近18年通遼市高溫天氣時(shí)空分布及環(huán)流特征

萬(wàn) 宇

通遼市氣象局，內(nèi)蒙古通遼 028000

高溫是一種高影響天氣，會(huì)引發(fā)中暑、高血壓等疾病，持續(xù)高溫同時(shí)還可能伴隨干旱災(zāi)害的發(fā)生。IPCC（聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)）第五次評(píng)估報(bào)告指出，1880—2012年全球表面平均溫度升高了0.85℃[1]。1951以來(lái)我國(guó)年平均地表氣溫的增溫速率比全球或半球同期平均增溫速率高得多，北方地區(qū)增溫趨勢(shì)非常顯著[2-4]。其中華北地區(qū)1981—2002年期間的增溫強(qiáng)度明顯強(qiáng)于1957—2002年和1901—2002年[5]。

內(nèi)蒙古通遼市處于蒙古高原遞降遼河平原的斜坡，地貌總輪廓是南部、北部高，中部低平。北部為大興安嶺南麓余脈的石質(zhì)山地、丘陵區(qū)，海拔為400～1 300 m，占全市面積的22.8%。最高的山峰是罕山的吞特爾峰，海拔為1 444 m。南部為遼西山地的黃土丘陵和淺山區(qū)，海拔為550～730 m，占全市面積的7.0%；中部為西遼河沖積平原，海拔為120～320 m，其周邊分布著固定、半固定沙沼，占全市面積的70.7%。全市境內(nèi)較大的山脈有罕山、阿其瑪山、吐?tīng)柣?、老道山和青龍山。通遼市屬于溫帶大陸性干旱半干旱氣候，夏季受大陸暖高壓或西伸的強(qiáng)大副熱帶高壓控制時(shí)，天氣晴好，太陽(yáng)光照極強(qiáng)。由于地表水分少，不能起到水分蒸發(fā)耗熱降溫的作用，加上太陽(yáng)輻射增溫，氣溫迅速上升而形成高溫天氣。在此背景下，通遼地區(qū)高溫天氣頻繁發(fā)生，給人們的日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生很大的影響，因此對(duì)高溫天氣的研究具有重要的意義。

1 資料與方法

本研究所用資料是內(nèi)蒙古通遼市11個(gè)國(guó)家站2001—2018年逐日最高氣溫?cái)?shù)據(jù)、MICAPS實(shí)況觀測(cè)資料，以及NCEP高空地面資料。運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、線性傾向估計(jì)方法，分析了通遼市高溫日數(shù)時(shí)間和空間變化特征，同時(shí)根據(jù)500 hPa高度場(chǎng)對(duì)歷史個(gè)例進(jìn)行天氣學(xué)分型，共分5種類型。

2 高溫的時(shí)空分布特征

2.1 年變化特征

由圖1a可知，近18年通遼市每年都有高溫天氣出現(xiàn)，年平均高溫日數(shù)為6.1 d。總體特征為多—少波動(dòng)特征，2016年的高溫日數(shù)最多，為11 d，其次是2007年和2008年，分別為10和9 d；2006年和2012年的高溫日數(shù)最少，僅為1 d。大多數(shù)年份的高溫日數(shù)在10 d（不含10 d）以下，共有16年，占總數(shù)的89%。

2.2 月變化特征

由圖1b可知，通遼市4月開(kāi)始有高溫天氣出現(xiàn)，最早出現(xiàn)在4月26日，但發(fā)生頻次較少，近18年僅出現(xiàn)過(guò)1 d。5月以后，高溫天氣逐漸增多，6月驟增，6—7月是一年中高溫天氣最多的2個(gè)月，166 d，占總?cè)諗?shù)73%。到9月以后，高溫日數(shù)又驟減，高溫天氣最晚出現(xiàn)在9月14日。10月至翌年3月通遼市沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)高溫天氣。統(tǒng)計(jì)還發(fā)現(xiàn)，在高溫天氣發(fā)生頻次較高的6月和7月，單月高溫日數(shù)最多的是2001年，為15 d，有半個(gè)月的高溫天氣。從季節(jié)變化來(lái)看，夏季最多、秋季次之、春季最少。

