邢旭煌 黃海靜

(海南省氣象服務(wù)中心 海南?？?70203)

由于區(qū)域性和階段性的氣候變暖，伴隨而來的極端事件也不斷增加，人類生活生產(chǎn)環(huán)境面臨巨大挑戰(zhàn)與風(fēng)險。氣溫直接關(guān)系到人體健康和能源危機，可能導(dǎo)致電網(wǎng)運行負荷增加［1-2］。

20世紀(jì)90年代以前，中國氣候變暖主要位于長江以北地區(qū)［3］；90年代以后，長江流域出現(xiàn)明顯的增溫趨勢［4］。中國夏季（3～5月）氣溫還有全國一致型、三極子型和南北型3種模態(tài)［5-6］。華南地區(qū)為增溫趨勢［7］，在1997年左右存在突變［8］。

夏季（3～5月）中國季風(fēng)區(qū)有6個氣候空間類型，中國東部夏季氣溫分布在EL Ni?o次年與500 hPa西太副高的強度和范圍有關(guān)［9-10］。東北夏季氣溫與鄂霍次克海和北太平洋中部海平面氣壓場偶極子關(guān)系密切［11］。湖北夏季氣溫與副高和南亞高壓脊線位置有關(guān)［9］。長江三角洲的氣溫變暖與城市化過程有關(guān)［12］。?？谑薪隁鉁厣仙黠@［13］，南海海域可能是影響海南省夏季氣溫年際變化的關(guān)鍵區(qū)［14］。

研究位于南海中北部的永興島氣溫變化及其影響因子，對海南島夏季氣溫的年際變化有一定的指示意義。從西北太平洋夏季風(fēng)經(jīng)過的地理位置看，永興島相對于海南島能相對較早遭遇西北太平洋夏季風(fēng)系統(tǒng)。本文從永興島氣溫特征分析入手，解釋其對應(yīng)的環(huán)流異常，以對海南島的夏季氣溫提供相應(yīng)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

采用永興島國家氣象觀測站地面逐月平均氣溫、NECP/NCAR再分析u、v風(fēng)場、omega風(fēng)場逐月資料。

1.2 方法

利用標(biāo)準(zhǔn)化和MK檢驗的計算方法，分析永興島夏半年氣溫的變化特征，對標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果篩選對應(yīng)風(fēng)場資料進行合成分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 永興島夏半年氣溫特征分析

根據(jù)永興島1975～2018年地面逐月平均氣溫數(shù)據(jù)計算歷年各月平均氣溫，圖1中紅色折現(xiàn)為歷年各月月平均氣溫，紅色直線為其平均值；藍色折現(xiàn)為各月歷年同期序列的標(biāo)準(zhǔn)差，藍色直線為其平均值。據(jù)圖1可以看到，4～10月平均氣溫都在年平均值之上，但其標(biāo)準(zhǔn)差僅4～9月在平均值之下，所研究的月氣溫標(biāo)準(zhǔn)差能反映該月氣溫的變率是否穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)差越大說明該月氣溫變率越大，反之氣溫變率越小。因此，選取氣溫較年均值高且變率較為穩(wěn)定的4～9月作為研究時段，定義為永興島夏半年。

圖1 1975～2018年各月歷史平均氣溫及其標(biāo)準(zhǔn)差

根據(jù)永興島歷年4～9月平均氣溫可以發(fā)現(xiàn)，最高為29.6℃，出現(xiàn)在2016年；最低為28.1℃，出現(xiàn)在1985年。對永興島歷年4～9月平均氣溫進行MK檢驗可以發(fā)現(xiàn)，在2003年左右，存在顯著突變，這種突變可能與氣候變化有一定關(guān)系。對永興島歷年4～9月平均氣溫進行數(shù)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化處理，為方便合成分析研究，保留較多的個例，采取±0.4個標(biāo)準(zhǔn)差為界，可以看到氣溫偏低年分別為1976、1982、1984、1985、1989、1996年；氣溫偏高年分別為 1998、2010、2014、2015、2016、2017 年。整體來看，偏低年分布于所選年份前期，偏高年分布于所選年份后期。見圖2。

