2022年4月大气环流和天气分析*

华 珊 张 涛 张 宸

1 国家气象中心，北京 100081 2 中国民用航空局空中交通管理局航空气象中心，北京 100122

提 要：2022年4月北半球极涡呈单极型分布，强度偏弱；中高纬环流呈三波型，我国基本为正距平，副热带高压较常年均偏弱。全国平均气温为12.4℃，较常年同期偏高0.9℃，为1961年以来第五高。全国平均降水量为45.7 mm，较常年同期偏多4.8%，其中西南地区降水较常年显著偏多。月内仅出现1次冷空气过程，全国范围内共发生2次大范围降水过程，部分地区受风雹影响出现灾情。此外，北方地区出现3次沙尘天气过程，河南、陕西、山西、山东等地气象干旱显露并发展。

引 言

2022年4月，全国平均气温为12.4℃，较常年同期(11.5℃)偏高0.9℃，为1961年以来第五高。全国平均降水量为45.7 mm，较常年同期(43.6 mm)偏多4.8%。据统计，月内仅有1次冷空气过程影响我国,3次沙尘过程影响北方地区。降水分布上南盛北弱的形势明显，西南地区降水较常年显著偏多，共有2次区域性暴雨过程影响西南地区及长江中下游一带；强对流天气次数(3次)较常年偏少。河南、陕西、山西、山东等地气象干旱显露并发展。

1 天气概况

1.1 降 水

4月，全国平均降水量为45.7 mm，较常年同期(43.6 mm)偏多4.8%。空间分布表明(图1)，降水呈西北—东南阶梯递增分布，西北地区东南部、江汉大部、江淮南部、江南大部、华南大部、西南地区北部和南部部分地区、西藏东南部、河南南部等地降水量普遍在50～150 mm，江西中部、湖南东部、湖北南部和广西北部等地超过200 mm，其中四川平均降水量(106.3 mm)为1961年以来同期最多；全国其余大部地区降水量不足50 mm，其中西北地区北部和西部、新疆南部、西藏中西部、内蒙古中部和西部、河北大部、天津、山东南部等地降水量不足10 mm。

图1 2022年4月全国降水量分布(单位：mm)

从降水距平场中可以看出(图2)，与常年同期相比，我国西南地区及西北大部降水显著偏多，华北地区及黄淮地区大部降水显著偏少。其中新疆东南部、西藏中部和东南部、青海西部和东北部、甘肃中部、内蒙古东北部、东北地区北部、西南地区大部、华中地区中部、江苏南部和浙江北部部分地区降水偏多2成至1倍；全国其余地区降水以偏少为主，其中新疆西部、甘肃北部、内蒙古中部、东北地区南部、华北大部、黄淮大部等地降水量偏少2～8成，新疆西部、甘肃北部、内蒙古西部和中北部的部分地区、辽宁南部、河北北部、河南东部、山东南部和东部、江苏北部部分地区偏少8成以上。华南地区已进入前汛期，但与常年相比华南东南部降水量偏少2～8成，其中广东东部附近地区的降水偏少总量是最多的，据国家气候中心(2022)统计，4月广东省降水量为65.3 mm，降水量距平百分率达-62.9%。

图2 2022年4月全国降水量距平百分率分布(单位：%)

1.2 气 温

2022年4月，全国平均气温为12.4℃，较常年同期(11.5℃)偏高0.9℃，为1961年以来第五高(图3)。新疆大部、西藏大部、内蒙古大部、东北地区中部和南部、华北地区、华中地区大部、华东地区北部等地气温偏高1℃以上，其中东北地区中东部、新疆西部、西藏西部和中南部等地偏高2～4℃。云南东部、贵州南部、四川中部、广西西部、海南大部偏低1～2℃，局部偏低2～4℃，全国其余地区气温接近常年同期(国家气候中心，2022)。

图3 2022年4月全国平均气温距平分布(单位：℃)

2 环流特征和演变

2.1 环流特征

2022年4月北半球500 hPa平均位势高度场及距平场的水平空间分布如图4所示，4月北半球环流形势相比常年平均具有以下特点。

图4 2022年4月北半球500 hPa(a)平均高度场和(b)距平场(单位：dagpm)

