張碩

摘要 2013年6月7～8日淅川縣連續(xù)2 d出現(xiàn)日最高氣溫>37 ℃的高溫天氣，通過對連續(xù)2 d的高溫天氣形勢和氣象要素分析，發(fā)現(xiàn)這類天氣多發(fā)生在高空槽后穩(wěn)定的西北氣流影響下，地面圖上，從蒙古到我國大部為強大的暖低壓，氣壓場呈南高北低形勢，地面為偏南風，淅川縣為下沉氣流；高溫天氣的出現(xiàn)和850 hPa溫度場有很好的對應(yīng)關(guān)系，還與前期的氣溫和降水等要素密切相關(guān)。

關(guān)鍵詞：高溫；天氣形勢；氣象要素；淅川縣

中圖分類號：S161.2+2 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）08-153-02

淅川縣位于河南省西南部（32°55′～33°23′N、110°58′～111°53′E），與陜西、湖北省相鄰，總面積2 820 km2。地形窄長，自西北向東南斜長107 km，中部橫寬46 km。地貌高低落差很大，境內(nèi)北、西、南三面環(huán)山，形成西北突起、略向東南傾斜的馬蹄地形。境內(nèi)最高海拔1 086 m，最低海拔120 m，平均海拔567.67 m。由于西北方向有秦嶺、伏牛山的天然屏障和境內(nèi)西北部諸山峰形成兩道防線，在一定程度上減弱了冷空氣的侵入，全縣最冷月平均氣溫高于同緯度以東的南陽、汝南等地1.5～2.0 ℃，年均降水量804.3 mm，氣溫15.8 ℃，最熱月份（7月）平均氣溫為28.4 ℃，年日照時數(shù)2 046.7 h，無霜期為228 d。氣候溫暖，四季分明，雨量充沛，屬北亞熱帶向暖溫帶過渡的季風性氣候。在氣候變暖的背景下[1-4]，近年來極端高溫事件越來越頻繁。高溫天氣是淅川縣頻發(fā)且普遍出現(xiàn)的區(qū)域性災(zāi)害性天氣，對社會生產(chǎn)和人民群眾日常生活影響很大，它不僅會造成供水、供電緊張，惡化室外工作環(huán)境，使人產(chǎn)生中暑現(xiàn)象，且會導致地面蒸發(fā)量加大，破壞土壤墑情，還往往與特重干旱相伴而來。高溫還會增加森林大火發(fā)生的可能性，同時對內(nèi)陸湖泊的水質(zhì)也有一定影響，有研究表明高溫會使水體富營養(yǎng)化加劇，從而加重水質(zhì)污染?？梢?，高溫天氣對工農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)生產(chǎn)及交通運輸和國防建設(shè)等均帶來不同程度的危害，持續(xù)高溫天氣對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、旅游以及商業(yè)營銷均有較大影響。

高溫天氣是夏季典型的災(zāi)害性天氣之一，近年來，人們越來越關(guān)注華北地區(qū)的氣溫變化特征[5-7]。如史印山等采用線性趨勢分析和小波分析等方法分析了49年來京津冀地區(qū)高溫天氣的時空分布特征，探討了高溫天氣的年代際變化與大尺度環(huán)流特征[5]；衛(wèi)捷等通過分析北京、天津、石家莊、太原、濟南和青島6個市44年的逐日最高氣溫，指出華北地區(qū)的高溫天氣在20世紀60和90年代出現(xiàn)2個高峰期，夏季歐亞中高緯度環(huán)流與西太平洋副高的年代際變化是造成華北高溫的主要原因[7]；張尚印等認為北京、天津、石家莊和濟南20世紀90年代后期高溫日數(shù)和高溫過程偏多，原因是副熱帶高壓脊線位置偏北、副高控制這一地區(qū)[8]。以上這些研究均側(cè)重于華北高溫天氣的時空統(tǒng)計分布及其大氣環(huán)流特征分析，但對于高溫天氣的診斷分析還不多見。為此，筆者通過利用MICAPS常規(guī)資料和數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品再分析資料對2013年6月7～8日高溫天氣的成因進行探討，以期在日常高溫天氣中、短期預(yù)報中為預(yù)報員提供參考。

