2018年7月19日—8月3日通化市一場持續高溫天氣過程診斷分析

佟 鋼，鄧睿殊，劉忠梅

通化市氣象局，吉林通化 134000

高溫是我國大多數地區夏季發生概率很高的一類自然災害，尤其是在全球氣候變暖的形勢下，極端災害越來越多，經常會影響到人類社會和經濟活動的各個方面[1]。高溫天氣會影響人體健康，加劇農業干旱，增加農業病蟲害、影響糧食安全，還會引發森林火災，從而造成嚴重的經濟損失[2-5]。長久以來，為了更好地緩解高溫天氣引發的災害，氣象工作人員均將高溫天氣成因等當作重要研究課題。尹潔等[6]研究江西夏季高溫天氣了解到，東亞500 hPa環流呈“+、-、+”分布形勢。孫建奇等[7]研究東北極端高溫天氣后得出東北地區夏季極端高溫發生過程中對流層中層有位勢高度正異常，500 hPa上空有緯向環流，東北地區上空盛行反氣旋。張志薇等[8]分別對華中近50年高溫事件及大氣環流成因進行分析。李縱橫等[9]探究了江淮地區夏季極端高溫特點以及高溫產生的主要原因。王羱等學者[11]通過對2013年浙江省夏季高溫干旱環流異常情況進行分析發現，當年浙江省7—8月高溫日數、干旱指數均超過歷史同期紀錄；高溫主要是因為副高異常西伸、東亞季風異常偏強、水汽輻合較弱造成的。還有任廣成等學者[12-14]也對我國局部地區高溫天氣特征展開了研究，并獲得很多研究成果。

通化市隸屬吉林省，地處吉林省南部，地理坐標處于40°52′N～42°49′N，125°71′E～126°44′E之 間，東 西 寬108 km，南北長238 km，面積1.56萬km2。全市超過2/3的區域屬長白山系，即主要地形為山區，整體地貌特點是北低南高。通化屬北溫帶大陸性季風氣候，四季氣候變化分明，夏季高溫天氣較多。高溫是通化市常見的一類氣象災害，高溫天氣會導致空氣干燥，對當地生態環境、農業生產均會造成不利影響。因此，加強通化市高溫天氣預報研究十分重要。以2018年7月19日—8月3日通化市一場持續高溫天氣過程為例，對該次持續高溫天氣進行診斷分析，以掌握通化市高溫天氣成因，為提升高溫天氣預報水平提供參考。

1 天氣實況

2018年7月19日—8月3日，通化市出現持續高溫天氣，各縣（市）最高氣溫在32.0 ℃以上的天數大于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，最高值出現在集安，為38.4 ℃。持續高溫天氣對人們的生產生活產生了較大影響。

2 持續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

對于北半球而言，夏天對流層中高層最關鍵的環流系統就是西太平洋副熱帶高壓和南亞高壓，它們往往會對我國夏季天氣異常產生極大影響[14]。通過2018年7月中旬至8月中旬西太平洋副高和南壓高壓場可知，此次持續高溫期間南亞高壓強度偏強、北界位置偏北、東伸脊點偏東、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，強度越來越強；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，強度越來越強，通化市及其周邊區域為高壓東部主體位置，西太平洋副高中心和南亞高壓東部主體互相疊加，產生深厚高壓系統。這些共同造成通化市不斷表現為下沉氣流，氣溫上升十分顯著，并且降水稀少，導致全市發生高溫天氣。8月中旬，西太副高與南亞高壓分別南落東退與南落西撤，它們對通化市的影響越來越弱，通化市此次高溫天氣過程結束。

通過分析200 hPa西風急流的經向位置、強度和2個高壓之間的聯系可知，40°N北邊區域存在很強的西風正距平，南邊區域主要受異常東風的影響，西風急流異常偏北，為2個高壓的異常發展給予了動力條件；8月中旬開始，40°N北邊區域高空西風距平越來越弱，同時不斷朝西邊區域撤退，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域與強度的變化進行分析，發現7月中旬的時候，南亞高壓發生1次北抬東伸的現象，東伸脊點至東經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，在此次天氣發生過程中，西太副高出現2次北跳和2次西伸的現象。第1次北抬西伸時間出現于7月中旬，脊線北界達到40°N一帶，西伸脊點至120°E一帶;第2次北抬西伸出現于7月下旬至8月初，比第1次更為偏北偏西，脊線北界達到45°N附近，西伸脊點處于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據分別為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的南亞高壓均越來越強，它們共同構成了一個閉合高壓中心，在通化市及其周邊區域上空重疊，使得當地出現下沉氣流，進而引發此次持續高溫天氣過程。

異常東進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動，強度均在同一時期不斷變強，同時在通化市及其周邊區域上空重疊，它們對此次通化市持續高溫天氣的形成和增強起到極其重要的作用。

