08苗爱梅

Transcription

1 第 30 卷 第 7 期 011 年 07 月 地 理 科 学 进 展 PROGRESS IN GEOGRAPHY Vol.30, No.7 July, 011 近 50 年 山 西 高 温 日 的 时 空 分 布 及 环 流 特 征 苗 爱 梅 1, 贾 利 冬, 李 苗 3 4, 范 光 海 (1. 山 西 省 气 象 台, 太 原 ;. 山 西 省 气 象 局, 太 原 03000; 3. 山 西 省 气 象 科 技 服 务 中 心, 太 原 03000;4. 山 西 省 气 象 局 培 训 中 心, 太 原 03001) 摘 要 : 利 用 年 高 低 空 气 象 观 测 资 料 以 及 山 西 省 气 象 信 息 中 心 归 档 的 109 站 原 始 气 象 记 录 月 报 表 及 其 信 息 化 产 品 资 料, 分 别 以 最 高 气 温 为 指 标, 研 究 山 西 高 温 日 的 时 空 分 布 变 化 趋 势 及 环 流 特 征, 结 果 表 明 :1 山 西 高 温 日 最 早 出 现 在 4 月 中 旬, 最 晚 出 现 在 9 月 中 旬, 和 40 的 高 温 日 均 是 6 月 下 旬 最 多 高 温 日 数 具 有 随 纬 度 随 海 拔 的 升 高 而 减 少, 西 部 多 于 东 部 南 部 多 于 北 部 盆 地 多 于 山 区 的 空 间 分 布 特 征 40 的 高 温 区 域 主 要 集 中 在 运 城 和 临 汾 地 区 年,35 以 上 的 高 温 日 数 整 体 呈 上 升 趋 势 ; 年,30a 间 高 温 站 次 以 153 站 次 /10a 的 趋 势 增 多 ; 进 入 90 年 代 以 后, 不 仅 高 温 日 数 增 多, 而 且 高 温 持 续 时 间 强 度 范 围 都 有 增 强 趋 势 4 影 响 山 西 高 温 的 500 hpa 环 流 形 势 主 要 有 : 副 高 纬 向 性 副 高 经 向 型 以 及 大 陆 高 压 ( 脊 ) 控 制 型 3 类 在 特 定 的 流 型 配 置 下,T T ,T T ,T T ,T T 是 山 西 省 不 同 区 域 不 同 风 向 影 响 时, 高 温 天 气 预 报 的 临 界 值 关 键 词 : 高 温 日 数 ; 时 空 分 布 ; 变 化 趋 势 ; 环 流 特 征 ; 预 报 指 标 ; 山 西 1 引 言 极 端 温 度 作 为 极 端 气 候 事 件 的 一 种, 近 年 来 国 内 外 气 象 学 者 已 从 不 同 角 度 作 了 研 究,Karl 等 [1-] Horto [3] [4] Cooter 等 对 全 球 最 高 最 低 温 度 研 究 结 果 表 明, 近 年 来 在 全 球 变 暖 过 程 中, 表 现 出 明 显 的 日 夜 温 度 变 化 的 不 对 称 性, 并 使 得 日 较 差 呈 变 小 的 [5] 趋 势 ;Gruaz 等 的 研 究 指 出, 俄 罗 斯 的 极 端 高 温 天 数 呈 显 著 增 加 趋 势, 极 端 低 温 天 数 减 少 的 速 率 大 于 [6] [7] [8] 极 端 高 温 天 数 的 增 加 速 率 ; 任 福 民 等 和 Zhai 等 的 工 作 指 出 了 中 国 极 端 事 件 的 季 节 特 征 和 区 域 差 [9] 异 ; 马 柱 国 等 对 中 国 北 方 年 极 端 温 度 变 化 趋 势 的 研 究 表 明, 近 50 年 来 中 国 北 方 干 旱 和 半 干 旱 地 区 最 低 温 度 发 生 的 频 率 显 著 减 少, 而 0 世 纪 90 年 代 之 前, 绝 大 多 数 地 区 最 高 温 度 发 生 的 频 率 没 有 显 著 变 化 趋 势, 但 近 10 年 来 却 有 明 显 的 增 加 趋 势 ; 翟 盘 [10] 茂 等 对 中 国 北 方 近 50 年 温 度 极 端 事 件 变 化 的 研 究 指 出, 北 方 夜 间 温 度 极 端 偏 低 的 日 数 显 著 变 小, [11] 白 天 温 度 极 端 偏 高 的 日 数 则 趋 于 增 多 ; 龚 道 溢 等 利 用 日 平 均 温 度 研 究 华 北 农 牧 交 错 带 夏 季 极 端 温 度 变 化 指 出,0 世 纪 50 年 代 中 期 到 1996 年, 异 常 高 温 事 件 的 频 次 有 较 弱 的 增 加 趋 势, 而 1997 年 以 收 稿 日 期 :011-01; 修 订 日 期 : 基 金 项 目 : 山 西 省 科 技 攻 关 项 目 ( ) 作 者 简 介 : 苗 爱 梅 (1960-), 女, 山 西 长 治 人, 正 研 级 高 工, 主 要 研 究 方 向 为 天 气 气 候 与 气 候 变 化 [email protected] 页 来 增 加 显 著 [1-5] 尽 管 前 人 对 中 国 区 域 温 度 变 化 的 研 究 成 果 和 中 国 极 端 温 度 的 研 究 成 果 已 有 不 少, 但 对 山 西 极 端 温 度 尤 其 是 极 端 高 温 变 化 的 详 细 研 究 目 前 还 不 多 见, 本 文 在 前 人 工 作 的 基 础 上 试 图 对 山 西 极 端 高 温 的 频 次 强 度 及 极 端 最 高 气 温 的 变 化 以 及 山 西 极 端 高 温 的 环 流 特 征 进 行 研 究, 旨 在 揭 示 山 西 极 端 高 温 事 件 发 生 的 规 律 和 特 点, 作 为 预 报 和 服 务 的 参 考, 以 期 提 高 减 灾 防 灾 能 力 资 料 与 方 法.1 高 温 气 候 标 准 及 资 料 来 源 中 国 气 象 局 规 定 日 最 高 温 度 35 为 高 温 日, 连 续 3 d 以 上 的 高 温 天 气 称 为 高 温 热 浪 [6] 本 文 对 日 最 高 气 温 的 日 数 作 为 定 量 表 征 指 标, 全 省 只 要 有 1 个 站 出 现 的 高 温 天 气, 即 记 为 1 个 的 高 温 日 ; 某 站 连 续 3 d 以 上 ( 包 括 3 d) 出 现 35 以 上 的 高 温 天 气, 即 记 为 1 次 持 续 性 高 温 天 气 过 程 本 文 所 用 109 个 站 的 资 料 均 取 自 山 西 省 气 象

