2018年7月19日—8月3日通化市一場(chǎng)持續(xù)高溫天氣過(guò)程診斷分析

佟 鋼，鄧睿殊，劉忠梅

通化市氣象局，吉林通化 134000

高溫是我國(guó)大多數(shù)地區(qū)夏季發(fā)生概率很高的一類自然災(zāi)害，尤其是在全球氣候變暖的形勢(shì)下，極端災(zāi)害越來(lái)越多，經(jīng)常會(huì)影響到人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的各個(gè)方面[1]。高溫天氣會(huì)影響人體健康，加劇農(nóng)業(yè)干旱，增加農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害、影響糧食安全，還會(huì)引發(fā)森林火災(zāi)，從而造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失[2-5]。長(zhǎng)久以來(lái)，為了更好地緩解高溫天氣引發(fā)的災(zāi)害，氣象工作人員均將高溫天氣成因等當(dāng)作重要研究課題。尹潔等[6]研究江西夏季高溫天氣了解到，東亞500 hPa環(huán)流呈“+、-、+”分布形勢(shì)。孫建奇等[7]研究東北極端高溫天氣后得出東北地區(qū)夏季極端高溫發(fā)生過(guò)程中對(duì)流層中層有位勢(shì)高度正異常，500 hPa上空有緯向環(huán)流，東北地區(qū)上空盛行反氣旋。張志薇等[8]分別對(duì)華中近50年高溫事件及大氣環(huán)流成因進(jìn)行分析。李縱橫等[9]探究了江淮地區(qū)夏季極端高溫特點(diǎn)以及高溫產(chǎn)生的主要原因。王羱等學(xué)者[11]通過(guò)對(duì)2013年浙江省夏季高溫干旱環(huán)流異常情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)年浙江省7—8月高溫日數(shù)、干旱指數(shù)均超過(guò)歷史同期紀(jì)錄；高溫主要是因?yàn)楦备弋惓Ｎ魃臁|亞季風(fēng)異常偏強(qiáng)、水汽輻合較弱造成的。還有任廣成等學(xué)者[12-14]也對(duì)我國(guó)局部地區(qū)高溫天氣特征展開(kāi)了研究，并獲得很多研究成果。

通化市隸屬吉林省，地處吉林省南部，地理坐標(biāo)處于40°52′N～42°49′N，125°71′E～126°44′E之 間，東 西 寬108 km，南北長(zhǎng)238 km，面積1.56萬(wàn)km2。全市超過(guò)2/3的區(qū)域?qū)匍L(zhǎng)白山系，即主要地形為山區(qū)，整體地貌特點(diǎn)是北低南高。通化屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季氣候變化分明，夏季高溫天氣較多。高溫是通化市常見(jiàn)的一類氣象災(zāi)害，高溫天氣會(huì)導(dǎo)致空氣干燥，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)均會(huì)造成不利影響。因此，加強(qiáng)通化市高溫天氣預(yù)報(bào)研究十分重要。以2018年7月19日—8月3日通化市一場(chǎng)持續(xù)高溫天氣過(guò)程為例，對(duì)該次持續(xù)高溫天氣進(jìn)行診斷分析，以掌握通化市高溫天氣成因，為提升高溫天氣預(yù)報(bào)水平提供參考。

1 天氣實(shí)況

2018年7月19日—8月3日，通化市出現(xiàn)持續(xù)高溫天氣，各縣（市）最高氣溫在32.0 ℃以上的天數(shù)大于10 d。尤其是7月30日，通化市許多地方最高氣溫在35.0 ℃以上，最高值出現(xiàn)在集安，為38.4 ℃。持續(xù)高溫天氣對(duì)人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了較大影響。

2 持續(xù)高溫天氣的成因分析

2.1 西太平洋副熱帶高壓和南亞高壓異常

對(duì)于北半球而言，夏天對(duì)流層中高層最關(guān)鍵的環(huán)流系統(tǒng)就是西太平洋副熱帶高壓和南亞高壓，它們往往會(huì)對(duì)我國(guó)夏季天氣異常產(chǎn)生極大影響[14]。通過(guò)2018年7月中旬至8月中旬西太平洋副高和南壓高壓場(chǎng)可知，此次持續(xù)高溫期間南亞高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)、北界位置偏北、東伸脊點(diǎn)偏東、影響范圍偏大。7月中旬，西太平洋副熱帶高壓不斷朝西北延伸，強(qiáng)度越來(lái)越強(qiáng)；南亞高壓不斷朝東北一帶延伸；特別是7月19日—8月初，南亞高壓異常偏東北向，強(qiáng)度越來(lái)越強(qiáng)，通化市及其周邊區(qū)域?yàn)楦邏簴|部主體位置，西太平洋副高中心和南亞高壓東部主體互相疊加，產(chǎn)生深厚高壓系統(tǒng)。這些共同造成通化市不斷表現(xiàn)為下沉氣流，氣溫上升十分顯著，并且降水稀少，導(dǎo)致全市發(fā)生高溫天氣。8月中旬，西太副高與南亞高壓分別南落東退與南落西撤，它們對(duì)通化市的影響越來(lái)越弱，通化市此次高溫天氣過(guò)程結(jié)束。