2.1.1 极涡呈单极型分布

4月，北半球极涡呈单极型分布(图4a)，极涡位于加拿大北部群岛至新地岛以东洋面，中心略偏向于格陵兰岛一侧，中心强度低于520 dagpm。与常年相比(麦子等，2021；关良等，2020；周晓敏和张涛，2019；毛旭和张涛，2018)，极涡强度偏弱；距平场表明(图4b)，相对于气候平均态，极涡中心对应正距平约为0～1 dagpm，强度、位置均与平均态相当。

2.1.2 中高纬呈三波型，副热带高压较常年偏弱

对比月平均位势高度场(图4a)及其距平场(图4b)可以看出，4月北半球中高纬环流呈三波型，东亚槽、欧洲槽偏深偏强，北美槽与常年相当。具体而言，北美槽强度与位置均接近常年同期，欧洲槽强度较常年偏东、偏强2～6 dagpm，致使格陵兰岛以东的脊区得以发展，较常年偏强4～8 dagpm。此外，鄂霍次克海附近存在一个低压中心(距平为-6 dagpm)，相对于常年位势高度偏低，对应东亚槽北段(鄂霍次克海西部至我国东北地区一带)强度较常年显著偏强2～6 dagpm，而东亚槽南段(朝鲜半岛至我国东南沿海一带)强度较常年略偏弱2 dagpm；受加深的欧洲槽和东亚槽影响，乌拉尔山脊得以发展加强，较常年偏强4～6 dagpm。欧亚大陆呈现两槽一脊的环流形势，我国大部分区域处于槽后脊前区，位势高度对应正距平。总体而言，受偏强的东亚槽影响，月内影响我国的冷空气相对偏多，但由于西伯利亚整体高度场显著偏高，冷空气源地相对偏东，导致冷空气虽多但弱，加之北方多晴好天气，辐射增温削弱了冷空气势力，因此全国气温总体偏高，北方地区多大风沙尘天气，河南、陕西、山西、山东等地气象干旱显露并发展。此外，由于冷空气长驱南下渗透范围广，锋面位置整体偏南偏西，导致月内南方地区持续出现显著低温多雨天气。

在低纬度地区，西太平洋副热带高压(以下简称副高)较常年强度偏弱，位置明显偏东；南支槽平均位置位于90°E附近(图4a)，相对常年同期势力偏弱，对应为2 dagpm左右的正距平(图4b)。受偏弱的副高及南支槽影响，不利于暖湿气流向我国的输送和北上，冷暖空气交汇辐合较弱，因此，月内我国华北地区及华南地区东南部降水与常年相比显著偏少。

2.2 环流演变与我国天气

图5给出了4月上、中、下旬欧亚地区500 hPa的旬平均位势高度场分布。

4月上旬(图5a)，极涡中心位于欧洲以北海域，中心强度为512 dagpm；欧亚大陆中高纬环流呈现两槽一脊型，较气候平均态而言，上旬欧洲槽、乌拉尔山脊势力均相对偏强，东亚槽势力偏强且位置偏东。里海以东至我国的宽广大陆受高压脊控制，中间存在少量短波活动，我国大部分地区环流经向度相对较大，上旬冷空气势力较强且相对活跃。中低纬地区，4月第一候孟加拉湾南支槽较常年相对较强，副高位于海南岛以东区域，但范围小；4月第二候南支槽减弱，副高同时减弱东退，因此旬平均场中南支槽及副高均较常年有所减弱(图略)。总体而言，月内上旬我国冷空气势力较强且活跃，但由于西伯利亚整体高度场显著偏高，冷空气源地相对偏东，导致冷空气次数虽多但势力较弱，加之北方多晴好天气，辐射增温削弱了冷空气势力，因此全国气温总体偏高。此外，锋面位置显著偏南，导致上旬我国北方地区降水总体偏少，全国大部分地区天气晴好，西南地区多阴雨天气。受高温少雨的影响，4月以来，陕西中北部、山西中南部、河北南部、河南大部等地气象干旱显露并持续发展，至11日全国中旱及以上气象干旱面积达42万km2。

图5 2022年4月(a)上旬、(b)中旬、(c)下旬的500 hPa平均位势高度场(单位：dagpm)

