引言

对2024年春季(3—5月，下同)北半球的大气环流特征进行回顾，分析其主要大尺度系统及其所导致的天气现象，统计分析西北太平洋及全球其他海域热带气旋的活动情况。重点讨论中国近海季节内的海面温度(以下简称“海温”)、大风过程、海浪、海雾等的变化特征，并对灾害性大风和大雾过程的典型个例进行了细致分析。

文中使用的主要数据资料包括：欧洲中期天气预报中心ERA5资料、美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA)最优插值海温资料(Optimum Interpolation Sea Surface Temperature，OISST)、中央气象台实时台风定位数据、世界气象组织(World Meteorological Organization，WMO)下设的区域专业气象中心(Regional Specialized Meteorological Centres，RSMC)和热带气旋预警中心(Tropical Cyclone Warning Centres，TCWC)热带气旋实时定位定强数据、美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center，JTWC)全球热带气旋实时路径数据等。文中提到的海上大风、海雾和大浪等几种重大过程的统计数据同文献[1-5]。

文中提到的重大过程统计标准如下：(1)大风过程为中国近海至少2个海区(每个海区至少2个站点)持续6 h及以上出现8级以上大风，(2)海雾过程为中国近海2个以上海区连续2 d及以上出现能见度低于1 km的大雾。

1 环流特征及演变 1.1 环流特征

2024年春季500 hPa平均位势高度场及距平场(图 1)显示，北半球极涡呈单极型分布，中心强度达520 dagpm，与常年同期平均强度相当，而与2023年春季极涡相比，极涡强度明显偏弱(2023春季极涡中心强度达512 dagpm)^[1-5]。但本年度极涡中心明显偏向东半球一侧，在西西伯利亚北部地区对应有-6 dagpm的负距平区，表明极涡位置异常偏南，影响中国的冷空气活动势力总体偏弱。北半球中高纬度西风带呈4波型分布。长波槽分别位于乌拉尔山附近、俄罗斯远东、北美东部以及大西洋东部。结合距平场可见，受极涡偏南影响，东欧大槽位置偏东，位于乌拉尔山附近，强度偏强，对应低于-6 dagpm的负距平；东亚大槽位置略偏东，位于俄罗斯远东到中国东北一带，强度偏弱，对应2~4 dagpm的正距平区；由于乌拉尔山高压脊被槽替代，亚洲中高纬度环流较为平直，导致春季影响中国的冷空气势力整体偏弱，气温偏高。此外，北美东部大槽区对应有3~8 dagpm的正距平区，表明影响北美的冷空气势力偏弱，而大西洋东部大槽则对应有-4 dagpm的负距平区，表明影响欧洲西部的冷空气势力相对较强。

1.2 环流演变对中国近海天气的影响

3月，欧亚大陆及西北太平洋海域中高纬环流呈“两槽一脊”型。欧洲东部地区受高压脊控制，正距平超过10 dagpm，导致该区域3月气温偏高；槽区位于西西伯利亚北部一带；此外，鄂霍次克海至日本以东洋面附近也维持一槽区，并伴有弱的正距平。受极涡偏南影响，西西伯利亚北部呈负距平(低于-10 dagpm)(图 2a)，表明西西伯利亚北部一带冷空气势力偏强，气温偏低。对应的海平面气压场及其距平(图 2b)显示，西西伯利亚北部到北地群岛一带为低压环流中心活动区，且负距平明显，表明极地气旋在西风环流引导下主要在该地区活动。此外，在鄂霍次克海至日本以东洋面附近，地面冷锋明显，且呈现弱的负距平，表明较强冷空气东移影响该海域。

4月，欧亚大陆及西北太平洋海域中高纬环流较为平直(图 3a)。欧洲东部仍受高压脊控制，较3月有所南压，正距平达到14 dagpm。另外，鄂霍次克海附近海域与常年平均受大槽控制不同，转而受弱高压脊控制，正距平也达到了14 dagpm。这表明4月冷空气活动较常年明显偏弱。由同期的海平面气压及距平场(图 3b)可以看到，中国西部和东北地区及日本中北部地区受高压控制，强度较常年略偏强，部分地区气温偏高；中国中东部地区及东南亚地区海平面气压较低，呈负距平，特别是华南至华东地区及其附近海域负距平较明显，月内有一次气旋入海过程发生。

