淅川縣2013年6月7～8日高溫天氣特征分析

張 碩

(河南省淅川縣氣象局,河南淅川 474450)

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淅川縣2013年6月7～8日高溫天氣特征分析

張 碩

(河南省淅川縣氣象局,河南淅川 474450)

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(guò)對(duì)連續(xù)2 d的高溫天氣形勢(shì)和氣象要素分析，發(fā)現(xiàn)這類(lèi)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(guó)大部為強(qiáng)大的暖低壓，氣壓場(chǎng)呈南高北低形勢(shì)，地面為偏南風(fēng)，淅川縣為下沉氣流；高溫天氣的出現(xiàn)和850 hPa溫度場(chǎng)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，還與前期的氣溫和降水等要素密切相關(guān)。

高溫；天氣形勢(shì)；氣象要素；淅川縣

淅川縣位于河南省西南部(32°55′～33°23′N(xiāo)、110°58′～111°53′E)，與陜西、湖北省相鄰，總面積2 820 km2。地形窄長(zhǎng)，自西北向東南斜長(zhǎng)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(yáng)、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(shí)數(shù)2 046.7 h，無(wú)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(guò)渡的季風(fēng)性氣候。在氣候變暖的背景下[1-4]，近年來(lái)極端高溫事件越來(lái)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(duì)社會(huì)生產(chǎn)和人民群眾日常生活影響很大，它不僅會(huì)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(huì)導(dǎo)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(lái)。高溫還會(huì)增加森林大火發(fā)生的可能性，同時(shí)對(duì)內(nèi)陸湖泊的水質(zhì)也有一定影響，有研究表明高溫會(huì)使水體富營(yíng)養(yǎng)化加劇，從而加重水質(zhì)污染?？梢?jiàn)，高溫天氣對(duì)工農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)生產(chǎn)及交通運(yùn)輸和國(guó)防建設(shè)等均帶來(lái)不同程度的危害，持續(xù)高溫天氣對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、旅游以及商業(yè)營(yíng)銷(xiāo)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(lái)，人們?cè)絹?lái)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(shì)分析和小波分析等方法分析了49年來(lái)京津冀地區(qū)高溫天氣的時(shí)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(guò)分析北京、天津、石家莊、太原、濟(jì)南和青島6個(gè)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(jì)60和90年代出現(xiàn)2個(gè)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(rèn)為北京、天津、石家莊和濟(jì)南20世紀(jì)90年代后期高溫日數(shù)和高溫過(guò)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(shí)空統(tǒng)計(jì)分布及其大氣環(huán)流特征分析，但對(duì)于高溫天氣的診斷分析還不多見(jiàn)。為此，筆者通過(guò)利用MICAPS常規(guī)資料和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品再分析資料對(duì)2013年6月7～8日高溫天氣的成因進(jìn)行探討，以期在日常高溫天氣中、短期預(yù)報(bào)中為預(yù)報(bào)員提供參考。

1 高溫天氣實(shí)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?jī)H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(guò)程對(duì)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(hào)，提醒大家做好防暑降溫工作。

2 高溫天氣出現(xiàn)時(shí)的天氣形勢(shì)和影響系統(tǒng)

2.1 500 hPa形勢(shì)分析利用MICAPS實(shí)況資料分析，2013年6月7日08：00 500 hPa高空?qǐng)D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(shì)，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(qiáng)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(dòng)到陜西南部、四川東北部地區(qū)，形成明顯的高壓脊，使南陽(yáng)地區(qū)氣壓升高，推進(jìn)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(dá)37.6 ℃;9日以后，從青藏高原東移來(lái)的淺槽攜帶冷空氣東移影響，環(huán)流形勢(shì)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(shì)分析從6月6日20：00開(kāi)始，850 hPa圖上新疆到河套以南地區(qū)為強(qiáng)大的暖中心，中心達(dá)28 ℃，南陽(yáng)市溫度維持在21 ℃以上。聯(lián)系500 hPa高空形勢(shì)，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(shì)，致使580 gpm線北抬，南陽(yáng)地區(qū)氣壓升高。這也與500 hPa的發(fā)展趨勢(shì)相一致。到8日08：00，暖區(qū)控制范圍向東擴(kuò)展，但中心強(qiáng)度已有所下降，在河南形成24 ℃暖中心，南陽(yáng)市溫度達(dá)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(duì)南陽(yáng)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(shì)與高空受高壓控制的形勢(shì)相反，地面圖上淅川受低壓控制。6月6～8日從蒙古到我國(guó)大部為強(qiáng)大的暖低壓，氣壓場(chǎng)呈南高北低形勢(shì)，地面為偏南風(fēng)，地面的高溫區(qū)和熱低壓不斷南壓，這個(gè)高溫區(qū)在700 hPa圖上表現(xiàn)為河套高壓，且與負(fù)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(qiáng)盛時(shí)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(dá)最高值，9日有冷空氣影響，氣溫下降。

圖1 2013年6月7日08:00(a)和8日08：00(b)500 hPa高度場(chǎng)

