商丘市高溫天氣的氣候特征和預(yù)報(bào)方法

王海艷

摘要利用商丘市8個(gè)臺(tái)站1970～1999年6～8月逐日最高氣溫資料，總結(jié)了商丘市的高溫天氣的氣候特征，詳細(xì)分析了高溫天氣下的環(huán)流形勢(shì)，通過(guò)分析高溫天氣的環(huán)流形勢(shì)特征，找出預(yù)報(bào)指標(biāo)，并建立高溫預(yù)報(bào)方程。結(jié)果表明，商丘市6～8月平均高溫天氣出現(xiàn)次數(shù)為2.2 d，高溫多出現(xiàn)在6、7月份；商丘地區(qū)20世紀(jì)70年代高溫日較80、90年代多，南部、東南部出現(xiàn)的高溫日較多；大陸性高壓和副熱帶高壓是形成商丘市高溫天氣的主要和次要系統(tǒng)。根據(jù)商丘市高溫環(huán)流形勢(shì)選定了500 hPa溫度、850 hPa溫度等高溫預(yù)報(bào)因子，并用ECWMF、日本傳真圖資料和本站資料建立了高溫預(yù)報(bào)方程，最后用2005和2006年資料進(jìn)行了預(yù)報(bào)試驗(yàn)，預(yù)報(bào)結(jié)果表明此方法對(duì)于高溫預(yù)報(bào)貢獻(xiàn)較大、效果良好。

關(guān)鍵詞高溫天氣；氣候特征；預(yù)報(bào)方法；商丘

中圖分類(lèi)號(hào)S161.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）14-04343-02

每年夏季（6～8月），受西太平洋副熱帶高壓控制及大陸高壓暖高壓脊控制，商丘地區(qū)天氣晴朗，太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，出現(xiàn)高溫酷熱天氣。引起城市高溫的原因很多，氣候異常、溫室氣體、城市建筑、城市變暖、植被狀況以及人類(lèi)活動(dòng)等因素均可以造成不同地區(qū)、不同城市危害性高溫日數(shù)及強(qiáng)度變化，危害性高溫可能引起死亡率升高和警戒溫度的限值。在熱浪襲擊下，心臟病、中風(fēng)、中暑、肺炎患者和死亡率均上升，因持續(xù)性高溫使這些疾病患者熱平衡調(diào)節(jié)能力下降，尤以老人為甚[1]。此外，高溫、少雨引起的干旱還給農(nóng)民帶來(lái)很?chē)?yán)重?fù)p失，所以研究高溫預(yù)報(bào)方法、做出準(zhǔn)確的高溫預(yù)報(bào)是非常重要的，它可為政府部門(mén)指揮生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)，使農(nóng)民適時(shí)澆灌，確保農(nóng)作物生長(zhǎng)；還可使城鎮(zhèn)居民及早做好防暑降溫準(zhǔn)備，保障人民身體健康。

針對(duì)高溫天氣的氣候特征和預(yù)報(bào)方法，許多學(xué)者進(jìn)行了研究，并取得了一些成果[1-4]。如張尚印等分析指出大陸性高壓和副熱帶高壓是形成華北地區(qū)高溫過(guò)程的主要和次要天氣系統(tǒng)[1]；汪秀清等研究指出夏季的極端高溫與日本數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品850 hPa溫度密切相關(guān)，并指出了日本數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的850 hPa氣溫與吉林省地面日平均氣溫、階段性高溫及極端最高氣溫的對(duì)應(yīng)關(guān)系[2]；陸琛莉等用REEP方法建立方程，研究出了嘉興市盛夏高溫概率預(yù)報(bào)方法[3]。筆者利用商丘市8個(gè)臺(tái)站1970～1999年6～8月逐日最高氣溫資料，總結(jié)了商丘市的高溫天氣的氣候特征，詳細(xì)分析了高溫天氣下的環(huán)流形勢(shì)，通過(guò)分析高溫天氣的環(huán)流形勢(shì)特征，找出預(yù)報(bào)指標(biāo)，并建立高溫預(yù)報(bào)方程。

