遼東山區(qū)一次高溫天氣分析

寇思聰++韓梅++吳巖++崔曜鵬

摘要 選取2016年8月遼東山區(qū)一次典型的高溫天氣過程，利用高空、地面氣象觀測(cè)資料對(duì)該過程的大氣環(huán)流形勢(shì)、物理量場(chǎng)以及地形影響因素進(jìn)行分析。結(jié)果表明，在強(qiáng)大的副熱帶高壓影響下，低層暖平流持續(xù)時(shí)間長、前期氣溫持續(xù)升高是本次高溫天氣的環(huán)流背景特點(diǎn)，背風(fēng)坡氣流下沉增溫的疊加作用是高溫出現(xiàn)的關(guān)鍵因素。

關(guān)鍵詞 高溫天氣；副熱帶高壓；背風(fēng)坡；下沉增溫；遼東山區(qū)

中圖分類號(hào) P423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）01-0200-03

Analysis on High Temperature Weather Process in Mountain Area of Eastern Liaoning Province

KOU Si-cong 1 HAN Mei 1 WU Yan 2 CUI Yao-peng 1

（1 Benxi Meteorological Bureau in Liaoning Province，Benxi Liaoning 117000； 2 Meteorological Observatory of Heilongjiang Province）

Abstract A typical high temperature weather process of mountain area of eastern Liaoning Province in August 2016 was selected，using the high altitude and surface meteorological data，the atmospheric circulation situation，physical quantity field and terrain factors of this process were analyzed. Results showed that under the effects of strong subtropical high，the circulation background characteristics of the high temperature weather process included long duration of low level warm advection and continuing rise of the temperature in early stage.A key factor causing the high temperature weather was the subsidence warming in lee slope.

Key words high temperature weather；subtropical high；lee slope；subsidence warming；mountain area of eastern Liaoning Province

在全球氣候變暖背景下，中國高溫、熱浪事件頻發(fā)，高溫天氣尤其是連續(xù)高溫會(huì)給百姓生活和人體健康帶來諸多不利，對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、旅游、商業(yè)也有較大影響。我國不少學(xué)者對(duì)高溫天氣進(jìn)行了分析[1-7]，趙梓淇、趙春雨、曹士民等也對(duì)遼寧地區(qū)的高溫進(jìn)行了研究[8-10]，指出遼寧高溫天氣西多東少、高溫天氣具有特定的天氣形勢(shì)背景；目前有本溪地區(qū)氣溫和氣候研究發(fā)現(xiàn)，1950年代以后，地處遼寧東部山地的本溪地區(qū)也有明顯增溫趨勢(shì)，1990年代至今本溪地區(qū)夏季氣溫偏高[11-13]。本溪市雖地處遼東山區(qū)，但高溫時(shí)有發(fā)生，相比其他容易出現(xiàn)高溫的地區(qū)，針對(duì)本溪地區(qū)高溫預(yù)報(bào)的研究較少，本溪地區(qū)高溫預(yù)報(bào)的難度較大，預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)的累積顯得尤為重要。本文對(duì)一次高溫天氣從動(dòng)力、熱力等角度進(jìn)行分析，對(duì)本溪地區(qū)高溫發(fā)生發(fā)展機(jī)理進(jìn)行探討，以期提高本溪地區(qū)高溫預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

1 天氣概況

2016年8月2—5日，遼寧地區(qū)出現(xiàn)高溫天氣，多地平均氣溫為1989年來歷史同期最高值，8月4—5日，草河口和鳳城連續(xù)2 d日最高氣溫≥35 ℃，為1951年來歷史同期最多連續(xù)高溫日數(shù)。8月5日，沈陽、清原、新賓、本溪縣、桓仁、草河口、鳳城7個(gè)站日最高氣溫≥35 ℃。這7個(gè)國家站所在地除沈陽為平原地區(qū)外，其他均為山區(qū)。因此，本次過程可以作為一次典型的遼東山區(qū)高溫天氣，本文選取本溪地區(qū)對(duì)本次高溫過程進(jìn)行分析。