2.2 永興島夏半年氣溫的環(huán)流異常

采用氣溫偏低年和氣溫偏高年200、500、850 hPa風(fēng)場和氣壓高度場進行合成分析，可以看到，氣溫偏低年200 hPa風(fēng)場上（圖3-a），在中國西南部和中南半島地區(qū)有一反氣旋異常存在，15°N附近太平洋西部地區(qū)有一反氣旋異常存在，南海區(qū)域為異常偏東氣流，蒙古地區(qū)、日本海區(qū)域有明顯的氣壓高度場負距平；而在氣溫偏高年200 hPa風(fēng)場上（圖3-b），15°N附近太平洋西部地區(qū)有一氣旋異常存在，南海區(qū)域為異常偏西氣流，蒙古地區(qū)、日本海區(qū)域有明顯的氣壓高度場正距平。氣溫偏低年500 hPa風(fēng)場上（圖3-d），在印度半島和云南地區(qū)有一反氣旋存在，10°N附近太平洋西部地區(qū)有一氣旋異常存在，15°N以南南海區(qū)域為異常偏西偏北氣流，蒙古地區(qū)、日本東部區(qū)域有明顯的氣壓高度場負距平；而在氣溫偏高年500 hPa風(fēng)場上（圖3-e），15°N附近太平洋西部地區(qū)有一反氣旋異常存在，15°N以南南海區(qū)域為異常偏東氣流，蒙古地區(qū)、太平洋西部海域有明顯的氣壓高度場正距平。氣溫偏低年850 hPa風(fēng)場上（圖3-g），在西藏地區(qū)有一氣旋異常存在，20°N附近太平洋西部地區(qū)有一氣旋異常存在，并伴有氣壓高度場負距平，15°N以北南海區(qū)域為異常偏東偏北氣流、以南為異常偏西偏北氣流，日本區(qū)域有明顯的氣壓高度場正距平；而在氣溫偏高年850 hPa風(fēng)場上（圖3-h），在西藏地區(qū)有一反氣旋異常存在，20°N附近太平洋西部地區(qū)有一反氣旋異常存在，并伴有氣壓高度場正距平，15°N以北南海區(qū)域為異常偏西偏南氣流、以南為異常偏東偏南氣流，蒙古地區(qū)有明顯的氣壓高度場正距平。

圖2 永興島歷年4～9月平均氣溫、MK檢驗及平均氣溫標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果

圖3 永興島夏半年氣溫偏低年、偏高年、正常年200 hPa（a、b、c）、500 hPa（d、e、f）、850 hPa（g、h、i）風(fēng)場和氣壓高度場合成圖

采用氣溫偏低年和氣溫偏高年沿15°N的緯圈垂直風(fēng)場進行合成分析，可以看到，從1 000～200 hPa，氣溫偏低年，110°E～125°E為上升運動；氣溫偏高年，110°E～125°E為下沉運動。這樣的垂直環(huán)流場分別與氣溫偏低年的氣壓高度場負距平和氣溫偏高年的氣壓高度場正距平一一對應(yīng)，永興島地區(qū)4～9月氣溫偏低和偏高年分別受偏低氣壓高度場和偏高氣壓高度場影響，對應(yīng)于環(huán)流場的氣旋式異常和反氣旋式異常。見圖4。

3 結(jié)論

采用永興島1975～2018年逐月平均氣溫資料，根據(jù)各月氣溫特征分析定義出永興島夏半年為4～9月。并對永興島夏半年氣溫異常進行環(huán)流場分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：（1）氣溫偏低（高）年，200 hPa風(fēng)場上，15°N附近太平洋西部地區(qū)有一反氣旋（氣旋）異常存在，南海區(qū)域為異常偏東（偏西）氣流；（2）氣溫偏低（高）年，500 hPa風(fēng)場上，10°N附近太平洋西部地區(qū)有一氣旋（反氣旋）異常存在，15°N以南南海區(qū)域為異常偏西偏北（偏東）氣流；（3）氣溫偏低（高）年，850 hPa風(fēng)場上，20°N附近太平洋西部地區(qū)有一氣旋（反氣旋）異常存在，并伴有氣壓高度場負距平（正距平），15°N以北南海區(qū)域為異常偏東偏北（偏西偏南）氣流、以南為異常偏西偏北（偏東偏南）氣流；（4）氣溫偏低（高）年，1 000～200 hPa垂直風(fēng)場中，氣溫偏低（偏高）年，110°E～125°E為上升（下沉）運動。

圖4 永興島夏半年氣溫偏低年（a）、偏高年（b）和正常年（c）垂直風(fēng)場合成圖

本文研究一定程度上反映了年代際特征，與全球大尺度環(huán)流系統(tǒng)有較大關(guān)系，說明永興島的氣溫變化不是一個獨立事件，可能與全球性的氣溫變化有較大聯(lián)系，南海地區(qū)大氣活動受全球大氣活動影響，值得進一步研究分析。