2017年7月榆林异常高温天气成因分析

刘 敏

(榆林市气象局，陕西榆林 719000)

高温是我国夏季常见的灾害性天气。随着社会经济的飞速发展，持续高温天气造成的直接或间接经济损失将越来越大，因此高温天气也越来越受到关注。杨建玲等[1]对宁夏的高温天气进行了统计分析，总结了其气候特征和大气环流特征，认为高温成因与经向环流的强弱密切相关；钱婷婷等[2]对造成北京持续高温的河套高压的结构进行了分析，认为河套高压东移过程中加强造成了北京的高温天气；尹东屏等[3]对副热带高压控制下的高温天气特征进行了分析，认为在副高控制下温度平流对高温的作用非常小，而非绝热条件才是高温出现的关键；高红燕等[4]分析了西安市高温闷热天气的气候特征及其环流形势，认为单纯的高温天气与大陆高压或青藏高压的控制有关，而酷热天气还与副热带高压带来的暖湿气流有关；杨涵洧等[5]从环流背景、海温、青藏高原积雪的影响方面探讨了2013年盛夏中国的持续性高温事件；刘慧敏等[6]分析了榆林2005年的一次高温事件。通过对2017年7月7—14日榆林高温天气过程的成因进行分析，有助于加强对高温天气的理解和认识，提高对极端天气气候事件的预报预测水平。

1 过程概况

2017年7月7—14日榆林出现极端高温天气，日最高气温和连续高温日数都突破历史极值，高温天气范围广、强度大、持续时间长，为历史罕见。 定边、靖边县7月11日最高气温分别达到39.0、38.5 ℃，突破历史极值37.7(1966/2000年)、37.2 ℃(2016年)，米脂、子洲和绥德接近历史极值。自有观测记录以来，除靖边站外，其余县区均出现过持续6～9 d的35 ℃以上的高温天气。7—14日定边、横山、米脂、子洲、绥德、吴堡、清涧连续高温日数长达8 d，定边、靖边、横山、米脂4站创本站建站以来35 ℃以上高温连续日数记录极值,子洲、清涧与历史记录持平。

2 影响系统

2.1 青藏高压

青藏高压是北半球夏季100 hPa上最强大、最稳定的控制性环流系统，研究表明100 hPa的青藏高压与500 hPa的西太平洋副热带高压是在对流层上部和中部分别形成的高空反气旋性环流，且存在相互制约的关系，当青藏高压东伸加强时副高西进，当青藏高压西退时副高也相应东撤[7]。7日08时100 hPa高空图上，30°N附近为带状分布高压，青藏高原(100°E附近)和伊朗(50°E附近)有高压中心出现，中心强度达1 695 dagpm和1 693 dagpm。7—14日100 hPa高空形势稳定维持，高压中心合并加强，且不断向东向北发展，榆林持续高温天气。15日后，青藏高压中心不断西退，逐步转为西部型，榆林高温天气结束。

2.2 西太平洋副热带高压

7日08时500 hPa高空图上，贝加尔湖有一低槽存在，西太平洋副热带高压(简称“副高”)主体位于海上，强度达594 dagpm，西脊点位于110°E、30°N附近，伊朗到我国的河套地区为一大陆高压脊区，榆林受西北气流控制，出现高温天气。之后副高稳定维持，大陆高压不断加强东伸，受大陆高压东伸影响，贝加尔湖低槽北缩东移。10日08时500 hPa高空图上，大陆高压闭合，范围进一步扩大，中心位于50°E、30°N附近，强度达593 dagpm，588 dagpm线已东伸至100°E附近。贝加尔湖低槽东移至我国华北、东北一带，副高稳定维持，榆林仍受大陆脊前偏西北气流控制，高温天气维持。10—11日大陆高压不断分裂小高压，并东移并入副高，使副高西伸北抬，北方冷空气南下受阻，气温持续上升。12日08时500 hPa高空图上，北方锋区位于40°N以北，副高西伸北抬，西脊点位于105°E附近，588 dagpm线北抬至35°N附近，我国大陆受副高和大陆高压控制，持续晴热天气，当日榆林多个县区出现了2017年的最高气温极值。15日08时，大陆高压分裂出的小高压东移至河西走廊地区，与副高之间形成两高之间的辐合区，榆林云量开始增多，出现阵性降水天气，高温天气结束(图1)。

图1 2017年7月高温期间 500 hPa形势场(单位为dagpm；a 7日；b 10日；c 12日；d 15日)

2.3 700 hPa暖脊

7日08时700 hPa温度场上，黑海到我国内陆为一暖温度脊，在伊朗和我国内陆分别有16 ℃的暖温度中心出现，榆林受暖温度脊(12 ℃等温线控制榆林)控制，温度升高。之后暖温度脊不断加强东伸；12日08时，伊朗和我国内陆出现20 ℃的暖中心，榆林受16 ℃等温线控制，气温持续升高。高温过程期间，850 hPa榆林有强暖平流维持。15日08时700 hPa温度场上，乌拉尔山以南有冷温度槽发展，大陆温度脊减弱，同时渤海湾有冷空气回流影响榆林，受冷空气活动影响，榆林高温天气结束(图2)。