本溪地處遼東山地丘陵地帶，全地區(qū)共有37個(gè)兩要素以上觀測(cè)站點(diǎn)，其中包括市區(qū)、小市、桓仁、草河口4個(gè)國家基本站，33個(gè)區(qū)域自動(dòng)站。由于本溪地處遼寧東部山區(qū)，歷史上超過35 ℃的天數(shù)較少，高緯度地區(qū)人體對(duì)氣溫的耐受情況有所不同，在很長一段時(shí)間里，本溪地區(qū)將氣溫≥33 ℃作為高溫標(biāo)準(zhǔn)。因此，本文對(duì)最高氣溫≥33 ℃的站點(diǎn)也進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，8月5日本溪地區(qū)有25個(gè)站點(diǎn)最高氣溫 ≥35 ℃，其中≥37 ℃的有4個(gè)，僅1個(gè)站未超過33 ℃（表1）。

2 形勢(shì)分析

7月31日到8月1日，500 hPa中高緯度是兩槽一脊，我國中東部大部分地區(qū)都在副熱帶高壓控制之下，副高中心位于蒙古國與我國內(nèi)蒙古中部，中心氣壓>593 dagpm，見圖1（a），遼寧地區(qū)上空是一個(gè)低渦；2日8：00，隨著低渦向東移出，高壓中心東移，588 dagpm線東側(cè)位于遼西內(nèi)蒙交界處，本溪上空沿著588 dagpm線的東北風(fēng)力較大；2日20：00 588 dagpm線達(dá)到遼河流域，在內(nèi)蒙古出現(xiàn)中心強(qiáng)度為594 dagpm；3日8：00高壓繼續(xù)增強(qiáng)，中心595 dagpm，本溪位于588～592 dagpm線之間；3日20：00，高壓中心加強(qiáng)為596 dagpm，592 dagpm線抵達(dá)本溪市西部，4日8：00—20：00，本溪市位于592～594 dagpm線之間，東北風(fēng)；5日8：00，高壓中心位于遼寧北部上空，中心壓強(qiáng)595 dagpm；5日20：00，高壓減弱，中心降為593 dagpm；6日588 dagpm線移出遼寧，整個(gè)遼寧位于槽前西南急流之中。

850 hPa上，1日8：00，在我國新疆、甘肅、內(nèi)蒙交接之處有一個(gè)中心氣溫31 ℃的暖中心，此時(shí)本溪在17～15 ℃線之間，見圖1（b）。2日，隨著暖中心東移，暖中心分裂為東、西2個(gè)，強(qiáng)度也減弱。3日8：00，在內(nèi)蒙古、河北交界處有一個(gè)中心強(qiáng)度為153 dagpm的高壓中心，其北部有一個(gè)中心27 ℃的暖中心，此時(shí)本溪地區(qū)處于20 ℃暖脊頂部，以往預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)中，18～20 ℃控制之下，本溪地區(qū)容易出現(xiàn)33 ℃以上的氣溫，實(shí)況與之吻合。4日8：00，152 dagpm線南移，吉林、遼寧大部分地區(qū)位于152 dagpm線內(nèi)部，暖中心也隨之南落，中心氣溫升高為28 ℃，本溪地區(qū)位于20～22 ℃間，5日8：00影響遼寧的暖中心繼續(xù)東移，中心氣溫降低為23 ℃，本溪在21～22 ℃之間，2—5日暖平流明顯。

地面圖上，7月31日至8月1日我國大部分地區(qū)均受低壓控制，遼寧處于地面倒槽之中。1日夜間開始，東北地區(qū)南部逐漸轉(zhuǎn)為高壓控制，此后直至5日遼寧地區(qū)處于高壓內(nèi)部的均壓場(chǎng)之中，風(fēng)力較小。2日14：00在110°～120°E、45°N附近出現(xiàn)35 ℃以上高溫，最高氣溫38 ℃，出現(xiàn)在內(nèi)蒙古的50915站點(diǎn)。3日14：00，高溫中心略南落，1 002.5～1 007.5 dagpm之間，高溫出現(xiàn)在43°～47°N附近，5日本溪地區(qū)出現(xiàn)35 ℃以上高溫，5日夜間開始，遼寧逐漸受蒙古低壓控制，6日各地氣溫明顯下降。

綜合各層次，隨著副高向東南方向移動(dòng)，上游地區(qū)在850 hPa的20 ℃以上區(qū)域、500 hPa的588 dagpm線內(nèi)部，尤其是592 dagpm線內(nèi)部出現(xiàn)高溫，本溪地區(qū)高溫也出現(xiàn)在500 hPa 592 dagpm線內(nèi)部以及850 hPa 20 ℃線暖脊中。

