林匯豐，張玫，張秋明，張亮，馬澤義，劉建龍，陳芳麗，李明華

（1.惠州市氣象局，廣東惠州 516001；2.惠州市惠陽區(qū)氣象局，廣東惠州 516211；3.惠州市突發(fā)事件預(yù)警信息發(fā)布中心，廣東惠州 516001；4深圳市氣象局，廣東深圳 518040）

高溫是廣東的高影響天氣之一，目前有較多的學(xué)者和業(yè)務(wù)人員關(guān)注廣東高溫天氣，研究?jī)?nèi)容主要包括3個(gè)方面：一是分析高溫天氣氣候特征，包括時(shí)空分布和氣候變化［1-2]、不同區(qū)域溫度變化［3]、盛夏氣溫異常［4]、華南7月異常溫度［5]，以及各市縣夏季高溫［6-9]等氣候變化特征；二是研究影響高溫的天氣系統(tǒng)，如熱帶氣旋對(duì)深圳和珠三角地區(qū)高溫天氣的作用［10-11]；三是對(duì)高溫天氣個(gè)例總結(jié)分析［12-14]和預(yù)報(bào)方法的研究［15]。

2018年5月廣東省出現(xiàn)了罕見的大范圍、持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的高溫炎熱天氣，對(duì)農(nóng)業(yè)、電力、商業(yè)等行業(yè)造成一定影響，郭瑞玲等［14]只對(duì)該次佛山高溫天氣過程的成因進(jìn)行了分析，主要指出了副熱帶高壓中心的下沉增溫配合低相對(duì)濕度和長(zhǎng)日照時(shí)數(shù)可出現(xiàn)37℃以上的災(zāi)害性炎熱天氣。但該次過程是發(fā)生在大尺度環(huán)流形勢(shì)影響下，廣東出現(xiàn)的大范圍、持續(xù)性高溫天氣，更應(yīng)從全省范圍內(nèi)高溫天氣變化特征著手，分析和認(rèn)識(shí)其時(shí)空分布特征并探討其成因。因此本研究針對(duì)2018年5月中下旬發(fā)生在廣東省境內(nèi)極端高溫天氣特征和成因進(jìn)行分析，以期為今后的氣候預(yù)測(cè)和高溫天氣預(yù)報(bào)預(yù)警提供參考。

1 資料和方法

本研究采用1953—2018年5月NCEP／NCAR日平均和月平均再分析資料（空間分辨率2.5°×2.5°經(jīng)緯度），以及廣東省86個(gè)觀測(cè)站的氣溫?cái)?shù)據(jù)，通過合成分析等方法，分析了2018年5月廣東省持續(xù)性極端高溫天氣過程。另外，根據(jù)《廣東省突發(fā)氣象災(zāi)害預(yù)警信號(hào)發(fā)布規(guī)定》中對(duì)高溫預(yù)警信號(hào)的定義，將日最高氣溫≥35℃的高溫天氣定義為高溫日。

2 廣東省5月高溫天氣特征

2.1 五月高溫空間變化特征

2018年5月廣東省86個(gè)國(guó)家觀測(cè)站中有48個(gè)站極端最高氣溫破本站常年同期最高紀(jì)錄。月平均氣溫較常年同期平均值顯著偏高1.1～3.7℃，月極端最高氣溫介于33.1～38.7℃。從5月極端最高氣溫分布（圖1a）可以看出，絕大多數(shù)站點(diǎn)月極端最高氣溫≥35℃，尤其是粵東地區(qū)的梅州南部和揭陽北部等地超過了38℃，最高出現(xiàn)在梅州大埔38.7℃，超過1964年5月19日錄得的37.1℃極端最高氣溫，位居全省第1。

從全省來看，除粵西西部和沿海的部分地區(qū)外，廣東大部高溫日數(shù)也創(chuàng)歷史新高，全省平均高溫日數(shù)為7.8 d，較常年同期顯著偏多7.4 d，有71個(gè)觀測(cè)站高溫日數(shù)破5月本站紀(jì)錄。粵東高溫持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，其中梅州大埔和豐順高溫日數(shù)達(dá)15 d，沿海的部分縣區(qū)未出現(xiàn)高溫天氣。從高溫日數(shù)的距平分布特征（圖1b）來看，偏多區(qū)域主要集中在沿23°N附近的粵中和粵東地區(qū)，其中梅州大埔和豐順高溫日數(shù)分別偏多14.2和14.7 d。