4月中旬(图5b)环流形势与上旬相类似。极涡中心东移至新西伯利亚群岛附近，范围扩大；欧亚地区中高纬仍维持两槽一脊型，欧洲北部环流相对平直，西侧高空槽区移至地中海附近，东侧槽区仍位于日本海附近，但相比上旬有所加强。里海附近脊区相比上旬显著加强，4月第三候于咸海附近生成了一个切断低压(图略)，致使我国北方地区环流经向度显著增加，西高东低的环流形势有所加强。受活跃的冷空气活动影响，10—12日我国西北地区、华北地区及内蒙古、河南中东部等地出现扬沙或浮尘天气，内蒙古西部局地出现沙尘暴。此外，受冷空气影响中东部先后出现大风降温天气，13—17日，东北地区、华北地区大部、华东地区北部、华中地区东部、西南地区东部部分地区以及内蒙古、青海和陕西部分地区普遍降温8～12℃。中低纬地区，南支槽势力与上旬相当但多短波活动，副高相比于上旬而言于第三候显著增强，北界位于我国华南一带，外围低层西南暖湿气流显著增强，可提供良好的水汽条件和能量供应，但副高范围较常年相对较小。受高空短波槽、低层切变及西南涡的共同影响，11—14日，四川盆地至长江中下游一带先后出现暴雨天气，局地大暴雨，同时伴随强对流天气，其中四川、重庆、湖南、江西、广西北部及福建等地的部分地区出现小时降水量为20～50 mm的短时强降水，11日21—22时宜宾市南溪区最强小时降水量达76.5 mm。上述地区局地同时出现8～11级雷暴大风天气，河北南部、山东北部、四川中东部等地局地出现冰雹，最大冰雹直径约为40 mm(发生于11日20—21时，河北省衡水市故城县)。

4月下旬(图5c)环流形势有所调整，但仍维持两槽一脊型。原位于新西伯利亚群岛附近的极涡北收，范围减小、强度减弱。欧洲槽、乌拉尔山脊相比于中旬势力均有所减弱，乌拉尔山脊及东亚槽位置均有所东移，东亚大部分区域多短波脊活动。受蒙古气旋及冷空气的影响，19—21日、25—27日，我国北方大部分地区接连出现大范围扬沙或浮尘天气，其中内蒙古西部出现沙尘暴，局地强沙尘暴。中低纬地区，南支槽相比于中旬明显加强，副高范围变大，北界位于20°N附近。候平均场显示4月第六候我国北方处于冷涡槽前，且副高显著西伸北抬，北方南下活跃的冷空气配合副高强盛的暖湿气流，在我国长江中下游地区出现两次大范围暴雨过程，并伴随强对流天气。其中，24—26日，受西南涡及江淮气旋影响，配合低层西南急流及低空切变，西南地区大部、江汉、江淮、江南北地区出现暴雨，局地大暴雨，福建西北部浙江以及东海近海海域出现8～10级雷暴大风。此外，27—29日，四川、重庆、贵州、广西、湖北、湖南、江西、浙江出现大范围短时强降水天气并伴有8～11级雷暴大风，局地达12级，监测显示28日04—05时贵州道真最大小时降水量达90 mm。

3 冷空气活动和沙尘天气

3.1 冷空气过程

4月以来我国共出现1次冷空气过程，影响时段为13—17日(表1)。此次为全国性中等强度冷空气过程，影响我国大部分地区，其中内蒙古中部和北部、东北地区中部和南部、华北地区大部、华东地区北部和西部、华中地区东部、西南地区东部部分地区以及陕西部分地区普遍降温8～12℃，全国降温幅度超过8℃的面积达244.7万km2。受冷空气影响，中东部先后出现2～3 d的大风降温天气，对正值开花期的果树、设施农业以及春耕春播有短暂不利影响(国家气候中心，2022)。

表1 2022年4月主要冷空气过程

3.2 沙尘天气过程

4月中下旬，受蒙古气旋和地面冷锋共同影响，我国北方地区先后出现3次沙尘天气过程，分别发生于10—12日、19—21日、25—27日(表2)，3次均为扬沙天气过程，过程次数较2000—2020年同期平均值(4.3次)偏少(国家气候中心，2022)。

