2013年溫州市連續(xù)性高溫特點(diǎn)及成因分析

王忠東 曹 楚 杜友強(qiáng)

(溫州市氣象局,浙江 溫州 325027)

2013年溫州市連續(xù)性高溫特點(diǎn)及成因分析

王忠東 曹 楚 杜友強(qiáng)

(溫州市氣象局,浙江 溫州 325027)

利用人工觀測(cè)整編資料、自動(dòng)站觀測(cè)資料、NCEP/NCAR2.5°×2.5°的一日4次全球再分析資料,統(tǒng)計(jì)分析了溫州高溫氣候特征,并在此基礎(chǔ)上特別分析了2013年溫州高溫天氣過(guò)程。發(fā)現(xiàn)，溫州高溫主要出現(xiàn)在7、8月份,2003年以來(lái)高溫日數(shù)出現(xiàn)了突增,高溫主要出現(xiàn)在溫州西北部的永嘉和西南部的文成地區(qū)。2013年7月下旬到8月中旬100 hPa南亞高壓持續(xù)穩(wěn)定的東部型分布為溫州出現(xiàn)連續(xù)20 d的高溫提供了有利于的大尺度環(huán)流背景。副熱帶高壓穩(wěn)定且強(qiáng)度強(qiáng)是高溫形成的主要原因,臺(tái)風(fēng)外圍下沉增溫和西南或偏西氣流影響時(shí)也會(huì)導(dǎo)致高溫天氣。當(dāng)溫州出現(xiàn)持續(xù)高溫時(shí)500 hPa以下均為下沉氣流;當(dāng)受臺(tái)風(fēng)外圍氣流影響出現(xiàn)高溫時(shí),從高層到低層均為下沉氣流且反映明顯。當(dāng)溫州地區(qū)850 hPa為20 ℃區(qū)域覆蓋時(shí)容易出現(xiàn)高溫,而當(dāng)處于24 ℃區(qū)域覆蓋時(shí)高溫進(jìn)一步加劇。臺(tái)風(fēng)活動(dòng)偏南也是2013年持續(xù)高溫出現(xiàn)的原因之一。

高溫;南亞高壓;副高;下沉增溫

0 引 言

高溫是一種災(zāi)害性天氣,對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、供水、電力、交通等各行各業(yè)及人民群眾的日常生活均有明顯影響,嚴(yán)重時(shí)甚至造成人、畜中暑死亡,其引發(fā)的災(zāi)難甚至不亞于海嘯、臺(tái)風(fēng)等突發(fā)性災(zāi)害。特別是持續(xù)性高溫,如果準(zhǔn)備不足,應(yīng)對(duì)不當(dāng),帶來(lái)的危害更加嚴(yán)重,例如會(huì)對(duì)城市的供電、供水造成很大的壓力,對(duì)于農(nóng)業(yè)會(huì)引發(fā)大面積干旱,河水?dāng)嗔?、水?kù)干涸等問(wèn)題。近年來(lái),我國(guó)各地高溫日數(shù)呈現(xiàn)增多趨勢(shì),極端最高氣溫上升,造成的干旱影響嚴(yán)重。高榮等對(duì)1956—2006年中國(guó)高溫日數(shù)的變化趨勢(shì)做了研究,發(fā)現(xiàn)緯度較低的華南地區(qū),1970年代中期高溫日數(shù)由減少變?yōu)樵黾于厔?shì);而長(zhǎng)江中下游地區(qū)高溫日數(shù)則是在1980年代初開(kāi)始增加;華北地區(qū)則是在1980年代末開(kāi)始增加的:我國(guó)東部地區(qū)高溫日數(shù)對(duì)全球變暖的響應(yīng)隨緯度增加而逐漸延遲[1]。為做好高溫災(zāi)害的防御工作,降低高溫災(zāi)害的影響,高溫預(yù)報(bào)越來(lái)越受到全社會(huì)的普遍關(guān)注。因此,很多學(xué)者從大氣環(huán)流形勢(shì)、氣候?qū)W以及統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度對(duì)夏季高溫天氣進(jìn)行了分析研究,認(rèn)為持續(xù)性高溫是在平流增溫、絕熱下沉增溫、晴空輻射增溫和城市熱島效應(yīng)增溫共同作用造成[2-10]。