1 高溫天氣實況

2013年6月7～8日淅川縣連續(xù)2 d出現(xiàn)日最高氣溫>37 ℃的高溫天氣，7、8日最高氣溫分別為37.1、37.6 ℃。由于前期降水量偏少（2～5月降水量僅是歷年同期平均值的3成）已經(jīng)出現(xiàn)初夏旱的情況下，此次高溫天氣過程對淅川縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成較大的危害。淅川氣象局提前24 h發(fā)布高溫預(yù)警信號，提醒大家做好防暑降溫工作。

2 高溫天氣出現(xiàn)時的天氣形勢和影響系統(tǒng)

2.1 500 hPa形勢分析 利用MICAPS實況資料分析，2013年6月7日08：00 500 hPa高空圖上，副熱帶高壓穩(wěn)定在海上，亞洲中高緯度為一槽一脊形勢，呈明顯的經(jīng)向環(huán)流，80°～90°E為一暖脊，淅川縣處于弱脊前西北氣流里，以晴好天氣為主（圖1a）；6月8日08：00，副高明顯增強向北抬，580 gpm線由7日08：00的湖北南部北抬至河南北部，貝加爾湖一帶的低渦移至125°E附近，形成穩(wěn)定的東亞大槽；7日08：00圖上青海、甘肅、四川三省交界處有一反氣旋環(huán)流中心，8日移動到陜西南部、四川東北部地區(qū)，形成明顯的高壓脊，使南陽地區(qū)氣壓升高，推進低槽東移至海上，580 gpm線控制陜西南部、山西南部和河南西南部，淅川縣處在槽后脊前西北氣流里（圖1b），最高氣溫達37.6 ℃；9日以后，從青藏高原東移來的淺槽攜帶冷空氣東移影響，環(huán)流形勢發(fā)生明顯調(diào)整，淅川縣轉(zhuǎn)入槽前西南氣流里，出現(xiàn)了弱的降水天氣，高溫天氣宣告結(jié)束。

2.2 850 hPa形勢分析 從6月6日20：00開始，850 hPa圖上新疆到河套以南地區(qū)為強大的暖中心，中心達28 ℃，南陽市溫度維持在21 ℃以上。聯(lián)系500 hPa高空形勢，850 hPa的暖中心落后于500 hPa的反氣旋中心，因此反氣旋有發(fā)展趨勢，致使580 gpm線北抬，南陽地區(qū)氣壓升高。這也與500 hPa的發(fā)展趨勢相一致。到8日08：00，暖區(qū)控制范圍向東擴展，但中心強度已有所下降，在河南形成24 ℃暖中心，南陽市溫度達26 ℃，8日氣溫出現(xiàn)了最高值，9日該暖中心繼續(xù)減弱東移，結(jié)束對南陽地區(qū)的控制，淅川轉(zhuǎn)受槽前西南氣流控制，產(chǎn)生降水，氣溫下降。

2.3 地面天氣形勢 與高空受高壓控制的形勢相反，地面圖上淅川受低壓控制。6月6～8日從蒙古到我國大部為強大的暖低壓，氣壓場呈南高北低形勢，地面為偏南風，地面的高溫區(qū)和熱低壓不斷南壓，這個高溫區(qū)在700 hPa圖上表現(xiàn)為河套高壓，且與負渦度區(qū)及反氣旋式環(huán)流區(qū)配合。謝莊等研究指出大陸副熱帶高壓（即河套高壓）是造成華北地區(qū)及黃淮地區(qū)西部出現(xiàn)極端高溫天氣的重要原因[9-11]。反氣旋最強盛時在6月8日，低壓中心為997.5 hPa，從河套到河南省全部處于低壓帶里，氣溫達最高值，9日有冷空氣影響，氣溫下降。

2.4 相對濕度分析 大氣的干燥程度也是影響氣溫升高的重要因素之一，當大氣中水汽含量較多時，由于熱容量大，大氣不容易出現(xiàn)明顯的增溫。為此，分析2013年6月7日08：00淅川縣濕度場等值線可知，在發(fā)生高溫的當天早上，在河南省西部大氣高、低層均為相對濕度≤30%的低值區(qū)，即空氣非常干燥，從高溫區(qū)向外相對濕度逐漸增大，這與該區(qū)以下沉運動為主、沒有上升運動是對應(yīng)的。說明上述地區(qū)在西北氣流控制下，天氣晴好，太陽輻射強烈，導致氣溫升幅較大。

