太白縣異常最高氣溫特征及氣象條件分析

太白縣異常最高氣溫特征及氣象條件分析

張向榮，龐 翻，何可杰，李恩莉，盧 曄

(陜西省寶雞市氣象局，陜西寶雞 721006)

摘要利用寶雞市渭濱站、太白站氣象站1957～2012年常規(guī)地面觀測資料、2005～2009年地面、高空天氣圖資料和太白剖面站資料，分析太白縣最高氣溫異常的時間分布、異常高溫日氣象要素及天氣形勢特征。結(jié)果表明，太白縣最高氣溫年均異常39.6 d，呈上升趨勢，趨勢傾向率為1.7 d/10a；異常高溫主要出現(xiàn)在冬、秋季，冬季最多，占總數(shù)的58.3%，秋、冬季合計占82.2%；異常高溫的地面主要影響系統(tǒng)為低壓，其可分為暖倒槽型和鋒前暖區(qū)型；異常高溫的出現(xiàn)和14：00逆溫有密切關(guān)系；兩者風(fēng)向的局地差異是異常高溫出現(xiàn)的主要原因之一。

關(guān)鍵詞異常高溫；特征；氣象要素；降水；風(fēng)向

中圖分類號S164

基金項目陜西省氣象局2015年度預(yù)報員專項項目(2015Y-13)。

作者簡介張向榮(1975-)，男，陜西千陽人，工程師，從事業(yè)務(wù)管理工作。

收稿日期2015-06-10

氣溫預(yù)報是天氣預(yù)報的重要組成部分，對于溫度預(yù)報的研究一直是氣象業(yè)務(wù)人員的工作重點(diǎn)。韓世剛等運(yùn)用不同的氣溫預(yù)報方法對當(dāng)?shù)氐淖罡?、最低溫度進(jìn)行了研究，提高了溫度預(yù)報的準(zhǔn)確率[1-2]。肖明靜等運(yùn)用不同的數(shù)值預(yù)報溫度產(chǎn)品進(jìn)行本地化的分析與訂正，得到模式的最佳應(yīng)用效果[3-4]。梁理新等研究指出在沒有大尺度系統(tǒng)過境時，近地層中影響氣溫變化的主要是非絕熱過程[5]。寶雞的氣象科研人員也先后多次對寶雞溫度的氣候變化規(guī)律和溫度預(yù)報方法進(jìn)行研究[6-10]。但近年來溫度預(yù)報準(zhǔn)確率仍然不盡理想，特別是最高氣溫預(yù)報準(zhǔn)確率明顯低于最低氣溫預(yù)報準(zhǔn)確率。

通過近幾年分縣溫度預(yù)報準(zhǔn)確率結(jié)果來看，山區(qū)站溫度預(yù)報準(zhǔn)確率明顯低于平原四縣，進(jìn)而影響了寶雞整體溫度預(yù)報準(zhǔn)確率的提高，因此加強(qiáng)山區(qū)站的溫度預(yù)報研究很有必要。太白氣象站在秦嶺腹地，海拔達(dá)1 536 m，而渭濱站海拔僅有630 m，通常渭濱站最高氣溫高于太白站[7]，但在秋、冬季節(jié)會出現(xiàn)太白站最高氣溫高于渭濱站，從而使太白站的最高氣溫預(yù)報出現(xiàn)較大偏差，影響溫度預(yù)報準(zhǔn)確率。為此筆者分析了近50多年來這種異?，F(xiàn)象的規(guī)律、氣象要素場及近幾年地面、高空天氣形勢，尋找到一些關(guān)系，力圖為太白站溫度異常尋找預(yù)報依據(jù)，進(jìn)而提高溫度預(yù)報準(zhǔn)確率。

1 資料與方法

所用常規(guī)資料為寶雞市渭濱區(qū)氣象站和太白縣氣象站1957～2012年常規(guī)地面觀測資料及2005～2009年地面、高空圖資料。將渭濱站最高氣溫和太白站最高氣溫進(jìn)行逐日對比，當(dāng)太白站最高氣溫大于渭濱站最高氣溫時，定義為太白異常高溫日，記為天數(shù)1 d。所用太白剖面站資料為2012年4月開始依太白山體海拔高度分別為755、907、1 376、1 988、2 000、2 253、2 329、2 768、3 213、3 378 m所建的10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)級自動站資料。

2 異常高溫的氣候特征

2.1年際變化根據(jù)1957～2012年逐日渭濱站、太白站最高氣溫資料統(tǒng)計分析得出，56年間太白縣共出現(xiàn)異常高溫日2 218 d，年均39.6 d。從年際變化看(圖1)，異常高溫天數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，以1.7 d/10a的速率略微上升；1969年異常高溫最多，為64 d，1961年最少，為13 d。

2.2年代際變化從年代際變化看，太白異常高溫天數(shù)在1960～1969、1970～1979、1980～1989、1990～1999、2000～2009年分別為385、434、381、408、432 d，20世紀(jì)70年代、90年代、2000～2009年均為正距平，其余為負(fù)距平，其中20世紀(jì)70年代最高。

