常州市夏季高溫變化特征及異常年環(huán)流形勢分析

摘 要：【目的】研究常州市高溫天氣的變化特征和大氣環(huán)流與熱帶海溫對其夏季高溫的影響，為極端高溫天氣的提前預測提供參考?！痉椒ā坎捎贸Ｒ?guī)統(tǒng)計、相關(guān)和合成方法進行分析?！窘Y(jié)果】結(jié)果表明：常州市高溫日數(shù)與年極端最高氣溫總體上呈現(xiàn)先下降后上升的變化特征，并于20世紀80年代后期轉(zhuǎn)為明顯上升趨勢；高溫天氣主要受顯著的異常高壓控制，西太平洋副熱帶高壓西伸北抬，面積和強度指數(shù)顯著加強。在副高的控制下，地面空氣溫度升高，下沉氣流加強，對流減弱；東亞大槽變淺，不利于冷空氣的向南爆發(fā)；高溫日數(shù)與東部型ENSO指數(shù)呈負相關(guān)，與西太平洋暖池的面積與強度指數(shù)呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)?！窘Y(jié)論】研究結(jié)果對當?shù)貥O端高溫天氣的提前預測有一定的指導意義。

關(guān)鍵詞：常州市；高溫日數(shù)；西太平洋副熱帶高壓；熱帶海溫

中圖分類號：P434" " " 文獻標志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2025）02-0097-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.02.019

Abstract： [Purposes] Taking Changzhou City as an example， the characteristics of high temperature variation in Changzhou and the influences of atmospheric circulation and tropical sea surface temperature were analyzed to provide reference for the advance prediction of extreme high temperature weather. [Methods] Conventional statistical， correlation and synthesis methods were used for analysis. [Findings] The results showed that： the number of high temperature days and annual extreme maximum temperature in Changzhou decrease firstly and then increase， and turn to an obvious upward trend in the late 1980s. The high temperature weather is mainly controlled by significant anomalous high pressure. The western Pacific subtropical high extends to the west and north， with significant strengthening of area and intensity index. Under the control of the western Pacific subtropical high， the surface air temperature increases， the downward flow strengthens and the convection weakens. The East Asian trough weakens， which is not conducive to the outbreak of cold air to the south. In addition， the number of high temperature days has a negative correlation with the eastern ENSO index， and a significant positive correlation with the area and intensity index of the western Pacific warm pool. [Conclusions] The results of this study have certain guiding significance for the advance prediction of local extreme hot weather.

Keywords： Changzhou City; number of high temperature days; western pacific subtropical high; tropical sea surface temperature

0 引言

根據(jù)觀測資料，我國高溫日數(shù)呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢［1］。20世紀90年代以來區(qū)域性夏季高溫熱浪的頻次和強度都明顯增多、增強［2］。極端高溫事件與諸多影響因子有關(guān)，西太副高位置越偏西偏北、南亞高壓越偏東偏北，越有利于我國中東部地區(qū)中低層下沉運動的加強［3］，中緯度西風帶活動［4］、熱帶地區(qū)的海溫和對流異常，均可對高溫天氣產(chǎn)生影響［5］。常州市位于江蘇省南部，是我國夏季高溫災害的易發(fā)地之一。例如，2013年常州市高溫總?cè)諗?shù)、連續(xù)高溫日數(shù)、極端最高氣溫均突破了歷史紀錄。因此，開展常州市夏季高溫變化特征及常年環(huán)境形勢分析對當?shù)貥O端高溫天氣的提前預測具有一定的指導意義。

1 資料和方法

本研究采用常規(guī)統(tǒng)計、相關(guān)和合成方法，研究的主要數(shù)據(jù)來源及處理原則如下。

①常州市1956—2022年3個國家基本站（常州站、金壇站和溧陽站）氣溫逐日數(shù)據(jù)，以日最高氣溫≥35 ℃作為一個高溫日數(shù)；②國家氣候中心發(fā)布的夏季西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱西太副高）和西太平洋暖池的面積和強度指數(shù)和東部型ENSO指數(shù)；③美國國家環(huán)境預報中心（NCEP）和國家大氣研究中心（NCAR）發(fā)布的全球月平均再分析資料，包括500 hPa位勢高度場、850 hPa風場、向上長波輻射通量和地面空氣溫度，水平分辨率為2.5°×2.5°，海表面溫度，水平分辨率為1°×1°；④常州市的數(shù)據(jù)是將常州站、金壇站、溧陽站取平均所得；在合成分析中，距平中的平是指所用資料的序列平均。

2 高溫天氣的變化特征

常州市高溫日主要出現(xiàn)在夏季6—8月，將3站夏季的高溫日取平均，表示高溫日數(shù)，其與常州站、金壇站和溧陽站的相關(guān)系數(shù)分別為0.96，0.97，0.98，均通過0.01顯著性水平檢驗，說明常州市高溫日的變化趨勢相一致，3站的平均值可以很好地反映常州市夏季高溫的時間變化特征。1956—2022年常州市夏季高溫日和極端最高氣溫的年際變化如圖1所示。由圖1可知，67 a高溫日數(shù)在0.7（1999年）～47.0 d（2022年）波動，多年平均值為13.61 d。高溫日總體上呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢；20世紀50年代后期到80年代呈現(xiàn)波動式的下降趨勢，總體偏少；80年代后期呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，總體增加，特別是進入21世紀。總體年高溫日≥15 d的年份有30 a，其中16 a出現(xiàn)在2000年以后。1956—2022年常州市極端最高氣溫在35.1（1982年）～41.5 ℃（2013年），多年平均值為37.7 ℃。其與高溫日具有相似的變化特征，兩者之間的相關(guān)系數(shù)為0.86，均通過0.01顯著性水平檢驗?？傮w極端最高氣溫≥37 ℃的年份有46 a，其中23 a出現(xiàn)在2000年以后，極端最高氣溫≥40 ℃的年份有4 a，均出現(xiàn)在21世紀。其中，高溫多發(fā)年分別為1971年、1994年、1998年、2010年、2013年、2016年、2017年、2022年，偶發(fā)年分別為1968年、1973年、1975年、1982年、1984年、1987年、1989年、1999年。