溫州地屬亞熱帶海洋季風(fēng)濕潤(rùn)性氣候區(qū),冬夏季風(fēng)交替顯著,溫度適中,四季分明,雨量充沛,7月、8月平均氣溫28 ℃左右,冬無(wú)嚴(yán)寒,夏少酷暑。但近幾十年來(lái)由于全球氣候變化,溫州夏季高溫呈現(xiàn)出發(fā)生早,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),強(qiáng)度變強(qiáng),影響范圍加大等特點(diǎn)。例如:2003年、2007年以及2011年的持續(xù)高溫天氣,造成斷電、供水緊張,局部出現(xiàn)干旱,嚴(yán)重影響了市民的正常工作和生活。2013年6月下旬到8月中旬溫州出現(xiàn)了大范圍持續(xù)性高溫天氣,每段高溫天氣間隔時(shí)間不長(zhǎng),在長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)高溫影響下,導(dǎo)致城市供水、供電緊張,農(nóng)業(yè)干旱嚴(yán)重。與往年高溫出現(xiàn)不同在于2013年高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),8月高溫日數(shù)多,直到8月下旬末才結(jié)束。本文在分析1971—2012年溫州高溫氣候特征的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)分析2013年持續(xù)性高溫天氣特點(diǎn),并對(duì)其成因進(jìn)行探討,為以后高溫預(yù)報(bào)預(yù)警工作提供參考。

1 資料來(lái)源及定義

1.1 資料來(lái)源

本文采用的資料包括兩部分,一是1971—2013年NCEP/NCAR 2.5°×2.5°一日4次全球再分析資料,包含高度、溫度、風(fēng)場(chǎng)等變量;二是溫州地區(qū)各觀測(cè)站1971—2013年間6—9月逐日最高氣溫資料。考慮氣溫變化的連續(xù)性和區(qū)域性,選擇溫州市區(qū)、樂(lè)清、永嘉、文成、泰順、瑞安、平陽(yáng)、洞頭等8個(gè)站資料進(jìn)行分析,其中1971—2010年為人工觀測(cè)整編資料,2011—2013年為浙江省自動(dòng)氣象探測(cè)信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)資料。

1.2 定 義

根據(jù)中國(guó)氣象局規(guī)定,日極端最高氣溫Tmax≥35 ℃的天氣稱(chēng)為高溫天氣。溫州市有8個(gè)基本氣象站,結(jié)合夏季高溫氣象服務(wù)的需求,定義:全市至少3個(gè)縣(市)日最高氣溫達(dá)35 ℃及以上為一個(gè)高溫日;連續(xù)出現(xiàn)3個(gè)以上高溫日定義為一次高溫過(guò)程。兩次過(guò)程之間若僅有1 天沒(méi)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),則合并為一個(gè)過(guò)程。

2 高溫天氣概況

2.1 溫州高溫天氣氣候特征

統(tǒng)計(jì)1971—2010年溫州市高溫情況可以發(fā)現(xiàn),溫州市高溫主要出現(xiàn)在6—9月,以7月出現(xiàn)最多,占高溫日數(shù)的57.3%,8月次之,占高溫日數(shù)的31.3%,6月位于第3,占9.3%,9月最少,占2.1%(圖1)。同時(shí)從高溫日數(shù)統(tǒng)計(jì)還發(fā)現(xiàn)溫州市高溫日呈增多趨勢(shì),特別是2003年以來(lái)高溫日數(shù)發(fā)生了突增。而比較40 a中高溫日過(guò)程的持續(xù)時(shí)間,發(fā)現(xiàn)高溫過(guò)程的持續(xù)時(shí)間在延長(zhǎng), 2003年之前高溫過(guò)程持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)為7 d,但2003年開(kāi)始高溫過(guò)程持續(xù)時(shí)間有了明顯延長(zhǎng),2003年高溫過(guò)程最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間為12 d,2007年7月高溫過(guò)程最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間則達(dá)到了14 d,2013年7月下旬到8月上旬高溫過(guò)程持續(xù)時(shí)間更是達(dá)到了21 d。從高溫地域分布看,溫州市高溫主要出現(xiàn)在溫州西南部文成縣以及西北部的永嘉縣,東部沿海地區(qū)相對(duì)較少,海島縣洞頭迄今尚未出現(xiàn)過(guò)高溫。

圖1 溫州市高溫天數(shù)月分布圖

2.2 2013年溫州夏季高溫特點(diǎn)

