秋冬季節(jié)中國(guó)最主要的天氣其實(shí)就兩種背景:冷空氣天氣和前冷空氣天氣。前冷空氣天氣中危害最大的就是大霧,有的大霧彌漫整天,更多的大霧只在后半夜到凌晨,這時(shí)趕路最好等日出后而不要“趁早”。
一、我國(guó)秋冬天氣兩大主流:冷空氣和前冷空氣
中國(guó)大部地區(qū)是季風(fēng)氣候,秋冬季節(jié)就是冬季風(fēng)(大陸干冷空氣)占主導(dǎo)的季節(jié)。冷空氣總在一股一股的東移南下:一兩天一小股、三四天一大股、七八天一強(qiáng)股,從未間斷。所以我國(guó)秋冬天氣其實(shí)挺簡(jiǎn)單的:冷空氣來是一類天氣,冷空氣沒來就是另一類天氣。
1、冷空氣:來源、移動(dòng)和影響——大風(fēng)降溫
地球上大范圍冷空氣產(chǎn)生的主要原理就是熱量收支的虧損:地球表面向寒冷外太空不斷輸出熱量,又缺乏足夠的日曬收入來平衡,于是溫度下降冷空氣就在低層大氣生產(chǎn)出來了。
此外,高緯比低緯日曬收入少,大陸比海洋熱量支出多的特點(diǎn)也影響了冷空氣的產(chǎn)出。極地?zé)o日曬收入最低,西伯利亞作為最大大陸腹地支出最多,所以在秋冬季節(jié)影響我國(guó)的冷空氣產(chǎn)地就來自這兩個(gè)地方,而極地冷空氣到我國(guó)基本必經(jīng)西伯利亞,所以就說西伯利亞冷空氣就夠了,在氣壓場(chǎng)上就表現(xiàn)為西伯利亞高壓。
冷空氣產(chǎn)生之后往哪里去呢?哪空氣變少就往哪去——暖的地方空氣要上天所以低層空氣會(huì)變少于是冷空氣就撲過去補(bǔ)充了。
西伯利亞冷空氣往暖區(qū)跑本來可有東、南、西三個(gè)方向,但中高緯強(qiáng)大的西風(fēng)帶引導(dǎo)使得它不可能西去,而在東移南下時(shí)地球的自轉(zhuǎn)效應(yīng)會(huì)讓它們右轉(zhuǎn)(所以冷空氣在我國(guó)北方是西北風(fēng),在南方是東北風(fēng)),加之南下時(shí)會(huì)被青藏高原阻擋,這些原因共同決定了中國(guó)冷空氣活動(dòng)的主旋律。
秋冬季影響中國(guó)的冷空氣天氣形勢(shì)
2、前冷空氣:回流、回暖、靜穩(wěn)——破記錄的“高溫”、霧霾
一股冷空氣(冷高壓)東移南下后就會(huì)進(jìn)入西北太平洋,右轉(zhuǎn)使得冷空氣一定會(huì)回流,回流前會(huì)被相對(duì)暖的下墊面加熱,使得它回流時(shí)已經(jīng)變性,相較未來的新冷空氣就是暖空氣了?;亓鞑粌H造成回暖,而且風(fēng)變小了——水平風(fēng)小為“靜”。
如果這時(shí)候再碰上晴朗的天氣,那么夜間地面輻射降溫就會(huì)比較劇烈,這樣就會(huì)在近地面大氣(幾百米高度)形成逆溫層,即地面比上空溫度更低。由于冷降暖升,逆溫層將導(dǎo)致地面空氣無法向高空運(yùn)動(dòng),相當(dāng)于加了蓋子——垂直不流為“穩(wěn)”。
逆溫層示意:北京站10月28日08時(shí)溫濕垂直觀測(cè)
“靜穩(wěn)”形勢(shì)就是我們常說的“大氣污染擴(kuò)散條件差”,于是人為或自然的大氣懸浮顆粒物就會(huì)堆積在近地面的低空,在干環(huán)境下就造成霾,濕環(huán)境下就有利于形成霧。
只要下一股冷空氣未到,這種形勢(shì)就會(huì)維持,所以靜穩(wěn)下的回暖、霧和霾天氣都可以視作“前冷空氣”天氣。
