2018年7月19日—8月3日通化市一场持续高温天气过程诊断分析

2023-03-04邓睿殊刘忠梅

农业灾害研究 2023年1期

佟钢，邓睿殊，刘忠梅

通化市气象局，吉林通化 134000

高温是我国大多数地区夏季发生概率很高的一类自然灾害，尤其是在全球气候变暖的形势下，极端灾害越来越多，经常会影响到人类社会和经济活动的各个方面[1]。高温天气会影响人体健康，加剧农业干旱，增加农业病虫害、影响粮食安全，还会引发森林火灾，从而造成严重的经济损失[2-5]。长久以来，为了更好地缓解高温天气引发的灾害，气象工作人员均将高温天气成因等当作重要研究课题。尹洁等[6]研究江西夏季高温天气了解到，东亚500 hPa环流呈“+、-、+”分布形势。孙建奇等[7]研究东北极端高温天气后得出东北地区夏季极端高温发生过程中对流层中层有位势高度正异常，500 hPa上空有纬向环流，东北地区上空盛行反气旋。张志薇等[8]分别对华中近50年高温事件及大气环流成因进行分析。李纵横等[9]探究了江淮地区夏季极端高温特点以及高温产生的主要原因。王羱等学者[11]通过对2013年浙江省夏季高温干旱环流异常情况进行分析发现，当年浙江省7—8月高温日数、干旱指数均超过历史同期纪录；高温主要是因为副高异常西伸、东亚季风异常偏强、水汽辐合较弱造成的。还有任广成等学者[12-14]也对我国局部地区高温天气特征展开了研究，并获得很多研究成果。

通化市隶属吉林省，地处吉林省南部，地理坐标处于40°52′N～42°49′N，125°71′E～126°44′E之间，东西宽108 km，南北长238 km，面积1.56万km2。全市超过2/3的区域属长白山系，即主要地形为山区，整体地貌特点是北低南高。通化属北温带大陆性季风气候，四季气候变化分明，夏季高温天气较多。高温是通化市常见的一类气象灾害，高温天气会导致空气干燥，对当地生态环境、农业生产均会造成不利影响。因此，加强通化市高温天气预报研究十分重要。以2018年7月19日—8月3日通化市一场持续高温天气过程为例，对该次持续高温天气进行诊断分析，以掌握通化市高温天气成因，为提升高温天气预报水平提供参考。

1 天气实况

2018年7月19日—8月3日，通化市出现持续高温天气，各县（市）最高气温在32.0 ℃以上的天数大于10 d。尤其是7月30日，通化市许多地方最高气温在35.0 ℃以上，最高值出现在集安，为38.4 ℃。持续高温天气对人们的生产生活产生了较大影响。

2 持续高温天气的成因分析

2.1 西太平洋副热带高压和南亚高压异常

对于北半球而言，夏天对流层中高层最关键的环流系统就是西太平洋副热带高压和南亚高压，它们往往会对我国夏季天气异常产生极大影响[14]。通过2018年7月中旬至8月中旬西太平洋副高和南压高压场可知，此次持续高温期间南亚高压强度偏强、北界位置偏北、东伸脊点偏东、影响范围偏大。7月中旬，西太平洋副热带高压不断朝西北延伸，强度越来越强；南亚高压不断朝东北一带延伸；特别是7月19日—8月初，南亚高压异常偏东北向，强度越来越强，通化市及其周边区域为高压东部主体位置，西太平洋副高中心和南亚高压东部主体互相叠加，产生深厚高压系统。这些共同造成通化市不断表现为下沉气流，气温上升十分显著，并且降水稀少，导致全市发生高温天气。8月中旬，西太副高与南亚高压分别南落东退与南落西撤，它们对通化市的影响越来越弱，通化市此次高温天气过程结束。

通过分析200 hPa西风急流的经向位置、强度和2个高压之间的联系可知，40°N北边区域存在很强的西风正距平，南边区域主要受异常东风的影响，西风急流异常偏北，为2个高压的异常发展给予了动力条件；8月中旬开始，40°N北边区域高空西风距平越来越弱，同时不断朝西边区域撤退，西太副高与南亚高压分别南落东退与南落西撤，通化市此次高温天气停止。