2 838 地 理 科 学 进 展 30 卷 信 息 中 心 归 档 的 原 始 气 象 记 录 月 报 表 及 其 信 息 化 产 品, 资 料 经 过 反 复 检 查, 质 量 和 完 整 性 很 高 资 料 年 代 为 年, 其 中 满 51 年 的 站 有 60 个, 占 55.05%, 满 49 年 的 站 有 7 个, 占 66.06%, 满 37 年 的 站 有 89 个, 占 81.65% 此 外, 通 过 对 资 料 的 考 察 发 现,51 年 间 最 高 气 温 35 的 站 有 108 个 ( 五 台 山 站 没 有 35 以 上 的 高 温 日 ), 占 总 站 数 的 99.1%. 方 法 利 用 趋 势 系 数 和 变 化 速 率 可 以 来 表 示 气 候 要 素 变 化 趋 势 的 性 质 和 幅 度 趋 势 系 数 计 算 公 式 为 : r kt = (xi x) (i - t) (xi - - x) - (i - t) (1) 式 中 : r kt 为 趋 势 系 数 ; 为 时 间 序 列 长 度 ( 年 数 ); x i 为 第 i 年 的 气 候 要 素 的 量 值 ; - x 为 其 样 本 均 值 ; - t =( + 1)/ 气 候 变 化 速 率 ( 即 气 候 倾 向 率 ) 的 计 算 公 式 如 下, 它 实 际 上 是 用 最 小 二 乘 进 行 估 计 得 到 的 气 候 要 素 和 时 间 的 线 性 回 归 系 数 : ti ) (xi t i )- 1 ( xi )( k = t i - 1 () ( ti ) 式 中 :x i 为 某 一 气 象 要 素 的 时 间 序 列 ;t i 为 x i 所 对 应 的 时 间 ; 为 样 本 量 ( 年 数 );k 即 为 某 一 气 象 要 素 的 变 化 速 率, 对 气 温 变 化 速 率 而 言, 单 位 为 / 10a 对 于 高 温 日 高 温 站 次 变 化 速 率 而 言, 单 位 为 站 次 /10a 3 结 果 与 分 析 高 温 日 数 高 温 日 数 月 中 旬 次 之 (3) 40 以 上 高 温 日 数 的 时 间 分 布 特 征 图 1c 是 年 51a 各 旬 40 的 高 温 累 计 日 数 图 1c 表 明 : 40 的 高 温 最 早 出 现 在 5 月 下 旬, 最 晚 出 现 在 9 月 上 旬,6 月 中 旬 到 7 月 下 旬 是 40 高 温 的 多 发 时 期, 其 中 6 月 下 旬 40 的 高 温 日 最 多,6 月 中 旬 次 之 3. 高 温 日 数 的 空 间 分 布 特 征 图 a 图 b 图 c 分 别 是 年 的 51 年 的 年 平 均 高 温 日 数 的 空 间 分 布 图 表 明 : 运 城 临 汾 高 温 日 数 最 多 ; 高 温 日 数 具 有 随 纬 度 海 拔 的 升 高 而 减 少, 西 部 多 于 东 部 南 部 多 于 北 部 盆 地 多 于 山 区 的 空 间 分 布 特 征 运 城 稷 山 永 济 3 县 市 35 的 年 平 均 高 温 日 数 在 5 天 以 上, 运 城 西 部 临 汾 南 部 达 15 天 以 上, 大 同 朔 州 全 区 域 长 治 大 部 晋 城 北 部 吕 梁 中 东 部 以 及 临 汾 的 东 部 35 的 年 平 均 高 温 日 数 不 足 天 ( 图 a); 运 城 稷 山 永 济 3 县 市 37 的 年 平 均 高 温 日 数 在 9 天 以 上, 运 城 西 部 临 汾 南 部 达 5 天 以 上, 其 a. 35 高 温 日 数 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 时 间 分 布 b. 37 高 温 日 数 3.1 高 温 日 数 的 时 间 分 布 特 征 (1) 35 以 上 高 温 日 数 时 间 分 布 特 征 图 1a 是 年 51a 各 旬 35 的 高 温 累 计 日 数 图 1a 表 明 : 35 高 温 最 早 出 现 在 4 月 中 旬, 最 晚 出 现 在 9 月 中 旬,5 月 下 旬 到 8 月 下 旬 是 35 高 温 的 多 发 时 期, 其 中 6 月 下 旬 高 温 日 最 多,7 月 下 旬 次 之 () 37 以 上 高 温 日 数 的 时 间 分 布 特 征 图 1b 是 年 51a 各 旬 37 的 高 温 累 计 日 数 高 温 日 数 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 时 间 分 布 c. 40 高 温 日 数 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 时 间 分 布 月 旬 图 1b 表 明 : 37 的 高 温 最 早 出 现 在 4 月 中 旬, 最 图 年 和 40 以 上 高 温 日 数 月 / 旬 分 布 晚 出 现 在 9 月 中 旬,5 月 下 旬 到 8 月 下 旬 是 37 高 温 Fig.1 Mothly/te days distributios of high temperature days 的 多 发 时 期, 其 中 6 月 下 旬 37 的 高 温 日 最 多,7 with 35, 37 ad 40 durig

