2017年7月7—19日河西走廊东部持续高温天气特征及成因分析

张成英 王博 孙占峰

摘要 为了研究河西走廊东部高温天气的气候特征及预报着眼点，提高高温预报准确率，减轻对7月7—19日农业生产的影响，本文运用天气统计学方法，分析了近46年来河西走廊东部高温天气特征，然后利用常规气象观测资料和ECMWF数值预报产品，从气候特征、环流形势和物理量场以及对农业的影响等方面，对2017年7月9—19日出现在河西走廊东部的持续高温天气进行了分析。结果表明：此次高温持续时间超过了历史最长时段，高温极值略低于历史极值;造成这次持续高温天气的主要影响系统是对流层上层南亚高压、中层大陆高压、低层高原暖脊、地面热低压;南亚高压发展北抬与东移以及大陆高压和西太平洋副热带高压打通形成深厚的暖高压系统，为高温天气持续产生提供了有利的环流形势条件;高原暖脊和地面热低压发展东移引起的地面气温上升是造成这次持续高温天气的重要原因;低层辐散、高层辐合伴有下沉运动为此次持续高温天气形成提供了有利条件;高温期间气象要素显示少雨、湿度小、气压低，吹明显的偏东风。

关键词 河西走廊东部;持续高温;特征;成因

中图分类号：P423 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）04–0090–04

随着全球气候变暖，高温已成为我国夏季重要的灾害天气之一，给人民生命财产和国民经济建设带来巨大损失。虽然高温研究已得到各部门广泛关注，但对高温发生机制的探讨仍是预报业务一线人员的工作重点之一[1-3]。

河西走廊东部地处青藏高原北坡的中纬度地带，南靠祁连山脉，北邻腾格里沙漠，东接黄土高原西缘，西为走廊平川，是季风性气候与大陆性气候、高原气候与沙漠气候的交汇之处，是较典型的气候过渡带[3-5]。由于特殊的地形地貌和多种气候的共同影响，高温是本区域内夏季的主要灾害天气之一，高温天气的出现会对人类活动、健康和工商业生产造成不利影响。例如，2010年7月出现在河西走廊东部的持续高温天气，使河西走廊东部5.4万hm2农作物受灾，经济损失达1.8亿元。本文以1971—2016年河西走廊东部夏季高温天气为背景，重点选取2017年7月9—19日发生在河西走廊东部的持续高温过程进行个例分析和诊断，以期得到夏季高温天气的发生规律和特点，提高夏季高温的预报能力，提升气象服务能力和水平，进而减少造成的经济损失，这对促进地方经济发展都有着极其重要的意义。

对1971—2016年河西走廊东部5个测站（民勤、凉州、永昌、古浪、乌鞘岭）的日最高气温资料进行了统计，南部山区出现≥35℃高温天气次数很少，古浪出现1次，永昌出现3次，其余高温天气都出现在北部民勤和凉州两地，民勤出现305次，武威106次。由于北部地势低，且与巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠接壤，沙漠气候显著，升温快，干旱少雨;而南部位于祁连山区涵养林，海拔较高，降水较多[6-10]。因此，本文选取高温频次出现较多的民勤和凉州作为代表站来研究河西走廊东部夏季高温变化特征及预报着眼点。

1 资料与分析方法

按照甘肃省的标准，河西走廊东部5站中有1站日极端最高气温≥35℃，则定为高温日;≥37℃定为强高温日;日极端最高气温≥35℃持续两天或以上，定为一次高温天气过程。

本文利用河西走廊东部民勤和凉州建站以来的7月份气温观测资料以及1971—2016年夏季6—8月逐日气温观测资料，运用天气统计学方法分析了河西走廊东部夏季高温变化特征及建站以来的极值。利用常规气象观测资料和物理量诊断，同时运用天气学诊断和天气动力学方法，对2017年7月9—19日发生在河西走廊东部的持续高温过程进行分析，并讨论其发生的规律和特点，总结河西走廊东部夏季高温天气的预报着眼点，最后分析高温天气对农业生产的影响。

2 夏季高温变化特征

2.1 时间变化特征

通过河西走廊东部凉州、民勤2个代表站1971—2016年高温日数年变化曲线发现（图1），凉州和民勤高溫和强高温日数近46年都呈增加趋势，有2个明显的高峰期，分别是20世纪70年代和2011—2016年，其中2011—2016年高温和强高温日数出现次数最多，为高温天气的高发年，且高温日数最多年份也是强高温日数最多年份;20世纪80年代为高温和强高温天气出现最少年。其中在民勤最多天数为16 d（2011年），最少为0 d（1979、1993年）;武威最多10 d（2016年），有9年为0 d。

