2020年5月上旬粵東異常高溫過程分析

王潔瑜，陳映強，劉泳濤

（普寧市氣象局，廣東普寧 515300）

高溫天氣（日最高氣溫≥3 5℃）是災害性天氣之一，近年來在全球氣候變暖的背景下，高溫熱浪事件頻發(fā)，IPCC第五次報告指出20世紀50年代以來全球陸地上極端最高氣溫明顯上升，亞洲大部分地區(qū)的高溫熱浪事件頻次增加［1］。持續(xù)高溫天氣會引起大面積的干旱，造成城市供電供水以及農(nóng)業(yè)用水日趨緊張［2］；同時高溫熱浪是對人體健康影響最大的氣象事件之一［3］。目前高溫天氣已引起政府部門和公眾的極大關注，中國氣象局也將其列入《國家氣象災害應急預案》中，以提高對高溫熱浪天氣防范和處置能力。

近年來對極端高溫事件的研究已有很多［4－7］，王國復等［8］指出我國單次區(qū)域性高溫過程最大影響范圍呈極明顯的增加趨勢；杜堯東［9］的研究指出1961—2009年49年來廣東平均高溫日數(shù)呈明顯增長趨勢，呈2～3和4～6年的顯著周期；林良勛等［2］指出影響廣東高溫天氣的系統(tǒng)主要是副熱帶高壓（以下簡稱副高）和熱帶氣旋系統(tǒng)；彭京備等［10］指出西太平洋副高西伸、北抬以及異常維持是南方地區(qū)罕見極端高溫天氣發(fā)生的直接原因；張芳華等［11］的統(tǒng)計分析結果顯示：春末南方高溫日數(shù)與該地區(qū)上空位勢高度、西側經(jīng)向風及上空對流活動均有顯著關系；林匯豐等［12－13］指出南亞高壓和副高的長時間控制，以及對流層低層弱的西南風場和輻散場有利于高溫炎熱天氣的產(chǎn)生。2020年5月上旬粵東地區(qū)出現(xiàn)了范圍大、極端高溫明顯、持續(xù)天數(shù)長的異常高溫天氣過程，有多個站點日最高氣溫突破5月份歷史極值。本研究針對該次過程進行天氣形勢分析和成因探討，以期為今后類似高溫天氣過程的預報服務提供參考。

1 資料

本研究所用數(shù)據(jù)有1981—2010年以及2020年的NCEP／NCAR再分析資料，包括位勢高度、溫度、氣壓、垂直速度、散度、地表感熱通量和地表潛熱通量等，空間分辨率為2.5°×2.5°；粵東20個國家觀測站2020年5月1—10日逐日最高氣溫。

2 5月上旬高溫過程特征

2020年5月上旬粵西、粵北、粵東均出現(xiàn)了不同程度的高溫天氣，其中粵東（梅州、潮州、汕頭、揭陽、汕尾5市）高溫炎熱天氣更為顯著，具有高溫范圍大、極端高溫明顯、持續(xù)天數(shù)多的特點（圖1）。5月上旬粵東有超過70%的站點出現(xiàn)過高溫天氣，其中5月3—6日大埔、五華、揭西、豐順、潮州、揭陽、普寧等7個站點出現(xiàn)了連續(xù)4 d的高溫天氣；10日有10個站點（潮州37.1℃、饒平36.6℃、普寧38℃、汕頭36.7℃、潮陽37℃、澄海35.7℃、南澳34℃、海豐33.8℃、汕尾32.8℃、陸豐34.8℃）的日最高氣溫突破5月上旬歷史極值。5月上旬粵東地區(qū)日最高氣溫極大值為38℃，較常年偏高4.2℃。該次高溫過程中普寧尤為明顯，出現(xiàn)了連續(xù)8 d（3～10日）的高溫天氣，打破普寧5月上旬高溫天氣持續(xù)時長歷史記錄，且有3、6、10日分別以37、37.1、38℃的日最高氣溫位居全省第1。

圖1 2020年5月上旬粵東國家氣象觀測站高溫日數(shù)

3 過程成因分析

3.1 南亞高壓及副高強度偏強為下沉運動的發(fā)生提供有利形勢場

從氣候態(tài)來看，2020年5月上旬南亞高壓中心大致位于中南半島北部18°N，100°E附近，中心最高位勢高度約1 666 dagpm，廣東地區(qū)被1 662 dagpm線包圍。分析2020年5月上旬100 hPa平均高度場及異常場（圖2a）可見，南亞高壓強度較常年異常偏強，1 670 dagpm線基本控制整個廣東地區(qū)，導致其向下輸送的負渦度偏強。該次高溫過程南亞高壓中心位于115°E附近，較常年異常偏東15個經(jīng)度左右，陶詩言等［14］指出，南亞高壓與西太平洋副高有“相向而行、相背而去”的特點，南亞高壓位置異常偏東會導致500 hPa上西太平洋副高異常西伸，這對高溫天氣的發(fā)生非常有利。