2013年6月下旬到8月下旬,溫州出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的高溫災(zāi)害,高溫日達(dá)到了43 d,僅次于2003年的44 d,但持續(xù)性高溫則較2003年要長(zhǎng)。按縣(市)統(tǒng)計(jì)(洞頭未出現(xiàn)高溫,不予統(tǒng)計(jì)),高溫日最多的為永嘉,出現(xiàn)了49個(gè)高溫日,最少為樂(lè)清,高溫日有5 d。2013年第1個(gè)高溫日出現(xiàn)在6月23日,最遲出現(xiàn)在8月29日,其中6月高溫日有6 d,7月有20 d,8月有18 d,是8月出現(xiàn)高溫最多的1年。

2013年高溫影響呈現(xiàn)出強(qiáng)度強(qiáng),影響范圍大,持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。2013年全市除海島縣洞頭外,其余縣(市)均出現(xiàn)了高溫。其中8月8日全市高溫達(dá)到最高,市區(qū)為39.4 ℃,永嘉達(dá)到了41.8 ℃(圖2)。按照高溫持續(xù)時(shí)間來(lái)看,2013年共出現(xiàn)了5次持續(xù)性高溫過(guò)程,分別為6月24—26日、7月1—6日、7月9—12日、7月24—8月12日、8月18—20日,過(guò)程最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間達(dá)到了20 d,最短為3 d。

圖2 2013年溫州市區(qū)、永嘉縣以及文成縣逐日高溫演變圖

3 2013年溫州夏季高溫成因分析

3.1 100 hPa南亞高壓特征分析

南亞高壓是夏季位于亞洲南部對(duì)流層上層和平流層低層(常以100 hPa高度為代表)的強(qiáng)大而穩(wěn)定的大氣活動(dòng)中心,與夏季北半球大氣環(huán)流和亞洲天氣氣候關(guān)系密切,對(duì)中國(guó)夏季旱澇影響很大,早在1964年陶詩(shī)言等就提出了南亞高壓兩類(lèi)基本型及其與西太平洋副高在大陸上的進(jìn)退關(guān)系,指出了南亞高壓的變化與中國(guó)許多地區(qū)的天氣變化有關(guān)[11]。常宏的研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)南亞高壓偏強(qiáng)且偏東時(shí),沿200 hPa軸線的負(fù)渦度平流伴隨著南亞高壓的東伸而不斷東移,下沉輻合運(yùn)動(dòng)加強(qiáng),中低空西太平洋副高得以加強(qiáng)西伸,而當(dāng)南亞高壓脊線偏北時(shí),西太平洋副高的強(qiáng)度明顯減弱[12]。這里選用100 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)上1676 dagpm等值線東伸脊點(diǎn)的經(jīng)度表示南亞高壓的緯向位置。

分析2013年高溫期間100 hPa南亞高壓演變情況。6月下旬,南亞高壓呈帶狀分布,脊線位于32°N附近, 其東伸脊點(diǎn)最東位于135°E附近,在下旬中期對(duì)應(yīng)一次西退過(guò)程,此段時(shí)間正好對(duì)應(yīng)6月底高溫過(guò)程的結(jié)束。7月1日開(kāi)始調(diào)整為東部型,中心位于100°E,30°N附近,東伸脊點(diǎn)持續(xù)向東,到6日已經(jīng)到達(dá)140°E附近(圖3a),在此期間溫州出現(xiàn)持續(xù)高溫。7日開(kāi)始南亞高壓中心西退,逐漸調(diào)整為西部型,但其東伸脊點(diǎn)始終在130°E 以東。10日再次調(diào)整為東部型,中心位于100°E,30°N附近,溫州從9日出現(xiàn)高溫,12日高溫過(guò)程結(jié)束。之后,南亞高壓中心東西擺動(dòng),但始終呈帶狀分布,其東伸脊點(diǎn)西退,最西退到120°E附近,期間溫州未出現(xiàn)高溫。20日開(kāi)始南亞高壓東伸點(diǎn)再次向東推進(jìn),并在24日南亞高壓再次調(diào)整為東部型,中心位于105°E,32°N附近,東伸脊點(diǎn)再次到達(dá)140°E(圖3b)。之后南亞高壓中心向東移,且穩(wěn)定維持在105°E以東。8月10日,南亞高壓中心北抬,達(dá)到35°N附近,且調(diào)整為帶狀型,但在其東側(cè)仍有高壓中心存在。22日,南亞高壓開(kāi)始西退,30日中心西退到60°E,30°N附近,溫州高溫結(jié)束。

