臨潼國家氣象觀測站夜間異常升溫氣象要素特征分析

楊 政 趙 靜

（西安市臨潼區(qū)氣象局，陜西西安 710600）

在我國北方地區(qū)，受太陽輻射日變化的影響，近地面最高氣溫一般出現(xiàn)在14：00—15：00，最低氣溫出現(xiàn)在日出前后[1-2]。盡管受天氣系統(tǒng)的影響，最高、最低氣溫出現(xiàn)的時(shí)間可能有變化，但總體表現(xiàn)為最高氣溫出現(xiàn)在白天、最低氣溫出現(xiàn)在夜間、夜間呈降溫變化趨勢[3-5]。甘茹蕙等[6]對蘭州地區(qū)突發(fā)性夜間增溫的統(tǒng)計(jì)特征研究表明，在特殊地形地貌影響下，突發(fā)性增溫事件具有明顯的區(qū)域特征，且一般在凌晨發(fā)生較多次數(shù)、較大幅度的增溫事件。劉建忠等[7]對北京地區(qū)初春一次夜間異常干熱天氣過程分析結(jié)果顯示，近地層存在明顯的逆溫，配合下沉增溫，導(dǎo)致凌晨在1 h內(nèi)溫度變化將近10℃。馬媛媛等[8]利用WRF模式對2007年6月的一次夜間增溫過程進(jìn)行深入研究，發(fā)現(xiàn)此次增溫伴隨濕度降低，增溫前風(fēng)速突然變大，風(fēng)向發(fā)生變化，同時(shí)向下的大氣垂直混合增強(qiáng)，引起此次夜間增溫。羅 然等[9]對北京一次罕見夜間突發(fā)性強(qiáng)增溫事件成因進(jìn)行分析，結(jié)果表明：高原地區(qū)地面位溫顯著高于平原地區(qū)，是該次罕見增溫事件形成的首要條件；強(qiáng)下沉運(yùn)動(dòng)使低密度高位溫空氣強(qiáng)迫下沉到邊界層，是增溫的必要條件。

1 資料來源及方法

選擇2019—2020年臨潼國家氣象觀測站3次異常升溫過程的相關(guān)氣象要素、MICAPS實(shí)況數(shù)據(jù)資料，利用相關(guān)性分析方法，研究與升溫過程聯(lián)系緊密的氣象要素變化規(guī)律，并結(jié)合天氣學(xué)原理，探尋異常升溫原因。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度實(shí)況

2.1.1 2019年12月9—10日夜間異常升溫過程。由表1可知：2019年 12月 9日 0：00—2：00氣溫由1.8℃上升至12.8℃，增幅達(dá)11.0℃，風(fēng)向由東東北轉(zhuǎn)為西西南，風(fēng)速由1.0 m/s上升至3.9 m/s，增幅達(dá)2.9 m/s，氣溫與風(fēng)速相關(guān)系數(shù)為0.83；氣溫回落時(shí)段，風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏北或偏東方向，風(fēng)速開始減小。

表1 2019年12月9日0：00—6：00臨潼國家氣象觀測站氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)值

由表2可知：2019年 12月10日 0：00—3：00氣溫由4.4℃上升至13.4℃，增幅達(dá)9.0℃，風(fēng)向由西南轉(zhuǎn)為西西南，風(fēng)速由0.7 m/s上升至4.5 m/s，增幅達(dá)3.8 m/s，氣溫與風(fēng)速相關(guān)系數(shù)為0.74；氣溫回落時(shí)段，風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏東方向，風(fēng)速開始減小。

表2 2019年12月10日0：00—6：00臨潼國家氣象觀測站氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)值

2.1.2 2020年4月25—27日夜間異常升溫過程。由表3可知：2020年 4月 25日 2：00—3：00氣溫由9.3℃上升至17.6℃，增幅達(dá)8.3℃，風(fēng)向由北西北轉(zhuǎn)為西西南，風(fēng)速由0 m/s上升至3.0 m/s，增幅達(dá)3.0 m/s，氣溫與風(fēng)速相關(guān)系數(shù)為0.81；氣溫回落時(shí)段，風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏東方向，風(fēng)速開始減小。

表3 2020年4月25日0：00—6：00臨潼國家氣象觀測站氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)值

由表4可知：2020年 4月 26日 0：00—1：00氣溫由15.1℃上升至23.1℃，增幅達(dá)8.0℃，風(fēng)向保持西南方向，風(fēng)速由1.7 m/s上升至5.0 m/s，增幅達(dá)到3.3 m/s，氣溫與風(fēng)速相關(guān)系數(shù)為0.28；氣溫?zé)o回落趨勢，風(fēng)向保持在西南或西西南方向，風(fēng)速無明顯減小。

表4 2020年4月26日0：00—6：00臨潼國家氣象觀測站氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)值

