2018年延边地区夏季持续高温天气过程特征分析

付强　赵晶　李庆国　张昊

摘要    通过分析2018年延边地区高温天气特征，探讨了2018年延边地区高温发生的主要原因。结果表明，2018年延边地区发生的这次持续性罕见高温天气是在副热带高压控制的天气背景下产生的，同时位于青藏高原上空的大陆高压东移与控制东北—华北地区的副热带高压合并，使其面积扩大、强度增强，并长时间稳定维持;在副热带高压控制的情况下，温度平流因子与一般情况不同，它对此次延边地区的高温天气作用非常小，非绝热因子才是本次高温天气出现的关键因素。

关键词    高温;副热带高压;天气形势;非绝热因子;吉林延边;2018年夏季

中图分类号    P423.7        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2019）15-0203-03

高温天气对各行各业及人们的生活都有很大影响，既影响工作效率，也会造成人畜中暑，同时加重干旱，并给电力系统供电增加压力。特别是在全球气候变暖的大背景下，近些年夏季高温天气出现的频率不断升高[1-3]。气象学上一般把日最高气温达到35 ℃以上称为高温天气，连续3 d以上的高温天气过程称为高温热浪。我国气象部门针对高温天气的防御特别制定了高温预警信号。由于地理位置不同，全国各省份的高温预警标准不尽相同，吉林省气象局针对本省的天气特点，规定日最高气温超过32 ℃时需发布高温蓝色预警。因此，对于吉林省来说，日最高气温达到或超过32 ℃，即可称为高温天气。

2018年7月末至8月初，延边地区出现了历史罕见的持续高温天气，7月19日至8月4日，延边大部分县（市）日最高气温均超过32 ℃，高温天气共持续17 d，自有气象资料记录以来延边地区从未出现过持续10 d以上的高温天气。在此期间，多站日最高气温突破历史极值。对于高温的分析，不少文献指出，高温主要由暖平流所引起[1-3]，在温度变化方程中，温度平流项为大值项，起到决定性的作用[4-6]。然而，在副热带高压控制区域，温度梯度较小，风速较小，平流的作用不明显。为此，本文通过对2018年延边地区出现的持续高温天气过程进行分析总结，探究对高温预报有应用价值的规律，从而为以后的高温预报提供参考。

1    高温天气特征

2018年7月19日至8月4日，延边地区出现的这次高温天气过程主要特征是持续时间长、强度大，4个站出现日最高气温历史极值。

1.1    持续时间长

从持续时间来看，全州范围的高温天气从7月19日开始，到8月4日结束，期间全州大部分县（市）出现了8～17 d不等的持续高温天气。统计历年气象资料发现，从1953年有气象资料记录以来至2017年，延边地区持续时间最长的高温天气出现在1978年7月21—28日，共8 d，2018年夏季的高温天气持续时间已远远超过历年最长持续日数。各县（市）具体高温日数为延吉17 d、图们17 d、龙井17 d、和龙17 d、汪清16 d、安图15 d、珲春14 d、敦化8 d。

1.2    强度大

此次高温天气强度大，全州多站日最高气温突破历史极值。7月19日至8月4日，全州平均气温较常年同期偏高5.6 ℃。各站日最高气温均明显偏高，以延吉站为例，高温持续期间，延吉站日平均气温均超过25 ℃，日最高气温均超过32 ℃，日最高气温平均值较常年同期偏高6.9 ℃（图1）。

7月20—25日、7月30—31日和8月4日，延边中部大部分县（市）的日最高气温甚至超过35 ℃，达到高温黄色预警级别。在此期间，各地日最高气温突破历史极值，分别为8月4日和龙37.6 ℃，8月4日龙井38.6 ℃，8月4日图们38.3 ℃，7月31日珲春37.3 ℃（表1）。

2    高温天气环流特征分析

统计历年气象资料发现，延边地区的高温天气一般出现在7月下旬至8月上旬，这段时间也是一年中气温最高的时段。分析历年高温时段天气形势发现，持续高温天气均受副热带高压影响而产生。2018年延边地区的持续高温同样是受副热带高压影响，从7月17日开始，副热带高压逐渐北抬增强，到7月19日副热带高压已经基本控制吉林省东部地区，延边地区受其影响于7月19日开始出现了大范围的高温天气。从7月19日至8月4日，延边大部分地方始终处于副热带高压控制或副热带高压边缘的晴热高温天气中。高温期间的环流形势主要有以下3个特点：一是东经120°副热带高压脊线在北纬37°～47°之间，延边地区所在经度高空588 dagpm线北部边界始终维持在北纬43°以北（图2），延边大部分地方在副热带高压控制范围内，同时处在副热带高压长周期偏强阶段。二是华北、东北南部，东海为块状副热带高压稳定控制，我国西北部没有明显的冷空气南下，自蒙古以西移动过来的低槽强度较弱，并且在副热带高压的阻挡下沿着中蒙边境逐渐向东北方向移动，整个东北三省南部地区晴天少云。三是通过分析500 hPa天气图发现，青藏高原上空有较强的暖高压。从图3可以看出，此暖高压逐渐形成4 ℃线暖中心，说明其强度逐渐增强，此大陆性暖高压向东移动的过程中不断向控制华北和东北地区的副热带高压输送正变高，使副热带高压强度不断增强、面积扩大，稳定控制吉林东南部，从而出现连续多日的高温闷热天气。