3 7 期 苗 爱 梅 等 : 近 50 年 山 西 高 温 日 的 时 空 分 布 及 环 流 特 征 839 它 县 市 37 的 年 平 均 高 温 日 数 不 足 1 天 ( 图 b); 运 城 稷 山 永 济 3 县 市 40 的 年 平 均 高 温 日 数 在 0.5 天 以 上, 稷 山 最 多 为 0.84 天, 全 省 其 他 县 市 出 现 40 以 上 高 温 天 气 的 概 率 都 很 小, 40 的 高 温 区 域 主 要 集 中 在 运 城 和 临 汾 地 区 3.3 高 温 日 数 的 年 际 变 化 图 3a 表 明 : 年,35 以 上 高 温 日 数 的 振 幅 很 大,1997 年,35 以 上 的 高 温 日 多 达 80 天, 1984 年 35 以 上 的 高 温 日 仅 有 15 天 ; 年,35 以 上 的 高 温 日 数 整 体 呈 下 降 趋 势,1984- a. 最 高 气 温 >35 的 年 平 均 日 数 b. 最 高 气 温 >37 的 年 平 均 日 数 40 N 40 N N 38 N N 38 N N 3 37 N 1 36 N N N 35 N 111 E 11 E 113 E 114 E 111 E 11 E 113 E 114 E c. 最 高 气 温 >40 的 年 平 均 日 数 d. 山 西 地 形 图 40 N 40 N N N N N N 36 N 35 N N 36 N 35 N E 11 E 113 E 114 E 111 E 11 E 113 E 114 E 图 年 山 西 年 平 均 高 温 日 数 的 空 间 分 布 Fig. The spatial distributios of aual average high temperature days i Shaxi durig

4 840 地 理 科 学 进 展 30 卷 008 年,35 以 上 的 高 温 日 数 整 体 呈 上 升 趋 势 图 3b 是 利 用 年 30 年 中 35 高 温 日 高 温 站 次 的 资 料 作 为 背 景 资 料, 选 取 了 年 30 年 资 料 长 度 完 全 相 等 的 109 个 站 35 的 高 温 资 料, 进 行 距 平 计 算, 并 利 用 公 式 (1) 和 () 计 算 获 得 的 高 温 日 高 温 站 次 的 变 化 速 率 ( 站 次 / 10a) 年 高 温 站 次 变 化 平 稳, 年 高 温 站 次 变 化 振 幅 很 大,30 年 高 温 站 次 增 长 速 率 为 153 站 次 /10a 图 3a 和 图 3b 表 明 : 近 1 年 不 但 高 温 日 数 在 增 多 ( 图 3a), 高 温 出 现 的 范 围 也 在 增 大 ( 图 3b) 如 : 年 35 的 高 温 站 次 分 别 达 到 : 个 站 次 ; 又 如 : 005 年 6 月 日 和 3 日 每 天 35 的 高 温 站 数 分 别 达 到 107 站 和 105 站, 即 出 现 全 省 性 的 高 温 天 气 图 4 表 明 : 年,37 40 以 上 的 高 温 日 数 的 年 际 变 化 振 幅 很 大,1997 年,37 以 上 的 高 温 日 多 达 51 天,40 以 上 的 高 温 日 为 7 天 ;1983 和 1984 年,37 以 上 的 高 温 日 仅 有 1 天 ;005 年,37 以 上 的 高 温 日 多 达 47 天,40 以 上 的 高 温 日 达 11 天,31 年 中 有 1 年 没 有 40 以 上 的 高 温 日 年 37 和 40 的 高 温 日 均 有 增 多 的 趋 势 3.4 高 温 的 持 续 性 特 征 以 持 续 3 日 35 以 上 高 温 为 持 续 高 温 经 统 计 发 现 : 年 共 出 现 373 次 持 续 性 高 温 过 程, 出 现 在 6-8 月 份 的 占 总 次 数 的 9.4%, 最 长 持 续 时 间 为 14 日, 持 续 10 日 的 高 温 过 程 共 出 现 了 11 次 ; 年 年 是 持 续 性 高 温 过 程 较 少 的 年 代, 年 年 是 持 续 性 高 温 过 程 多 发 的 年 代 ( 图 5);3 持 续 性 的 强 高 温 主 要 出 现 在 临 汾 运 城 阳 泉 等 地 ;4 进 入 90 年 代 以 后, 不 仅 高 温 日 数 增 多 ( 图 3a), 而 且 高 温 持 续 时 间 强 度 范 围 都 有 增 强 趋 势 的 高 温 日 数 高 温 日 高 温 平 均 站 次 距 平 站 次 的 高 温 日 数 大 于 图 3a 年 35 以 上 高 温 日 数 的 年 际 变 化 Fig.3a The aual chage of high temperature days with 153 站 次 /10a >35 durig 图 3b 年 35 以 上 高 温 日 高 温 站 次 距 平 随 时 间 演 变 曲 线 及 趋 势 Fig.3b The evolutio curve over time ad tred of the high temperature statio frequecies aomaly of the high temperature days with 35 durig 多 项 式 多 项 式 多 项 式 大 于 年 份 年 份 年 份 图 年 37 和 40 以 上 高 温 日 数 的 年 际 变 化 Fig.4 The aual chage of high temperature days with 35 ad 40 durig 的 高 温 日 数 4 环 流 特 征 分 析 hpa 环 流 特 征 通 过 对 出 现 在 7-9 月 极 端 最 高 气 温 的 500 hpa 高 空 环 流 形 势 统 计 和 普 查 分 析, 归 纳 得 出 其 出 现 极 端 最 高 气 温 时 的 西 太 平 洋 副 热 带 高 压 的 种 环 流 形 势 : (1) 副 高 纬 向 型 当 西 太 平 洋 副 热 带 高 压 北 抬 后 西 伸 到 西 北 地 区 东 部,5880 gpm 线 覆 盖 范 围 较 大, 西 北 地 区 东 部 至 东 北 以 西 都 受 其 控 制, 中 国 北 高 温 持 续 日 数 年 际 变 化 年 份 图 5 35 持 续 性 高 温 过 程 的 年 际 变 化 Fig.5 The aual chage of durative high temperature process with 35