綜上所述，2018年5月廣東出現(xiàn)了罕見持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的極端高溫天氣過程，氣溫呈自東向西逐漸遞減的趨勢(shì)，粵東地區(qū)的極端最高氣溫和高溫日數(shù)均明顯高于粵西，沿海地區(qū)溫度較內(nèi)陸偏低，高溫日數(shù)明顯偏少。

圖1 2018年廣東省5月極端最高氣溫（單位：℃）（a）和高溫日數(shù)距平（單位：d）（b）的空間分布

2.2 五月高溫時(shí)間變化特征

圖2為5月1—31日廣東省日最高氣溫和高溫站點(diǎn)數(shù)分布。

圖2 2018年5月1—31日廣東省日最高氣溫和高溫站點(diǎn)數(shù)分布

由圖2并結(jié)合各單站最高氣溫變化趨勢(shì)（圖略）可以發(fā)現(xiàn)，5月上旬至中旬前期，氣溫波動(dòng)較大，高溫天氣不明顯，中旬中期開始，日最高氣溫呈上升趨勢(shì)，下旬中期略有下降，至月底維持長(zhǎng)時(shí)間的高溫炎熱天氣，全省月極端最高氣溫出現(xiàn)在27日，達(dá)38.7℃。16日起高溫站點(diǎn)數(shù)明顯增多，至18日高溫日站點(diǎn)數(shù)達(dá)26個(gè)，占總站數(shù)的30%，19—23日高溫范圍繼續(xù)擴(kuò)大，約占總站數(shù)的40% ～70%，下旬高溫范圍出現(xiàn)波動(dòng)，5月26—27日和30—31日高溫范圍均超過了50%，其余時(shí)間略小，其中23日高溫分布為該次過程中范圍最廣，高溫站點(diǎn)達(dá)60個(gè)，約占70%。綜上所述，5月中旬中期至下旬末，廣東省出現(xiàn)了大范圍、持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的高溫天氣過程。

3 五月氣溫異常偏高的大氣環(huán)流場(chǎng)特征

導(dǎo)致氣溫異常偏高的成因有大氣環(huán)流異常、海溫等外強(qiáng)迫因子影響、前冬青藏高原積雪，以及二氧化碳濃度不斷升高等多種因素影響，本研究主要針對(duì)2018年5月主要影響天氣系統(tǒng)特征進(jìn)行討論，包括南壓高壓、西太平洋副熱帶高壓（以下簡(jiǎn)稱副高）和850 hPa低空氣流。此段高溫過程內(nèi)無熱帶氣旋外圍下沉增溫影響。

3.1 對(duì)流層高層氣流輻合下沉作用

從氣候統(tǒng)計(jì)來看，5月南亞高壓位于中南半島［2]，當(dāng)廣東處于其中心東北或東北偏東方的高空輻散場(chǎng)時(shí)，往往有利于廣東強(qiáng)降水的發(fā)生，若受其中心控制時(shí)，則不利于廣東降水，下沉氣流將導(dǎo)致晴熱天氣。由5月200 hPa月平均高度場(chǎng)和距平場(chǎng)（圖略）可以明顯看出，東亞到西太平洋一帶高度距平場(chǎng)表現(xiàn)為正值區(qū)，即高度場(chǎng)顯著偏高。

分析5月南亞高壓候平均變化特征（圖略）可以發(fā)現(xiàn)，南壓高壓逐漸加強(qiáng)東北伸，第3候開始其中心位置明顯偏北，第5候1 248 dagpm線完全控制我國(guó)南方地區(qū)，華南上空主要受偏東-偏南氣流的影響，散度場(chǎng)表現(xiàn)為負(fù)值，即對(duì)流層高層無輻散抽吸作用，有利于廣東高溫晴熱天氣的發(fā)生，第6候高度場(chǎng)為正距平，即華南上空南亞高壓更強(qiáng)盛。