表2 2022年4月主要沙尘过程

2022年3月全国平均气温为1961年以来最高，4月高温持续，为1961年以来第五高。在我国北方降水显著偏少、气温显著偏高的背景下，内蒙古西部、甘肃中部附近沙源地受旱情发展影响导致土壤松动加剧，利于起沙(周晓敏和张涛，2019；关良等，2020；麦子等，2021)。配合地面冷锋及蒙古气旋的东移，4月25—27日我国西北地区至华北一带出现扬沙天气。环流背景场显示(图6)，25日08时500 hPa 槽区位于蒙古国以西一带，自08时起从100°E附近逐步东移至120°E，26日14时在东北地区形成冷涡。沙尘区基本位于500 hPa槽后，槽前上升运动对沙尘传输和移动影响较小(张亚妮等，2013)。实况监测显示(图略)，25日05时蒙古国中西部地区出现扬沙及浮尘天气，局地出现沙尘暴。从25日08时海平面气压场(图6a)可以看到明显的气旋中心，其位于蒙古国南部至我国内蒙古中部地区(中心强度为1 000 hPa)，冷高压系统位于蒙古国西部，地面锋面位于冷高压前侧。10 m风场大值区位于气旋与冷高压间的高梯度区，也是最强冷平流区。因此，25日08时自蒙古国中西部起沙，并在中低层西偏北的平均气流下向东偏南方向传输，导致内蒙古大部、河北北部、北京、山西北部、陕西北部等地先后出现扬沙天气。随着高空槽东移加强为冷涡，槽前气旋也逐渐加强东移，槽后西北气流引导冷高压东移南下。26日14时地面气旋冷锋锋面位于黄淮一带(图6b)，锋后冷高压主体位于蒙古国东南部到内蒙古中东部一带，受高压底部偏东气流回流传输影响，华北一带的沙尘被携带输送至西北地区，导致宁夏北部、甘肃中西部、青海柴达木盆地等地出现扬沙或浮尘天气，监测显示26日夜间甘肃省PM10质量浓度达460 μg·m-3。之后随着地面冷锋系统的进一步东移，沙尘过程于27日夜间结束。

图6 2022年4月(a)25日08时，(b)26日14时的500 hPa位势高度场(实线，单位：dagpm)、10 m风场(风羽)和海平面气压场(阴影)

4 主要降水过程和强对流过程

4.1 概 况

4月，主要有两次降水过程和三次强对流过程影响我国(表3，表4)，强对流过程相比于常年同期偏少。月内，暴雨过程造成湖北、广西、河南、云南、四川、重庆、湖南等省份百余县遭受暴雨洪涝灾害，其中湖北、广西、河南等省(自治区)受灾较重(国家气候中心，2022)。其中，24—26日暴雨过程强度较强，影响范围较广，同时伴随混合型强对流天气。受此次区域性暴雨过程影响，湖北大部分地区出现大到暴雨天气过程，共造成14.7 万人受灾，农作物受灾面积达1.55万hm2，直接经济损失达1.7 亿元；广西东北部出现大雨到暴雨，局部大暴雨，造成3.1 万人受灾，农作物受灾面积超700 hm2，直接经济损失约为6 800万元；河南南部出现暴雨，局部大暴雨，造成部分农田积水、小麦倒伏，农作物受灾面积为 6 300 hm2，直接经济损失近3 900万元。

表3 2022年4月主要降水过程

表4 2022年4月主要强对流过程

4.2 4月24—26日降水及强对流过程分析

受西南涡、低空西南急流及低层切变共同影响，24—26日西北地区东南部、西南地区东部、江汉南部、江淮西南部、江南大部及华南北部部分地区出现一次大范围降水过程，局地出现大暴雨。从高空500 hPa高度场和低空850 hPa风场演变形势可以看出(图7)，24—25日青藏高原东部有短波槽发展东移，对应短波槽前有低空急流加强，在槽前正涡度平流和低空暖平流的共同作用下，低层西南涡得以形成并东移发展，这是此次大范围强降水和强对流过程的环流背景。具体来看，24日08时短波槽位于四川盆地附近，槽前低空西南涡初步形成，25日08时是短波槽和西南涡最强时段，高空短波槽位于河南、湖北，西南涡中心位于安徽附近，整个华东地区位于槽前和西南涡东侧。同时，短波槽后(即西南涡西侧)有偏北气流引导北方南下的弱冷空气与南侧西南急流形成低空的冷式切变线和地面锋面，造成重庆、湖北、湖南到安徽南部的广大区域出现较强降水和强对流天气。在整个过程中，深厚的西南急流提供了充沛的水汽条件，也为对流不稳定条件的形成起到了关键作用。从低空急流强度来看，925 hPa 风速达到了16 m·s-1。重庆南部、湖南大部、广西、广东等地整层可降水量普遍达到45 mm，随着暖湿舌的北抬，25日08时湖北、安徽、江苏、浙江、江西、福建等地的部分地区整层可降水量超过50 mm。在不稳定条件方面，24日14时湖南、广西北部等地的最有利抬升指数达-4℃，湖北、贵州、湖南、江西、福建、广西大部分地区的对流有效位能(CAPE)超过1 000 J·kg-1，广西部分地区CAPE超过1 500 J·kg-1。25日14时，江西、浙江、广西等地持续具备较强的不稳定能量。良好的动力条件和充足水汽在与对流不稳定条件的配合下，使得自24日起重庆北部、河南南部、湖北南部、广西东北部、安徽南部、江苏西南部、浙江西南部、江西中北部、福建中北部、广东北部先后出现暴雨天气，局地有大暴雨。26日，伴随低涡东移入海，过程趋于结束。