5 7 期 苗 爱 梅 等 : 近 50 年 山 西 高 温 日 的 时 空 分 布 及 环 流 特 征 841 方 地 区 都 将 出 现 晴 热 少 雨 的 酷 暑 天 气 这 种 形 势 的 特 征 是 : 欧 亚 中 高 纬 度 地 区 为 纬 向 环 流, 北 方 冷 空 气 不 易 南 下, 锋 区 一 般 位 于 44 ~ 51 N( 图 6a) 如 1997 年 7 月 0-31 日 山 西 持 续 1 天 的 高 温 天 气 过 程 () 副 高 经 向 型 当 西 太 平 洋 副 热 带 高 压 西 伸 北 抬 到 西 北 地 区 东 部, 同 时 东 亚 大 槽 强 烈 加 深 ( 有 台 风 或 热 带 气 旋 在 菲 律 宾 以 东 洋 面 上 生 成 并 往 西 北 方 向 移 动, 有 时 台 风 北 移 并 入 向 南 加 深 的 东 亚 大 槽, 将 西 太 平 洋 副 热 带 高 压 截 断, 西 自 河 套, 东 至 河 北, 北 自 蒙 古 国 南 至 中 国 河 南, 形 成 西 北 - 东 南 向 的 副 高 单 体 ), 亚 洲 中 高 纬 度 地 区 形 成 较 稳 定 的 两 槽 一 脊 型, 使 得 西 太 平 洋 副 热 带 高 压 难 以 东 退 ( 图 6b) 在 它 的 控 制 下, 西 北 地 区 东 部 到 渤 海 湾 以 西 都 将 出 现 晴 热 少 雨 的 酷 暑 天 气, 如 1999 年 7 月 3 日 至 8 月 1 日 华 北 地 区 的 持 续 性 高 温 天 气 过 程, 山 西 有 47 站 次 出 现 35 以 上 的 高 温 天 气, 其 中 7 月 4 日 高 温 范 围 最 大, 山 西 8 个 县 市 最 高 气 温 35 对 于 同 属 于 副 热 带 高 压 的 青 藏 高 压, 它 在 青 藏 高 原 东 侧 的 形 成 与 东 移, 是 盛 夏 造 成 山 西 高 温 天 气 的 又 一 影 响 系 统 在 青 藏 高 压 控 制 山 西 时,500 hpa 欧 亚 中 高 纬 度 环 流 形 势 为 多 波 动 型, 呈 经 向 型 环 流, 槽 脊 均 较 强 综 上 所 述, 由 于 东 亚 大 槽 的 加 深, 不 论 是 西 太 平 洋 副 热 带 高 压, 还 是 青 藏 高 压, 都 不 易 东 退, 有 利 于 在 山 西 以 及 华 北 地 区 形 成 区 域 性 的 持 续 性 高 温 天 气 通 过 对 出 现 在 5-6 月 极 端 最 高 气 温 的 500 hpa 高 空 环 流 形 势 统 计 和 普 查 分 析, 归 纳 得 出 其 出 现 极 端 最 高 气 温 时 的 环 流 特 征 图 7a 图 7b 分 别 为 5 月 和 6 月 山 西 持 续 性 高 温 的 500 hpa 环 流 形 势, 其 基 本 特 征 为 欧 亚 中 高 纬 度 地 区 是 较 稳 定 的 两 槽 一 脊 型, 不 同 的 是, 随 着 副 高 的 西 进 北 抬,6 月 份 (5840 gpm 线 控 制 ) 控 制 山 西 的 高 压 脊 比 5 月 份 更 强 (5880 gpm 线 控 制 ) 综 上 所 述, 影 响 山 西 高 温 的 500 hpa 环 流 形 势 主 要 有 副 高 纬 向 性 副 高 经 向 型 以 及 大 陆 高 压 控 制 型, 副 高 控 制 时 为 闷 热 天 气, 大 陆 高 压 控 制 时 为 干 ( 晴 ) 热 天 气 图 月 高 温 天 气 500 hpa 环 流 特 征 Fig.6 The 500hPa circulatio patters of high temperature weather from July to September 图 月 高 温 天 气 500 hpa 环 流 形 势 Fig.7 The 500hPa circulatio patters of high temperature weather from May to Jue

6 84 地 理 科 学 进 展 30 卷 4. 地 面 气 压 场 特 征 统 计 分 析 表 明 : 大 陆 高 压 控 制 下 的 晴 热 高 温 天 气 (5-6 月 ),14:00 地 面 图 上 90 ~ 10 E 30 ~ 50 N 范 围 一 般 为 热 低 压 控 制 ; 副 高 控 制 下 的 闷 热 高 温 天 (7-9 月 ), 地 面 形 势 一 般 为 东 高 西 低 型 和 热 低 压 型 hpa 流 场 特 征 图 8a 图 8b 图 8c 分 别 表 示 副 高 纬 向 副 高 经 向 和 大 陆 高 压 控 制 型 下 对 应 的 850 hpa 温 度 和 高 度 场 特 征 在 副 高 控 制 时, 无 论 是 副 高 纬 向 还 是 副 高 经 向, 热 低 压 中 心 均 位 于 中 蒙 边 界 ( 图 8a 图 8b), 不 同 的 是, 副 高 纬 向 型 时,850 hpa 高 度 场 山 西 为 东 高 西 低 型 ( 图 8a), 副 高 经 向 型 时, 与 500 hpa 高 度 场 相 对 应,850 hpa 图 上 山 西 为 高 压 环 流 所 控 制 ( 图 8b); 大 陆 高 压 控 制 型 下,850 hpa 为 一 个 暖 低 压 带 ( 图 8c), 山 西 被 8 的 等 温 线 所 包 围, 热 低 压 中 心 温 度 达 33, 山 西 的 中 西 部 850 hpa 温 度 高 达 3 以 上 如 :005 年 6 月 17-4 日 的 持 续 性 高 温 天 气 过 程,6 月 日 和 3 日 35 的 高 温 站 数 分 别 达 到 107 和 105 个 县 市, 37 的 高 温 站 数 分 别 达 到 10 和 88 个 县 市, 40 的 高 温 站 数 分 别 达 到 