常州市夏季高温变化特征及异常年环流形势分析

摘 要：【目的】研究常州市高温天气的变化特征和大气环流与热带海温对其夏季高温的影响，为极端高温天气的提前预测提供参考。【方法】采用常规统计、相关和合成方法进行分析。【结果】结果表明：常州市高温日数与年极端最高气温总体上呈现先下降后上升的变化特征，并于20世纪80年代后期转为明显上升趋势；高温天气主要受显著的异常高压控制，西太平洋副热带高压西伸北抬，面积和强度指数显著加强。在副高的控制下，地面空气温度升高，下沉气流加强，对流减弱；东亚大槽变浅，不利于冷空气的向南爆发；高温日数与东部型ENSO指数呈负相关，与西太平洋暖池的面积与强度指数呈现显著的正相关。【结论】研究结果对当地极端高温天气的提前预测有一定的指导意义。

关键词：常州市；高温日数；西太平洋副热带高压；热带海温

中图分类号：P434" " " 文献标志码：A" " "文章编号：1003-5168（2025）02-0097-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.02.019

Abstract： [Purposes] Taking Changzhou City as an example， the characteristics of high temperature variation in Changzhou and the influences of atmospheric circulation and tropical sea surface temperature were analyzed to provide reference for the advance prediction of extreme high temperature weather. [Methods] Conventional statistical， correlation and synthesis methods were used for analysis. [Findings] The results showed that： the number of high temperature days and annual extreme maximum temperature in Changzhou decrease firstly and then increase， and turn to an obvious upward trend in the late 1980s. The high temperature weather is mainly controlled by significant anomalous high pressure. The western Pacific subtropical high extends to the west and north， with significant strengthening of area and intensity index. Under the control of the western Pacific subtropical high， the surface air temperature increases， the downward flow strengthens and the convection weakens. The East Asian trough weakens， which is not conducive to the outbreak of cold air to the south. In addition， the number of high temperature days has a negative correlation with the eastern ENSO index， and a significant positive correlation with the area and intensity index of the western Pacific warm pool. [Conclusions] The results of this study have certain guiding significance for the advance prediction of local extreme hot weather.

Keywords： Changzhou City; number of high temperature days; western pacific subtropical high; tropical sea surface temperature

0 引言

根据观测资料，我国高温日数呈现先减少后增加的趋势［1］。20世纪90年代以来区域性夏季高温热浪的频次和强度都明显增多、增强［2］。极端高温事件与诸多影响因子有关，西太副高位置越偏西偏北、南亚高压越偏东偏北，越有利于我国中东部地区中低层下沉运动的加强［3］，中纬度西风带活动［4］、热带地区的海温和对流异常，均可对高温天气产生影响［5］。常州市位于江苏省南部，是我国夏季高温灾害的易发地之一。例如，2013年常州市高温总日数、连续高温日数、极端最高气温均突破了历史纪录。因此，开展常州市夏季高温变化特征及常年环境形势分析对当地极端高温天气的提前预测具有一定的指导意义。

1 资料和方法

本研究采用常规统计、相关和合成方法，研究的主要数据来源及处理原则如下。

①常州市1956—2022年3个国家基本站（常州站、金坛站和溧阳站）气温逐日数据，以日最高气温≥35 ℃作为一个高温日数；②国家气候中心发布的夏季西太平洋副热带高压（以下简称西太副高）和西太平洋暖池的面积和强度指数和东部型ENSO指数；③美国国家环境预报中心（NCEP）和国家大气研究中心（NCAR）发布的全球月平均再分析资料，包括500 hPa位势高度场、850 hPa风场、向上长波辐射通量和地面空气温度，水平分辨率为2.5°×2.5°，海表面温度，水平分辨率为1°×1°；④常州市的数据是将常州站、金坛站、溧阳站取平均所得；在合成分析中，距平中的平是指所用资料的序列平均。

2 高温天气的变化特征

常州市高温日主要出现在夏季6—8月，将3站夏季的高温日取平均，表示高温日数，其与常州站、金坛站和溧阳站的相关系数分别为0.96，0.97，0.98，均通过0.01显著性水平检验，说明常州市高温日的变化趋势相一致，3站的平均值可以很好地反映常州市夏季高温的时间变化特征。1956—2022年常州市夏季高温日和极端最高气温的年际变化如图1所示。由图1可知，67 a高温日数在0.7（1999年）～47.0 d（2022年）波动，多年平均值为13.61 d。高温日总体上呈现先下降后上升的变化趋势；20世纪50年代后期到80年代呈现波动式的下降趋势，总体偏少；80年代后期呈现明显的上升趋势，总体增加，特别是进入21世纪。总体年高温日≥15 d的年份有30 a，其中16 a出现在2000年以后。1956—2022年常州市极端最高气温在35.1（1982年）～41.5 ℃（2013年），多年平均值为37.7 ℃。其与高温日具有相似的变化特征，两者之间的相关系数为0.86，均通过0.01显著性水平检验。总体极端最高气温≥37 ℃的年份有46 a，其中23 a出现在2000年以后，极端最高气温≥40 ℃的年份有4 a，均出现在21世纪。其中，高温多发年分别为1971年、1994年、1998年、2010年、2013年、2016年、2017年、2022年，偶发年分别为1968年、1973年、1975年、1982年、1984年、1987年、1989年、1999年。