1資料與方法

資料來(lái)源于商丘市8個(gè)臺(tái)站1970～1999年6～8月逐日最高氣溫資料以及1995～2004年EC、日本傳真圖和本站資料。根據(jù)河南省氣象局規(guī)定，日極端最高氣溫≥38 ℃為一個(gè)高溫日，商丘地區(qū)8個(gè)站中有3個(gè)站日極端最高氣溫≥38 ℃即為區(qū)域性高溫。以持續(xù)2 d及2 d以上高溫日為持續(xù)高溫。利用商丘市8個(gè)臺(tái)站1970～1999年6～8月逐日最高氣溫資料總結(jié)了商丘市高溫天氣的氣候特征，通過(guò)分析高溫天氣的環(huán)流形勢(shì)特征，找出預(yù)報(bào)指標(biāo)，并建立高溫預(yù)報(bào)方程。

2高溫天氣氣候概況

2.1高溫日年際變化特征1970～1999年6～8月出現(xiàn)高溫的平均年數(shù)為13.6年，共29.6 d，平均每年2.2 d，1970～1999年6～8月商丘站高溫日數(shù)呈微弱上升趨勢(shì)，1970～1999年6～8月高溫日數(shù)有3個(gè)峰值，分別在1978、1986、1996年，極大值出現(xiàn)在1978年，高溫日數(shù)為4 d。分析其他7個(gè)測(cè)站高溫日變化情況可見(jiàn)，除民權(quán)、睢縣有微弱下降的趨勢(shì)外，另外6個(gè)測(cè)站均呈微弱上升趨勢(shì)。就全區(qū)而言，1970～1999年6～8月高溫日數(shù)最大值在永城（1988年），為12 d。

2.2高溫日年代變化特征由表1可見(jiàn)，20世紀(jì)70年代商丘地區(qū)平均高溫日為10.6 d，除永城高溫日偏多，其他幾個(gè)站相差不大；80年代平均高溫日為9.0 d，柘城、永城高溫日較多，2站平均值是其他6站平均值的2.9倍，夏邑站高溫日偏少；90年代平均高溫日為8.6 d，柘城、永城出現(xiàn)的高溫天氣較其他縣站明顯偏多，寧陵、民權(quán)、虞城站高溫日偏少。商丘地區(qū)70年代高溫日較80、90年代多。

2.3高溫日月變化特征30年中商丘市高溫日多出現(xiàn)在6、7月份，其中6月份高溫日數(shù)平均為16.50 d，占53.4%，7月份高溫日數(shù)平均為12.25 d，占39.6%，8月份高溫日數(shù)平均為6.75 d，占21.9%。6和7月份的高溫日數(shù)之和占整個(gè)6～8月高溫日數(shù)的93.0%。

2.4高溫日旬變化特征以商丘站為例，在1970～1999年6～8月30年間， 6月份出現(xiàn)的高溫日數(shù)有12 d，其中，中旬出現(xiàn)的高溫日數(shù)最多，為8 d，占全月的67%，下旬出現(xiàn)的高溫日數(shù)次之，為3 d，占全月的25%，上旬僅出現(xiàn)1 d，占全月的8%；在7月份8 d高溫日中，上旬出現(xiàn)的最多，為7 d，占全月的87.5%，中旬較少，為1 d，占全月的12.5%，下旬無(wú)。又統(tǒng)計(jì)其余7個(gè)測(cè)站同樣發(fā)現(xiàn)，高溫日主要集中在6月中旬和7月上旬，6月中旬出現(xiàn)的高溫日數(shù)占全月的53.0%～77.8%（寧陵較少，為37.5%），7月上旬出現(xiàn)的高溫日數(shù)占全月的60.0%～80.0%。

2.5高溫日空間分布特征從1970～1999年6～8月商丘市出現(xiàn)的高溫總?cè)諗?shù)（圖1）可以看出，商丘市高溫日數(shù)空間分布不均，總體趨勢(shì)為南部、東南部出現(xiàn)高溫的概率較大，其平均高溫日數(shù)是中西部的2.4倍；永城、柘城明顯多于其他6站，其中永城最多，為60 d，柘城次之，為46 d，寧陵最少，為13 d，其余各站為20～27 d。