2.2 高低空大氣環流異常

高溫天氣的長期出現通常與大氣環流形勢異常有緊密聯系。通過分析對流層中低高層發現（圖1），2018年7月19日—8月3日，東北包括通化市在內的上空都受異常反氣旋性環流的影響，其主要結構為深厚的準正壓性，盛行下沉氣流，非常不適宜降水天氣的發生。對200 hPa的高度距平和風場距平（圖1a）進行分析得出，40°N～55°N地區主要受異常偏西風的影響，40°N南部區域主要受異常偏東風的影響，200 hPa高空西風急流所處區域與往年同時間段對比而言，其分布位置顯著偏北。500 hPa中層距平場（圖1b），東經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顯示為“-、+、-”；與此同時，850 hPa低空距平風場上顯示（圖1c），有異常氣旋環流分布在菲律賓一帶到日本南邊西北太平洋區域，東亞從南朝北分布特點顯示為“氣旋、反氣旋、氣旋”[15]。由此可知，對流層高中低大氣環流異常特點為高空西風急流顯著顯偏北，正壓形勢的異常反氣旋環流主要對通化市及其周邊區域上空產生影響，進而引發此次高溫天氣。

圖1 2018年7月19日—8月3日高低空位勢高度距平和風場距平

2.3 水汽輸送與運動異常

對于某個區域而言，水汽輸送異常也是對降水異常造成影響的一大原因。通過對圖2進行分析可了解到，在反氣旋異常環流的控制下，通化市及其附近區域水汽通量散度距平場上為顯著的正值，這些均突出顯示這個區域屬于水汽通量異常輻散區，并且意味著通化市水汽輸送異常弱于往年，對于水汽在通化市的積聚十分不利。此類風場以及水汽通量的輻散形勢導致通化市下沉運動異常，使得通化市降水異常偏少。通過分析2018年8月2日通化市垂直速度場和散度場了解到，通化市大氣處于下沉運動區，同時下沉氣流深厚，由200 hPa處拓展至地面，存在顯著的大氣下沉增溫現象；低空屬于輻散區，高空屬于輻合區，在低層輻散、高層輻合的形勢下，下沉溫度上升十分顯著，進而推動了此次高溫天氣過程的發生發展。

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

2.4 熱力條件分析

2.4.1 溫度平流 因為副熱帶高壓所控制區域的風速與溫度梯度均較小，因此，暖平流值也較小。通化市最強高溫天氣過程出現在7月底至8月初。在這里以8月2日為例展開分析，通化市高溫天氣發生時段上空的暖平流數值很小，同時沒有規律，因此此次高溫天氣期間溫度平流因子發揮的作用并不顯著。

2.4.2 非絕熱因子 分析此次通化市高溫天氣過程中的非絕熱因子了解到：首先，通化市高溫天氣出現期間當地上空云量很少，導致輻射溫度增加很強。尤其是2018年 8月2日，高溫天氣出現期間總云量和低云量都屬于0，當天少云，天氣晴朗，最高溫度為36.3 ℃。其次，高溫出現過程中相對濕度也較小，平均相對濕度不足30%；空氣中存在很少的水汽含量。第三，高溫出現過程中風速很小。湍流交換的強弱會對風速的大小產生一定的影響，湍流交換會促使地面熱量向上層大氣傳輸，促進地面溫度大幅下降。風速很小的時候湍流也很弱，熱量朝上傳輸并不顯著，這適宜于地面溫度的大幅上升，進而引發此次高溫天氣過程。

3 結論

（1）南亞高壓異常偏東北向，強度越來越強，通化市及其周邊區域為高壓東部主體位置，西太平洋副高中心和南亞高壓東部主體互相疊加，產生高低空同位相的深厚高壓系統，這些共同造成通化市不斷表現為下沉氣流，氣溫上升十分顯著，并且降水稀少，導致全市發生高溫天氣。

（2）對流層高中低大氣環流異常特點為高空西風急流且著顯偏北，東北包括通化市在內的上空都受異常反氣旋性環流的影響，主要結構為深厚的準正壓性，盛行下沉氣流，非常不適宜降水天氣的發生，進而推動了該地區高溫干旱天氣的發生。

（3）在反氣旋異常環流的控制下，通化市及其附近區域水汽通量散度距平場上為顯著的正值，這些均突出顯示這個區域屬于水汽通量異常輻散區，通化市水汽輸送異常弱于往年，并且受異常下沉運動的影響，通化市降水異常偏少，促使高溫干旱的出現。

（4）非絕熱因子對此次通化市高溫天氣起到較大作用；在少云天氣下，因為太陽的輻射會促使地面溫度大幅上升；此外，空氣濕度小、水汽含量少以及風速較小也非常適宜于高溫天氣的發生。