從南亞高壓演變分析可以發(fā)現(xiàn),7月下旬到8月中旬南亞高壓持續(xù)穩(wěn)定的東部型分布為溫州出現(xiàn)連續(xù)20 d的高溫提供了有利于的大尺度環(huán)流背景。當(dāng)南亞高壓呈東部型分布,脊線位于30°N～32°N之間,且其東伸脊點(diǎn)位于130°E附近時(shí),有利于溫州出現(xiàn)高溫,當(dāng)形勢(shì)穩(wěn)定時(shí)則容易出現(xiàn)持續(xù)性高溫。

圖3 2013年7月1—6日(a)和7月24日—8月12日(b)100 hPa平均高度場(chǎng)(單位:dagpm)

3.2 500 hPa高度場(chǎng)特征

圖4是6月20日—8月25日期間500 hPa上沿120°E所做的時(shí)間-緯度剖面圖。從圖4可以看到,6月27日588線位于28°N 以南地區(qū)(溫州位于28°2′N(xiāo),120°39′E),溫州處于副高北側(cè)邊緣地區(qū),受西南氣流影響6月24—26日溫州出現(xiàn)持續(xù)高溫;6月28日開(kāi)始,副高增強(qiáng)北抬,588線到達(dá)28°N 以北地區(qū),溫州處于副高控制下,7月1—6日溫州出現(xiàn)持續(xù)高溫;7月8—14日隨著“蘇力”臺(tái)風(fēng)影響,副高出現(xiàn)一次進(jìn)退,但此次副高東退時(shí)間很短,僅在9日東退后10日再次加強(qiáng),溫州再次處于副高控制下,12日“蘇力”臺(tái)風(fēng)靠近后,受“蘇力”臺(tái)風(fēng)外圍下沉氣流影響,7月9—12日之間溫州出現(xiàn)持續(xù)高溫;之后,副高減弱東退,直到22日副高再次西進(jìn)到28°N 以北地區(qū),溫州處于副高控制下,之后副高穩(wěn)定加強(qiáng), 7月24日—8月12日溫州出現(xiàn)持續(xù)高溫晴熱天氣。8月中旬,11號(hào)臺(tái)風(fēng)“尤特”影響廣東省,副高再次東退,溫州高溫結(jié)束。8月18日,隨著“潭美”臺(tái)風(fēng)北上,溫州處于“潭美”外圍環(huán)流中,8月18—20日溫州再次出現(xiàn)持續(xù)高溫。

圖4 2013年6月20日—8月25日500 hPa沿120°E高度(單位:hgpm)時(shí)間-緯度剖面圖

3.3 垂直速度場(chǎng)特征分析

圖5是6月20日—8月30日期間垂直速度沿120°E,28°N所作的時(shí)間-高度剖面圖。從圖5可以看到, 6月28日溫州處于副高控制下時(shí),從高層到低層為一致的下沉氣流,下沉氣流中心值達(dá)到0.1×10-2Pa·s-1,這就有利于高溫天氣的行成,7月1—6日溫州出現(xiàn)持續(xù)高溫,高溫出現(xiàn)時(shí)間較下沉氣流出現(xiàn)延遲3 d;7月7日,中高層轉(zhuǎn)為上升氣流,800 hPa 以下仍為下沉氣流,但此種形勢(shì)只維持1 d,從7月8日開(kāi)始再次從高層到低層為下沉氣流,在“蘇力”臺(tái)風(fēng)靠近時(shí),下沉氣流明顯,且在高層出現(xiàn)了0.05 ×10-2Pa·s-1的下沉速度中心,7月9—7月12日之間溫州出現(xiàn)持續(xù)高溫;之后,由于“蘇力”影響,下沉氣流減弱,但從22日開(kāi)始,500 hPa以下維持下沉氣流, 7月24—8月12日溫州出現(xiàn)持續(xù)高溫晴熱天氣。

圖5 2013年6月20日—8月30日沿120°E,28°N垂直速度(單位:10-2 Pa·s-1)時(shí)間-高度剖面圖

所以從500 hPa高度場(chǎng)和垂直速度剖面圖分析認(rèn)為6月24—26日高溫主要由西南或偏西氣流造成;7月1—6日和7月24—8月12日持續(xù)高溫由副高控制引起; 8月18—20日高溫過(guò)程由臺(tái)風(fēng)外圍下沉增溫引起。7月9—12日持續(xù)高溫則由副高和臺(tái)風(fēng)外圍下沉增溫共同造成。副高是2013年高溫形成的主要原因,臺(tái)風(fēng)外圍下沉增溫和西南氣流影響時(shí)也會(huì)導(dǎo)致高溫出現(xiàn)。同時(shí)發(fā)現(xiàn),當(dāng)溫州出現(xiàn)持續(xù)高溫時(shí)500 hPa以下均為下沉氣流,當(dāng)受臺(tái)風(fēng)外圍氣流影響出現(xiàn)高溫時(shí),從高層到低層均為下沉氣流且反映明顯。