33 和 3 个 县 市 5 影 响 山 西 高 温 主 要 因 子 及 预 报 要 点 5.1 高 温 特 征 与 环 流 特 征 之 间 的 关 系 表 1 是 年, 在 不 同 环 流 影 响 下, 分 别 出 现 和 40 高 温 的 站 次 统 计 数 表 1 说 明, 大 陆 高 压 控 制 时, 高 温 日 高 温 出 现 的 站 次 最 多, 即 高 温 出 现 的 范 围 最 大,40 以 上 的 高 温 出 现 的 几 率 也 相 对 较 大 ; 副 高 控 制 时, 由 于 空 气 湿 度 较 大 ( 热 容 量 大 ), 出 现 40 以 上 的 高 温 的 几 率 较 小, 但 人 的 体 感 温 度 较 高 ( 桑 拿 天 气 ); 没 有 明 显 的 高 温 环 流 特 征 时 ( 其 他 型 ), 出 现 35 的 高 温 站 次 较 少, 出 现 37 的 高 温 站 次 更 少, 出 现 40 的 高 温 站 次 是 0, 即 不 会 出 现 40 以 上 的 高 温 天 气, 且 35 的 高 温 均 出 现 在 临 汾 和 运 城 地 区 5. 影 响 山 西 高 温 的 主 要 因 子 及 预 报 要 点 [7] 据 大 气 热 力 学 能 量 方 程 : T t = -V T - ω(γ d - γ) + 1 dq C pd dt (3) 式 中 : T 表 示 温 度 的 局 地 变 化 ;T 为 温 度 ;t 为 时 t 间 ;-V T 表 示 温 度 平 流 ;V 为 全 风 速 ( 风 矢 量 ); T 为 温 度 变 化 项 ;-ω( γd - γ ) 为 绝 热 冷 却 率 ;ω 为 垂 直 速 度 ;γd 为 大 气 干 绝 热 递 减 率 ;γ 为 大 气 递 减 率 ; 1 dq 表 示 非 绝 热 加 热 率 ;C C pd dt pd 为 干 空 气 的 热 容 量 ; dq 为 热 量 随 时 间 的 变 化 dt 由 式 (3) 可 知, 气 温 的 局 地 变 化 由 温 度 平 流 垂 直 运 动 及 非 绝 热 作 用 引 起 首 先 应 考 虑 基 础 温 度, 本 研 究 统 计 表 明, 高 温 当 日 与 前 一 日 最 高 气 温 温 差 平 均 4.1, 最 大 一 般 不 超 过 10 其 中, 温 差 在 6 以 下 的 占 90%, 这 说 明 前 一 日 的 基 础 温 度 是 先 决 条 件 之 一 (1) 平 流 项 的 作 用 主 要 体 现 在 暖 气 团 的 移 动 上, 造 成 山 西 高 温 的 暖 气 团 多 由 陕 西 内 蒙 古 移 来 它 对 温 度 的 作 用 在 4 小 时 只 能 造 成 3~4 的 变 化, 可 以 由 实 况 外 推 做 出 比 较 准 确 的 预 测, 因 而 平 流 项 的 作 用 不 是 高 温 预 报 的 难 点 () 垂 直 运 动 项 对 升 温 的 贡 献 山 西 省 地 形 复 杂, 但 37 以 上 的 高 温 主 要 分 布 在 忻 州 及 以 南 的 盆 地 西 来 气 流 越 山 后, 下 坡 风 风 速 加 大, 气 温 剧 烈 上 升 尤 其 临 汾 运 城 盆 地 最 为 显 著 设 空 气 因 地 形 下 滑 引 起 的 地 面 风 速 为 V : 表 1 高 温 站 次 与 环 流 特 征 的 统 计 关 系 Tab.1 The statistical relatio betwee the high temperature statio frequecies ad the circulatio features 环 流 类 型 大 陆 高 副 高 纬 副 高 经 压 型 向 型 向 型 其 他 型 高 温 日 高 温 站 次 数 ~ ~ ~ 高 温 日 高 温 站 次 数 ~ ~ ~ 高 温 日 高 温 站 次 数 ~ ~ ~ 图 8 高 温 天 气 850 hpa 环 流 特 征 Fig.8 The 850hPa circulatio feathers of high temperature weather

7 7 期 苗 爱 梅 等 : 近 50 年 山 西 高 温 日 的 时 空 分 布 及 环 流 特 征 843 V = gh T 0 - T h T 0 (4) T 0 = gh T h gh - V (5) 式 中 :g 是 重 力 加 速 度 ;h 是 地 形 引 起 的 地 形 差 ;T h 是 气 团 滑 坡 前 的 地 面 气 温 ;T 0 是 气 团 滑 坡 后 的 地 面 气 温 式 (5) 表 明 : 地 势 差 异 h 和 滑 坡 后 的 地 面 风 速 V 越 大, 引 起 的 地 面 增 温 越 强 以 临 汾 盆 地 为 例, 它 南 北 长 达 110 km, 东 西 宽 仅 0~5 km, 狭 窄 处 只 有 几 km, 盆 地 内 海 拔 高 度 400~600 m; 它 的 西 侧 是 吕 梁 山 系, 东 侧 是 太 岳 山 系, 两 山 高 度 都 在 1300~1500 m 之 间, 两 山 系 的 余 脉 在 霍 州 北 部 相 连 接, 形 成 东 北 西 三 面 屏 障, 遇 有 西 来 干 暖 气 团 下 坡, 焚 风 效 应 十 分 显 著, 这 是 与 同 纬 度 的 长 治 相 比 临 汾 夏 季 高 温 日 数 显 著 多 高 温 持 续 时 间 显 著 长 的 重 要 原 因 之 一 另 外, 西 来 干 暖 气 团 下 坡, 由 于 地 形 强 迫 造 成 的 下 沉 运 动, 常 使 天 气 晴 朗, 湿 度 下 降, 大 气 透 光 度 好, 地 面 的 辐 射 增 温 剧 烈, 加 强 非 绝 热 项 的 作 用 表 山 西 高 温 天 气 的 流 型 配 置 与 预 报 指 标 (1) (3) 非 绝 热 项 是 造 成 高 温 的 最 重 要 的 因 素 这 Tab. The flow patter cofiguratios ad forecast idexes of