郴州地區(qū)對流層頂氣候概況

楊曉云，黃祖輝

1.郴州市氣象局；2.南昌市氣象局

郴州市地處湖南省東南部，地勢東南高、西北低，東部是羅霄山脈，南部是南嶺山脈；全市分屬長江水系和珠江水系。郴州氣候具有“四季分明，氣候溫和，雨量豐沛，光照充足，冬少嚴(yán)寒，夏有酷暑，無霜期長”等特點(diǎn)，是較為典型的亞熱帶季風(fēng)濕潤型氣候。前人的許多研究工作中已較為清晰地揭示了對湖南省各地的氣候特征分析及氣象要素的變化總結(jié)，但為了全面了解郴州地區(qū)的高空天氣、氣候特征變化，對郴州地區(qū)對流層頂?shù)臍夂蛱卣鞣治鋈杂写M(jìn)一步研究。本文通過分析2013～2019年郴州探測站上空的對流層的要素特征，試圖為進(jìn)一步研究郴州地區(qū)對流層頂?shù)臍夂蛱卣骷皩α鲗禹攲夂蜃兓捻憫?yīng)奠定基礎(chǔ)。

一、郴州地區(qū)氣候特征

我們統(tǒng)計(jì)了1990～2019年共30年郴州地區(qū)的氣候：年平均氣溫20.5℃，最冷月份1月氣溫7.4℃，最熱月份7月氣溫33.5℃，再逐漸下降到12月份的9.5℃，很明顯的一個(gè)“凸”字形；其中極值溫度分別為，最高氣溫40.5℃，最低氣溫-6.3℃。郴州地區(qū)年平均降水日數(shù)為173天，年平均累計(jì)降水量為1503.5mm，呈現(xiàn)“春夏多、秋冬少”的季節(jié)變化特征，其中春季（3—5月）的和夏季（6—8月）降水量分別為534.4mm、486.4mm，秋季（9—11月）和冬季（12—2月）的降水量分別為237.7mm、245.1mm。年平均相對濕度為77%。年平均風(fēng)速為1.2m/s，冬夏季節(jié)盛行風(fēng)向相反，冬季為北風(fēng)、夏季為南風(fēng)。年平均日照時(shí)數(shù)為1337.6h。全年無霜期為293天。郴州春季始于3月22日，長69天，平均氣溫18.2℃；夏季始于5月30日，長112天，平均氣溫28.2℃；秋季始于9月19日，長67天，平均氣溫19.3℃；冬季始于11月25日，117天，平均氣溫7.9℃。

二、郴州地區(qū)對流層頂?shù)奶卣?/h2>

對流層是指地球大氣層靠近地面的一層，約有七成半的大氣質(zhì)量和九成以上的水汽質(zhì)量集中在對流層。在受到森林、山嶺、湖泊等下墊面變化、太陽光照射引發(fā)的氣溫起伏等影響時(shí)，空氣中的氣流會朝著水平方向和垂直方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從而發(fā)生較多的對流活動(dòng)，故稱為對流層。對流層下部為近地面層，中上部的高度受季節(jié)更替和地理緯度改變而變化，一般而言，夏季的對流層上界高度比冬季的要高；低緯地區(qū)平均對流層上界高度為17-18km，中緯地區(qū)為10-12km，高緯地區(qū)（極地）為8-9km。同時(shí)，對于同一地區(qū)、同一時(shí)段，對流層高度也存在明顯日內(nèi)變化特征。

對流層頂是指位于對流層和平流層之間的，數(shù)百米至1-2km厚度的過渡層。對流層頂對于對流層中大氣垂直運(yùn)動(dòng)存在較大的阻隔作用，主要原因是從對流層頂向上的溫度垂直遞減率接近于0或?yàn)樨?fù)值，導(dǎo)致對流性云在垂直方向上的發(fā)展，一般到對流層頂高度就停止了，使得水汽、氣溶膠等被阻隔在對流層頂以下。從而影響對流層頂以上高度層中，能見度良好，是有利于天氣預(yù)測和分析，以及飛機(jī)飛行等活動(dòng)。對流層頂?shù)母叨仁钱?dāng)氣溫隨高度的增加降低的很慢或者幾乎不降低了對應(yīng)的起始高度，隨地理緯度、季節(jié)和天氣變化情況而不同。一般來說，平均高度是11km左右，而在赤道附近地區(qū)高度在17km，極地附近的高度約9km。對于對流層頂?shù)臏囟榷裕途暥鹊貐^(qū)的平均氣溫約在-85℃左右，高緯度地區(qū)約為-55℃左右。