從2020年5月上旬500 hPa的平均高度場以及異常場（圖2b）可以看出，副高勢力強、范圍大，呈帶狀分布，廣東上空均為正距平場，約高出5個位勢高度，588 dagpm線已至廣東北部，且590 dagpm已逼近廣東南部沿海地區(qū)，粵東地區(qū)受副高主體控制。根據(jù)國家氣候中心監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，2020年5月份西太平洋副高脊線較同期平均氣候態(tài)略微偏北，面積指數(shù)以及強度為5月份歷史最大值，分析5月上旬500 hPa的日變化形勢發(fā)現(xiàn)（圖略），這段時間副高穩(wěn)定控制了廣東大部分地區(qū)，中高緯度環(huán)流較為平直，沒有明顯的低壓槽東移，這說明此時間段冷空氣難以南下影響廣東。副高長時間控制下易產(chǎn)生下沉氣流，有明顯的增溫作用，同時下沉氣流使得整層大氣更為穩(wěn)定，利于炎熱晴朗少云天氣的維持。

圖2 2020年5月上旬100 hPa（a）和500 hPa（b）流場（流線）以及高度異常場（填色）

從2020年5月上旬粵東地區(qū)（115°E—117°E，22°N—25°N）垂直速度的垂直－時間剖面圖（圖3a）來看，低層925 hPa、高層300 hPa多為正值，表明此段時間粵東存在明顯的下沉氣流。結合逐日區(qū)域水平散度剖面圖可知（圖3b），5月上旬粵東大體上有低層為正散度場、高層為負散度場（輻合）的特點，高層輻合不利于對低層產(chǎn)生抽吸作用，抑制了對流的產(chǎn)生，明顯有利于高溫天氣的維持。因此，在上述環(huán)流形勢下粵東地區(qū)出現(xiàn)較強的下沉氣流，下沉氣流對空氣的絕熱壓縮會導致地面出現(xiàn)異常增溫，是高溫天氣過程出現(xiàn)的主要原因，而高層輻散低層輻合的輻散場更加抑制對流發(fā)生，增強整層大氣的穩(wěn)定度，有利于高溫天氣維持。

圖3 2020年5月上旬粵東垂直速度（a）和水平散度（b）的垂直－時間剖面圖

3.2 對流層低層暖平流輸送和地面弱風速利于高溫天氣維持

根據(jù)5月上旬1 000 hPa的溫度平流場（圖4），可以看出粵東上空1 000 hPa氣溫較高，平均溫度約29℃，比常年偏高4℃左右，中南半島至北部灣一帶是一個暖中心，其氣溫高于周邊地區(qū)的氣溫，且可看出粵東地區(qū)低層存在暖平流，這直接促使粵東地區(qū)低層大氣增溫。

圖4 2020年5月上旬1 000 hPa溫度（等值線，單位：℃）和溫度平流（陰影區(qū)）

從高溫時段的平均海平面氣壓場（圖略）上來看，粵東大致處于均壓場的控制中，地面等壓線稀疏，風力較小，致使熱量不易散發(fā)。因此，對流層低層暖平流的不斷輸送和地面弱擴散條件，導致粵東上空大氣熱量不斷補充和聚集，從而使得高溫天氣長時間維持。

3.3 非絕熱加熱的影響

影響溫度變化的非絕熱因子主要表現(xiàn)為輻射、感熱和潛熱。對于近地面大氣來說，下墊面吸收太陽輻射后，經(jīng)過湍流和對流以感熱、潛熱形式傳輸給大氣的部分是近地面大氣熱能的重要來源。圖5為5月上旬地表感熱通量和潛熱通量異常場，可以看出2020年5月上旬粵東地區(qū)地表感熱通量較常年偏高，而地表潛熱通量較常年偏低，這說明5月上旬地表熱力狀況較常年更利于近地面大氣增溫。

圖5 2020年5月上旬地表感熱通量（a）和潛熱通量（b）異常場

4 結論

1）持續(xù)的強下沉氣流是造成該次高溫過程發(fā)生的主要原因，而南亞高壓強度異常偏強、中心位置異常偏東以及西太平洋副高強度異常偏強、范圍大，為下沉氣流的發(fā)生提供有利的形勢場。

2）低層存在暖平流以及地面弱的風速使得粵東上空熱量得以補充聚集，從而使得高溫天氣維持。

3）粵東地區(qū)上空存在高層輻合低層輻散的散度場抑制對流發(fā)生、較常年偏高的地表感熱通量以及較常年偏低的潛熱通量有利于近地面大氣吸收更多熱量，為高溫天氣的維持提供了另一有利條件。