5月，欧亚大陆及西北太平洋海域的中高纬环流呈现“两槽三脊”型(图 4a)。西亚至东欧、东亚各有一槽，西欧、中亚和太平洋中北部各有一脊。中国大部地区处于正距平区，冷空气较弱，气温偏高。西欧至东北大西洋受较强高压脊控制，正距平达到15 dagpm。西亚北部槽区负距平较强，有利于冷空气南下。西北太平洋副热带高压偏强，不易生成热带气旋，但下旬受印度季风和西南季风爆发影响，孟加拉湾和南海先后各有1个热带气旋生成。由海平面气压及其距平场(图 4b)来看，西欧至东北大西洋洋面、西北太平洋洋面也受高压系统控制，存在明显正距平，冷空气弱，大风天气较少。中国近海受高压后部偏南暖湿气流及鞍型场内静稳天气影响，出现较长时间的大范围海雾过程。

2 中国近海天气分析 2.1 大风过程 2.1.1 概况

2024年春季，由于影响中国的冷空气较常年明显偏弱，导致近海大风过程次数也较常年明显偏少，较大范围的8级以上大风过程仅出现4次(2023年为5次，2022年为12次，2021年为5次，2020年为13次，2019年为17次，2018年为15次)^[1-5]。大风影响范围偏小，主要集中在中国东部和南部近海。4次大风过程中有3次为冷空气或冷空气与入海气旋共同影响引起，1次为冷空气与南海台风共同影响引起(表 1)。2024年春季大风过程的持续时间也较短，仅3月1次冷空气与入海气旋共同影响的大风过程持续了5 d，其余3次过程仅持续2 d。由月分布来看，冷空气和入海温带气旋引起的大风过程发生时间均在3、4月，5月仅有1次台风与冷空气共同影响的大风过程。由强度来看，大风过程以平均风7~8级、阵风9~10级为主。3月下旬一次由冷空气和入海气旋引起的大风强度相对较强，影响范围大，中国近海大部海域都出现7~8级大风，阵风达9~11级；其余3次大风过程影响范围相对较小，2次仅影响中国南部近海海域，1次入海气旋过程仅影响黄海南部至东海北部一带海域。下面重点分析3月25—29日由弱冷空气和入海江淮气旋引起的大风过程。

2.1.2 3月25—29日大风过程分析

弱冷空气引起的中国北方海域大风过程常出现在冬春季节，下午至傍晚较易出现强风。冷涡后部西北气流型、低槽东移型和高空槽型是其形成的主要天气形势背景^[6]。3月25—29日，中国大部海域受到冷空气、入海气旋、强对流天气和南海热带扰动等多个系统的影响，虽然整体平均风相对较弱，大部海域出现6~8级的平均风，但阵风较强，大范围海域风力达9~10级，部分海域达11级。杭州湾附近部分海域受雷暴大风影响，出现10~11级阵风。此次大风过程虽然整体强度较弱，但影响范围广，持续时间较长。图 5为ERA5资料的地面10 m平均风速，但地面自动气象观测站实际观测到的平均风和阵风风力大于此图所示的风力。已有研究通过基于支持向量机的中国北部沿岸海上风速估算方法，能够利用陆地观测风速估算出较为准确的海上大风，检验结果也显示优于ERA5的计算结果^[7]。今后或可利用此研究结果得到的海上大风资料对洋面风预报结果进行检验。

由海平面气压和海面10 m风场的变化可以看到，3月25日夜间(图 5a)，随着江淮气旋由江苏沿岸向东入海，气旋西侧叠加南下冷空气，黄海西部至东海西北部海域的气压梯度明显增大。3月25日20时—26日20时，山东南部和江苏沿岸附近海域、东海大部海域、台湾海峡、台湾以东洋面、南海北部海域出现阵风8~9级大风。同时，来自南海的偏南季风及副热带高压西侧的偏南风与南下冷空气在浙江近海海域的交汇形成强对流天气，导致杭州湾和浙江中部沿岸部分海域观测到10~11级的阵风。