high temperature weather i Shaxi 流 型 配 置 预 报 指 标 地 面 最 高 气 温 区 域 地 面 最 高 气 温 区 域 地 面 最 高 气 温 区 域,,~ E 运 城 临 汾 副 高 纬 向 型 ~ N 范 围 内 高 度 值 东 高 西 低 型,,~ E 运 城 临 汾 阳 泉 晋 城 运 城 临 汾 ~ N范 围 内 高 度 值 东 高 西 低 型 地 面 东 高 西 低 或,,~ E 运 城 临 汾 阳 泉 晋 城 太 运 城 临 汾 阳 泉 晋 城 运 城 临 汾 阳 泉 热 低 压 型 ~ N 范 围 内 高 度 值 原 阳 泉 吕 梁 晋 中 长 治 太 原 吕 梁 忻 州 的 盆 地 偏 南 风 忻 州 及 大 同 和 朔 州 的 平 川 大 同 和 朔 州 的 平 川 地 带,,~ E 山 西 全 省 山 西 全 省 运 城 临 汾 阳 泉 晋 城 ~ N 范 围 内 高 度 值 及 忻 州 和 吕 梁 的 盆 地 表 3 山 西 高 温 天 气 的 流 型 配 置 与 预 报 指 标 () Tab.3 The flow patter cofiguratios ad forecast idexes of high temperature weather i Shaxi 流 型 配 置 预 报 指 标 地 面 最 高 气 温 区 域 地 面 最 高 气 温 区 域 地 面 最 高 气 温 区 域,,~ E 运 城 临 汾 副 高 经 向 型 ~ N 范 围 内 高 度 值 暖 高 型,,~ E 运 城 临 汾 忻 州 西 部 运 城 临 汾 ~ 范 围 内 高 度 值 高 环 流 型 N 地 面 东 高 西 低,,~ 运 城 临 汾 阳 泉 晋 城 太 运 城 临 汾 阳 泉 晋 城 运 城 临 汾 阳 泉 或 热 低 压 型 E ~ 范 围 内 高 度 值 原 阳 泉 吕 梁 晋 中 长 治 太 原 吕 梁 忻 州 的 西 部 偏 南 风 N 忻 州 及 大 同 和 朔 州 的 平 川 大 同 和 朔 州 的 平 川 地 带 或 偏 西 风,,~ E 山 西 全 省 山 西 全 省 运 城 临 汾 阳 泉 忻 州 西 部 ~ N 范 围 内 高 度 值 吕 梁 的 盆 地 表 4 山 西 高 温 天 气 的 流 型 配 置 与 预 报 指 标 (3) Tab.4 The flow patter cofiguratios ad forecast idexes of high temperature weather i Shaxi 流 型 配 置 预 报 指 标 地 面 最 高 气 温 区 域 地 面 最 高 气 温 区 域 地 面 最 高 气 温 区 域,, ~ E 运 城 临 汾 大 陆 高 压 型 ~ N范 围 内 高 度 值 月 份 高 度 值 暖 高 型,, ~ E 运 城 临 汾 阳 泉 晋 城 运 城 临 汾 暖 低 压 型 ~ N 范 围 内 高 度 值 地 面 热 低 压 月 份 高 度 值 型 偏 运 城 临 汾 阳 泉 晋 城 运 城 临 汾 阳 泉 南 风 或 偏 西 太 原 吕 梁 忻 州 的 盆 地 风 大 同 和 朔 州 的 平 川 地 带,, ~ E 运 城 临 汾 阳 泉 晋 城 太 ~ N范 围 内 高 度 值 原 阳 泉 吕 梁 晋 中 长 治 月 份 高 度 值 忻 州 及 大 同 和 朔 州 的 平 川,, ~ E ~ N 范 围 内 高 度 值 月 份 高 度 值 山 西 全 省 山 西 全 省 运 城 临 汾 阳 泉 晋 城 及 忻 州 和 吕 梁 的 盆 地

8 844 地 理 科 学 进 展 30 卷 主 要 体 现 在 :1 太 阳 辐 射 使 近 地 面 层 加 热 升 温, 在 晴 空 少 云, 大 气 透 光 度 好 的 条 件 下, 往 往 使 气 温 日 较 差 达 16 以 上 年,450 个 37 高 温 日 中, 高 温 当 日 平 均 升 温 17.6, 最 大 达 5.1 而 当 天 空 状 况 为 多 云 到 阴 天 时, 气 温 的 日 较 差 较 小, 最 低 气 温 不 低 最 高 气 温 不 高 冷 锋 前 暖 空 气 的 堆 积 在 地 面 图 上, 表 现 为 冷 锋 逼 近 高 温 前 一 日 14 时 冷 锋 常 在 二 连 - 磴 口 一 线, 次 日 东 移 南 压 到 呼 和 浩 特, 山 西 处 于 锋 前 暖 低 压 中, 高 温 天 气 出 现 5.3 高 温 天 气 的 流 型 配 置 与 预 报 指 标 根 据 年 51a 373 次 持 续 性 高 温 天 气 过 程 统 计 分 析, 获 得 各 种 流 型 配 置 下 的 预 报 指 标 和 出 现 的 高 温 落 区 ( 表 -4) 6 结 论 与 讨 论 (1) 35 和 37 的 高 温 日 最 早 均 出 现 在 4 月 中 旬, 最 晚 均 出 现 在 9 月 中 旬,5 月 下 旬 到 8 月 下 旬 是 35 和 37 高 温 的 多 发 时 期 ; 40 的 高 温 最 早 出 现 在 5 月 下 旬, 最 晚 出 现 在 9 月 上 旬,6 月 中 旬 到 7 月 下 旬 是 40 高 温 的 多 发 时 期 ; 以 及 40 的 高 温 日 均 是 6 月 下 旬 最 多 () 高 温 日 数 具 有 随 纬 度 随 海 拔 的 升 高 而 减 少, 西 部 多 于 东 部 南 部 多 于 北 部 盆 地 多 于 山 区 的 空 间 分 布 特 征 40 的 高 温 区 域 主 要 集 中 在 运 城 和 临 汾 地 区 (3) 年,35 以 上 的 高 温 日 数 整 体 呈 下 降 趋 势 ; 年,35 以 上 的 高 温 日 数 整 体 呈 上 升 趋 势 ; 年,30a 间 高 温 站 次 以 153 站 次 /10a 的 趋 势 增 多 近 1 年 不 但 高 温 日 数 在 增 多, 高 温 出 现 的 范 围 也 在 增 大 (4) 年 年 是 持 续 性 高 温 过 程 