运城市2017 年一次持续性强高温天气成因分析

赵 华，丁雪婧，张倩倩，周 涛，张茜茹

（1.运城市气象局，山西 运城044000；2.临猗县气象局，山西 运城044100）

1 引言

在全球气候变暖的背景下，据ⅠPCC 第四次评估报告[1]，到21 世纪末，全球平均地表气温可能升高1.1～6.4 ℃。中国是全球气候变暖特征最显著的国家之一，预计21 世纪末中国气候还将继续变暖[2]。高温对人们的生活工作带来的影响日渐增大，尤其是40 ℃以上的极端高温事件对交通、水利、工业企业、学校等造成很大影响，同时也加剧了农业旱情的发展，导致粮食减产，因此高温天气正逐渐引起人们的重视。高温天气是气象科学研究的热点课题之一[3-4]，2017-07中旬运城出现持续性强高温天气，利用MⅠCAPS 常规气象观测资料与NCEP 再分析资料，对此次持续性强高温天气的时空分布及环流特征进行分析，以提高预报员对持续性强高温预报预警的准确率，同时提高对当地高温灾害的防御有重要意义。

2 资料选取与高温判定

气象数据来源于NCEP 再分析资料、MⅠCAPS 高空地面实测资料、1981—2010 年及2017-07 运城市13 个站逐日气温等数据。运城全市2 站及以上日极端最高气温大于等于37 ℃，运城市有1个高温日；1站及以上日极端最高气温大于等于40 ℃，运城市有1 个强高温日。

3 高温天气实况

2017-07 运城市气温较历年显著偏高，13 个国家站7 月平均气温（如图1 所示）较历年均值偏高2.5 ℃，各县偏高幅度在1.2（垣曲）～3.0 ℃（平陆）之间。高温日数达18 d，较历年同期偏多10 d；强高温日数达9 d，较历年同期偏多5 d，日最高气温达41.9 ℃（07-24 出现在平陆）。

尤其是07-09—07-14 运城市出现了一次持续性强高温天气过程，连续6 d 均有站点日最高气温大于等于40 ℃（如表1 所示），强高温持续时间超过历史极值。大于等于37 ℃高温日数遍布全市（绛县除外），超过5 d 的为河津、稷山、新绛、永济4 个站，如图2（a）所示；除垣曲、绛县、芮城外，其余站点均出现了强高温天气，其中稷山连续6 d 日最高气温均超过40 ℃，如图2（b）所示。运城市的此次强高温天气持续时间、影响范围及高温强度实属罕见。

图1 2017-07 平均气温与历年（1981—2010 年）同期对比图

4 环流特征分析

4.1 南亚高压特征

南亚高压是夏季出现在青藏高原及邻近地区上空的对流层上部的大型高压系统，是北半球夏季100 hPa 层上最强大、最稳定的控制性环流系统，对中国夏季大范围旱涝分布以及亚洲天气都有重大影响。通过对高温期间（日最高气温大于等于40 ℃的时段）南亚高压平均位置（如图3 所示）的分析发现，南亚高压中心强度为1 688 dagpm，横跨伊朗高原与青藏高原，中心脊线维持在31°～35°N，较往年偏北，范围偏大，使得冷空气不易南下影响山西运城。南亚高压中心位于90°E 以西，属于西部型，500 hPa 上，副热带高压偏东偏南，副高外围的暖湿气流难以输送到运城上空，雨带多在长江流域，华北地区干旱少雨。

表1 运城市2017-07-09—07-14 高温与强高温站点个数分布

图2 2017-07-09—07-14 运城日最高气温大于等于37 ℃与大于等于40 ℃各站点出现日数分布

4.2 东亚副热带西风急流特征

东亚副热带西风急流作为对流层中上层大气环流的重要组成部分，对天气和气候有着重要的影响。运城市出现持续强高温天气期间200 hPa 平均纬向风的分布特征如图4 所示，可以看出平均西风急流基本呈纬向分布，急流中心位于50°～75°E，急流轴位于42°～48°N，中心值超过了40 m/s，u≥30 m/s 的范围偏大。与往年相比，副热带西风急流异常偏北偏强，对北方冷空气的南下起到了阻碍作用。运城市位于急流出口的东南侧，为下沉运动，有明显的下沉增温效应，对强高温天气的维持十分有利。

4.3 500 hPa 平均高度场特征

运城市地处华北南部，在夏季，受副热带高压的影响比较大。

从这次强高温期间副热带高压的特征（如图5 所示）看，500 hPa 上，副热带高压强度大、覆盖范围广，控制了中国大部分地区，西太副高平均脊线位于25°N，西伸脊点长时间维持在110°E，西风带扰动不活跃；青藏高原地区有闭合的暖高压中心存在，是强热源，阻碍了副热带高压进一步西伸北抬，使得副热带高压稳定维持，二者共同作用，强大的暖高压阻挡了北方冷空气的南下。高温期间运城市位于584～588 线之间，受强盛的西北气流影响，没有明显的水汽向运城市输送，天气晴热少雨，辐射增温明显，气温显著升高。

图3 07-09—07-14 南亚高压（单位：dagpm）

图4 07-09—07-14，200 hPa 平均纬向风（等值线，单位：m/s）

图5 07-09—07-14 平均高度场（等值线，单位：dagpm）

5 水汽输送与垂直运动特征

夏季由于太阳辐射较强，中国北方容易出现晴热天气，高温天气的发生往往与长时间降水偏少有密切关系。从整个强高温期间的700 hPa 平均水汽通量场看出（如图6 所示），水汽输送的大值区位于长江流域以南至沿海一带，中国西部到华北地区没有明显的水汽由南向北输送，导致该地区降水显著偏少，以干热为主，进一步导致了强高温天气的出现。

图6 2017-07-09—07-14，700 hPa 水汽通量与平均垂直速度

强高温期间平均垂直速度场在700 hPa 上，高温区为正值，代表下沉气流，形成一定的下沉增温效应，不利于水汽凝结形成降水；散度场显示，高层辐合，低层辐散，代表有强烈的下沉运动，有利于高温天气的出现。

6 地形作用

运城盆地位于山西省的西南部，夏季盛行东南季风，盆地地形使坡地空气受热上升，大量暖空气流入谷底，使得白天气温较高，同时地形原因使聚热容易，散热慢，易比周围地区出现高温天气。中条山位于运城东南部，呈东北—西南走向，最高主峰舜王坪海拔高度为2 321.8 m，夏季东南季风在翻越中条山区时，在背风坡的盐湖、永济、新绛、稷山一带形成下沉气流，焚风效应使得河槽区出现最大高温区。

7 结论

2017-07 运城市出现的强高温天气范围广、持续时间长，平均气温较历年明显偏高，高温日数较历年同期有显著增加趋势，均为历史罕见。

强高温天气持续期间，中高纬环流起了关键作用。南亚高压异常偏强，中心脊线维持在31°～35°N，较往年偏北，阻碍冷空气南下；200 hPa 副热带西风急流异常偏北偏强，高温区位于急流出口的东南侧，下沉增温效应明显。

副热带高压的异常是山西运城夏季出现持续高温天气最直接的原因。运城市在强高温期间位于大陆高压与副热带高压之间，受西北气流影响，阻碍了孟加拉湾以及沿海的水汽向运城盆地输送，天气晴热少雨，辐射增温明显。

强高温期间高温区无明显的水汽来源，边界层水汽条件差，700 hPa 平均垂直速度场为正值，表现为下沉运动，中低层温度偏高。

运城市属盆地地形，聚热容易，散热慢，同时焚风效应对高温天气的形成非常有利。