2.3季變化 從季節(jié)變化看，太白異常高溫主要發(fā)生在秋、冬季。冬季(12月～次年2月)共有1 293 d，為最多，占總數(shù)的58.3%；其次為秋季，有530 d，占總數(shù)的23.9%；春季有342 d，占總數(shù)的15.4%；夏季最少，有53 d，占總數(shù)的2.4%。秋、冬季出現(xiàn)的異常高溫天數(shù)共占總數(shù)的82.2%。

2.4月變化由圖2可見，太白異常高溫全年每月均可出現(xiàn)。12月最多，異常高溫天數(shù)共有544 d，占總?cè)諗?shù)的24.5%；其次為1月，有478 d，占總?cè)諗?shù)的21.6%；11月有347 d，占15.6%；2月有271 d，占總?cè)諗?shù)的12.2%；最少為6月，僅有3 d，占總?cè)諗?shù)的0.1%。11月～次年2月出現(xiàn)的異常高溫天數(shù)共占總?cè)諗?shù)的74.0%。

3 氣象條件分析

氣象要素與大尺度天氣形勢密切相關(guān)。天氣形勢的變化必將導(dǎo)致氣象要素的變化，影響溫度變化的因子主要有云、風(fēng)速、風(fēng)向、低層大氣穩(wěn)定度、降水、相對濕度及地理環(huán)境等。

3.1 天氣形勢

3.1.1 地面天氣形勢。由于日最高氣溫主要受低層大氣結(jié)構(gòu)特征的影響,在此以地面天氣圖為主，依太白出現(xiàn)異常高溫時寶雞在天氣系統(tǒng)中所處位置把地面天氣形勢歸納為：暖倒槽型、鋒前暖區(qū)型、高壓底部型、高壓后部型4類(圖3)。

2005～2009年共發(fā)生太白異常高溫213 d，通過對2005～2009年的地面天氣形勢進(jìn)行分類，發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)孛嫣鞖庑蝿轂榕共坌蜁r，太白異常高溫天數(shù)最多，為89 d,占總?cè)諗?shù)的41.8%；其次為鋒前暖區(qū)型，為87 d,占總?cè)諗?shù)的40.8%；第三位高壓后部型，為19 d,占總?cè)諗?shù)的8.9%；最后為高壓底部型，為18 d,約占總?cè)諗?shù)的8.5%。暖倒槽型和鋒前暖區(qū)型出現(xiàn)的異常高溫天數(shù)共占總?cè)諗?shù)的82.6%。

天氣形勢是不斷演變的，且具有連續(xù)性。當(dāng)冷空氣從40°N附近東移由華北南下時，就使高壓底部型轉(zhuǎn)化為高壓后部型；當(dāng)冷空氣從40°N附近東移從華北南下，104°E四川到隴東有倒槽發(fā)展時，高壓底部型就轉(zhuǎn)化為暖倒槽型；暖倒槽減弱東南移動，且西路有冷空氣入侵，就使暖倒槽型轉(zhuǎn)化為鋒前暖區(qū)型。暖倒槽型和鋒前暖區(qū)型主要為低壓系統(tǒng)影響，可以歸納為低壓系統(tǒng)影響型。

3.1.2 850 hPa溫度場。太白站海拔為1 536 m，在高空圖上處于850 hPa附近，分別分析太白異常高溫日08：00和20：00 850 hPa溫度場發(fā)現(xiàn)，08：00溫度場上100°E青海湖附近通常有南北向或東北-西南向冷溫槽(圖4a)及冷中心，20：00溫度場上104°E四川到隴東有暖脊(圖4b)或暖區(qū)影響寶雞，暖脊位置與地面圖上暖倒槽位置對應(yīng)較好。通過對2005～2009年的850 hPa溫度場進(jìn)行分類，發(fā)現(xiàn)08：00以青海湖冷溫槽型或冷中心型為主，共168 d,占總?cè)諗?shù)的78.9%，其中冷溫槽型111 d；其次為陜西冷溫槽影響型，冷溫槽位于陜西省上空，共26 d,占總?cè)諗?shù)的12.2%；其余類型共19 d,占總?cè)諗?shù)的8.9%。20：00以暖脊型為主，共138 d,占總?cè)諗?shù)的64.8%；其次為暖區(qū)影響型，暖區(qū)影響寶雞，共59 d，占總?cè)諗?shù)的27.7%；其余類型共16 d,僅占總?cè)諗?shù)的7.5%。

3.2 相對濕度 異常高溫出現(xiàn)時，太白站平均相對濕度為41%，渭濱站為55%，太白站平均相對濕度小于渭濱站平均相對濕度。太白站相對濕度小于渭濱站相對濕度有1 784 d，占總數(shù)的80.4%。渭濱站相對濕度大于太白站相對濕度是異常高溫出現(xiàn)的原因之一。