3 高溫天氣成因分析

為分析常州市高溫異常年的環(huán)流形勢，根據(jù)高溫日數(shù)大于和小于1.1個標準差，選擇8個高溫多發(fā)年和偶發(fā)年進行合成分析。

3.1 大氣環(huán)流的影響

1956—2022年高溫多發(fā)年與偶發(fā)年夏季東亞地區(qū)500 hPa位勢高度距平場如圖2所示。由圖2（a）可知，東亞地區(qū)為500 hPa位勢高度正距平，從巴爾喀什湖到我國華東地區(qū)出現(xiàn)明顯的高壓脊；同時西太副高西伸北抬，東亞大槽變淺，使得亞洲中高緯度氣流平直，經(jīng)向環(huán)流減弱，不利于冷空氣的向南爆發(fā)。由圖2（b）可知，亞洲中高緯上空的氣壓異常呈現(xiàn)“+﹣+”空間型的大氣波列。此東亞倒Ω流型建立，有利于西太副高減弱南退，東亞大槽加深，使得經(jīng)向環(huán)流加強，有利于冷空氣向南爆發(fā)。

1956—2022年高溫多發(fā)年與偶發(fā)年夏季東亞地區(qū)向上長波輻射通量距平場如圖3所示。從氣候態(tài)上看，夏季西太副高主要位于北太平洋西部，呈狹長的橢圓狀，脊線位置約在25°N，向西伸展至136°E左右。當高溫多發(fā)年時，副高西進北抬，范圍明顯擴大，并向西伸展約13個經(jīng)度。我國東部地區(qū)高壓異常，向上長波輻射通量呈顯著正值，對流活動明顯減弱，為高溫天氣提供有利條件。而當偶發(fā)年時，副高有所東退南縮，位置變化不及多發(fā)年明顯，向東收縮約4個經(jīng)度。我國東部地區(qū)對流活動明顯加強，不利于高溫天氣。

高溫多發(fā)年時，西太副高的面積和強度指數(shù)都遠大于氣候態(tài)平均，偶發(fā)年的情況恰好相反，其面積指數(shù)不及高溫多發(fā)年的1/2，強度指數(shù)約為高溫多發(fā)年的1/3（見表1）。

1956—2022年高溫多發(fā)年與偶發(fā)年夏季東亞地區(qū)地面空氣溫度距平場如圖4所示。由圖4（a）可知，我國東部25～40°N地區(qū)為顯著的溫度正距平，常州市比常年平均偏高0.8 ℃以上。由圖4（b）可知，我國東部25～35°N地區(qū)轉(zhuǎn)為顯著的溫度負距平，常州市比常年平均偏低0.4 ℃以上，表明受北方冷空氣的影響較多，不易形成高溫天氣。從850 hPa風場來看，多發(fā)年時，西北太平洋地區(qū)從南向北呈現(xiàn)“反氣旋-氣旋-反氣旋”的空間分布，我國東南部受異常的反氣旋環(huán)流控制，這與西太副高相對應，受其影響，盛行下沉氣流，對流活動減弱。常州市受異常的西南風帶來明顯的暖濕氣流影響，地面溫度升高，高溫天氣多發(fā)，不利于北方偏北大風帶來的冷空氣的向南爆發(fā)。偶發(fā)年時，常州市受異常的東北風影響，有利于海上水汽的輸送和南下的冷空氣，使得高溫天氣有所減少。

3.2" 熱帶海溫的影響

高溫多發(fā)年相對于偶發(fā)年，在赤道東太平洋地區(qū)，出現(xiàn)海溫負異常，在西太平洋地區(qū)，出現(xiàn)明顯的海溫正異常，其最大值出現(xiàn)在我國東部沿海地區(qū)，達到0.8 ℃以上（如圖5所示）。常州市高溫日與東部型ENSO指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為-0.24，說明拉尼娜現(xiàn)象與常州市高溫天氣有一定的聯(lián)系。此外，常州市高溫日與西太平洋暖池面積和強度指數(shù)的相關(guān)系數(shù)均為0.52，可以通過0.01顯著性水平檢驗。這說明同期兩者聯(lián)系明顯，上述的海溫異常有利于夏季沃克環(huán)流增強，熱帶地區(qū)海洋性大陸上空的對流活動加強，激發(fā)起相應的羅斯貝波向北傳播，在西北太平洋地區(qū)形成明顯的反氣旋和下沉運動異常，從而有利于常州市高溫天氣的出現(xiàn)。

4 結(jié)論

①1956—2022年，常州市夏季高溫日具有明顯的年際和年代際變化特征，總體上呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢，在20世紀80年代后期轉(zhuǎn)為明顯的上升趨勢；當高溫日數(shù)增多時，有利于極端最高氣溫的出現(xiàn)，使得降水減少，從而加劇高溫干旱天氣的出現(xiàn)。

②高溫天氣主要受上方的高壓正異常影響，使得西太副高西伸北抬，面積和強度都顯著加強。副高加強時，地面空氣溫度升高，下沉氣流加強，不利于對流天氣；東亞大槽變淺，不利于冷空氣的向南爆發(fā)，使得高溫天氣多發(fā)。

③高溫日數(shù)與東部型ENSO指數(shù)呈負相關(guān)，與西太平洋暖池的面積與強度指數(shù)呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)。

參考文獻：

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