第３２卷第４期 气象研究与应用 Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．４ Ｄｅｅ．２０１１ ２０１１年１２月 Ｊ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＭＥ ＩＥ０Ｒ０Ｌ０ＧＩＣＡＬ ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＡＰＰＵＣＡＴ【０Ｎ 文章编号：１６７３—８４１１（２０１１）０４—００１３—０４ ２０１０年广西高温热浪气象灾害成因分析 覃卫坚 ，李耀先 （１．广西区气候中心，广西南宁５３００２２；２．广西气象学会，广西南宁５３００２２） 摘要：利用１９５１—２０１０年广西气温资料和ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ再分析资料，使用Ｍｏｒｌｅｔ小波分析等方法．分析得到广西高 温酷热天气有增高的变化趋势，具有１２～１４ａ和ｌＯａ周期变化特征。２０１０年７－９月广西多次出现持续性大范围高温天 气，多站次打破当地历史同期极端最高气温记录，主要成因为：副热带高压强度偏强、位置脊线偏西、广西受强盛的副 热带高压控制。当热带气旋中心位于（２０ ２４ｏＮ，１１６ １２１。Ｅ）区域时，通常广西刚好受到热带气旋下沉气流影响，下沉气 流加热增温导致广西高温天气的发生。２０１０年夏季极涡面积偏小、位置长期偏向西半球，导致影响我国的冷空气偏弱， 也广西高温天气发生的原因之一。 关键词：广西；高温；副热带高压；台风 中图分类号：Ｐ４６ 文献标识码：Ａ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ２０１０ Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｈｅａｔ Ｗａｖｅ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｄｉｓａｓｔｅｒｓ ｉｎ Ｇｕａｎｇｘｉ Ｑｉｎ Ｗｅｉ－ｊｉａｎ Ｌｉ Ｙａｏ－ｘｉａｎ （１ Ｇｕａｎｇｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｎａｎｎｉｎｇ Ｇｕａｎｇｘｉ ５３００２２； ２ Ｇｕａｎｇｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｎａｎｎｉｎｇ Ｇｕａｎｇｘｉ ５３００２２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄａｉｌｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄａｔａ ｏｆ Ｇｕａｎｇｘｉ ａｎｄ ｔｈｅ ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ ｒｅａｎａｌｙｓｉｓ ｄａｔａ ｄｕｒｉｎｇ １９５１－２０１０，ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ２０１０ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ Ｍｏｒｌｅｔ ｗａｖｅｌｅｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｘｈｉｂｉｔｓ ａ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｎ ａ ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ ｂａｓｉｓ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓ，ａｌｌ ｗｉｔｈ ｓｔｒｏｎｇｅｒ １２—１４ ａｎｄ １０－ｙｅａｄｙ ｐｅｒｉｏｄｓ．Ｔｈｅ ｐａｒｔｉａｌ ｓｔｒｏｎｇ ｏｆ ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｓｈｉｆｔｅｄ ｗｅｓｔｗａｒｄ ｏｆ ｒｉｄｇｅ ｌｉｎｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄ ｄｏｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇ ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓ ａｒｅ ａｌｌ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃａｕｓｅ ｏｆ ｍａｘｉｍｕｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ２０１０．