秋冬季影響中國(guó)的前冷空氣天氣形勢(shì)
與冷空氣相伴的雨雪天氣介于冷空氣天氣和前冷空氣天氣形勢(shì)之間,即可以在地面冷空氣來之前發(fā)生,也可以在冷空氣到達(dá)后發(fā)生,具體比較復(fù)雜,這里就不細(xì)說了。
二、持續(xù)晴曬回暖造就了破紀(jì)錄的“高溫”
如果冷空氣勢(shì)力總體不強(qiáng),“前冷空氣”天氣形勢(shì)就會(huì)維持比較長(zhǎng)的時(shí)間,就會(huì)有持續(xù)南風(fēng)送暖,如果再碰上持續(xù)晴曬,氣溫就會(huì)攀升了。近期就是如此,長(zhǎng)時(shí)間的“前冷空氣”形勢(shì)導(dǎo)致了華北黃淮等地破記錄的“高溫”——大范圍30℃以上的日最高氣溫,打破歷史同期最高氣溫記錄。
過去一周日最高氣溫
過去一周日最高氣溫破同期歷史極值情況
三、躲大霧、趕路勿貪早——京津冀和江蘇
未來5天,依然如此。除了小股冷空氣從新疆北部向東經(jīng)蒙古國(guó)再滑過東北地區(qū)北部,我國(guó)中東大部地區(qū)都沒有像樣的冷空氣影響,處于“前冷空氣”形勢(shì)。從過去到未來的這半個(gè)多月,如果在10年前,毫無疑問在華北黃淮大地會(huì)是大范圍長(zhǎng)時(shí)間的重污染天氣。
但,現(xiàn)如今已時(shí)過境遷。得益于污染治理的成效,如今與過去同樣的天氣形勢(shì)下霧和霾都輕了很多。這種輕一方面是程度輕,另一方面是時(shí)間短了。霧、霾造成的致災(zāi)性低能見度主要在后半夜到凌晨的最冷時(shí)段,也就是最“靜穩(wěn)”時(shí)段。
下面的資料給出了過去這周大回暖靜穩(wěn)背景下污染相對(duì)最重的時(shí)刻(25日凌晨)的PM2.5濃度,峰值在200左右,其它大部時(shí)段都是優(yōu)或者良,可以說遠(yuǎn)好于當(dāng)年了。
10月25日0時(shí)PM2.5濃度(左)及天津雍陽(yáng)西道站10月1日至28日逐日PM2.5濃度(右)(生態(tài)環(huán)境部空氣質(zhì)量檢測(cè))
從大霧來看,最重的在江蘇,由于回流帶來了海洋的水汽,配合江蘇的大平原地形和強(qiáng)烈的輻射降溫,后半夜到日出之前很容易出現(xiàn)大霧。
過去一周最低能見度實(shí)況(紅色大霧,紫色濃霧,深紫強(qiáng)濃霧)
未來三天的形勢(shì)與過去幾天非常相似,預(yù)計(jì)霾的情況也差不多,華北黃淮的大平原靠近沿太行和燕山的這些地區(qū)最重,中到重度霾。
28日預(yù)報(bào)30日環(huán)境空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)(生態(tài)環(huán)境部)
綜合來看,霾天氣造成的能見度不會(huì)太低,低能見度主要是大霧,重點(diǎn)是京津冀周邊和江蘇兩個(gè)地方:
未來三天靜穩(wěn)形勢(shì)示意
大霧在日出前幾個(gè)小時(shí)最重,上午明顯減弱或散去,所以建議上面兩個(gè)區(qū)域的車輛最好不要在這個(gè)時(shí)段上高速公路,大霧的概率極高,還有可能遇到致命的近乎失去能見度的團(tuán)霧。
這個(gè)形勢(shì)至少在11月2日之前都是主流,那之后冷空氣會(huì)日趨強(qiáng)大。