3月26日夜间(图 5b)，随着气旋东移和冷空气进一步南下，中国大部海域受地面高压控制，大风区开始向偏南方向移动，主要出现在台湾海峡至南海。同时，北方的部分海域受东北冷涡系统影响，也出现8~9级阵风。26日20时—28日08时，渤海、黄海北部、东海大部、台湾海峡、台湾以东洋面及南海、北部湾均出现阵风8~9级大风，部分海域的阵风达10级。杭州湾附近海域仍受雷暴大风的影响，出现10~11级阵风。

3月28日白天(图 5c)，中国北部海域再次受冷空气影响，东部海域受东移入海的气旋影响，而南部海域受热带扰动的影响。28日08时—29日08时，渤海、渤海海峡、黄海北部和中部、东海西部、台湾海峡、巴士海峡、南海大部和北部湾出现6~7级、阵风8~9级大风，其中渤海、南海北部及北部湾的部分海域阵风达10级。

此次大风过程影响系统的主要特点是冷空气和入海气旋的交替影响，伴随强对流和低压系统。对于这种冷涡底部对流引起的杭州湾附近极端大风的形成机制问题，研究表明是由于对流系统入海过程中，当位于冷涡底部的杭州湾具有一定的能量条件、低层大气的温度直减率接近干绝热递减率时，有利于形成较强的下沉辐散，造成地面大风^[8]。此外，强对流系统经过时出现冷池，气压涌升所形成的雷暴高压和强气压梯度有利于产生地面极端大风^[9]。由图 6a可以看到，在大风起始阶段的25日20时，850 hPa的黄海中部涡旋南侧为风速大于20 m ·s^-1的西南风低空急流区，伴随500 hPa高度场的槽前西南风，以及地面的南下冷空气，且在杭州湾及其偏南海域的2 m温度梯度增大(图 6b)，有利于该海域强对流系统的发生。因此通过地面自动气象观测站可以看到，25日20时—26日20时，杭州湾附近海域出现8~9级极大风(图 6c)。

2.2 海雾过程 2.2.1 概况

2024年春季，中国近海共出现10次比较明显的海雾过程(表 2)，其中大部分发生在3月，达7次，雾日达18 d；4月为2次，雾日为8 d；5月为1次，雾日为6 d。海雾过程持续时间一般为2~4 d，但有2次海雾过程持续时间较长，达6 d。由发生的海域来看，3月上旬的2次海雾过程主要出现在中国南部海域，3月中旬的2次海雾过程主要出现在中国东部海域，3月下旬—5月的6次过程均出现在中国北部海域。由影响系统来看，以低压前部或高压后部偏南暖湿气流影响为主。发生在4月11—16日的海雾是由弱入海气旋和高压后部暖湿气流共同影响所导致。

2.2.2 4月11—16日海雾个例分析

4月11—16日海雾主要发生在中国北部海域，通过卫星可见光云图及其反演的海雾区域可以看到，4月12日早晨，在黄海北部至山东半岛南部附近海域出现较小范围的雾区(图 7a)。13日早晨，雾区扩大至黄海北部和中西部及西南部的部分海域，在渤海中北部和莱州湾部分海域也出现零散的海雾区域(图 7b)。14日早晨，雾区有所收缩，仅出现在渤海西部和北部的沿岸海域、莱州湾、辽东半岛沿岸海域以及胶州湾附近的海域(图 7c)。15日早晨，雾区的范围再次扩大，渤海、渤海海峡、黄海大部及东海北部海域均可见明显的海雾覆盖(图 7d)。16日早晨，雾区开始向偏东方向移动，主要出现在黄海东部靠近朝鲜半岛沿岸的附近海域，此后，海雾进一步向东移动，对中国近海的影响结束(图略)。

由4月12—15日的气海温差(2 m气温减海温，图 8)来看，中国北部—东部的大部分海域为正值，即气温高于海温。4月12日，渤海和渤海海峡的气海温差较高，为3~4 ℃，出现海雾的黄海北部至山东半岛南部沿岸一带的温差为0~2 ℃，有利于海雾的形成。4月13日，渤海仍维持较高的气海温差，黄海北部和中西部一带的温差为0~2 ℃，也有利于海雾的形成。4月14日，渤海的气海温差开始降至1~2 ℃，同时在渤海北部和黄海北部海域的海雾形成，范围缩小。同时，中国东部大部海域的气海温差开始升高，为2~3 ℃，对海雾的形成并不十分有利。4月15日，渤海、黄海大部、东海大部海域的气海温差均在1~2 ℃，海雾形成条件相对较好。黄海东部靠近朝鲜半岛的气海温差开始升高至2~3 ℃或以上，不利于海雾形成。