在月际分布上（图2），武威、民勤的高温、强高温天气以7月最多，分别占总高温日数的61.1%和74.7%。8月次之，分别占总高温日数的28.0%和22.8%;特别是在6月，强高温在民勤出现过2次外，其余强高温都出现在7月和8月，7月最多。近46年高温出现最早日期是1978年5月25日，最晚日期是1998年9月9日，且都出现在民勤。

2.2 持续性特征

统计1971—2016年民勤、凉州高温日发现，高温天气过程具有持续性特征，持续2～4 d的日数最多，分别为51、19、14 d，占总次数的88.4%，持续5 d和6 d的日数共有10 d，最长持续时间为9 d，出现在2015年7月下旬到8月初的民勤。长持续时间高温天气主要出现在7月和8月，以7月居多。

3 2017年7月持续高温分析

3.1 前期气候特征及实况

3.1.1 前期气候特征 2017年6月中旬到7月上旬，河西走廊东部民勤、凉州降水异常偏少，气温异常偏高。为继2010年7月以来河西走廊东部持续时间最长的高温天气提供了前期气候背景。

3.1.2 实况 2017年7月9—19日，河西走廊东部民勤县、凉州区出现持续35℃以上高温天气，其中，12日温度最高，民勤最高达40.4℃，凉州最高达39.7℃;民勤连续4 d、凉州连续3 d最高气温在37℃以上。同历年同期相比，河西走廊东部民勤县有气象记录以来持续高温日数最长时间出现在2015年7月下旬到8月初，持续时间为9 d，极端最高值41.7℃。此次高温持续时间为10 d（16日为34.9℃），高温极值低于历史极值。

3.2 高温天气的成因分析

3.2.1 200 hPa環流形势特征 200 hPa高空图上，南亚高压是北半球对流层上部的超长波系统，它的季节变化与东西振荡对北半球大气环流演变有着重要的影响。南压高压在青藏高原上空的建立，是东亚地区入夏的重要标志之一，是我国大范围旱涝天气出现的环流背景条件[11]。

2017年7月10日，200 hPa南亚高压在80～90°E、30°N附近，11日开始南亚高压逐渐增强、范围扩大，并北抬东移，12日南亚高压明显增强，范围扩大，16日20：00南亚高压中心登上青藏高原（图3a），17日20：00范围继续扩大并北抬，其中心位于30°～40°N、80°～100°E，中心值为1 267 dagpm，18日20：00南亚高压继续北抬，中心位于30°～40°N、90°～100°E，高压中心值仍为1 267 dagpm，19日南亚高压中心移到甘肃省东南部，高压中心值减小为1 265 dagpm，河西走廊东部高温天气结束（图3b）。南亚高压徘徊时间与高温天气发生发展并持续的时间相互吻合，说明200 hPa南亚高压是造成河西走廊东部这次极端高温天气的主要影响系统[12-14]。

3.2.2 500 hPa环流形势特征 2017年7月10—20日出现在河西走廊东部的高温天气，主要是由伊朗高压东移与高原本地发展形成的高压脊合并发展成为强大的大陆高压所致。10日588 dagpm高压脊在青藏高原发展并向东北西伸到河西走廊西部，11日发展并在河西走廊西部形成独立的高压系统，7月12—15日逐渐东移，16日大陆高压与西伸的副热带高压相互打通，使大陆高压再度加强（图4a），影响范围进一步扩大，588线西伸到新疆东部，整个河西走廊受其控制。18日开始588线逐渐东移，中心移除河西走廊东部，到19日588线东移南压到甘肃中东部，高压范围缩小，河西走廊东部高温天气结束（图4b）。说明大陆高压和副热带高压打通加强，形成了非常深厚的暖高压系统，为持续高温天气的产生提供了有利的环流形势条件。