对2018年7月19日—8月3日此次高温期间逐日南亚高压与西太副高所处区域与强度的变化进行分析，发现7月中旬的时候，南亚高压发生1次北抬东伸的现象，东伸脊点至东经140°E一带，北界位置处在50°N度一带，一直维持到8月初。与此同时，在此次天气发生过程中，西太副高出现2次北跳和2次西伸的现象。第1次北抬西伸时间出现于7月中旬，脊线北界达到40°N一带，西伸脊点至120°E一带;第2次北抬西伸出现于7月下旬至8月初，比第1次更为偏北偏西，脊线北界达到45°N附近，西伸脊点处于100°E～105°E一带。在7月底至8月初，西太副热带高压和南亚高压等值线最大数据分别为594 dagpm和1 692 dagpm，北抬西伸的西太平洋副热带高压和北抬东进的南亚高压均越来越强，它们共同构成了一个闭合高压中心，在通化市及其周边区域上空重叠，使得当地出现下沉气流，进而引发此次持续高温天气过程。

异常东进偏北的南亚高压与异常西伸偏北的西太平洋副热带高压相向运动，强度均在同一时期不断变强，同时在通化市及其周边区域上空重叠，它们对此次通化市持续高温天气的形成和增强起到极其重要的作用。

2.2 高低空大气环流异常

高温天气的长期出现通常与大气环流形势异常有紧密联系。通过分析对流层中低高层发现（图1），2018年7月19日—8月3日，东北包括通化市在内的上空都受异常反气旋性环流的影响，其主要结构为深厚的准正压性，盛行下沉气流，非常不适宜降水天气的发生。对200 hPa的高度距平和风场距平（图1a）进行分析得出，40°N～55°N地区主要受异常偏西风的影响，40°N南部区域主要受异常偏东风的影响，200 hPa高空西风急流所处区域与往年同时间段对比而言，其分布位置显著偏北。500 hPa中层距平场（图1b），东经70度一带分布着低压中心，50°E～120°N均分布着高压中心，通化市受高压中心影响。东亚沿岸由南至北距平特点显示为“-、+、-”；与此同时，850 hPa低空距平风场上显示（图1c），有异常气旋环流分布在菲律宾一带到日本南边西北太平洋区域，东亚从南朝北分布特点显示为“气旋、反气旋、气旋”[15]。由此可知，对流层高中低大气环流异常特点为高空西风急流显著显偏北，正压形势的异常反气旋环流主要对通化市及其周边区域上空产生影响，进而引发此次高温天气。

图1 2018年7月19日—8月3日高低空位势高度距平和风场距平

2.3 水汽输送与运动异常

对于某个区域而言，水汽输送异常也是对降水异常造成影响的一大原因。通过对图2进行分析可了解到，在反气旋异常环流的控制下，通化市及其附近区域水汽通量散度距平场上为显著的正值，这些均突出显示这个区域属于水汽通量异常辐散区，并且意味着通化市水汽输送异常弱于往年，对于水汽在通化市的积聚十分不利。此类风场以及水汽通量的辐散形势导致通化市下沉运动异常，使得通化市降水异常偏少。通过分析2018年8月2日通化市垂直速度场和散度场了解到，通化市大气处于下沉运动区，同时下沉气流深厚，由200 hPa处拓展至地面，存在显著的大气下沉增温现象；低空属于辐散区，高空属于辐合区，在低层辐散、高层辐合的形势下，下沉温度上升十分显著，进而推动了此次高温天气过程的发生发展。

图2 2018年7月份中旬至8月上旬通化市300 hPa以下高度层水汽通量散度以及水汽输送距平场

2.4 热力条件分析

2.4.1 温度平流因为副热带高压所控制区域的风速与温度梯度均较小，因此，暖平流值也较小。通化市最强高温天气过程出现在7月底至8月初。在这里以8月2日为例展开分析，通化市高温天气发生时段上空的暖平流数值很小，同时没有规律，因此此次高温天气期间温度平流因子发挥的作用并不显著。

2.4.2 非绝热因子分析此次通化市高温天气过程中的非绝热因子了解到：首先，通化市高温天气出现期间当地上空云量很少，导致辐射温度增加很强。尤其是2018年 8月2日，高温天气出现期间总云量和低云量都属于0，当天少云，天气晴朗，最高温度为36.3 ℃。其次，高温出现过程中相对湿度也较小，平均相对湿度不足30%；空气中存在很少的水汽含量。第三，高温出现过程中风速很小。湍流交换的强弱会对风速的大小产生一定的影响，湍流交换会促使地面热量向上层大气传输，促进地面温度大幅下降。风速很小的时候湍流也很弱，热量朝上传输并不显著，这适宜于地面温度的大幅上升，进而引发此次高温天气过程。