2.3 Tmax≥37℃高溫天氣的氣候統(tǒng)計(jì)分析

當(dāng)氣溫達(dá)到37℃時(shí)，人體更容易出現(xiàn)中暑癥狀，同時(shí)37℃也是發(fā)布高溫橙色預(yù)警信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)，為更好地了解通遼高溫災(zāi)害的氣候背景，對(duì)Tmax≥37℃的高溫天氣也進(jìn)行了相關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析。

從年變化圖來(lái)看，近18年通遼Tmax≥37℃的高溫天氣，2007年和2017年等3年均在10 d以上，2001年、2004年、2016年和2018年為6～7 d，2002年、2003年、2006年、2012年、2015年5年未出現(xiàn)過(guò)Tmax≥37℃的高溫天氣，剩余年份都在3 d以內(nèi)（圖1c）。

從月變化圖看，近18年通遼Tmax≥37℃的高溫天氣最早發(fā)生在5月，8月結(jié)束，6月最多、7月次之，且6—7月的高溫天氣日數(shù)占73%，說(shuō)明37℃以上的極端最高氣溫主要發(fā)生在6—7月（圖1d）。

圖1 2001—2018年Tmax≥35℃高溫總?cè)諗?shù)的年變化圖(a)、月變化圖（b），以及 Tmax≥37℃高溫日數(shù)的年變化圖（c）、月變化圖（d）

2.4 空間分布特征

由圖2可知，2001—2018年Tmax≥35℃高溫總?cè)諗?shù)達(dá)100 d以上的站有扎魯特站為132 d，其次是開(kāi)魯站為130 d，達(dá)80 d以上的站還有通遼和舍伯吐兩站。由此可見(jiàn)，通遼市高溫中心位于中西部，開(kāi)魯、扎魯特、舍伯吐等5站。

圖2 2001—2018年Tmax≥35℃高溫日空間分布圖

3 環(huán)流特征

通遼市高溫天氣的發(fā)生主要是受到大陸暖高壓脊或西伸的強(qiáng)大副熱帶高壓控制，這種大陸暖高壓脊和強(qiáng)大副熱帶高壓穩(wěn)定而使得高溫天氣持續(xù)。利用2001—2018年高溫日數(shù)（過(guò)程）的氣象觀測(cè)資料，選取通遼市出現(xiàn)的112個(gè)高溫天氣過(guò)程，用500 hPa環(huán)流場(chǎng)進(jìn)行了天氣學(xué)分型。將112個(gè)過(guò)程分為：暖脊型43個(gè)（占38.4%）、副高型15個(gè)（13.4%）、緯向環(huán)流型25個(gè)（22.3%）、低槽型20個(gè)（17.9%）、阻塞高壓型9個(gè)（8%）。暖脊型是導(dǎo)致通遼市高溫日數(shù)最多的類型。

3.1 暖脊型

在35°N～60°N，100°E～140°E區(qū)域暖高壓脊控制，500 hPa圖上脊頂可達(dá)55°N以北，配有≥-16℃暖溫脊或暖中心，如暖高脊發(fā)展強(qiáng)大、北側(cè)脊頂寬可達(dá)30個(gè)經(jīng)度以上或上下游低槽加深，暖高脊可影響2 d及以上的高溫天氣（圖3a）。環(huán)流特征：極渦位置偏北，副熱帶高壓和大陸高壓強(qiáng)盛，歐亞大陸中高緯基本為兩槽一脊型，烏拉爾山地區(qū)為低槽，鄂霍茨克海為一低渦或低槽，兩槽中間為暖脊，有時(shí)暖脊較寬，有時(shí)暖脊較窄。由于下游低渦或低槽的阻擋，暖脊移動(dòng)較慢，通遼市受到較長(zhǎng)時(shí)間的控制。另外，有時(shí)烏拉爾山槽前的暖平流不斷補(bǔ)充至暖脊，使得暖脊穩(wěn)定維持，高溫天氣持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