3.2.3 700 hPa环流形势特征 2017年7月9—19日700 hPa热低压在高原发展加强，然后逐渐大范围东扩到河西走廊。高温天气出现在中低层还表现有明显暖平流。7月9—19日高原暖中心一直位于青海，但其范围逐渐扩大东移，暖温度脊（简称暖脊）也向东北方面扩展延伸，整个河西走廊中东部都受其暖脊控制。12日20：00 700 hPa温度场高原地区为暖气团控制（图5a），中心位于青海，暖中心值达到26℃。暖温度脊（简称暖脊）向东北方面发展延伸到河西走廊中东部。7月13—19日暖中心稳定少动，但范围逐渐扩大，暖温度脊（简称暖脊）逐渐北抬，到20日，暖中心范围逐渐缩小，暖脊及其暖中心向减弱并向偏东偏南方向发展移除河西走廊东部，河西走廊东部高温天气基本结束（图5b）。说明高原暖脊也是这次持续高温天气过程的影响系统之一。

3.2.4 地面热低压 7月9—15日地面低于995 hPa的热低压带从青海北部到南疆东部，然后逐渐大范围东扩到河西走廊，且热低压中心东移扩展过程中，不断从热低压主体中分离出小的热低压并东移，在青海北部、南疆东部到整个河西走廊行成多个具有中尺度特征的热低压中心（图6a）。到16日，多个热低压中心合并成一个大的热低压逐渐扩展东移，河西走廊东部武威、民勤先后出现高温天气。18日，随着热低压中心东移出武威以及覆盖范围的逐渐减小，高原系统形成，河西走廊东部凉州区高温天气结束，北部民勤高原系统影响较弱以及受其沙漠戈壁特殊地形地貌的影响高温天气持续到19日（图6b）。因此，地面热低压的持续发展也是造成此次持续高温天气的原因之一。

3.3 物理量场反映

3.3.1 散度场特征 从民勤县逐日散度时间剖面图（图7）看出，高温主要时段，散度场的垂直分布对流层中上层散度为辐合，主要辐合层位于500～100 hPa，低层为辐散，主要辐散层位于700 hPa。说明河西走廊东部高温时段对流层上层辐合、低层辐散，形成中上层有强反气旋环流并伴有下沉运动的空间动力场结构，在下沉气流绝热增温作用下较易形成高温或持续高温天气。

3.3.2 垂直运动特征 从民勤县逐日垂直速度时间剖面图（图8）看出，7月11—19日高温天气主要时段，整层为下沉运动，中心位于500～400 hPa。下沉绝热增温促进地面热低压的进一步发展和地面气温的上升。

3.4 地面气象要素变化

以民勤站为例（图9），在7月9—19日该站最高气温持续在35℃以上，9日随着高温天气出现，日最低气压持续降低，14：00时，相对湿度明显下降，21日气压明显上升、相对湿度下降，表明高温天气结束。整个过程中，民勤无降水，风向主要以偏东风为主。表明高温天气过程天气特点是：少雨、湿度小、气压低、吹明显的偏东风。

3.5 预报指标

西太平洋副热带高压和青藏高压所致的大气环流异常是造成极端高温事件发生的直接原因。河西走廊东部盛夏出现高温天气的天气形势也是200 hPa存在强大稳定的南亚高压系统，500 hPa存在强盛的大陆高压和西太平洋副热带高压，低层有强而耐久的暖中心，地面热为低压控制。核对武威市气象局高温预报指标，发现此次河西走廊东部高温过程（以7月9、10日为例），都满足预报指标，除14：00时低云量不满足，但是没有达到河西走廊东部高温的消空指标，凉州最高气温<29℃;700 hPa 民勤气温<11℃;850 hPa 民勤气温<17℃;52267（额济纳旗）、52378（拐子湖）两站14时地面气温<35℃，满足其中3条即可消空。

4 结论与讨论

（1）前期气温异常偏高、无降水的干旱气候、西太平洋副热带高压动力抬升、青藏高压热力加强是造成此次长持续时间高温天气的气候背景和直接原因。（2）造成此次持续高温天气的主要影响系统是对流层上层南亚高压、中层大陆高压、低层高原暖脊、地面热低压。（3）南亚高压发展北抬与东移以及大陆高压和副热带高压相互叠加形成深厚的暖高压系统，为持续高温天气的产生提供了有利的环流形势条件。（4）高原暖脊和地面热低压发展东移引起的地面气温上升，是造成这次持续高温天气的重要原因。（5）上层辐合、低层辐散及整层的下沉运动为此次持续高温天气形成提供了重要条件。（6）高温期间气象要素显示少雨、湿度小、气压低、吹明显的偏东风。

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责任编辑：黄艳飞