3.2 副熱帶高壓下沉氣流長(zhǎng)時(shí)間作用

高溫天氣的主要影響系統(tǒng)是西太平洋副熱帶高壓［2]，當(dāng)副高長(zhǎng)時(shí)間控制廣東時(shí)，會(huì)導(dǎo)致廣東降水偏少，下沉氣流使得天空晴朗少云，氣溫快速升高，從而出現(xiàn)高溫炎熱天氣。圖3為5月北半球500 hPa月平均高度場(chǎng)和距平場(chǎng)，從圖3可以看出，極渦為三極子型，最強(qiáng)中心位于西半球，東亞地區(qū)高度場(chǎng)等值線徑向度小，距平場(chǎng)表現(xiàn)為正距平，東亞大槽強(qiáng)度明顯偏弱，西太平洋副高強(qiáng)度偏強(qiáng)，為正距平，西脊點(diǎn)至110°E以西的中南半島東側(cè)，脊線略偏南，588 dagpm線至廣東中北部。

為進(jìn)一步闡明副高不同時(shí)間段內(nèi)的演變特征，分析500 hPa候平均高度場(chǎng)變化特征發(fā)現(xiàn)，第1、2候東亞大槽槽底偏北，南支槽較活躍，不斷東移影響華南地區(qū)，使得廣東多降水發(fā)生。第3候（圖4a）開始西太副高強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)且西伸北抬，使得南支槽在華南西部沿副高邊緣呈東北上滑趨勢(shì)，廣東降水逐漸減弱。第4—6候華南主要是受副高長(zhǎng)時(shí)間控制，尤其是第5、6候，副高強(qiáng)度進(jìn)一步加強(qiáng)，588 dagpm線穩(wěn)定控制廣東上空，第5候西脊點(diǎn)位于110°E附近，第6候（圖4b）則在100°E以西，脊線略偏南，均位于20°N以南，廣東受副高下沉氣流長(zhǎng)時(shí)間增溫影響，維持高溫炎熱天氣，至下旬后期多地出現(xiàn)了破歷史記錄的長(zhǎng)時(shí)間、大范圍的極端高溫天氣。

圖3 2018年5月500 hPa月平均高度場(chǎng)（等值線，單位：dagpm）和距平場(chǎng)（陰影區(qū)，單位：dagpm）

圖4 2018年5月500hPa第3候（a）和第6候（b）高度場(chǎng)（單位：dagpm）

3.3 低空弱西南風(fēng)場(chǎng)的作用

從5月850 hPa月平均風(fēng)場(chǎng)的特征來看，如圖5所示，孟加拉灣-中南半島-南海的緯向風(fēng)距平為負(fù)值，西南季風(fēng)明顯偏弱，且華南西南風(fēng)大風(fēng)軸位于副高西側(cè)的廣西東部-湖南-長(zhǎng)江下游地區(qū)一帶，廣東尤其是粵東地區(qū)處于其右側(cè)的弱風(fēng)場(chǎng)中。分析850 hPa風(fēng)場(chǎng)候變化特征（圖略）可以發(fā)現(xiàn)，廣東區(qū)域的850 hPa候平均風(fēng)速均＜10 m／s，第3、4候廣西至湖南的西南風(fēng)有所加大，但未達(dá)到急流狀態(tài)，廣東處于其右側(cè)的弱西南風(fēng)場(chǎng)中，第5、6候環(huán)流形勢(shì)調(diào)整不大，但西南風(fēng)大風(fēng)軸呈減弱態(tài)勢(shì)。

圖5 2018年5月850 hPa月平均風(fēng)場(chǎng)（矢量箭頭，單位：m／s）和緯向風(fēng)距平（陰影區(qū)，單位：m／s）

另外，高溫時(shí)段在南海北部至廣東上空氣流均呈反氣旋，結(jié)合散度場(chǎng)和相對(duì)濕度場(chǎng)（圖略）可以看出，除個(gè)別時(shí)段外，5月中下旬廣東上空850 hPa及其以下多為輻散場(chǎng)，相對(duì)濕度大值區(qū)主要集中在925 hPa及其以下的邊界層中，850～700 hPa的相對(duì)濕度較小，大多數(shù)時(shí)間＜60%。