圖11970～1999年6～8月商丘各站出現(xiàn)的高溫日數(shù)2.6高溫持續(xù)性特征經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，1970～1999年6～8月商丘站共出現(xiàn)3次持續(xù)高溫，1次為連續(xù)2 d持續(xù)高溫，2次連續(xù)3 d持續(xù)高溫。睢縣共出現(xiàn)2次持續(xù)性高溫，均為連續(xù)3 d持續(xù)性高溫；寧陵共出現(xiàn)2次持續(xù)性高溫，均為連續(xù)2 d持續(xù)性高溫；民權(quán)共出現(xiàn)4次持續(xù)性高溫，3次為連續(xù)3 d持續(xù)性高溫；夏邑共出現(xiàn)4次持續(xù)性高溫，1次連續(xù)3 d持續(xù)性高溫；虞城共出現(xiàn)5次持續(xù)性高溫。其中1次為連續(xù)3 d持續(xù)性高溫；柘城連續(xù)10次出現(xiàn)持續(xù)性高溫，有3次為連續(xù)3 d持續(xù)高溫，其余為連續(xù)2 d持續(xù)高溫；永城出現(xiàn)16次持續(xù)性高溫，1次為連續(xù)5 d持續(xù)性高溫，2次為連續(xù)4 d持續(xù)性高溫。由此可見(jiàn)，商丘地區(qū)南部（柘城）、東南部（永城）出現(xiàn)持續(xù)性高溫的概率較大，且持續(xù)的天數(shù)較長(zhǎng)，最長(zhǎng)達(dá)5 d，出現(xiàn)在永城。

3高溫下的環(huán)流形勢(shì)

商丘的高溫形勢(shì)分為干熱型高溫和濕熱型高溫，干熱型高溫是在西風(fēng)帶環(huán)流中發(fā)生的高溫天氣，濕熱型高溫是在副高控制下的或在副高邊緣發(fā)生的高溫天氣[5]。

3.1干熱型高溫下的環(huán)流形勢(shì)商丘地區(qū)出現(xiàn)干熱型高溫時(shí)，500 hPa一般為兩槽兩脊或兩槽一脊型，125°E附近有東亞大槽維持，105°E附近為西風(fēng)帶暖高壓脊，商丘地區(qū)處在東亞大槽后部的西北或偏西氣流里；或商丘地區(qū)受大陸高壓控制，天空晴好，空氣干燥；此時(shí)，副高位于海上。850 hPa，以黃淮地區(qū)為中心是一個(gè)≥20 ℃的暖區(qū)。

3.2濕熱型高溫下的環(huán)流形勢(shì)500 hPa，商丘地區(qū)處在副高邊緣或受其控制，25° ～ 35°N為≥-4 ℃的暖區(qū)。850 hPa圖上，商丘地區(qū)一致的西南氣流，25°～ 40°N被≥20 ℃的暖區(qū)控制。濕熱型高溫的出現(xiàn)與副高的進(jìn)退和850 hPa的≥20 ℃的暖區(qū)控制密切相關(guān)。商丘地區(qū)處在副高邊緣或受其控制，且850 hPa有≥20 ℃的暖區(qū)，易出現(xiàn)高溫天氣。當(dāng)副高穩(wěn)定時(shí)，商丘地區(qū)易出現(xiàn)持續(xù)性高溫，副高東撤時(shí)，高溫天氣結(jié)束。

4高溫預(yù)報(bào)方法

4.1干熱型高溫預(yù)報(bào)指標(biāo)當(dāng)EC 48 h預(yù)報(bào)125°E附近有東亞大槽建立，商丘地區(qū)處在槽后時(shí)，或商丘地區(qū)受大陸高壓控制，X1為1，否則為0；當(dāng)日本傳真24 h預(yù)報(bào)500 hPa本站溫度≥-7 ℃時(shí)，X2為1，否則為0；當(dāng)EC 48 h預(yù)報(bào)850 hPa本站溫度≥21 ℃時(shí)，X3為1，否則為0；當(dāng)本站14：00溫度≥34 ℃、相對(duì)濕度≤50%、本站氣壓≤998 hPa時(shí)，X4為1，否則為0；當(dāng)24 h商丘地區(qū)天空晴好，吹E～S～WSW風(fēng)時(shí)，X5為1，否則為0。用Y=X1+X2+X3+X4+X5檢查是否符合預(yù)報(bào)指標(biāo)，當(dāng)Y=5時(shí)，未來(lái)24 h商丘市將出現(xiàn)區(qū)域性高溫。