3.4 850 hPa溫度場(chǎng)特征

850 hPa溫度場(chǎng)對(duì)日常溫度預(yù)報(bào)具有非常重要的作用,這里對(duì)2013年高溫期間850 hPa溫度場(chǎng)進(jìn)行分析。從6月24日出現(xiàn)首個(gè)高溫日開(kāi)始,溫州處于20 ℃的區(qū)域內(nèi),而且處于比較穩(wěn)定的帶狀分布。圖6a、6b和6c分別是7月11日20時(shí)、8月7日20時(shí)和18日20時(shí)850 hPa溫度場(chǎng),從實(shí)況觀測(cè)知道7月12日和8月19日均出現(xiàn)了高溫天氣,8月8日更是出現(xiàn)了2013年溫州地區(qū)日最高溫度,從圖6可以看到7月11日、8月18日溫州處在20℃區(qū)域內(nèi), 8月7日850 hPa溫度甚至達(dá)到了24 ℃,并在溫州的上風(fēng)方向有溫度更高的區(qū)域存在。所以可以認(rèn)為當(dāng)溫州地區(qū)850 hPa為20 ℃區(qū)域覆蓋時(shí)容易出現(xiàn)高溫,而當(dāng)處于24 ℃區(qū)域覆蓋時(shí)高溫進(jìn)一步加劇。

圖6 2013年7月11日20時(shí)(a)、8月7日20時(shí)(b)和18日20時(shí)(c)850 hPa溫度場(chǎng)

3.5 臺(tái)風(fēng)活動(dòng)偏南

夏季,當(dāng)有臺(tái)風(fēng)北上或在福建中部及以北登陸,往往會(huì)導(dǎo)致副高斷裂或東退,或者登陸臺(tái)風(fēng)帶來(lái)降水,使溫州的高溫天氣暫告一段落。2013年,7月13日 “蘇力”臺(tái)風(fēng)在福建連江縣黃岐半島登陸到8月22日“潭美”臺(tái)風(fēng)在福建福清市登陸,在此期間共有4個(gè)臺(tái)風(fēng)生成,但這個(gè)4個(gè)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)范圍偏南或強(qiáng)度偏弱,對(duì)副高影響較弱,對(duì)溫州也無(wú)降水影響,對(duì)溫州高溫緩解有限。所以7月中旬到8月中旬,臺(tái)風(fēng)活動(dòng)偏南,臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度偏弱也是溫州夏季高溫頻繁發(fā)生的原因之一。

4 結(jié) 語(yǔ)

1)溫州高溫主要出現(xiàn)在7月、8月,呈現(xiàn)出西北、西南高溫多,沿海地區(qū)少的特點(diǎn)。2013年高溫日數(shù)多,且是8月出現(xiàn)高溫最多的1年。

2)2013年7月下旬到8月中旬南亞高壓持續(xù)穩(wěn)定的東部型分布為溫州出現(xiàn)連續(xù)20 d的高溫提供了有利的大尺度環(huán)流背景。當(dāng)南亞高壓呈東部型分布,脊線位于30°N～32°N之間,且其東伸脊點(diǎn)位于130°E附近時(shí),有利于溫州出現(xiàn)高溫,當(dāng)形勢(shì)穩(wěn)定時(shí)則容易出現(xiàn)持續(xù)性高溫。

3)副高是2013年高溫形成的主要原因,臺(tái)風(fēng)外圍下沉增溫和西南氣流影響時(shí)也會(huì)導(dǎo)致高溫出現(xiàn)。當(dāng)溫州出現(xiàn)持續(xù)高溫時(shí)500 hPa以下均為下沉氣流;當(dāng)受臺(tái)風(fēng)外圍氣流影響出現(xiàn)高溫時(shí),從高層到低層均為下沉氣流且反映明顯。當(dāng)溫州地區(qū)850 hPa為20 ℃區(qū)域覆蓋時(shí)容易出現(xiàn)高溫,而當(dāng)處于24 ℃區(qū)域覆蓋時(shí)高溫進(jìn)一步加劇。

4)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)偏南也是導(dǎo)致2013年高溫日數(shù)多、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的原因。

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2014-12-25