綜上所述，廣東上空弱的西南風(fēng)場(chǎng)帶來弱的水汽條件，對(duì)流層低層空氣濕度較小，且多為輻散場(chǎng)形勢(shì)，有利于廣東出現(xiàn)高溫炎熱天氣。

3.4 非絕熱因子對(duì)高溫的影響

尹東屏等［16]分析影響高溫的熱力條件時(shí)指出在副高控制的情況下，溫度平流因子與一般情況不同，它對(duì)高溫所起到的作用非常小，非絕熱條件才是高溫日出現(xiàn)的關(guān)鍵，云、風(fēng)、濕度等非絕熱因子對(duì)溫度有較大的影響。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)副高控制廣東，地面吹弱西南風(fēng)，天空狀況表現(xiàn)為晴朗少云時(shí)，白天氣溫上升迅速，且體感悶熱。

為了更好的認(rèn)識(shí)這一特征，以惠州惠陽為代表站進(jìn)行分析（圖略），結(jié)果可以看出，高溫過程期間，日最高氣溫大多出現(xiàn)在13：00—17：00（北京時(shí)，下同），其中大多數(shù)主要出現(xiàn)14：00—16：00，期間無降水，風(fēng)速1.8～4.1 m／s，相對(duì)濕度40%～53%，14：00總云量（只有08：00、14：00和20：00數(shù)據(jù)）為1～9成，其中約1／2為4～6成，日照時(shí)數(shù)0.7～1.0 h。再以5月27日出現(xiàn)月極端最高氣溫時(shí)為例，可以看出15：00出現(xiàn)日最高氣溫37.3℃，14：00—15：00總云量為7成，風(fēng)速2.4～4.0 m／s，相對(duì)濕度45% ～50%，隨后風(fēng)速、相對(duì)濕度增大，云量增多，并出現(xiàn)降水，氣溫快速下降。

綜上所述，高溫時(shí)段主要表現(xiàn)為云量較少、風(fēng)速偏小和相對(duì)濕度明顯偏少，同時(shí)日照時(shí)數(shù)偏多，形成有利于輻射增溫的大氣環(huán)境，使得日間氣溫迅速上升，出現(xiàn)高溫天氣。

4 結(jié)論

1）2018年5月廣東出現(xiàn)了罕見持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間的極端高溫天氣過程，主要發(fā)生在中旬中期至月底，高溫日數(shù)最多高達(dá)15 d。高溫空間分布呈自東向西逐漸遞減的趨勢(shì)，粵東地區(qū)的極端最高氣溫和高溫日數(shù)均明顯高于粵西，另外，沿海地區(qū)溫度較內(nèi)陸偏低，高溫日數(shù)明顯偏少，大部分地區(qū)極端最高氣溫和高溫日數(shù)均破歷史紀(jì)錄。

2）對(duì)流層高層南亞高壓和500 hPa副高長(zhǎng)時(shí)間控制廣東地區(qū)，以及對(duì)流層低層弱的西南風(fēng)場(chǎng)和位于低空大風(fēng)速軸右側(cè)的輻散區(qū)，下沉氣流增溫作用顯著，有利于廣東出現(xiàn)高溫炎熱天氣。

3）高溫時(shí)段主要表現(xiàn)為云量較少、風(fēng)速偏小和相對(duì)濕度明顯偏低，同時(shí)日照時(shí)數(shù)偏多，形成有利于輻射增溫的大氣環(huán)境，使得氣溫迅速上升，易出現(xiàn)高溫炎熱天氣。

因此，廣東高溫天氣影響時(shí)，應(yīng)著重關(guān)注副高和對(duì)流層低層風(fēng)速變化，結(jié)合地理位置等因素，做好高溫天氣氣候預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)預(yù)警等服務(wù)工作。