星火：双子座流星雨气象条件分析

时间:2023-06-25 来源:m.86027.cn

封面图来源：NASA博客-2012年双子座流星雨拍摄（Get Ready for the 2016 Geminids!）

本文作者：@天文在线 @风云梦远

双子座流星雨是当前北半球全年三大流星雨之一，其天顶流量较大且比较稳定，较适合从天文爱好者到普通大众的观测与欣赏。双子座流星雨在每年12月13-14日前后达到峰值，今年峰值预计在北京时间14日前半夜达到，当然现在的ZHR也已经达到了25左右，在未来几日直到峰值期都可以观测欣赏。

当然，要想观测欣赏流星雨，良好的天气条件也是一大重要因子。本文将在分析12月12日夜间-15日夜间总体的环流背景与天气形势的基础上，重点分析13-14日与14-15日夜两天的观测气象条件。

注：本文为个人分析，仅供参考和交流。若需要更详细咨询，请联系中央气象台或各地方气象局等气象部门。

PartI：环流背景（如果对气象分析没有兴趣可以略过）

对流层高层（200hPa-300hPa为代表）：亚洲地区高纬度极锋急流相对较弱且明显顺槽脊弯曲，而副热带急流相对完整强大，12-15日期间在我国长江中下游地区存在急流核，总体没有显著变化。不过注意到13日起孟加拉湾显著的极向辐散气流（并连接上副热带急流），这与孟加拉湾即将发展的热带气旋有关，它的高空辐散气流也将给西南和华南部分地区带来显著辐散云（高云）。

图1 北京时间2018年12月14日20时亚洲地区250hPa流场图

对流层中层（500hPa为代表）：

12日20时（北京时间，下同），可以看到亚欧地区最显著的异常环流系统是位于欧洲的大型阻切偶极子——北欧阻塞与东南欧切断，而在该偶极子下游，亚洲高纬度极锋急流上多叠加活跃的短波系统，自西向东包括咸海脊-巴尔喀什湖浅槽-贝加尔湖脊与东北地区短波槽，但可以看出巴尔喀什湖浅槽是不同纬度上两个短波槽恰好叠加而成，之后也将因波速不同而分离；而南支西风则受东南欧切断的频散效应影响，出现里海脊-高原槽及我国东南沿海的异常脊，此外在南海北部存在一个显著的反气旋中心，对应偏强的西太平洋副热带高压。

图2 NCEP模式预报的北京时间2018年12月12日20时500hPa高度场(等值线)及距平(填色阴影)

而在此时，北大西洋的气旋正在快速发展，这一不稳定发展的瞬变扰动的频散将激发下游欧亚地区的显著长波调整。快速发展的气旋导致其对应的高空槽迅速加深，使先前气旋快速浅化的同时，在高纬度区域表现为北欧阻塞稍有西退，但在12-15日对东亚尚无明显影响；而在副热带急流区，频散波列也诱生出直布罗陀海峡一带的低涡并快速发展，使得下游东南欧切断明显浅化填塞，最终影响到东亚地区。

图3 同图2，但为12月13日20时的北半球500hPa高度场与距平

当然，上述影响在13日相对较弱。13日夜间到14日凌晨，北支西风主要是巴尔喀什湖浅槽与贝加尔湖脊的东移，此时两个短波槽开始出现显著分离，南侧短波槽滞留南疆而北侧移动至蒙古一带，造成西北地区大部普遍有较多云系；而东北和华北大部则在东移的贝加尔湖脊控制下，相对晴好。而在副热带急流区，南支槽仍然稳定在青藏高原西南部到南亚次大陆一带，在槽前正涡度平流作用下，青藏高原大部一直到西南地区东部普遍有较多云系；而东南沿海地区则在异常脊控制下，云量相对较少，但华南可能受到先前提到的孟加拉湾热带气旋辐散云影响，有一定高云。

图4 同图2，但为12月13日20时的亚洲500hPa高度场与距平

至14日夜到15日凌晨，先前的北支短波槽脊继续东移，虽然缺乏温度平流和上游动力条件支持而难以发展，但处在槽前的华北、东北西部与西北地区大部仍然存在较明显云系；而受上游北欧阻塞的引导，先前位于新地岛的短波槽急剧南摆，该槽在此时已移动到巴尔喀什湖北侧，位于槽前的北疆地区云量将明显增多。而在副热带急流方面，随着上游南支长波更替的影响，高原-印度槽开始显著浅化，西南侧阿拉伯海地区开始出现频散效应下诱生的新槽；但在先前槽前影响下，西南地区大部仍然存在大量云系。

图5 同图2，但为12月14日20时的500hPa高度场与距平

15日夜-16日凌晨，上一个夜晚经过巴尔喀什湖北侧的短波槽快速东移至贝加尔湖南侧，华北和东北西部在槽前仍然有明显云系；而西部广大地区已转入槽后控制；南支槽则在频散作用下在阿拉伯海重建，先前的高原槽已经明显浅化。