據(jù)分析，對流層頂?shù)母叨茸兓请S著地理緯度的增加而降低的，且冬季的對流層頂高度比夏季的要低。同時(shí)，對流層頂高度也受冷暖氣團(tuán)控制影響，冷氣團(tuán)控制時(shí)對流層頂高度較低，反之暖氣團(tuán)控制時(shí)對流層頂高度較高。隨著地理緯度由低向高轉(zhuǎn)變，對流層頂?shù)臍鉁仉S緯度增加而增加，與對流層頂高度變化剛好相反，且冬季的對流層頂氣溫比夏季的氣溫要高，觀測站冷氣團(tuán)控制下的對流層頂溫度較高，反之溫度較低。

（一）第一對流層頂?shù)奶卣?/h3>

當(dāng)緯度、季節(jié)、天氣系統(tǒng)活動(dòng)等發(fā)生變化的情況下，對流層頂?shù)母叨纫搽S之發(fā)生改變，我國對流層頂高度一般位于500hPa以上。

對流層頂一般分為兩類，一類是由冷氣團(tuán)控制觀測站時(shí)的“極地類”第一對流層頂；另一類是由暖氣團(tuán)控制觀測站時(shí)的“熱帶副高壓類”第二對流層頂，前者呈現(xiàn)“高度低溫度高”的特征，與后者直接的高度差異明顯。

我們統(tǒng)計(jì)了郴州站2013～2019年7年來第一對流層頂?shù)母叨?m)和溫度(℃)見表1。

表1 郴州站2013～2019年7年全天第一對流層頂?shù)母叨?m)和溫度(℃)

6～9月份沒有出現(xiàn)過第一對流層頂，10月20時(shí)偶爾有第一對流層頂。月平均高度最高出現(xiàn)于5月13525m，最低10月5881m；而第一對流層頂最高高度14120m、最低5806m；月平均溫度最高出現(xiàn)于10月-10.1℃，最低5月-65.6℃。第一對流層頂最高溫度-10.1℃、最低-69.2℃；整體趨勢是冬季高度低、溫度高。

（二）第二對流層頂?shù)奶卣?/h3>

第二對流層頂又稱為“熱帶副高壓類”對流層，呈現(xiàn)“高度高溫度低”的特征。據(jù)觀測資料顯示，150hPa是第一與第二對流層頂?shù)姆纸缇€，第一對流層頂一般在150hPa，而第二對流層頂一般在150hPa以上。但值得注意的是，自由大氣運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，不能被絕對分開，150hPa是根據(jù)一般規(guī)律統(tǒng)計(jì)得到的分界線，便于氣象部門使用的。

郴州地區(qū)2013～2019年期間7年第二對流層頂?shù)母叨?m)和溫度(℃)統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 郴州站2013～2019年第二對流層頂?shù)母叨?m)和溫度(℃)

郴州地區(qū)第二對流層頂月平均高度最高出現(xiàn)于6月17109m，最低7月16690m；第二對流層頂最高高度為19046m、最低13880m；月平均溫度最高出現(xiàn)3月-76.8℃，最低6月-79.4℃。而第二對流層頂最高溫度為-61.2℃，最低-86.7℃；

三、結(jié)論

（1）郴州地區(qū)屬于內(nèi)陸亞熱帶氣候特征，其上空的對流層頂屬于副熱帶大陸型。第一對流層頂活動(dòng)的區(qū)域在每年6-10月是極難被觀測到的，但只要探測的高度足夠，第二對流層頂幾乎每天都可以觀測得到。（2）郴州站對流層頂呈現(xiàn)亞熱帶大陸氣候特征。對于第一對流層頂而言，每年2-5月，第一對流層頂月平均高度偏高，且逐步增加，最高為每年5月時(shí)高度13525m，最低為10月時(shí)高度5881m，月平均高度最大相差7600m以上。月平均溫度為10月至次年1月偏高，最高溫度出現(xiàn)在10月（-10.1℃），最低出現(xiàn)在5月（-65.2℃）。對于第二對流層頂而言，月平均高溫和溫度均未表現(xiàn)出明顯的季節(jié)差異特征，月平均高度、溫度的最大相差值僅在420m、2.6℃左右，第二對流層頂月平均高度出現(xiàn)在6月最高，7月最低；月平均溫度出現(xiàn)在3月最高，6月最低。