通過(guò)分析200 hPa西風(fēng)急流的經(jīng)向位置、強(qiáng)度和2個(gè)高壓之間的聯(lián)系可知，40°N北邊區(qū)域存在很強(qiáng)的西風(fēng)正距平，南邊區(qū)域主要受異常東風(fēng)的影響，西風(fēng)急流異常偏北，為2個(gè)高壓的異常發(fā)展給予了動(dòng)力條件；8月中旬開(kāi)始，40°N北邊區(qū)域高空西風(fēng)距平越來(lái)越弱，同時(shí)不斷朝西邊區(qū)域撤退，西太副高與南亞高壓分別南落東退與南落西撤，通化市此次高溫天氣停止。

對(duì)2018年7月19日—8月3日此次高溫期間逐日南亞高壓與西太副高所處區(qū)域與強(qiáng)度的變化進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)7月中旬的時(shí)候，南亞高壓發(fā)生1次北抬東伸的現(xiàn)象，東伸脊點(diǎn)至東經(jīng)140°E一帶，北界位置處在50°N度一帶，一直維持到8月初。與此同時(shí)，在此次天氣發(fā)生過(guò)程中，西太副高出現(xiàn)2次北跳和2次西伸的現(xiàn)象。第1次北抬西伸時(shí)間出現(xiàn)于7月中旬，脊線北界達(dá)到40°N一帶，西伸脊點(diǎn)至120°E一帶;第2次北抬西伸出現(xiàn)于7月下旬至8月初，比第1次更為偏北偏西，脊線北界達(dá)到45°N附近，西伸脊點(diǎn)處于100°E～105°E一帶。在7月底至8月初，西太副熱帶高壓和南亞高壓等值線最大數(shù)據(jù)分別為594 dagpm和1 692 dagpm，北抬西伸的西太平洋副熱帶高壓和北抬東進(jìn)的南亞高壓均越來(lái)越強(qiáng)，它們共同構(gòu)成了一個(gè)閉合高壓中心，在通化市及其周邊區(qū)域上空重疊，使得當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)下沉氣流，進(jìn)而引發(fā)此次持續(xù)高溫天氣過(guò)程。

異常東進(jìn)偏北的南亞高壓與異常西伸偏北的西太平洋副熱帶高壓相向運(yùn)動(dòng)，強(qiáng)度均在同一時(shí)期不斷變強(qiáng)，同時(shí)在通化市及其周邊區(qū)域上空重疊，它們對(duì)此次通化市持續(xù)高溫天氣的形成和增強(qiáng)起到極其重要的作用。

2.2 高低空大氣環(huán)流異常

高溫天氣的長(zhǎng)期出現(xiàn)通常與大氣環(huán)流形勢(shì)異常有緊密聯(lián)系。通過(guò)分析對(duì)流層中低高層發(fā)現(xiàn)（圖1），2018年7月19日—8月3日，東北包括通化市在內(nèi)的上空都受異常反氣旋性環(huán)流的影響，其主要結(jié)構(gòu)為深厚的準(zhǔn)正壓性，盛行下沉氣流，非常不適宜降水天氣的發(fā)生。對(duì)200 hPa的高度距平和風(fēng)場(chǎng)距平（圖1a）進(jìn)行分析得出，40°N～55°N地區(qū)主要受異常偏西風(fēng)的影響，40°N南部區(qū)域主要受異常偏東風(fēng)的影響，200 hPa高空西風(fēng)急流所處區(qū)域與往年同時(shí)間段對(duì)比而言，其分布位置顯著偏北。500 hPa中層距平場(chǎng)（圖1b），東經(jīng)70度一帶分布著低壓中心，50°E～120°N均分布著高壓中心，通化市受高壓中心影響。東亞沿岸由南至北距平特點(diǎn)顯示為“-、+、-”；與此同時(shí)，850 hPa低空距平風(fēng)場(chǎng)上顯示（圖1c），有異常氣旋環(huán)流分布在菲律賓一帶到日本南邊西北太平洋區(qū)域，東亞從南朝北分布特點(diǎn)顯示為“氣旋、反氣旋、氣旋”[15]。由此可知，對(duì)流層高中低大氣環(huán)流異常特點(diǎn)為高空西風(fēng)急流顯著顯偏北，正壓形勢(shì)的異常反氣旋環(huán)流主要對(duì)通化市及其周邊區(qū)域上空產(chǎn)生影響，進(jìn)而引發(fā)此次高溫天氣。