4.2濕熱型高溫預(yù)報(bào)指標(biāo)當(dāng)EC 48 h預(yù)報(bào)商丘地區(qū)處在副高邊緣或受其控制時(shí)，X1為1，否則為0；當(dāng)日本傳真24 h預(yù)報(bào)500 hPa本站溫度≥-4 ℃時(shí)，X2為1，否則為0；當(dāng)EC 48 h預(yù)報(bào)850 hPa本站溫度≥21 ℃時(shí)，X3為1，否則為0；當(dāng)本站14：00溫度≥35 ℃、相對(duì)濕度≤53%、本站氣壓≤998 hPa時(shí)，X4為1，否則為0；當(dāng)24 h商丘地區(qū)天空晴好，吹S風(fēng)時(shí)，X5為1，否則為0。用Y=X1+X2+X3+X4+X5檢查是否符合預(yù)報(bào)指標(biāo)，當(dāng)Y=5時(shí)，未來(lái)24 h商丘市將出現(xiàn)區(qū)域性高溫。

4.3統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)與試報(bào)情況 用1999～2004年資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，結(jié)果表明，擬合率為58.5%。 用上述方法分別在2005和2006年6～8月進(jìn)行試報(bào)，發(fā)現(xiàn)2005年出現(xiàn)3個(gè)區(qū)域性高溫日，漏報(bào)1次，報(bào)對(duì)2次，準(zhǔn)確率為66.7%；2006年6～8月出現(xiàn)1次區(qū)域性次高溫，準(zhǔn)確率為100%。

5結(jié)論

（1）商丘地區(qū)20世紀(jì)70年代高溫日較80、90年代多，平均多1～2 d。高溫日主要集中在6月中旬和7月上旬，6月中旬出現(xiàn)的高溫日數(shù)占全月的53.0%～77.8%，7月上旬出現(xiàn)的高溫日數(shù)占全月的60.0%～80.0%。

（2）商丘市6～8月平均高溫天氣出現(xiàn)次數(shù)為2.2 d，高溫多出現(xiàn)在6、7月份，6和7月份的高溫日數(shù)之和占整個(gè)6～8月高溫日數(shù)的93.0%。商丘地區(qū)南部、東南部出現(xiàn)的高溫日較多，其平均高溫日數(shù)是中西部的2.4倍。

（3）商丘地區(qū)南部（柘城）、東南部（永城）出現(xiàn)持續(xù)性高溫的概率較大，且持續(xù)的天數(shù)較長(zhǎng)，最長(zhǎng)達(dá)5 d，出現(xiàn)在永城。

（4）大陸性高壓和副熱帶高壓是形成商丘市高溫天氣的主要和次要系統(tǒng)。

（5）根據(jù)商丘市高溫環(huán)流形勢(shì)找出高溫預(yù)報(bào)指標(biāo)，建立高溫預(yù)報(bào)方法，并進(jìn)行試報(bào)，效果良好。

參考文獻(xiàn)

[1] 張尚印，宋艷玲，張德寬.華北主要城市夏季高溫氣候特征及評(píng)估辦法[J].地理學(xué)報(bào)，2004（3）：383-390.

[2] 汪秀清，楊雪艷，石大明.數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品在夏季持續(xù)高溫預(yù)報(bào)中的釋用[J].氣象，2004（12）：47-49.

[3] 陸琛莉，李云泉，盛文斌.嘉興市盛夏高溫概率預(yù)報(bào)方法[J].浙江氣象，2004（1）：20-23.

[4] 黃旭，陳燕，童文林.卡爾曼濾波方法在高溫預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J].四川氣象，2001（2）：18-22.

[5] 黃玉超. 商丘地區(qū)高溫預(yù)報(bào)方法[J].河南氣象，1994（2）：11.