洋5个、南太平洋2个，东北太平洋和北大西洋无命名热带气旋生成(表 4)。同常年平均相比，北半球比常年平均(1.2个)少0.2个，南半球比常年平均(14.13个)偏少3.13个，其中东南印度洋及澳大利亚附近海域的“贾斯珀”和“安格雷克”、西南印度洋的“乔恩古”均达到我国的超强台风级强度。

3 海洋概况 3.1 浪高

2023年冬季，我国近海共有13次明显的2.0 m以上的大浪过程(表 5)。其中，12月出现5次，日数为22 d；1月出现5次，日数为22 d；2月出现3次，日数为20 d；2023年冬季从12月开始冷空气活动频数增加，我国近海平均浪高和大浪出现的日数明显增加。

由2023年冬季逐月平均浪高(图 12)可以看出，平均浪高呈逐渐下降的趋势。2023年12月(图 12a)，南部海域出现2.0 m的平均浪高，南海北部出现超过2.5 m的平均浪高，我国近海其他海域平均浪高为0.5~2.0 m。2024年1月(图 12b)，渤海、渤海海峡、黄海大部海域、东海大部海域平均浪高为0.1~1.5 m，台湾海峡、巴士海峡、南海大部海域平均浪高超过2.0 m，其中南海西南部海域出现2.5 m的平均浪高。2024年2月(图 12c)，我国近海平均浪高显著下降，范围为0.1~1.5 m。

3.2 海面温度

2023年冬季，我国近海海域平均海面温度总体呈逐渐下降的趋势(图 13)。以20°N为界，南部海域平均海面温度较高，在24~28 ℃范围变化，平均海面温度从2023年12月到2024年2月递减。南部海域2023年12月最北边界海面温度为24 ℃(图 13a)，最南边界达到28 ℃，南北最大温差为4 ℃，2024年1月南北边界温差接近8 ℃，北界海面温度已开始下降(图 13b)，到2024年2月南部海域南北边界温差维持在8 ℃(图 13c)。由海面温度逐月变化(图 13)可以看出，渤海、渤海海峡、黄海、东海海面温度逐渐下降，最南端和最北端海面温度差从22 ℃增大到26 ℃，并且其梯度呈西北—东南走向，这主要是由冷空气活动频次逐渐增多造成的。由逐月平均海面温度距平分布(图 14)来看，我国近海大部海域表现为正距平，尤其是黄海东部海域和南部海域，距平达到3 ℃，海面温度相对于气候态而言偏高。渤海北部、山东近海、浙江和福建近海表现为负距平，并且海面温度负距平从2023年12月到2024年2月表现得更加显著。

4 小结

2023年冬季，北半球极涡呈偶极型分布，极涡中心分别位于鄂霍次克海以北的俄罗斯远东地区，较常年平均偏强，中高纬度西风带呈3波型分布，欧亚大陆为“两槽一脊”的环流型。2023年12月，我国近海海域在偏北风的作用下多大风天气。2024年1—2月，冷空气活动频数不高，我国近海海雾过程开始增加。具体天气总结如下：

(1) 我国近海出现8次明显的大风过程。2023年12月，近海海上大风主要由冷空气造成，风力最大达10级，主要影响我国东南部和南部海域。2024年1—2月，大风同样以冷空气活动为主，同时伴有入海温带气旋的共同作用。

(2) 我国近海出现7次明显的海雾过程，其中2023年12月出现1次，2024年1月出现2次、2月出现4次，主要发生在海上高压后部的偏东风和地面高压前部的东北风之中。当有东北风影响时，弱冷空气进一步增强海上大气边界层的稳定性，这是大雾发生的重要层结条件，并且降温使得气温更接近露点从而达到饱和凝结成雾。

(3) 西北太平洋和南海共生成1个热带气旋，生成热带气旋数比常年平均偏少0.53个。没有台风登陆我国。除西北太平洋和南海之外的其他各大洋共有12个命名热带气旋生成，较常年平均(15.33个)偏少3.33个，其中北印度洋1个、东南印度洋及澳大利亚附近海域4个、西南印度洋5个、南太平洋2个，东北太平洋和北大西洋无命名热带气旋生成。

(4) 从12月开始冷空气活动频数增加，我国近海平均浪高和大浪出现的日数明显增加，2.0 m以上的大浪过程出现13次，其中2023年12月为5次，2024年1、2月分别为5、3次。

(5) 我国近海海域平均海面温度总体呈逐渐下降的趋势，以20°N为界，南部海域南北界温差由4 ℃增至8 ℃。