圖1 2018年7月19日—8月3日高低空位勢(shì)高度距平和風(fēng)場(chǎng)距平

2.3 水汽輸送與運(yùn)動(dòng)異常

對(duì)于某個(gè)區(qū)域而言，水汽輸送異常也是對(duì)降水異常造成影響的一大原因。通過(guò)對(duì)圖2進(jìn)行分析可了解到，在反氣旋異常環(huán)流的控制下，通化市及其附近區(qū)域水汽通量散度距平場(chǎng)上為顯著的正值，這些均突出顯示這個(gè)區(qū)域?qū)儆谒慨惓］椛^(qū)，并且意味著通化市水汽輸送異常弱于往年，對(duì)于水汽在通化市的積聚十分不利。此類風(fēng)場(chǎng)以及水汽通量的輻散形勢(shì)導(dǎo)致通化市下沉運(yùn)動(dòng)異常，使得通化市降水異常偏少。通過(guò)分析2018年8月2日通化市垂直速度場(chǎng)和散度場(chǎng)了解到，通化市大氣處于下沉運(yùn)動(dòng)區(qū)，同時(shí)下沉氣流深厚，由200 hPa處拓展至地面，存在顯著的大氣下沉增溫現(xiàn)象；低空屬于輻散區(qū)，高空屬于輻合區(qū)，在低層輻散、高層輻合的形勢(shì)下，下沉溫度上升十分顯著，進(jìn)而推動(dòng)了此次高溫天氣過(guò)程的發(fā)生發(fā)展。

圖2 2018年7月份中旬至8月上旬通化市300 hPa以下高度層水汽通量散度以及水汽輸送距平場(chǎng)

2.4 熱力條件分析

2.4.1 溫度平流 因?yàn)楦睙釒Ц邏核刂茀^(qū)域的風(fēng)速與溫度梯度均較小，因此，暖平流值也較小。通化市最強(qiáng)高溫天氣過(guò)程出現(xiàn)在7月底至8月初。在這里以8月2日為例展開(kāi)分析，通化市高溫天氣發(fā)生時(shí)段上空的暖平流數(shù)值很小，同時(shí)沒(méi)有規(guī)律，因此此次高溫天氣期間溫度平流因子發(fā)揮的作用并不顯著。

2.4.2 非絕熱因子 分析此次通化市高溫天氣過(guò)程中的非絕熱因子了解到：首先，通化市高溫天氣出現(xiàn)期間當(dāng)?shù)厣峡赵屏亢苌?，?dǎo)致輻射溫度增加很強(qiáng)。尤其是2018年 8月2日，高溫天氣出現(xiàn)期間總云量和低云量都屬于0，當(dāng)天少云，天氣晴朗，最高溫度為36.3 ℃。其次，高溫出現(xiàn)過(guò)程中相對(duì)濕度也較小，平均相對(duì)濕度不足30%；空氣中存在很少的水汽含量。第三，高溫出現(xiàn)過(guò)程中風(fēng)速很小。湍流交換的強(qiáng)弱會(huì)對(duì)風(fēng)速的大小產(chǎn)生一定的影響，湍流交換會(huì)促使地面熱量向上層大氣傳輸，促進(jìn)地面溫度大幅下降。風(fēng)速很小的時(shí)候湍流也很弱，熱量朝上傳輸并不顯著，這適宜于地面溫度的大幅上升，進(jìn)而引發(fā)此次高溫天氣過(guò)程。

3 結(jié)論

（1）南亞高壓異常偏東北向，強(qiáng)度越來(lái)越強(qiáng)，通化市及其周邊區(qū)域?yàn)楦邏簴|部主體位置，西太平洋副高中心和南亞高壓東部主體互相疊加，產(chǎn)生高低空同位相的深厚高壓系統(tǒng)，這些共同造成通化市不斷表現(xiàn)為下沉氣流，氣溫上升十分顯著，并且降水稀少，導(dǎo)致全市發(fā)生高溫天氣。

（2）對(duì)流層高中低大氣環(huán)流異常特點(diǎn)為高空西風(fēng)急流且著顯偏北，東北包括通化市在內(nèi)的上空都受異常反氣旋性環(huán)流的影響，主要結(jié)構(gòu)為深厚的準(zhǔn)正壓性，盛行下沉氣流，非常不適宜降水天氣的發(fā)生，進(jìn)而推動(dòng)了該地區(qū)高溫干旱天氣的發(fā)生。

（3）在反氣旋異常環(huán)流的控制下，通化市及其附近區(qū)域水汽通量散度距平場(chǎng)上為顯著的正值，這些均突出顯示這個(gè)區(qū)域?qū)儆谒慨惓］椛^(qū)，通化市水汽輸送異常弱于往年，并且受異常下沉運(yùn)動(dòng)的影響，通化市降水異常偏少，促使高溫干旱的出現(xiàn)。

（4）非絕熱因子對(duì)此次通化市高溫天氣起到較大作用；在少云天氣下，因?yàn)樘?yáng)的輻射會(huì)促使地面溫度大幅上升；此外，空氣濕度小、水汽含量少以及風(fēng)速較小也非常適宜于高溫天氣的發(fā)生。