研究表明，适宜的大尺度环流背景、充足的水汽输送、稳定的大气层结和海洋下垫面冷却条件，对海雾的形成起关键作用^[10]。其中，低层湿度、弱偏南风及适宜的温差条件(海气温差、低层逆温)是影响黄渤海海域海雾发生发展的最显著气象条件^[11]。由此次海雾过程来看，雾区的范围与95%以上的相对湿度区有很好的吻合，同时配合适合的气海温差条件，以及较弱的偏东或偏南气流，导致持续时间较长、覆盖范围主要在黄渤海区域、区域范围随时间有较大变化的过程。由1 000 hPa相对湿度和地面10 m风场(图 9)可以看到，4月12日，出现海雾的黄海北部至山东半岛以南的海域相对湿度在95%以上，该高湿度区与海雾形成的区域较好地吻合，并且地面较弱的偏南气流及0~2 ℃的气海温差也是有利的海雾形成条件。4月13日，受到偏东或偏南气流的影响，渤海及黄海中西部海域、东海西北部海域都出现了相对湿度大于95%的高湿度区，但由于渤海的气海温差较高，未形成海雾，黄海和东海则有大范围的海雾出现。4月14日，高湿度区向北收缩至渤海和黄海北部的较小范围，且受偏东气流影响，与海雾区也有较好的吻合。4月15日，中国黄渤海及东海的大部海域都被90%以上的高湿度区所覆盖，海雾的形成范围再次向南扩展，区域与相对湿度95%以上的高湿度区较为吻合。伴随降温、增湿，在原来已经接近饱和的气层中，增强的湍流混合作用使混合层空气达到过饱和并发生凝结，液态水含量增大，在长波辐射冷却机制共同作用下，海雾容易生成并发展^[12]。此次过程也反映出在春季的黄渤海，相对湿度范围为90%~95%是判断海雾能否形成的最主要条件。

2.3 热带气旋 2.3.1 西北太平洋和南海热带气旋

2024年春季，西北太平洋和南海海域共有2个台风生成(表 3)，与历史同期(1991—2020年，下同)春季台风平均生成个数(约1.8个)基本持平；春季无台风登陆中国，第2号台风“马力斯”(Maliksi)于6月1日登陆广东阳江，较历史首个台风登陆平均时间(6月27日)偏早26 d。

2024年第1号台风“艾云尼”(Ewiniar)于5月26日上午在菲律宾群岛中部海面生成(图 10)，之后向东北方向移动，强度逐渐加强，26日23时在菲律宾东北部近海加强为台风级，27日08时达到其峰值强度，中心附近最大风力为13级(风速为38 m ·s^-1)。之后强度逐渐减弱，并继续向东北方向移动，30日上午在小笠原群岛以西洋面上变性为温带气旋，中央气象台于30日11时对其停止编号。

2024年第2号台风“马力斯”于5月31日14时在广东西南部近海海面上生成。之后向偏北方向移动，强度变化不大，于6月1日00：55前后在广东省阳江市阳西县登陆，登陆时中心附近最大风力为8级(风速为18 m ·s^-1，热带风暴级)，中心最低气压为998 hPa。登陆后减弱为热带低压，并转向东北方向移动，强度逐渐减弱，中央气象台于6月1日17时对其停止编号。受“马力斯”及其外围云系影响，海南、广东沿海、广西中部、福建西部和北部、浙江西北部和南部、安徽南部等地出现大到暴雨、局地大暴雨，海南三沙局地出现特大暴雨，最大小时降雨量达123 mm，海南、广东、浙江、福建的7个国家级气象观测站日降雨量突破5月历史极值；海南岛东部和南部沿海、广东沿海和广西南部沿海部分地区出现6~8级、阵风9~10级大风。