2.5 垂直運動分析 垂直運動對氣溫變化的影響，主要是通過垂直運動的方向、強度和大氣的穩(wěn)定度來實現(xiàn)的[12]。從垂直速度剖面圖也可以看出，300 hPa以下存在明顯的下沉運動，最強下沉中心在500 hPa附近，王金蘭等研究指出這種高空強烈的下沉運動極有利于高溫天氣的產(chǎn)生[13]。同樣，在900～300 hPa處有一支下沉氣流。由淅川地理位置可知淅川位于下沉運動最強中心的邊緣地區(qū)，應(yīng)處于高溫發(fā)生區(qū)的邊緣，這對850 hPa的形勢也做了很好的證明。垂直速度場顯示，下沉運動與晴好天氣相伴，太陽輻射強，氣溫上升快，通過分析高溫天氣當天（7日08：00）垂直速度發(fā)現(xiàn)，高層和低層均以下沉運動為主。河套高壓是一個相當深厚的負渦度系統(tǒng)，是暖性高壓，基本以下沉氣流所控制，天空云量較少，使得強烈的太陽輻射長時間作用于地面，可造成輻射增溫。在下沉運動發(fā)生的同時，配合干燥的大氣狀況（即大氣具有較小的比熱），對出現(xiàn)高溫天氣非常有利。

2.6 歐洲中心數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品分析 利用MICAPS3.1平臺繪制出的歐洲中心2013年6月6日20：00 850 hPa溫度場的預(yù)報產(chǎn)品（圖2），從6月7日20：00～8日20：00的預(yù)報場可以看出，河套至黃淮地區(qū)為≥20 ℃范圍內(nèi)，7日高溫發(fā)生區(qū)位于河套地區(qū)南部、山西南部及河南西部這一片區(qū)域，至8日有所東移，雖然中心溫度有所下降，但對淅川縣的影響程度8日較7日更甚，這可能是由于前期積溫導致早晨氣溫抬升起點較高，且暖氣團主體的到來。河南大部分地區(qū)處于24 ℃以上的暖中心里。按插值的方法來取值，淅川縣的溫度應(yīng)該在26 ℃左右，對未來短期內(nèi)預(yù)報高溫天氣有很好的指示作用。

2.7 本地氣象要素分析 淅川縣出現(xiàn)高溫天氣前一天最高氣溫一般在35 ℃左右或更高。前一天的最高氣溫越高當日高溫強度越強，這是因為次日白天氣溫回升起點高所造成?？紤]高溫預(yù)警信號一般在當天早晨或上午發(fā)布，因此當天08：00的觀測記錄也是很好的參考，6月7日、8日這兩天08：00氣溫均在25 ℃以上。反查出現(xiàn)高溫當天14：00地面相對濕度發(fā)現(xiàn)，相對濕度均較小，即6月7～8日14：00地面相對濕度均小于44%，較小的濕度條件有利于氣溫的上升。淅川縣6月份是高溫天氣頻發(fā)時段，這與地形也存在著一定的關(guān)系， 6月份當高空西北氣流較為強盛時，西北部有太行山脈阻擋，由于地形原因氣流沿太行山脈下滑所產(chǎn)生的下沉增溫或焚風效應(yīng)對高溫產(chǎn)生起到了增幅作用。

3 結(jié)論

初夏尤其是6月份，淅川縣高溫晴熱天氣較為常見。應(yīng)用常規(guī)觀測資料和數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品，分析2013年6月7、8日發(fā)生在淅川縣的高溫天氣過程發(fā)現(xiàn)，這次高溫天氣是在穩(wěn)定的大氣層結(jié)下，高層受強西北氣流控制，低空有強而持久的暖中心配合，高空強烈的下沉運動是形成高溫天氣的重要因素；干燥的大氣也是導致高溫的有利條件。

