东疆地区异常持续性高温成因分析

苗运玲 李如琦 卓世新

摘要：利用哈密地区常规气象观测资料、NCEP/NCAR2.5×2.5再分析资料，诊断分析了2015 年7月14日-8月11日持续高温天气的环流形势和物理量场，结果表明：（1）100 hPa南亚高压中心较常年异常偏西、东伸偏强，持续稳定为哈密出现此次持续高温天气提供了有利的大尺度环流背景。（2）伊朗副热带高压较常年异常偏强、偏东偏北是这次高温天气形成的主要原因；（3）中低层强而持久的暖中心是本次高温天气出现的有利条件；（4）地面热低压的稳定和维持，底层盛行偏南风，将暖空气不断的向北输送，促成高温天气的形成；（5）从物理量场上分析，对流层中下层持续的下沉气流、湿度小、水汽输送弱是这次高温天气形成的重要条件。

关键词：高温；南亚高压；伊朗副热带高压；热低压

引言

2015年汛期哈密地区气候极其异常，5-6月各地降水较常年偏多，山区局地多次出现暴雨和大暴雨，而进入7-8月各地又出现历史上罕见的持续性高温天气。这次高温天气持续时间长、影响范围广，不仅引起大面积土地干旱，也给人们用水、用电和日常生活带来了极大的不便。

近百年来，全球正经历着气候变暖的趋势[1-4]，气候变暖将导致天气和气候极端事件的出现频率不断发生变化。近年来我国高温天气呈增加趋势，极端高温逐年增多，危害日趋严重。高温天气作为一种灾害性天气，越来越引起国内外学者的广泛重视。许多学者从大气环流背景、气候学或统计学角度等进行了深入研究与分析，取得了丰硕的成果[5-7]。其中最重要的结论是我国夏季异常高温与副热带高压持续稳定有紧密关系。高荣[8]等对1956-2006年中国高温日数的变化趋势做了研究，发现纬度较低的华南地区在20世纪70年代中期高温日数呈增加趋势；而长江中下游地区高温日数则是在80年代初开始增加；华北地区则是在80年代末开始增加的。李景林[9]等对新疆93个站点近50 a气温进行时空分析，指出四季及年平均气温均呈显著的上升趋势，并且具有明显的区域性差异。

哈密地处亚欧大陆腹地，远离海洋，是典型的温带大陆性干旱气候，高温天气是哈密地区夏季主要气象灾害之一，年年都会发生，只是影响程度不同。本文着重对2015年7月14日-8月11日异常持续高温现象进行细致全面的分析，对其形成原因进行深入探讨，给出造成此次高温天气的可能原因，以期待利用这次典型事例得到更多的信息和线索，为以后的高温预报工作提供更多参考。

1 、资料与实况

所用资料为哈密地区6个国家气象站2015年7月14日-8月11日逐日最高气温、降水资料和NCEP/NCAR2.5×2.5再分析资料。2015年哈密地区高温日数达52 d，第一个高温日出现在6月13日，最晚出现在8月29日，5月、9月没有出现高温天气，高温集中出现在7-8月，其中7月高温日数是近55 a最多的一年（图略），达到24 d，占全年高温日数46.2%，而8月的高温日数也居近55 a的第二位（2002年为25 d），达21 d，占全年高温日数40.4%。各站7-8月月平均气温26.8～31.4 ℃，比历史同期值偏高1.7～3.4 ℃。虽然此次高温天气过程中各站日最高气温没有突破历史极值，但却是哈密地区2015年入夏以来高温日数最多，持续时间最长、影响范围最广的一次高温天气过程，也是近55 a夏季以来最严重、最为罕见的一次持续性高温天气，表现出明显的异常特征。

2 、2015年持续性高温成因分析

2.1 高空形势分析。持续高温天气的出現与大尺度天气系统活动异常有关，尤其是与大陆暖高压或副热带高压以及中纬度冷空气活动有密切关系[10]。此次异常高温不仅与100 hPa南亚高压的位置有关，而且与500 hPa副热带高压有关。

2.1.1 100hPa南亚高压分析。南亚高压是夏季出现在青藏高原及领近地区上空的对流层上部的大型暖性高压系统，是北半球夏季100hPa层上最强大、最稳定的控制性环流系统，对夏季我国大范围旱涝分布以及亚洲天气都有重大的影响[11]。当强大的南亚高压控制高原地区（包括新疆），新疆一般表现为高温少雨的天气[12]。