较 少 的 年 代, 年 年 是 持 续 性 高 温 过 程 多 发 的 年 代 ; 持 续 性 的 强 高 温 主 要 出 现 在 临 汾 运 城 阳 泉 等 地 ; 进 入 90 年 代 以 后, 不 仅 高 温 日 数 增 多, 而 且 高 温 持 续 时 间 强 度 范 围 都 有 增 强 趋 势 (5) 影 响 山 西 高 温 的 500 hpa 环 流 形 势 主 要 有 : 副 高 纬 向 性 副 高 经 向 型 以 及 大 陆 高 压 ( 脊 ) 控 制 型 3 类, 对 应 的 850 hpa 流 型 分 别 为 : 东 高 西 低 暖 高 热 低 压 3 种 类 型 在 特 定 的 流 型 配 置 下,T T ,T T ,T T ,T T 是 山 西 省 不 同 区 域 不 同 风 向 影 响 时, 高 温 天 气 预 报 的 临 界 值 (6) 在 同 一 纬 度 相 同 的 环 流 形 势 控 制 下, 地 形 因 素 决 定 了 高 温 的 强 度 参 考 文 献 [1] Karl T R, Kukla G, Razuvayev V N, et al. Global Warmig: Evidece for asymmetric diural temperature chage. Geophysical Research Letters, 1991, 18(10): [] Horto B. Geographical distributio of chages i maximum ad miimum temperatures. Atmospheric Research, 1995, 37(1): [3] Karl T R, Joes P D, Kight R W, et al. A ew perspective o recet global warmig: Asymmetric treds of daily maximum ad miimum temperature. Bulleti of the America Meteorological Society, 1993, 74(6): [4] Cooter E J, LeDuk S K. Recet frost data treds i the orther Uited States. Iteratioal Joural of Climatology, 1993, 15(1): [5] Gruaz G, Rakova E, Razuvaev V. Idictors of climatechage for the Russia federatio. Climatic Chage, 1999, 4(): [6] Frich P, Alexader L V, Della-Marta P, et al. Observed coheret chages i climate extremes durig the secod half of the 0 th cetury. Climate Research, 00, 19(1): [7] 任 福 民, 翟 盘 茂 年 中 国 极 端 温 度 变 化 分 析. 大 气 科 学, 1998, (): [8] Zhai P M, Sum A J, Re Fumi, et al. Chages of climate extremes i Chia. Climatic Chage, 1999, 4: [9] 马 柱 国, 符 宗 斌, 任 小 波, 等. 中 国 北 方 年 极 端 温 度 的 变 化 趋 势 与 区 域 增 暖 的 联 系. 地 理 学 报, 003, 58(S1): [10] 翟 盘 茂, 潘 晓 华. 中 国 北 方 近 50 年 温 度 和 降 水 极 端 事 件 变 化. 地 理 学 报, 003, 58(S1): [11] 龚 道 溢, 韩 晖. 华 北 农 牧 交 错 带 夏 季 极 端 气 候 的 趋 势 分 析. 地 理 学 报, 004, 59(): [1] 苗 爱 梅, 武 捷, 贾 利 冬 年 山 西 气 温 变 化 的 特 征 及 趋 势 研 究. 地 球 科 学 进 展, 010, 5(3): [13] 王 海 军, 张 勃, 赵 传 燕, 等. 中 国 北 方 近 57 年 气 温 时 空 变 化 特 征. 地 理 科 学 进 展, 009, 8(4): [14] 王 学 锋, 周 德 丽, 杨 鹏 武. 近 48 年 来 城 市 化 对 昆 明 地 区 气 温 的 影 响. 地 理 科 学 进 展, 010, 9(): [15] 李 克 让, 林 贤 超, 王 维 强. 近 四 十 年 来 我 国 气 温 的 长 期 变

9 7 期 苗 爱 梅 等 : 近 50 年 山 西 高 温 日 的 时 空 分 布 及 环 流 特 征 845 化 趋 势. 地 理 研 究, 1990, 9(4): [16] 宋 连 春. 近 40 年 我 国 气 温 时 空 变 化 特 征. 应 用 气 象 学 报. 1994, 5(1): [17] 翟 盘 茂, 任 福 民. 中 国 近 四 十 年 最 高 最 低 温 度 变 化. 气 象 学 报, 1997, 55(4): [18] 陈 隆 勋, 朱 文 琴. 中 国 近 45 年 来 气 候 变 化 的 研 究. 气 象 学 报, 1998, 56(3): [19] 屠 其 璞, 邓 自 旺, 周 晓 兰. 中 国 气 温 异 常 的 区 域 特 征 研 究. 气 象 学 报, 000, 58(3): [0] 沙 万 英, 邵 雪 梅, 黄 玫. 0 世 纪 80 年 代 以 来 中 国 的 气 候 变 暖 及 其 对 自 然 区 域 界 线 的 影 响. 中 国 科 学 : D 辑, 00, 3(4): [1] 任 国 玉, 徐 铭 志, 初 子 莹, 等. 近 54 年 中 国 地 面 气 温 变 化. 气 候 与 环 境 研 究, 005, 10(4): [] 唐 国 利, 任 国 玉. 近 百 年 中 国 地 表 气 温 变 化 趋 势 的 再 分 析. 