图6 同图2，但为12月16日20时的500hPa高度场及距平

3.对流层低层（以850hPa层面为代表）

850hPa层面大体对应于500hPa层面，只不过由于结构的斜压性较500hPa异常中心明显偏东，且发展有闭合中心，因而大部分内容与500hPa可对照。

但值得一提的是在850hPa层面较显著的切变线与低涡活动。这与14-15日南方一些地区降水密切相关。在13日夜间的850hPa风场上，可以看到云贵高原地区出现了显著的低空辐合，500hPa槽前正涡度平流也支持其发展，但此时缺乏冷平流，降水尚不明显。随着14日短波槽在北侧通过，辐合中心西侧出现显著偏北风，且南侧偏南急流开始增强，降水过程开始发展。但是，注意到上游南支槽开始出现更替，先前的高原槽明显浅化，并在华南沿海建立异常脊。此时的对流层中高层条件已抑制低空低涡的进一步发展，而低层也很快被南下的冷平流主导，退化成一道冷式切变线并快速减弱。因而，本次降水过程降雨量不大也很快结束，但这一天气还是让西南一直到长江中下游不少地区部分时段观测受到影响。

图7 12月14日20时的中国区域850hPa风场图。注意四川盆地西南缘的辐合区

4.地面层

虽然中高空风云变幻，但相比而言，地面层在这几日相对平静，仅东北地区因频繁短波活动，在槽前诱生了浅薄低压；而全国其他大部分地区则在较稳定的冷高压控制下，风速总体较小。

图8 12月14日20时的海平面气压场。看起来等压线很密，但这个间隔是1hPa。

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PartII 具体影响

2.1 云量分析

12日夜-13日凌晨：分别在东北地区快速发展的不稳定短波槽，巴尔喀什湖短波槽槽前，高原槽槽前正涡度平流影响下，东北大部，北疆地区，青藏高原大部至西北地区东部、西南地区东部有较多云量；而伴随冷锋南下，锋区附近的江南南部到南岭一带仍有降雨，云量自然也较多。中东部其他地区，包括华北一直到江南北部地区，在近地面冷高压的控制下天气相对晴好。

13日夜-14日凌晨：昨日在巴尔喀什湖不同纬度的短波槽开始分离，南侧短波槽在前半夜位于新疆一带并继续东移，导致北疆至南疆北部一带有明显云量，且随着短波槽东移，河西一直到河套地区云量在后半夜逐渐增多；而前一天位于东北的不稳定短波槽已经东移入日本海，在槽后控制下，东北地区将自西向东彻底放晴。而由于高原槽仍然较稳定，青藏高原中东部一直到西南地区东部云量仍然较多。此外，受孟加拉湾热带气旋辐散云系影响，云南一直到华南沿海部分地区也会有较多高云覆盖。在此之外，华北一直到江南北部大部仍然维持较晴好天气，云量很少。

14日夜-15日凌晨：西北地区和蒙古高原的两个短波槽继续东移，在前半夜槽线分别位于蒙古高原东部与河西走廊，导致在14日夜间（前半夜），大兴安岭以西的内蒙古高原中东部，以及华北北部和西北地区东部有较多云量，且自西向东出现中低云和高云；而高原槽仍然稳定，虽然有所减弱，但仍然会给青藏高原北部带来显著的中高云影响。而在西南地区东部，低空低涡开始显著加强，在增强的低空辐合下低云量显著增多并开始出现降水，观测条件是最为不利的区域；而云南南部向东至东南沿海，则受到孟加拉湾热带气旋的辐散云系影响，有较多高云。此时，华北南部到长江中下游沿岸的仍然维持晴好天气。而在15日凌晨（后半夜），随着上述系统进一步东移（高原槽除外），东疆地区，东北地区中西部，华北南部，中南部地区（如湖北、湖南、江西等）云量也将逐渐增多，这些地区观测条件也将转差，而内蒙古高原中部和华北北部云量可能会相对减少。

15日夜-16日凌晨：短波槽移经东北并在地面诱发一个浅薄气旋，导致东北地区大部在15日前半夜云量较多，但随着系统进一步东移，后半夜云量将自西向东有所减少；而先前位于西南地区东部的切变线系统进一步东移，虽然较为浅薄，但仍然给长江中下游地区大部带来弱降水，也将被中低云覆盖；而受此影响，北侧黄淮地区云量也将明显增多。而随着被短波槽后西北气流控制，除了北疆将受到新的咸海槽前影响而云量较多外，西北和华北其他地区将在这个晚间逐渐放晴。

2.2 大气透明度/视宁度简析

近地面边界层内的污染，对大气光学厚度和大气透明度的影响还是相当明显的。而根据前文分析，除了东北地区有较活跃的浅薄气旋外，在12月12-15日，大部分地区的近地面处在冷高压控制下，总体较为稳定，风速也将较小。在这样的情况下，早期有先前冷空气的“清扫作用”，中东部地区空气质量指数相对较好，但很快在相对静稳的条件下普遍出现轻度污染（局地可能更严重），这也对观测与观赏有一定影响。

而相对而言，由于这一段时间内处在较稳定冷高压控制下，风速较小，大部分地区近地面动量交换和湍流也较弱，因而全国大部分地区低空视宁度条件总体较好；但在高空，由于不少地区被完整而强大的副热带急流覆盖，急流区的微小尺度湍流涡动也相对较强，因而对于副热带急流控制区域，包括青藏高原向东，到中东部的华北一直到江南南部大部，高层视宁度相对较差，而西北地区中西部、东北、华南相对较好。二者综合考虑，总视宁度仍然是相当于高层视宁度的效果。当然，视宁度一般针对较为专业的观测，对普通欣赏影响不大。

最终，给出13-14日夜，14-15日夜的气象条件参考：

深蓝色：气象条件很好，基本无影响

浅蓝色：气象条件较好，影响小或时间短暂；

黄色：气象条件较差，影响较大至很大；

红色：基本无望。