图2 2017年7月高温期间 700 hPa温度场(单位为℃；a 7日；b 12日；c 15日)

2.4 地面热低压

7月7日08时的海平面气压场上，高压位于贝加尔湖与巴尔喀什湖之间以及西太平洋海面上，华北为一热低压，同时在印度到青藏高原有一热低压存在，两个热低压间被一小高压切断。榆林受位于华北的热低压(中心气压997.5 hPa)控制，气温较高。之后两个热低压加强打通，12日08时，青藏高原北部到远东地区为一宽广而强大的低压带，榆林位于热低压带内，温度升高。15日08时海平面气压场上，贝湖冷空气东移南压，海上冷空气西北移，低压带被冷空气切断，榆林受东路冷空气活动影响，升温受阻，高温天气结束。

3 物理量场

3.1 涡度场与散度场

7日08时涡度场分布图上，榆林上空200～400 hPa为正涡度区，500 hPa及以下为负涡度区。从榆林站(109.78°E,38.28°N)逐日涡度时间-气压剖面图(图3a)可以看出，高温期间，对流层中上层以正涡度为主；300～700 hPa为负涡度，中低层为辐散层；边界层为正涡度层，辐合明显。这种上层辐合，中低层辐散的涡度分布有利于动力下沉运动的发展，加强了地面增温。散度场的分布图上，7日08时榆林上空200～400 hPa为负散度区，500 hPa及以下为正散度区。从榆林站(109.78°E,38.28°N)逐日散度时间-气压剖面图(图3b)可以看出，高温期间300 hPa附近为负散度层，即辐合层；400～700 hPa为正散度层，即中低层辐散层；边界层为负散度层，辐合明显。这种高层辐合，中低层辐散的散度分布有利于动力下沉运动的发展，加强了地面升温。

图3 2017-07-07—14日榆林站涡度(a)、散度(b)时间-气压剖面图(单位：10-5s-1)

3.2 水汽条件

7日08时700 hPa相对湿度场(图略)上，榆林出现小于20%的干区中心；高温期间(如12日08时)700 hPa小于20%的干区中心维持，中下层干燥，有利于升温，高温结束的15日08时，700 hPa转为大于60%的湿区。另外，水汽通量散度场(图略)上，高温期间，中低层为正水汽通量散度区，水汽呈辐散状态，空气一直处于干燥状态。

3.3 垂直运动场

从榆林站(109.78°E,38.28°N)逐日垂直速度时间-气压剖面图(图4a)可以看出，高温期间，300 hPa以上有弱上升运动发展，300～700 hPa为正速度区，下沉运动加强了地面升温，边界层受下垫面影响为上升运动层。15日后中层低转为上升气流，高温天气结束。

图4 2017-07-07—14日榆林站垂直速度(a；单位为10-3hPa/s)、温度平流(b；单位为10-5K/s)时间-气压剖面图

3.4 温度平流场

从榆林站(109.78°E,38.28°N)逐日温度平流时间-气压剖面图(图4b)可以看出，高温期间，冷平流很弱，且冷平流高度位于300 hPa 以上，对地面影响很小；300～500 hPa 正负温度平流相间分布，强度较弱；500 hPa以下为正温度平流层，尤其是850 hPa附近7—8日、10—12日存在强暖平流中心，促使地面温度进一步升高。

3.5 近地层逆温

从7日08时延安站(距离榆林最近)的温度对数压力图上可以看出，850 hPa附近有一逆温层，且高温期间逆温层一直存在，表明大气层结很稳定，逆温使地面有效辐射为负，低层大气呈暖干盖效应，进一步使气温升高。从15日开始，受弱冷空气活动影响，大气层结趋于不稳定，开始有不稳定能量出现，且在中低层有湿层出现，逆温层消失。从风场的垂直变化来看，7、12日08时低层850～700 hPa风向呈顺时针旋转，有暖平流；15日08时850～700 hPa风向呈逆时针旋转，有冷平流，且风向转为了偏东风，偏东路弱冷空气活动影响榆林，高温天气结束。

4 结论

(1)青藏高压由带状型向东北扩展，副高西伸北抬，与我国北方大陆高压相互作用，强大的动力下沉增温作用为榆林高温天气的形成提供了大尺度环流背景。

(2)高空锋区位于40°N以北，冷空气活动受阻，中纬度维持纬向环流，有利于700 hPa暖脊的发展和维持，地面热低压形成和发展时，近地层气压梯度小，风力微弱，有利于高温天气的出现。

(3)高层辐合、中低层辐散，加强了下沉运动的发展；强下沉运动造成的绝热加热使地面温度升高，中低层的暖平流加强了气温的进一步升高。

(4)近地面附近大气水汽含量低，空气干燥，且有逆温层稳定存在，增强了近地层的异常升温。