3 高温天气成因分析

为分析常州市高温异常年的环流形势，根据高温日数大于和小于1.1个标准差，选择8个高温多发年和偶发年进行合成分析。

3.1 大气环流的影响

1956—2022年高温多发年与偶发年夏季东亚地区500 hPa位势高度距平场如图2所示。由图2（a）可知，东亚地区为500 hPa位势高度正距平，从巴尔喀什湖到我国华东地区出现明显的高压脊；同时西太副高西伸北抬，东亚大槽变浅，使得亚洲中高纬度气流平直，经向环流减弱，不利于冷空气的向南爆发。由图2（b）可知，亚洲中高纬上空的气压异常呈现“+﹣+”空间型的大气波列。此东亚倒Ω流型建立，有利于西太副高减弱南退，东亚大槽加深，使得经向环流加强，有利于冷空气向南爆发。

1956—2022年高温多发年与偶发年夏季东亚地区向上长波辐射通量距平场如图3所示。从气候态上看，夏季西太副高主要位于北太平洋西部，呈狭长的椭圆状，脊线位置约在25°N，向西伸展至136°E左右。当高温多发年时，副高西进北抬，范围明显扩大，并向西伸展约13个经度。我国东部地区高压异常，向上长波辐射通量呈显著正值，对流活动明显减弱，为高温天气提供有利条件。而当偶发年时，副高有所东退南缩，位置变化不及多发年明显，向东收缩约4个经度。我国东部地区对流活动明显加强，不利于高温天气。

高温多发年时，西太副高的面积和强度指数都远大于气候态平均，偶发年的情况恰好相反，其面积指数不及高温多发年的1/2，强度指数约为高温多发年的1/3（见表1）。

1956—2022年高温多发年与偶发年夏季东亚地区地面空气温度距平场如图4所示。由图4（a）可知，我国东部25～40°N地区为显著的温度正距平，常州市比常年平均偏高0.8 ℃以上。由图4（b）可知，我国东部25～35°N地区转为显著的温度负距平，常州市比常年平均偏低0.4 ℃以上，表明受北方冷空气的影响较多，不易形成高温天气。从850 hPa风场来看，多发年时，西北太平洋地区从南向北呈现“反气旋-气旋-反气旋”的空间分布，我国东南部受异常的反气旋环流控制，这与西太副高相对应，受其影响，盛行下沉气流，对流活动减弱。常州市受异常的西南风带来明显的暖湿气流影响，地面温度升高，高温天气多发，不利于北方偏北大风带来的冷空气的向南爆发。偶发年时，常州市受异常的东北风影响，有利于海上水汽的输送和南下的冷空气，使得高温天气有所减少。

3.2" 热带海温的影响

高温多发年相对于偶发年，在赤道东太平洋地区，出现海温负异常，在西太平洋地区，出现明显的海温正异常，其最大值出现在我国东部沿海地区，达到0.8 ℃以上（如图5所示）。常州市高温日与东部型ENSO指数的相关系数为-0.24，说明拉尼娜现象与常州市高温天气有一定的联系。此外，常州市高温日与西太平洋暖池面积和强度指数的相关系数均为0.52，可以通过0.01显著性水平检验。这说明同期两者联系明显，上述的海温异常有利于夏季沃克环流增强，热带地区海洋性大陆上空的对流活动加强，激发起相应的罗斯贝波向北传播，在西北太平洋地区形成明显的反气旋和下沉运动异常，从而有利于常州市高温天气的出现。

4 结论

①1956—2022年，常州市夏季高温日具有明显的年际和年代际变化特征，总体上呈现先下降后上升的变化趋势，在20世纪80年代后期转为明显的上升趋势；当高温日数增多时，有利于极端最高气温的出现，使得降水减少，从而加剧高温干旱天气的出现。

②高温天气主要受上方的高压正异常影响，使得西太副高西伸北抬，面积和强度都显著加强。副高加强时，地面空气温度升高，下沉气流加强，不利于对流天气；东亚大槽变浅，不利于冷空气的向南爆发，使得高温天气多发。

③高温日数与东部型ENSO指数呈负相关，与西太平洋暖池的面积与强度指数呈现显著的正相关。

参考文献：

［1］ 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.

［2］ 王荣，王遵娅，高荣，等.1961—2020年中国区域性高温过程的气候特征及变化趋势［J］.地球物理学报，2023，66（2）：494-504.

［3］ 邹海波，吴珊珊，单九生，等.2013年盛夏中国中东部高温天气的成因分析［J］.气象学报，2015，73（3）：481-495.

［4］ 孙建奇.2013年北大西洋破纪录高海温与我国江淮-江南地区极端高温的关系［J］.科学通报，2014，59（27）：2714-2719.

［5］ 刘晓冉，程炳岩，杨茜，等.川渝地区夏季高温干旱变化特征及其异常年环流形势分析［J］.高原气象，2009，28（2）：306-313.