分析此次持续性高温期间100 hPa南亚高压演变情况（图1），选用100 hPa位势高度场上1684 gpm等值线东伸脊点表示南亚高压的纬向位置。从平均高度场可以看出南亚高压中心位于35°N ，比常年偏北5个纬度，中心强度增至1688 gpm，比常年偏强4 gpm。 7月上旬，南亚高压为西部型，脊线位于35°N附近，东伸脊点最东位于60°E，相对新疆位置较为偏西，哈密受副热带大槽控制，未出现持续性高温天气。7月中旬开始，南亚高压东伸北抬，脊线位于44°N附近，中心位于85°E以西， 东伸脊点最东位于93°E，南亚高压控制新疆，哈密等地开始出现持续性高温天气。7月底南亚高压中心东西振动，调整为带状型，其东伸脊点继续东伸至100°E附近，但仍控制新疆大部。8月中旬副热带大槽南压，新疆受西风急流控制，促使南亚高压东移南调，逐步转为东部型，脊线南调至30°N附近，中心位于90°E附近，哈密持续性高温天气基本结束。

从南亚高压演变分析可以发现，7月中旬到8月上旬持续稳定的南亚高压的出现为哈密出现连续29 d高温天气提供了有力的大尺度环流背景。当南亚高压呈西部型分布，脊线位于35°N～44°N之间，东伸脊点位于90°E附近时，有利于哈密高温的出现，当形势长时间稳定则会造成哈密出现持续性高温天气。

2.1.2 500 hPa高度场分析。当副热带高压长时间稳定控制某一地区时，往往会造成该地区长时间的高温与干旱。伊朗副热带高压是夏季影响新疆高温天气的主要力量，属于典型的暖性高压天气系统，当伊朗副高（以下简称伊朗副高）随着大气环流逐渐北上到达新疆，开始影响新疆天气，意味着新疆高温天气的来临。

从500 hPa平均高度场可知（图略），在欧亚范围内环流形势是两脊一槽型，东欧、新疆受高压脊控制，由于伊朗副高东伸北挺与新疆脊打通，形成强盛的新疆脊，其强度强于东欧脊，使位于乌拉尔山至里、咸海的低值系统移动十分缓慢，其脊顶可伸到70°N附近（脊线在70°～115°E范围之间），且有温度脊相配合，584 gpm北伸至45°N 附近，北挺的位置偏北，较常年偏北5°N，中心强度达到588 gpm，较常年偏强4 gpm。7月下旬开始新疆脊继续加强北抬，588 gpm到达52°N，并形成闭合单体控制新疆，甚至在南疆形成592 gpm的闭合中心，哈密处于592 gpm控制之下，哈密出现40℃以上持续高温。8月中旬，西伯利亚低槽南落至中天山，冷平流侵入，哈密持续高温结束。因此，7月中旬至8月上旬冷空气活动比较偏北，有利于伊朗副高东伸北抬与新疆脊打通，长时间稳定控制新疆，并且强度较常年偏强，位置偏北偏东，是导致这次持续高温天气出现的主要原因。

2.1.3 850温度场分析。北方冷空气的南下不仅是夏季降水的重要激发条件，而且在很大程度上影响副高的南北振动。850 hPa温度场的变化是进行气温预报的一个重要参考依据。对持续高温期间850 hPa平均温度场进行分析（图2），7月中旬开始暖脊逐渐控制新疆，24℃线北伸至50°N附近，32 ℃线形成闭合暖中心控制南疆，哈密处于28 ℃区域覆盖，出现≥35 ℃高温。7月下旬开始28 ℃线继续北挺至50°N，32 ℃线达到北疆沿天山一带，哈密南部处于32 ℃区域覆盖之下出现≥40 ℃高温。8月中旬受高层较强冷空气影响，暖中心明显东移至河套地区，哈密受冷槽控制，各地出现降水天气，高温天气结束。

2.1.4 地面形势分析。此次持续高温天气过程中，有热低压系统盘踞在南疆，且稳定少动，哈密处于该热低压的前沿或热低压的控制之下（图略），同时对应高空有较强的暖平流，对流层底层盛行偏南风，将暖空气不断的向北输送；从实况场分析，哈密地区长时间处于晴空少云区，最小相对湿度<15%，甚至达到5%，空气中水汽含量少，非常干燥，这种低压和低湿有利于局地辐射增温；与之相对应时段，从850～100 hPa高空哈密受深厚的暖高压控制，辐散下沉气流强盛，有利于哈密地区高温天气形成。