3    影响高温的热力条件分析

为了确定此次高温天气过程中影响温度局地变化的关键因子，根据热力学第一定律得出温度变化方程：

方程右边3项分别为温度平流项、垂直输送项、非绝热加热项。通常情况下，温度平流项在所有地区都很重要，其对地面乃至高空的温度变化都有较大影响。对于高空而言，太阳辐射所引起的温度变化很小，平均仅1 ℃左右，而水汽凝结释放潜热只能在有限区域内通过一定条件才能实现，故温度平流才是决定高空气温变化的决定性因子[7-8]。对于地面气温而言，温度平流项是日平均气温变化的决定性因子[9]。水平温度梯度和风速是决定温度平流強弱的主要因素，在副热带高压控制的区域温度梯度和风都很小，因而2018年延边地区出现的异常高温天气并非由温度平流造成。

再来分析垂直输送项，这一项因子的物理意义是绝热条件下空气块下沉增暖、上升冷却。空气温度变化的大小既取决于垂直运动的大小，同时也取决于层结的稳定度。由于高空空气的垂直运动剧烈，因而这一因子在高空作用较大，但对于近地面层垂直运动接近于0，尤其是在副热带高压控制的区域在对流层低层其作用也很小，故这项也不是产生高温的关键。

通过分析方程的温度平流项和垂直输送项可知，在副热带高压控制的区域温度平流项和垂直输送项对温度局地变化所起的作用很小，说明非绝热加热项才是产生高温的关键因子。天气实践表明，天空云量、近地面的风速以及空气湿度等非绝热因子对温度有较大影响。为了避免城市热岛效应的影响，选取位于城市近郊的龙井观测站资料进行定性分析，可以看出，2018年延边地区高温日非绝热因子有一定的作用（表2）。一是高温日天空基本无云或云量较少。由于云可以阻挡地面接收太阳短波辐射，所以云量的多少对地面的热量收支有着重要影响。在2018年7月19日至8月4日的17 d高温日中，在高温出现前的上午11：00，总云量为10成仅有3 d出现过，低云量超过5成的只有2 d出现过，绝大多数时段总云量和低云量接近于零，云量条件为近地面接收太阳辐射、增温创造了较好的客观条件。二是高温时段中空气中水汽含量明显偏少。通过分析相对湿度发现，高温日11：00以后最大相对湿度普遍在50%～60%之间，平均相对湿度绝大多数<50%，说明温度值和湿度值成反比，水汽含量减少与气温上升有着重要联系。三是高温日风速偏小。通常情况下，白天近地面通过接受太阳短波辐射而增温，气温随高度上升而降低，近地面的热量通过湍流交流向上传输，从而削弱地面的升温幅度。风速在很大程度上决定着湍流交换的强弱，风强则通过湍流交换向上输送的热量就多，日最高气温不会太高;风弱则向上输送的热量就少，有利于近地层气温升高。分析高温出现前风速的变化发现，17 d里高温出现前的最大风速均<4.0 m/s，说明高温前风速偏小，湍流交换弱，有利于气温上升。

4    结论与讨论

分析结果表明，2018年7月19日至8月4日，延边地区大部分县（市）出现连续高温。全州大部分县（市）出现了8～17 d超过32 ℃的高温天气，其中和龙、龙井、图们、珲春日最高气温突破历史极值。

通过分析2018年延边地区持续高温发生的主要原因发现，延边持续高温是在副热带高压控制的天气形势背景下产生，副热带高压长时间稳定维持是由于大陆高压东移，不断向华北地区上空副热带高压输送正变高并与之合并，使得副热带高压面积不断扩大、强度增强，并长时间在延边州上空稳定维持，从而导致延边地区出现长达17 d的高温天气。

副热带高压控制区域的水平温度梯度很小，风弱，温度平流的作用也较弱。因此，它对地面增温的作用非常小，非绝热加热因子才是高温天气发生的关键，因而是在副热带高压控制的天气形势背景下，云、风、湿度等非绝热因素条件合适，才利于本例高温形成。

5    参考文献

[1] 丁一汇.中国的气候变化与气候影响研究[M].北京：气象出版社，2001：199-202.

[2] 王兰宁，田武文，黄祖英，等.西北地区东部夏季温度特征及热带SSTA的相关分析[J].气象科学，2000：20（1）：23-29.

[3] 马柱国，符淙斌，任小波，等.中国北方年极端温度的变化趋势与区域增暖的联系[J].地理学报，2003，58（增刊1）：11-20.

[4] 任重，徐玲玲，刘婕，等.夏季高温天气气候特征、成因及预报研究[J].河南农业，2018（20）：51.

[5] 张宁，孙照渤，曾刚.1955—2005年中国极端气温的变化[J].南京气象学院学报，2008，31（1）：123-128.

[6] 谢庄，苏德斌，虞海燕，等.北京地区热度日和冷度日的变化特征[J].应用气象学报，2007，18（2）：232-236.

[7] 李会英.江苏盛夏出现的凉伏与酷暑环流分析[J].云南环境科学，2000（19）：60-63.

[8] 史军，丁一汇，崔林丽.华东极端高温气候特征及成因分析[J].大气科学，2009，33（2）：347-358.

[9] 周后福.局地溫度变化重各项因子的定量估算[J].气象，2005，31（10）：20-23.