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 030006;. 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 1958-008 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 35 37 40 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, 35 37 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 31984-008 年,35 以 上 的 高 温 日 数 整 体 呈 上 升 趋 势 ;1979-008 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 850 5 T 700 13,T 850 6 T 700 14,T 850 8 T 700 15,T 850 3 T 700 16 是 山 西 省 不 同 区 域 不 同 风 向 影 响 时, 35 37 40 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 :011-04. 基 金 项 目 : 山 西 省 科 技 攻 关 项 目 (0090311083) 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 E-mail: mam16@163.com 837-845 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 35 37 40 的 日 数 作 为 定 量 表 征 指 标, 全 省 只 要 有 1 个 站 出 现 35 37 40 的 高 温 天 气, 即 记 为 1 个 35 37 40 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
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 1958-008 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 1958-008 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 1958-008 年 的 51 年 35 37 40 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 1958-008 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 1958-008 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 1 1958-008 年 35 37 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 1958-008
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 :1958-008 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 ;1958-1984 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 10 39 N 38 N 7 5 0 15 10 39 N 38 N 7.5 5 4 3.5 5 1.5 37 N 3 37 N 1 36 N 1 0 36 N 0.5 0.5 0-1 -1 35 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 0.8 0.7 39 N 0.6 0.5 39 N 0.4 38 N 0.3 0. 38 N 0.15 37 N 36 N 35 N 0.1 0 0.05 0.03 0-0.1 37 N 36 N 35 N 580 4480 3800 3300 800 300 1870 1570 170 99 91 83 75 67 580 380 180 111 E 11 E 113 E 114 E 111 E 11 E 113 E 114 E 图 1958-008 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 1958-008
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 1971-000 年 30 年 中 35 高 温 日 高 温 站 次 的 资 料 作 为 背 景 资 料, 选 取 了 1979-008 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) 1979-1996 年 高 温 站 次 变 化 平 稳,1997-008 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 :1997 001 00 005 年 35 的 高 温 站 次 分 别 达 到 :040 1443 1617 1830 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 :1977-007 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 1984-007 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 :11958-008 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 ;1958-1966 年 198-1988 年 是 持 续 性 高 温 过 程 较 少 的 年 代,1967-1981 年 1989-006 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 1958-008 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 1958-008 图 3b 1979-008 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 1979-008 多 项 式 多 项 式 多 项 式 大 于 年 份 年 份 年 份 图 4 1977-007 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 1977-007 的 高 温 日 数 4 环 流 特 征 分 析 4.1 500 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
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 6 7-9 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 7 5-6 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
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 4.3 850 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 1979-008 年, 在 不 同 环 流 影 响 下, 分 别 出 现 35 37 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 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
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 1977-007 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 1958-008 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 ; 35 37 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) 1958-1984 年,35 以 上 的 高 温 日 数 整 体 呈 下 降 趋 势 ;1984-008 年,35 以 上 的 高 温 日 数 整 体 呈 上 升 趋 势 ;1979-008 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) 1958-1966 年 198-1988 年 是 持 续 性 高 温 过 程 较 少 的 年 代,1967-1981 年 1989-006 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 850 5 T 700 13,T 850 6 T 700 14,T 850 8 T 700 15,T 850 3 T 700 16 是 山 西 省 不 同 区 域 不 同 风 向 影 响 时, 35 37 40 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): 53-56. [] Horto B. Geographical distributio of chages i maximum ad miimum temperatures. Atmospheric Research, 1995, 37(1): 101-117. [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): 1007-103. [4] Cooter E J, LeDuk S K. Recet frost data treds i the orther Uited States. Iteratioal Joural of Climatology, 1993, 15(1): 65-75. [5] Gruaz G, Rakova E, Razuvaev V. Idictors of climatechage for the Russia federatio. Climatic Chage, 1999, 4(): 19-4. [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): 193-1. [7] 任 福 民, 翟 盘 茂. 1951-1990 年 中 国 极 端 温 度 变 化 分 析. 大 气 科 学, 1998, (): 17-7. [8] Zhai P M, Sum A J, Re Fumi, et al. Chages of climate extremes i Chia. Climatic Chage, 1999, 4: 03-18. [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): 11-0. [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): 1-10. [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(): 30-38. [1] 苗 爱 梅, 武 捷, 贾 利 冬. 1958-008 年 山 西 气 温 变 化 的 特 征 及 趋 势 研 究. 地 球 科 学 进 展, 010, 5(3): 64-7. [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): 643-650 [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(): 145-150 [15] 李 克 让, 林 贤 超, 王 维 强. 近 四 十 年 来 我 国 气 温 的 长 期 变
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