由表5可知：2020年 4月 27日 1：00—3：00氣溫由15.5℃上升至24.3℃，增幅達(dá)8.8℃，風(fēng)向保持在西西南或偏西方向，風(fēng)速由0 m/s上升至4.4 m/s，增幅達(dá)4.4 m/s，氣溫與風(fēng)速相關(guān)系數(shù)為0.52；氣溫回落時(shí)段，風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏東方向，風(fēng)速逐漸減小。

表5 2020年4月27日0：00—6：00臨潼國家氣象觀測站氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)值

2.1.3 2020年11月7日夜間異常升溫過程。由表6可知：2020年 11月 7日 2：00—4：00氣溫由 6.7℃上升至15.4℃，增幅達(dá)8.7℃，風(fēng)向由西南轉(zhuǎn)為西西南，風(fēng)速由 0 m/s上升至 4.4 m/s，增幅達(dá) 4.4 m/s，氣溫與風(fēng)速相關(guān)系數(shù)為0.76；氣溫回落時(shí)段，風(fēng)向轉(zhuǎn)為偏西方向，風(fēng)速開始減小。

表6 2020年11月7日0：00—6：00臨潼國家氣象觀測站氣溫、風(fēng)向、風(fēng)速數(shù)值

2.2 環(huán)流背景

2.2.1 高空環(huán)流形勢。由天氣學(xué)原理可知，局地溫度變化可以用簡化熱流量方程來表示。

由圖1可知，3次異常升溫過程，歐亞中高緯呈西高東低型，我國中高緯地區(qū)被較平直的西北氣流控制，陜西省位于脊前西北氣流控制區(qū)域。700 hPa及850 hPa溫度場上，陜西省中南部有溫度脊配合，有明顯的暖區(qū)。因?yàn)?次異常升溫過程持續(xù)時(shí)間短、影響范圍小，且在高空圖上并未發(fā)現(xiàn)明顯溫度平流，所以無水平尺度的增溫趨勢，僅提供一個(gè)穩(wěn)定的高空背景場。

2.2.2 地面環(huán)流形勢。由圖2可知，3次異常升溫過程，陜西省中南部位于地面暖高壓外圍東側(cè)偏北氣流影響區(qū)域，為升溫過程提供穩(wěn)定的地面背景場。

2.2.3 逆溫層結(jié)。垂直運(yùn)動(dòng)[-w（γd-γ）]對氣溫變化的影響主要與垂直運(yùn)動(dòng)的方向、強(qiáng)度以及大氣穩(wěn)定度有關(guān)。 當(dāng)大氣層結(jié)穩(wěn)定（γd-λ>0）時(shí)，上升運(yùn)動(dòng)（w<0）引起氣溫下降，下沉運(yùn)動(dòng)（w>0）引起氣溫升高；當(dāng)大氣層結(jié)不穩(wěn)定（γd-λ<0）時(shí)，上升運(yùn)動(dòng)（w<0）引起氣溫上升，下沉運(yùn)動(dòng)（w>0）引起氣溫下降；當(dāng)大氣層結(jié)呈中性平衡狀態(tài)時(shí)，垂直運(yùn)動(dòng)對氣溫的變化沒有太大的作用。

由圖3可知，3次異常升溫過程，近地面均出現(xiàn)逆溫層結(jié)，地面至925 hPa，氣溫持續(xù)升高，增幅達(dá)2～5℃。驪山國家氣象觀測站位于臨潼國家氣象觀測站西南方向山區(qū)，海拔高，溫度堆積，升溫時(shí)段臨潼國家氣象觀測站風(fēng)向轉(zhuǎn)為西南方向，風(fēng)速增大，來自山區(qū)逆溫區(qū)的空氣輸運(yùn)，在大氣層結(jié)穩(wěn)定的情況下，下沉運(yùn)動(dòng)引起氣溫升高。黃少妮等[10]研究也發(fā)現(xiàn)，夜間暖空氣受壓縮，配合特殊地形引起的下沉增溫效應(yīng)，有利于局地出現(xiàn)短暫升溫。

3 結(jié)論與討論

通過對3次夜間升溫過程環(huán)流形勢的分析可知，高空受脊前西北氣流控制，對流層中低層配合溫度脊，有明顯的暖區(qū)，地面受暖高壓外圍東側(cè)偏北氣流影響，穩(wěn)定的高低空環(huán)流配置為升溫提供背景場。

3次夜間異常升溫過程近地面均形成逆溫層結(jié)，結(jié)合天氣學(xué)原理及地形條件可知，垂直運(yùn)動(dòng)是異常升溫的主要誘因。在大氣層結(jié)穩(wěn)定的情況下，當(dāng)風(fēng)向開始轉(zhuǎn)為西南，風(fēng)速增大2～5 m/s時(shí)，下沉運(yùn)動(dòng)引起增溫效應(yīng)，對應(yīng)升溫過程。

升溫過程持續(xù)時(shí)間短，影響范圍小。本文主要根據(jù)實(shí)況資料進(jìn)行分析研究，部分結(jié)論還有待今后進(jìn)一步驗(yàn)證。