气 候 与 环 境 研 究, 005, 10(4): [3] 钱 维 宏, 符 娇 兰, 张 玮 玮, 等. 近 40 年 中 国 平 均 气 候 与 极 值 气 候 变 化 的 概 述. 地 球 科 学 进 展, 007, 3(7): [4] 王 鹏 祥, 杨 金 虎, 张 强, 等. 近 半 个 世 纪 来 中 国 西 北 地 面 气 候 变 化 基 本 特 征. 地 球 科 学 进 展, 007, 3(6): [5] 周 天 军, 赵 宗 慈. 0 世 纪 中 国 气 候 变 暖 的 归 因 分 析. 气 候 变 化 研 究 进 展, 006, (1): 8-3. [6] 邓 振 镛, 张 强, 徐 金 芳, 等. 高 温 热 浪 与 干 热 风 的 危 害 特 征 比 较 研 究. 地 球 科 学 进 展, 009, 4(8): [7] 朱 乾 根, 林 锦 瑞, 寿 绍 文, 等. 天 气 学 原 理 和 方 法. 北 京 : 气 象 出 版 社, 1993: 40. The Temporal ad Spatial Distributios ad Circulatio Features of High Temperature Days durig last 50 years i Shaxi MIAO Aimei 1, JIA Lidog, LI Miao 3, FAN Guaghai 4 (1. Shaxi Meteorological Observatory, Taiyua , Chia;. Shaxi Meteorological Bureau, Taiyua 03000, Chia; 3. Shaxi Meteorological Scietific ad Techological Service Ceter, Taiyua 03000, Chia; 4. Shaxi Meteorological Traiig Ceter,Taiyua 03001, Chia) Abstract: With the high-low air meteorological observatioal data, the origial meteorological record, mothly report ad meteorological iformatio of 109 statios durig archived by Shaxi Meteorological Iformatio Ceter, takig the highest temperatures of 35, 37 ad 40 as idexes, this paper studies the temporal ad spatial distributios, chagig tred ad circulatio features of high temperature days i Shaxi. The results are show as follows. (1) The earliest high temperature day appears i mid-april i Shaxi, ad the latest appears i mid- September, the days with high temperatures of 35, 37 ad 40 are i late Jue. () The high temperature days decrease with the icrease of latitude ad sea level elevatio. The areas with high temperatures of 40 are mostly cetralized i Yucheg ad Life. (3) The high temperature days of 35 show a risig tred durig Durig the 31-year period from 1979 to 008, the high temperature statio frequecies are icreased 153 times per 10a. After eterig the 1990s, ot oly the high temperature days, but also the duratio, stregth, rage of the high temperature are icreased. (4) There are three types of 500 hpa circulatio patters which ca ifluece Shaxi high temperature: zoal type of the horse latitude high, meridioal type of the horse latitude high, ad cotrollig type of cotietal pressure ridge. Uder some special flow patter cofiguratios, T 850 5, T , T 850 6, T , T 850 8, T , T ad T are critical values for 35, 37 ad 40 high temperature weather forecasts uder the ifluece of wid directios i differet regios i Shaxi. Key words: high temperature days; temporal ad spatial distributio; chagig tred; circulatio feature; forecast idex; Shaxi 本 文 引 用 格 式 : 苗 爱 梅, 贾 利 冬, 李 苗, 等. 近 50 年 山 西 高 温 日 的 时 空 分 布 及 环 流 特 征. 地 理 科 学 进 展, 011, 30(7):