近18年通遼市高溫天氣時(shí)空分布及環(huán)流特征

萬 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)合國政府間氣候變化專門委員會）第五次評估報(bào)告指出，1880—2012年全球表面平均溫度升高了0.85℃[1]。1951以來我國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、吐爾基山、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)活動產(chǎn)生很大的影響，因此對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個國家站2001—2018年逐日最高氣溫?cái)?shù)據(jù)、MICAPS實(shí)況觀測資料，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高度場對歷史個例進(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?？傮w特征為多—少波動特征，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月通遼市沒有出現(xiàn)過高溫天氣。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，有半個月的高溫天氣。從季節(jié)變化來看，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)警信號的標(biāo)準(zhǔn)，為更好地了解通遼高溫災(zāi)害的氣候背景，對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，通遼市高溫中心位于中西部，開魯、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)（過程）的氣象觀測資料，選取通遼市出現(xiàn)的112個高溫天氣過程，用500 hPa環(huán)流場進(jìn)行了天氣學(xué)分型。將112個過程分為：暖脊型43個（占38.4%）、副高型15個（13.4%）、緯向環(huán)流型25個（22.3%）、低槽型20個（17.9%）、阻塞高壓型9個（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，暖脊移動較慢，通遼市受到較長時(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。

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)，會使得副熱帶高壓脊維持時(shí)間延長，可影響2 d以上時(shí)間（圖3b）。環(huán)流特征：500 hPa高度上，氣壓場形勢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力弱，形成北低南高的環(huán)流形勢；溫度場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，高緯度冷空氣勢力弱，低緯度副高強(qiáng)盛；溫度場上，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高度場上，歐亞大陸以兩槽兩脊形勢為主，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；低層溫度場配合一個強(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

近18年高溫日數(shù)變化有3個峰值，平均間隔8～10年；以扎旗、開魯、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年的高溫過程分為5個天氣學(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)。