图7 2022年4月(a)24日08时，(b)25日08时的500 hPa位势高度场(实线，单位：dagpm)、850 hPa风场(风羽)和整层可降水量分布(阴影)

此次过程同时伴随短时强降水、雷暴大风及冰雹等强对流天气。24日午后，贵州省六盘水、毕节、遵义3个市5个县(区)出现大风、冰雹等强对流天气，23个站出现大风，最大风速为松桃县盘信的27.8 m·s-1；冰雹最大直径为普定县坪上的12 mm。灾害至少造成3.4万人受灾，百余间房屋受到不同程度损坏，农作物受灾面积为3 100 hm2，直接经济损失达8 700余万元。24日午后至夜间，低层切变位于贵州北部，低层西南气流向该地区持续输送水汽和热量，热力不稳定条件较强。图8给出了24日08时贵阳站的探空曲线，经过14时地面温度和露点温度的订正，表明14时以后贵阳CAPE将近1 800 J·kg-1，最有利抬升指数为-3.4℃。中层存在干层，探空曲线呈上干下湿形势，0～6 km垂直风切变为17 m·s-1，下沉对流有效位能(DCAPE)为483.2 J·kg-1，综合条件有利于雷暴大风的发生。此外，低层0～3 km风向有明显的顺时针旋转，-30～-10℃的CAPE也较大，湿球零度层高度位于4 km左右，总体环境场特征有利于冰雹的产生。

图8 2022年4月24日08时贵阳站探空资料经过14时地面温度和露点温度订正后的探空曲线

此外，25日午后，安徽南部、江西中东部、江苏南部、福建西北部、浙江以及东海近海海域出现8～10级，局地达11～12级的雷暴大风天气。伴随西南涡东移，25日午后低层西南急流进一步加强，为安徽至浙江一带低层提供了良好的水汽条件，热力不稳定条件增强。图9给出了25日08时衢州站的探空曲线，经过14时地面温度和露点温度的订正，表明14时以后衢州附近CAPE为1 452 J·kg-1。中层存在干层，探空曲线呈上干下湿形势，0～6 km垂直风切变为17 m·s-1，850～500 hPa温差达25.1℃，DCAPE达716.1 J·kg-1，综合环境条件有利于雷暴大风的发生。

图9 同图8，但为25日08时衢州站

5 其他灾害性天气——干旱

受高温少雨影响，4月以来，陕西中北部、山西中南部、河北南部、河南大部等地气象干旱显露并持续发展，11日全国中旱及以上气象干旱面积达42万km2。12—15日旱区部分地区先后出现降水过程，一定程度上减缓了干旱形势的发展，但降水强度偏弱，之后气象干旱维持并进一步发展加强。27日华北中部和西南部、华东和华中的北部以及陕西中部和北部等地维持中度至重度气象干旱，其中陕西东北部、山西中部、河南中部和山东南部等地为特旱，全国中旱及以上气象干旱面积达68.3万km2，特旱达15.2万km2。30日受降水过程影响，陕西和山西等地气象干旱有所缓解，山东和河南部分地区气象干旱持续，全国中旱及以上气象干旱面积为38.1万km2(其中特旱达2.1万km2)。受干旱影响，陕西关中、山西西南部、河北中南部、河南中部、安徽北部等地部分麦区土壤缺墒，对小麦生长发育和产量形成不利影响。

致谢：感谢国家气象中心杨琨、宋文彬为本文提供月降水量、降水距平百分率和温度距平资料。