3 物理量分析

3.1 垂直速度和渦度

對(duì)1—7日20：00垂直速度場(chǎng)進(jìn)行分析，見圖2（a），1—5日在遼東上空均為正垂直速度，以桓仁為例，2日整層為正速度，在300 hPa有一個(gè)18×10-3 hPa/s中心、3日高層為負(fù)速度，但在500 hPa以下仍是下沉運(yùn)動(dòng)，4日下沉運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，在300 hPa高度附近有一個(gè)12×10-3 hPa/s的中心，5日整層仍為正速度，6日300 hPa以下轉(zhuǎn)為負(fù)速度，中心為-16×10-3 hPa/s在500 hPa附近。可以看出，本溪地區(qū)整個(gè)升溫過程中下沉氣流強(qiáng)且深厚。從圖2（b）渦度場(chǎng)分析來看，3—5日本溪上空均為負(fù)渦度，3日20：00 850～1 000 hPa有一個(gè)-18×10-3 hPa/s的大值中心，3—4日250～500 hPa是一個(gè)最大值為 -30×10-3 hPa/s的中心。綜合分析垂直運(yùn)動(dòng)場(chǎng)和渦度場(chǎng)，說明2—5日本溪上空的下沉氣流旺盛，有利于下沉增溫。

3.2 相對(duì)濕度和水汽通量散度

由于7月31日至8月1日本溪市出現(xiàn)了大雨、局部暴雨的天氣，各地相對(duì)濕度均超過了90%，8月2日開始，相對(duì)濕度下降，5日本溪上空850 hPa以下相對(duì)濕度在70%左右，6日起相對(duì)濕度增加，見圖3（a）。從水汽通量散度也可以看出，2—5日本溪地區(qū)上空為正水汽散度通量，且逐日增加，6日以后出現(xiàn)負(fù)值，見圖3（b）。與干熱型高溫天氣相比，本次高溫天氣近地面相對(duì)濕度在60%～80%，相對(duì)較高，但2—5日相對(duì)濕度減小和水汽通量散度增大這種變化，說明水汽輻散，相對(duì)較干，有利于溫度升高。

4 地形作用

本次高溫天氣主要出現(xiàn)在遼寧東部地區(qū)，而遼西無高溫，這與遼寧夏季高溫西多東少的特點(diǎn)不同。在相同環(huán)流背景、物理量場(chǎng)差異不大的情況下，出現(xiàn)這種結(jié)果，與遼東山區(qū)的地形特點(diǎn)緊密相關(guān)，清原、新賓、本溪縣、桓仁、草河口、鳳城等出現(xiàn)高溫的國家站以及區(qū)域自動(dòng)站均分布在長白山余脈西側(cè)。而通過流場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)，2—5日遼東500 hPa以下均為偏東風(fēng)，此時(shí)出現(xiàn)高溫的區(qū)域?yàn)楸筹L(fēng)坡，偏東風(fēng)翻過長白山余脈，產(chǎn)生焚風(fēng)效應(yīng)，這種局地增溫作用和暖平流作用疊加，促使遼東出現(xiàn)高溫天氣。

5 結(jié)論與討論

（1）此次高溫天氣近地面的相對(duì)濕度為60%～80%，為一次濕熱型高溫天氣。

（2）高溫出現(xiàn)前，東北地區(qū)處于強(qiáng)大的副熱帶高壓控制之下，500 hPa上588 dagpm線和592 dagpm線位置與高溫區(qū)域位置對(duì)應(yīng)較好，8月5日遼東地區(qū)35 ℃高溫出現(xiàn)在592 dagpm線內(nèi)部。

（3）暖平流明顯且持續(xù)時(shí)間長，有利于前期的升溫，850 hPa的20 ℃暖脊與33 ℃以上的高溫對(duì)應(yīng)關(guān)系較好。

（4）深厚持久的下沉氣流、相對(duì)濕度減小、正水汽通量散度增大，利于本溪地區(qū)溫度的升高；上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)、相對(duì)濕度增加、負(fù)水汽通量散度增大，本溪地區(qū)氣溫下降。

（5）偏東氣流在越過長白山在背風(fēng)坡的下沉增溫是本次高溫成因關(guān)鍵因素之一，但地形作用有多大有待進(jìn)一步研究。

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