2.2 物理量场分析

2.2.1 垂直速度分析。垂直运动对局地温度变化的影响，其作用大小主要与垂直运动的方向、强度以及大气稳定度有关。同时垂直速度与平均雨量有很好的对应关系，即上升气流容易产生降水，而盛行下沉气流时则不易降水，当大气层结稳定时，有利于引起局地增温[13]。分析哈密地区从7月14日—8月11日平均850 hPa的垂直速度场（图3），在伊朗副高的影响下南疆以及东疆地区处于下沉运动区，下沉运动中心位于南疆，哈密处于下沉运动区，因而这个时段哈密地区是少雨的。沿93.52°E做垂直速度剖面图可知（图略），哈密在对流层中下层为下沉运动区，有利于出现高温天气。

2.2.2 水汽条件分析。大气中水汽的含量也是影响温度的重要因素之一，而水汽主要集中在對流层的下部，即500 hPa（或400 hPa）以下。沿93.52°E做相对湿度垂直剖面图可知（图略），除了7月下旬受西伯利亚大槽的东移南调的影响哈密市700—850 hPa相对湿度超过30%，其它时间都低于30%，说明对流层中低层空气中的含水量很小，极为干燥。从水汽通量散度演变可知（图略），从南到北水汽输送十分弱，由于缺少水汽的输送，湿度条件差，不利于降水的出现。

3 、地形对高温的影响

卢爱刚[14]等指出地形对夏季气温区域分布的影响是非常明显的，但是气温的区域分布是受海拔引起的气温垂直差异的控制，盆地形成高温中心，而在高山高原形成低温中心。哈密盆地呈北高南低、由东北向西南倾斜，东部、西部和南部多丘陵、戈壁，极易吸收太阳辐射，促使地面的辐射增温明显，加之近年来工矿业和城市建筑不断增多，“城市热岛效应”明显，有由于持续高温期间空气湿度小，天气干燥，极易出现≥35 ℃高温天气。

4、 结论

（1）2015年7月14日-8月11日持续高温虽然各站日最高气温没有突破历史极值，但却是2015年入夏以来高温日数最多，持续时间最长、影响范围最广的一次高温天气过程，异常特征明显。（2）7月中旬到8月上旬持续稳定的南亚高压出现为哈密出现连续29 d高温天气提供了有力的大尺度环流背景。当南亚高压呈西部型分布，脊线位于35°N～44°N之间，东伸脊点位于90°E附近时，有利于哈密高温的出现，当形势长时间稳定则会造成哈密出现持续性高温天气。（3）伊朗副高持续稳定是这次高温形成的主要原因，而位置偏北、偏东且偏强是产生高温天气的直接原因，中低层强而持久的暖中心的配合为持续高温提供有利的条件。（4）地面热低压盘踞南疆，且稳定少动，配合水汽含量少，空气干燥，低压和低湿有利于局地辐射增温，易形成高温天气。（5）持续高温期间物理量场分析： 对流层中下层持续的下沉气流、湿度小、水汽输送弱是这次高温天气形成的重要条件。（6）哈密盆地特殊的地形地貌，对高温的形成起到增幅作用。

参考文献：

[1]J.Houghton[英]. 全球变暖[M].戴晓苏，等译.北京：气象出版社，2001.

[2]赵宗慈. 近39 年中国的气温变化与城市化影响[J].气象，1991，17（4）：14-17.

[3]丁一汇，戴晓苏. 中国近百年来的温度变化[J].气象，1994，20（12）：19-26.

[4]任国玉，徐铭志.近54年中国气温的变化[J].气候与环境研究.2005，10（4）：717-727.

[5]李红英，高振荣，王胜，等.近60a河西走廊极端气温的变化特征分析[J].干旱区地理，2015，38（1）：3-11.

[6]曾佳，郭峰，赵灿，等.塔克拉玛干沙漠南缘小绿洲近50a来气候变化特征[J].干旱区地理，2014，37（5），86-95.

[7]杨金虎，江志红，刘晓芸，等.近半个世纪中国西北干湿演变及持续性特征分析[J].干旱区地理， 2012，35（1），14-26.

[8]高荣，王凌，高歌.1956-2006年中国高温日数的变化趋势[J].气候变化研究进展.2008，4（3）：177-181.

[9]李景林，张山青，普宗超，等.近50a新疆气温精细化时空变化分析[J].干旱区地理， 2013，36（1），36-45.

[10]张丽娟，姬鸿丽，李倩倩，等.2005 年6 月洛阳持续高温天气成因分析[J].河南气象，2006（2）：45-46.

作者简介：苗运玲（1976-），女，工程师，本科，研究方向为灾害性天气研究。