高溫天氣的形成原因是多方面的[14-18]，它既與全球氣候變暖的大背景有關(guān)，又與大氣環(huán)流變化、城市建設(shè)和生態(tài)環(huán)境惡化等因素有關(guān)，對中短期預(yù)報來說，準確把握高空地面形勢，不斷總結(jié)經(jīng)驗，將有助于進一步提高對高溫天氣的預(yù)報水平。通過以上分析可以看出，淅川縣出現(xiàn)干熱型天氣應(yīng)著重考慮以下幾點：①6月份環(huán)流形勢以西風帶為主，副熱帶高壓穩(wěn)定在海上，500 hPa受東亞大槽后較強的暖脊控制，且脊后部不斷有暖平流促使其穩(wěn)定發(fā)展；

②08：00 850 hPa形勢圖上，河套地區(qū)有24 ℃以上暖區(qū)或暖中心，鄭州、南陽市溫度大于24 ℃時，易出現(xiàn)37 ℃以上高溫天氣；

③南高北低的地面氣壓場形勢淅川縣受暖低壓控制，以偏南風分量和偏西風分量為主，天氣狀況相對晴好，相對濕度不大，前期氣溫較高、空氣濕度小均有利于出現(xiàn)高溫天氣；④前一天20：00的歐洲中心850 hPa溫度場預(yù)報淅川縣處在24 ℃以上的暖中心里，對高溫天氣的預(yù)報有很好的指示意義；⑤地形所產(chǎn)生的氣流下沉增溫或焚風效應(yīng)對高溫天氣的形成起到了增幅作用。

參考文獻

[1] 趙宗慈.近39年中國的氣溫變化與城市化影響[J].氣象，1991，17（4）： 14-17.

[2] 丁一匯，戴曉蘇.中國近百年來的溫度變化[J].氣象， 1994，20（12）： 19-26.

[3] ZHAI P M，SUN A J，REN FUMIN，et al. Changes of cli-mate extrmes in China[J]. Climatic Change， 1999，42： 203-218.

[4] 連志鸞，尤鳳春.石家莊高溫悶熱天氣氣候特征與預(yù)報方法[J].氣象，2005，31（6）： 55-60.

[5] 史印山，谷永利，林艷，等.京津冀高溫天氣的時空分布及環(huán)流特征分析[J].氣象，2009，35（6）： 63-69.

[6] 常軍，李素萍，余衛(wèi)東，等. 河南夏季高溫氣候特征及500 hPa環(huán)流型[J].氣象科技，2007，35（6）：776-780.

[7] 衛(wèi)捷，孫建華.華北地區(qū)夏季高溫悶熱天氣特征的分析[J].氣候與環(huán)境研究，2007，12（3）：453-463.

[8] 張尚印，宋艷玲，張德寬，等.華北主要城市夏季高溫天氣氣候特征及評估方法[J].地理學報，2004，59（3）：383-390.

[9] 謝莊，崔繼良，劉海濤，等.華北和北京的酷暑天氣 I.歷史概況及個例分析[J]. 氣候與環(huán)境研究，1999（4）：323-333.

[10] 賀哲，李平，喬春貴，等. 鄭州極端高溫天氣成因分析[J]. 氣象，2007（3）：68-75.

[11] 錢婷婷，王迎春，鄭祉芳，等. 造成北京連續(xù)高溫的河套高壓結(jié)構(gòu)分析[J]. 應(yīng)用氣象學報，2005（2）：167-173.

[12] 朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學原理和方法[M].北京：氣象出版社，1992：307-308.

[13]王金蘭，張金平，孟祥翼，等.2009年6月下旬華北持續(xù)高溫天氣診斷分析[J]. 氣象與環(huán)境科學，2010（4）：38-42.

[14] 常軍，李素萍，王紀軍，等.河南夏季高溫日數(shù)的時空分布特征及500 hPa環(huán)流型[J].氣象與環(huán)境科學，2007，30（2）：30-34.

[15] 晉建設(shè)，明亮，張曉娟，等.2006年6月中旬鄭州高溫天氣的物理量診斷分析[J].氣象與環(huán)境科學，2007，30（3）：74-77.

[16] 張麗娟，姬鴻麗，李倩倩，等.2005年6月洛陽持續(xù)高溫天氣成因分析[J].氣象與環(huán)境科學，2006，29（2）：44-45.

[17] 牛若蕓，郭文華.1997年夏季我國高溫天氣特征分析[J].氣象，1998，24（8）：44-49.

[18] 尹潔，張傳江，張超美.江西2003年夏季罕見高溫氣候診斷分析[J].南京氣象學院學報，2005，28（6）：855-861.