2.3.2 全球其他海域热带气旋概况

2024年春季，西北太平洋和南海之外的其他海域共有9个热带气旋生成(表 4)，其中北印度洋共生成1个，与常年平均基本持平；南半球海域共生成8个，也与常年平均(8.17个)基本持平；中北太平洋、东北太平洋、北大西洋无热带气旋生成，分别较常年平均偏少0.03、0.67、0.30个。从强度上看，澳大利亚附近海域的“纳维尔”(Neville)和“奥尔加”(Olga)台风中心风力达15级以上，相当于中国的强台风级或超强台风级，另外7个热带气旋最大强度均在13级及以下，相当于中国的台风级及以下级别。平均极值强度较2023年明显偏弱，但生成个数较2023年(5个)明显偏多，登陆个数较2023年(2个)也明显偏多，达4个。其中有3个于3月中下旬分别在莫桑比克、马达加斯加以及澳大利亚北部地区登陆，1个于5月下旬在孟加拉国登陆。

3 海洋概况 3.1 浪高

2024年春季，中国近海有效波高(以下简称“浪高”)在2.0 m以上的海浪过程有12次(表 5)。3月次数最多，达到6次；其次是5月，有5次过程；4月最少，仅有1次过程。由总日数来看，3月的大浪影响总日数为17 d，4月总日数为2 d，5月总日数为11 d。4月的大浪过程次数少、持续时间短。3月和5月的大浪过程次数多且持续时间长。由强度来看，2024年春季最大浪高达到4.0 m的大浪过程有2次，均出现在3月。未出现超过4.0 m的大浪过程。4月和5月的大浪过程中，最大浪高仅为3.0 m。

由浪高的月平均变化(图 11)来看，3月，冷空气的影响范围较大，中国黄海中部及其以南的大部海域平均浪高在1.0 m以上，其中东海东部和南部、台湾海峡、台湾以东洋面、巴士海峡、南海北部海域的平均浪高超过1.4 m。4月和5月冷空气影响明显减弱，南海季风也未出现加强，因此平均浪高明显低于3月，仅在东海、南海出现1.0 m以上的平均浪高，部分海域达1.2 m。5月底，虽然有2个热带气旋过程影响南海，但影响均较弱。

3.2 海面温度

2024年春季，中国近海海温呈自北向南逐渐升高趋势(图 12)。3—4月，在东海南部至台湾海峡一带海温梯度相对较大，其余大部海域海温梯度小，海温的升高较为平缓。渤海至黄海北部海域的平均海温升温幅度较大，由3月的0~5 ℃上升至5月的10~15 ℃。其余海区3—5月的平均海温升温幅度在5 ℃左右。20 ℃的平均海温等值线由台湾海峡至东海东南部一带北抬到浙江北部沿岸海域至东海北部一带。南海中部和南部海域的平均海温由25~27 ℃上升至30 ℃以上。

由海温距平场(图 13)来看，2024年春季渤海海温较常年明显偏低。3月，黄海西部海域、东海西部海域、台湾海峡、台湾以东洋面及北部湾北部海域的海温较常年平均明显偏低，其中东海西南部海域的平均海温较常年平均偏低2.0 ℃以上。黄海东部部分海域平均海温偏高约2.0 ℃以上。4月，黄海东部海域、东海南部及其以南海域的平均海温均较常年明显偏高，部分海域偏高2.0 ℃以上。5月，中国大部海域的平均海温较常年偏高，但偏高幅度一般为0.5~1.5 ℃。

4 小结

2024年春季，北半球极涡呈单极型分布，中心明显偏向东半球一侧，强度与常年同期平均强度相当；中高纬呈4波型分布。季内冷空气活动较弱，引起的大风过程也偏少，海雾过程频繁。季内具体天气总结如下：

(1) 中国近海出现4次8级以上大风过程，其中冷空气及其与入海气旋或台风结合的多系统影响大风过程为3次，入海温带气旋大风过程为1次，且该过程伴随冷涡底部强对流系统发展引起的极端大风。

(2) 比较明显的海雾过程共出现10次，其中3月为7次，4月和5月分别为2次和1次。多数过程是由低压前部或高压后部偏南暖湿气流影响所致。

(3) 全球共有11个热带气旋生成，其中北半球3个，包括西北太平洋和北印度洋分别为2个和1个；南半球8个，包括西南印度洋和澳大利亚附近海域各4个。

(4) 中国近海浪高2.0 m以上的大浪过程有12次，最大浪高为3.0~4.0 m，未出现4.0 m以上的浪高。

(5) 中国近海海温随时间呈逐渐上升趋势，东海至台湾海峡一带的海温梯度相对较高。