3.3 降水降水會促使最高氣溫下降。當(dāng)渭濱站出現(xiàn)局地降水，最高氣溫出現(xiàn)下降，而太白沒有出現(xiàn)降水，從而使太白站溫度高于渭濱站。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，上述情況只有75 d，僅占總數(shù)的3.4%；當(dāng)渭濱站和太白站同時出現(xiàn)降水時，共計135 d，占總數(shù)的6.1%；當(dāng)渭濱站無降水，而太白站出現(xiàn)降水時，共計50 d,占總數(shù)的2.3%；當(dāng)渭濱站和太白站均未出現(xiàn)降水時，共計1 958 d，占總數(shù)的88.3%。由此說明，降水和異常高溫的出現(xiàn)并無明顯的相關(guān)關(guān)系。

3.4 風(fēng)通過對比14：00的風(fēng)向發(fā)現(xiàn)，異常高溫出現(xiàn)時，太白站風(fēng)向以偏西風(fēng)為主，有1 478 d,占總數(shù)的66.6%；其次為偏東風(fēng)，有513 d,占總數(shù)的23.1%；第3為偏南風(fēng)，有111 d,占總數(shù)的5.0%；最后為偏北風(fēng)，有45 d，占總數(shù)的2.0%。而渭濱站的風(fēng)向以偏東風(fēng)為主，共1 742 d,占總數(shù)的78.5%；其次為靜風(fēng)，有314 d,占總數(shù)的14.2%；第3為偏西風(fēng)，有59 d,占總數(shù)的2.7%；最后為偏北風(fēng)，有28 d,占總數(shù)的1.3%。寶雞地處青藏高原東側(cè)，地勢為西高東低。當(dāng)吹西風(fēng)時，氣流下沉出現(xiàn)增溫。因此，太白站與渭濱站風(fēng)向的局地差異是異常高溫出現(xiàn)的主要原因之一。

3.5 云太陽輻射使地表溫度升高，進(jìn)而提高空氣溫度。當(dāng)白天天空中云量增多時，部分太陽輻射會被反射、散射，影響最高氣溫的升高。通過統(tǒng)計異常高溫日的云量發(fā)現(xiàn)，太白站平均云量為4成，渭濱站平均云量為5成，兩者天空云量狀況相當(dāng)，所以云量造成的高溫局地差異影響不大。

3.6 逆溫逆溫是大氣層結(jié)中低層溫度低于高層溫度的大氣層結(jié)現(xiàn)象，有無逆溫及逆溫層結(jié)的高度將直接影響不同海拔高度氣溫的變化。分析2012年10～12月太白異常高溫日的太白剖面站資料，統(tǒng)計10個站點(diǎn)14：00逆溫表明(表1)，25個異常高溫日中，逆溫有23 d,占異常高溫日數(shù)的92.0%，其中接地逆溫17 d,占68.0%，懸浮逆溫6 d,占24.0%。接地逆溫時，逆溫層最高達(dá)2 253 m,逆溫層結(jié)平均厚度為746 m；懸浮逆溫時，逆溫層最高2 253 m,逆溫層結(jié)平均厚度為589 m。

表1　2012年10～12月太白異常高溫與14：00逆溫關(guān)系

寶雞川塬區(qū)三面環(huán)山，山坡上的冷空氣沿山坡下沉到川塬區(qū)(“喇叭口”)內(nèi)，川塬區(qū)內(nèi)的較暖空氣被冷空氣抬擠上升，從而出現(xiàn)溫度的倒置現(xiàn)象，形成地形逆溫。地形逆溫也是異常高溫出現(xiàn)的重要原因之一。

4 結(jié)論

(1)太白站年均異常高溫天數(shù)39.6 d，呈上升趨勢，趨勢傾向率為1.7站次/10a。

(2)在季節(jié)變化上，太白站異常高溫主要發(fā)生在冬、秋季。冬季為最多，占總數(shù)的58.3%；在月份變化上，12月最多，1月次之，兩者分別占異常高溫總數(shù)的24.5%、21.6%。

(3)太白站出現(xiàn)異常高溫的地面天氣形勢有暖倒槽型、鋒前暖區(qū)型、高壓后部型、高壓底部型4類。其中暖倒槽型和鋒前暖區(qū)型產(chǎn)生的異常高溫天數(shù)占總數(shù)的82.6%。低壓影響寶雞時，是太白高溫高于渭濱高溫的主要影響系統(tǒng)。

(4)850 hPa溫度場形勢中，08：00以青海湖冷溫槽型或冷中心型為主，共168 d,占總?cè)諗?shù)的78.9%；20：00以暖脊型為主，共138 d,占總?cè)諗?shù)的64.8%。

(5)太白站風(fēng)向以偏西風(fēng)為主，渭濱站風(fēng)向以偏東風(fēng)為主，兩者風(fēng)向的局地差異是異常高溫出現(xiàn)的主要原因之一。

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