3.2 副熱帶高壓型

在20°N～60°N，100°E～140°E區(qū)域受副熱帶高壓脊控制，有一條588～596（一般為592） dagpm或以上閉合等高線，有-2～-6℃暖中心或暖脊配合，脊頂可達(dá)50°N及以北，當(dāng)副熱帶高壓脊的兩側(cè)有發(fā)展較深的低槽或低渦或副熱帶高壓脊發(fā)展比較強(qiáng)大時(shí)，會(huì)使得副熱帶高壓脊維持時(shí)間延長(zhǎng)，可影響2 d以上時(shí)間（圖3b）。環(huán)流特征：500 hPa高度上，氣壓場(chǎng)形勢(shì)為大陸高壓和副熱帶高壓發(fā)展強(qiáng)盛，使歐亞大陸中低緯地區(qū)受高壓控制，由于中高緯冷空氣勢(shì)力弱，形成北低南高的環(huán)流形勢(shì)；溫度場(chǎng)上通遼市受暖脊影響，存在暖平流。

3.3 緯向環(huán)流型

在500 hPa圖上，鋒區(qū)位于39°N～55°N之間，自西向東基本為一致的偏西氣流，有時(shí)等高線與等溫線近于平行，通遼市位于鋒區(qū)之中或位于鋒區(qū)南側(cè)，配合有-4～-16℃的平直鋒區(qū)、暖溫脊或暖中心，由于受鋒區(qū)影響，溫度變化較大（圖3c）。環(huán)流特征：高度場(chǎng)上，500 hPa、700 hPa歐亞大陸中緯度為一致的西風(fēng)氣流，高緯度冷空氣勢(shì)力弱，低緯度副高強(qiáng)盛；溫度場(chǎng)上，500 hPa和700 hPa有弱暖平流，而850 hPa暖脊發(fā)展強(qiáng)盛，20℃線越過(guò)通遼市，盛行西南風(fēng)，暖平流較強(qiáng)。

3.4 低槽型

500 hPa圖 上，在35°N～55°N，100°E～140°E區(qū)域，高溫發(fā)生當(dāng)天，多位于脊后槽前或低渦底部，配合等溫線6—8月在-4～-12℃之間、4—5月在-12～-20℃之間，多處于冷溫槽前或暖溫脊控制（圖3d）。環(huán)流特征：影響系統(tǒng)為短波槽，并且槽為前傾槽，在槽前為高脊，當(dāng)500 hPa高脊移過(guò)通遼市，低層卻受暖脊控制，由于盛行西南風(fēng)，因此通遼市受強(qiáng)暖平流控制。

3.5 阻塞高壓型

在35°N～55°N，90～E～140°E區(qū)域，高壓發(fā)展強(qiáng)盛，有閉合的等高線，配合-8～14℃暖溫脊或暖中心，是一個(gè)深厚并且近于垂直的暖性高壓系統(tǒng)（圖3e）。環(huán)流特征：500 hPa高度場(chǎng)上，歐亞大陸以兩槽兩脊形勢(shì)為主，暖脊發(fā)展強(qiáng)盛，以90°E～120°E為脊區(qū)，584 dagpm或者588 dagpm位于通遼市附近，北抬至40°N附近，有時(shí)584線形成閉合中心；低層溫度場(chǎng)配合一個(gè)強(qiáng)盛的暖脊和強(qiáng)暖平流，促使高溫天氣發(fā)生并持續(xù)。

圖3 暖脊型（a）、副熱帶高壓型（b）、緯向環(huán)流型（c）、低槽型（d）和阻塞高壓型（e）

4 結(jié)束語(yǔ)

近18年高溫日數(shù)變化有3個(gè)峰值，平均間隔8～10年；以扎旗、開(kāi)魯、舍伯吐為高溫中心；6—7月為高溫發(fā)生的主要月份；高溫天氣最早發(fā)生于4月，結(jié)束于9月。

將通遼近18年的高溫過(guò)程分為5個(gè)天氣學(xué)模型：暖脊型、副高型、緯向環(huán)流型、低槽型、阻塞高壓型，其中暖脊型和緯向環(huán)流型我市高溫天氣出現(xiàn)的主要天氣學(xué)模型，占比為60.7%。因此，通遼市高溫天氣與暖脊和副高關(guān)系密切，當(dāng)存在暖性高壓系統(tǒng)時(shí)，有利于高溫天氣的出現(xiàn)。