2.4 相對(duì)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(dāng)大氣中水汽含量較多時(shí)，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(chǎng)等值線可知，在發(fā)生高溫的當(dāng)天早上，在河南省西部大氣高、低層均為相對(duì)濕度≤30%的低值區(qū)，即空氣非常干燥，從高溫區(qū)向外相對(duì)濕度逐漸增大，這與該區(qū)以下沉運(yùn)動(dòng)為主、沒(méi)有上升運(yùn)動(dòng)是對(duì)應(yīng)的。說(shuō)明上述地區(qū)在西北氣流控制下，天氣晴好，太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，導(dǎo)致氣溫升幅較大。

2.5 垂直運(yùn)動(dòng)分析垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)氣溫變化的影響，主要是通過(guò)垂直運(yùn)動(dòng)的方向、強(qiáng)度和大氣的穩(wěn)定度來(lái)實(shí)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(yùn)動(dòng)，最強(qiáng)下沉中心在500 hPa附近，王金蘭等研究指出這種高空強(qiáng)烈的下沉運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)最強(qiáng)中心的邊緣地區(qū)，應(yīng)處于高溫發(fā)生區(qū)的邊緣，這對(duì)850 hPa的形勢(shì)也做了很好的證明。垂直速度場(chǎng)顯示，下沉運(yùn)動(dòng)與晴好天氣相伴，太陽(yáng)輻射強(qiáng)，氣溫上升快，通過(guò)分析高溫天氣當(dāng)天(7日08：00)垂直速度發(fā)現(xiàn)，高層和低層均以下沉運(yùn)動(dòng)為主。河套高壓是一個(gè)相當(dāng)深厚的負(fù)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(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射長(zhǎng)時(shí)間作用于地面，可造成輻射增溫。在下沉運(yùn)動(dòng)發(fā)生的同時(shí)，配合干燥的大氣狀況(即大氣具有較小的比熱)，對(duì)出現(xiàn)高溫天氣非常有利。

圖2 2013年6月6日20：00 850 hPa溫度場(chǎng)經(jīng)向(a)和緯向(b)垂直剖面

2.6 歐洲中心數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品分析利用MICAPS3.1平臺(tái)繪制出的歐洲中心2013年6月6日20：00 850 hPa溫度場(chǎng)的預(yù)報(bào)產(chǎn)品(圖2)，從6月7日20：00～8日20：00的預(yù)報(bào)場(chǎng)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(duì)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(dǎo)致早晨氣溫抬升起點(diǎn)較高，且暖氣團(tuán)主體的到來(lái)。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(lái)取值，淅川縣的溫度應(yīng)該在26 ℃左右，對(duì)未來(lái)短期內(nèi)預(yù)報(bào)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(dāng)日高溫強(qiáng)度越強(qiáng)，這是因?yàn)榇稳瞻滋鞖鉁鼗厣瘘c(diǎn)高所造成?？紤]高溫預(yù)警信號(hào)一般在當(dāng)天早晨或上午發(fā)布，因此當(dāng)天08：00的觀測(cè)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(dāng)天14：00地面相對(duì)濕度發(fā)現(xiàn)，相對(duì)濕度均較小，即6月7～8日14：00地面相對(duì)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(shí)段，這與地形也存在著一定的關(guān)系， 6月份當(dāng)高空西北氣流較為強(qiáng)盛時(shí)，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(fēng)效應(yīng)對(duì)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(jiàn)。應(yīng)用常規(guī)觀測(cè)資料和數(shù)值預(yù)報(bào)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(guò)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(qiáng)西北氣流控制，低空有強(qiáng)而持久的暖中心配合，高空強(qiáng)烈的下沉運(yùn)動(dòng)是形成高溫天氣的重要因素；干燥的大氣也是導(dǎo)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(duì)中短期預(yù)報(bào)來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)確把握高空地面形勢(shì)，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，將有助于進(jìn)一步提高對(duì)高溫天氣的預(yù)報(bào)水平。通過(guò)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(diǎn)：①6月份環(huán)流形勢(shì)以西風(fēng)帶為主，副熱帶高壓穩(wěn)定在海上，500 hPa受東亞大槽后較強(qiáng)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(shì)圖上，河套地區(qū)有24 ℃以上暖區(qū)或暖中心，鄭州、南陽(yáng)市溫度大于24 ℃時(shí)，易出現(xiàn)37 ℃以上高溫天氣；③南高北低的地面氣壓場(chǎng)形勢(shì)淅川縣受暖低壓控制，以偏南風(fēng)分量和偏西風(fēng)分量為主，天氣狀況相對(duì)晴好，相對(duì)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(chǎng)預(yù)報(bào)淅川縣處在24 ℃以上的暖中心里，對(duì)高溫天氣的預(yù)報(bào)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(fēng)效應(yīng)對(duì)高溫天氣的形成起到了增幅作用。

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張碩(1974- )，男，河南方城人，工程師，從事氣象業(yè)務(wù)工作。

2015-01-26

S 161.2+2

A

0517-6611(2015)08-153-02