Ｔｈｅ ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｔｙｐｈｏｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ（２０￣２４７Ｎ，１１６－１２１７Ｅ）ａｎｄ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｐａｒｔｓ ｏｆ Ｇｕａｎｇｘｉ ａｒｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｄｏｗｎｗａｒｄ ｃｕｒｒｅｎｔ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｓｍａｌｌ ａｒｅａ ｓｉｚｅ ｏｆ ｐｏｌａｒ ｖｏｒｔｅｘ ｉｎ ２０１０ ｓｕｍｍｅｒ ｗａｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｐｏｌａｒ ｖｏｒｔｅｘ ｔｏｗａｒｄｓ Ｗｅｓｔｅｒｎ Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ ｌｅａｄ ｔｏ ｔｈｅ ｗｅａｋｅｎｉｎｇ ｉｎｖａｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ａｉｒｓ．ａｎｄ ｔｈｉｓ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｃａｕｓｅ Ｑｆ ｈｏｔ ｗｅａｔｈｅｒ ｉｎ Ｇｕａｎｇｘｉ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｇｕａｎｇｘｉ；ｍａｘｉｍｕｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ ａｎｔｉｃｙｃｌｏｎｅ；ｔｙｐｈｏｏｎ 引言 全球气候变暖已经是不争的事实。据ＩＰＣＣ第 四报告中得到，自１８６０年以来全球地面平均温度增 世纪高温热浪天气可能会更大程度地威胁着人类的 健康，尤其是在城市［ 。２０１０年人夏以来，一股股热 浪频繁袭击北半球，俄罗斯、美国、中国、日本以及欧 洲一些国家经历了几十年甚至百年不遇的高温天 高了０．７５ｃＩ＝［ 。伴随着全球气候变暖的趋势．在２１ 收稿日期：２０１１－０９—１５ 气。世界气象组织在其网站上发表公报指出，２０１０ 基金项目：广西科学基金资助项目（桂科青０９９１０６０） 作者简介：覃卫坚（１９７１一），男（壮），广西上林县人，博士研究生，高级工程师，主要从事天气气候动力学研究 １４ 气象研究与应用 ３２卷 年全球平均气温比１９６１～１９９０年问的平均气温高 出了０．５３ｏＣ，２０１０年与２００５、１９９８年共同成为全球 自１８５０年有气象记录以来最热的年份。 受全球气候影响，２０１０年７－９月广西多次出现 持续性大范围高温天气，多站次打破当地历史同期 极端最高气温记录。高温热浪天气加大了广西电网 的用电负荷．有些城市的负荷突破了历史记录，实行 了拉闸限电措施，这给工农业生产和人们的生活造 成了重大影响：在高温天气过程期间，患肠道感染、 上呼吸道感染、支气管炎、中暑等疾病患者明显增 多，其中邕宁区有１人中暑身亡［３］。本文利用广西气 象资料分析高温天气的气候变化特征，分析２０１０年 高温热浪天气的成因，为天气气候预报提供有利的 参考 １资料与方法 本文使用１９５１－２０１０年广西８０个气象观测站 的气温观测资料、ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ（美国国家环境预测 中心／国家大气研究中心）５００ｈＰａ高度场及各高度 层风场的全球再分析资料。高温Ｅｔ数指的是日最高 气温≥３５℃的天数。气候概况及气象灾害资料来自 于２０１０年广西气候影响评价。 ２ ２０１０年高温热浪天气概况 ７月，广西高温日数多，全区日最高气温≥３５ｃＩ二 共有８７０站日，平均高温日数９．８天，居近５Ｏ年来 同期高温日数最多的第５位；持续高温天气过程主 要出现在崇左市、百色市、南宁市北部及梧州市。最 严重的高温时段有：７月１～１６日全区出现持续性高 温天气。日最高气温≥３５℃多达７６７站日，其中５ 日、７日、８日、１３日和１５日的日最高气温≥３５ｏｃ的 县（市）达６０个以上，德保、凭祥、上思、崇左、龙州和 乐业打破当地建站以来历年７月极端最高气温记 录。 ８月，广西日最高气温≥３５℃的高温天气有７０３ 站日，全区平均高温日数７．８天，比常年同期偏多 ２．７天。高温天气主要出现在上、中旬和下旬初。８月 ２ １５日，广西出现持续性高温天气过程，日最高气 温≥３５℃有４８９站日，其中５日、９日、１０日最高气 温≥３５℃的县（市）在５０个以上，资源、全州、龙胜、 阳朔打破当地８月极端最高气温历史记录。８月 ２１～２３日，广西有１９～４７个县（市）日最高气温≥ ３５℃，其中２２日高温范围最大，全区有４７个县（市） 最高气温在３５℃以上。 ９月。广西大部地区出现高温天气，日最高气 温≥３５℃共有４２２站日，全区平均高温日数为４．７ 天，比常年同期偏多３．５天，偏多程度居１９５１年以 来同期第４位。受１０号热带风暴“莫兰蒂”外围下沉 气流影响，９月８日，全区６６站出现日最高气温≥ ３５℃的高温天气，其中日最高气温≥３７℃的有５个 站。９月ｌ８～２０日，广西出现大范围高温天气，其中 １８日５３站；１９日６６站，资源日最高气温为３７．１ｏＣ， 突破建站以来９月极端最高气温记录；２０日７７站． 其中临桂、东兰的日最高气温分别达３８．３℃和 ３８．２ｃ【＝，突破当地建站以来９月极端最高气温记录。 ３广西历年高温热浪天气气候变化特 征分析 ３．１广西高温热浪天气年际变化特征分析 图１ａ为６０年以来广西高温日数变化图．图中 的趋势线为一元线性回归方程，由图可见广西高温 日数有增加的趋势，回归系数为０．６天／ｌＯａ，即平均 每ｌ０年增加０．６天高温日。广西高温日数年代变化 有明显的阶段性特点。６Ｏ年代有明显的减低趋势。 从１９６３年２２．３天逐年下降到１９７３年的最低值３．８ 天，到１９７３年后发生转折转变为逐年上升的趋势， １９９０年达到峰值２７．０天（为历史第二多年），随后 下降到１９９７年的５．６天。近年来高温日数有显著的 增多趋势，２００９年达到了最大值，高达２８．１天，为 历史最多年。２０１０年为２２．３天，处于历史最多的第 四位。 ３．２广西高温日数周期性分析 采用Ｍｏｒｌｅｔ小波分析方法对广西１９５１－２０１０ 年高温天气进行周期性分析，小波分析是一种信号 的时间一频率分析方法，具有多分辨率分析的特点， 在时频两域都能反映出信号的振幅、位相和功率的 局部变化特征。由小波系数图（图１ｂ）可看出广西高 温天气有明显的周期变化特征．主要特征为有较强 的１２—１４ａ和１Ｏａ周期振荡信号，１９５５ １９８７年期间 存在着１２ １４ａ周期信号．可以看出期间经历了 １９５５ １９６１年偏少一１９６２～１９６８年偏多一１９６９— １９７５年偏少－＋１９７６—１９８１年偏多 ｌ９８２～１９８７年偏 少５个循环：１９９３～２００７年有明显的ｌＯａ周期信号， 期间经历了１９９３—１９９７年偏少一１９９８～２００２年偏 多一２００３ ２００７年偏少３个循环，２０１０年处于偏多 期 ４期 覃卫坚，李耀先：２０１０年广西高温热浪气象灾害成因分析 １５ ～ 嘶 ／＝㈨ １９５１ １９５６ １９６１ １９６６ ｉ９７１ １９７６ １９８１ ｉ９８６ Ｉ９９１ １９９６ ２００１ ２００６ 年份 图１ １９５１—２０１０年广西高温日数年际变化（ａ）和小波系数（ｂ）图 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｉｎｔｅｒａｎｎｕａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｏｆ ａｎｎｕａｌ ｍａｘｉｍｕｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄａｙｓ（ａ）ａｎｄ ｒｅａｌ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｖｅｌｅｔ ｃ０ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ（ｂ）ｄｕ ｒｉｎｇ １ ９５１－２０１ ０ ４ ２０１０年广西高温热浪气象灾害成 因分析 ４．１副热带高压的影响 在南北半球的副热带地区各存在一带状的位势 高度高值带或带状高压，被称为副热带高压。东亚副 热带高压是一个深厚的暖性高压系统，一个地区在 它控制下一般为高温少雨天气。夏季副热带高压在 西伸过程中，西侧通常存在着非绝热加热作用，下沉 增温使近地面大气温度急升 ］。图２为沿着２３．５。Ｎ 的５００ｈＰａ高度场及距平时间经度剖面图，从图中可 以看出，７月１日开始副热带高压加强西伸，５８８线 覆盖了广西大部分地区，１～１６ Ｅｔ全区出现持续性高 温天气，１７日副热带高压减弱东退，高温结束；８月 １ １３副热带高压又一次明显加强西伸，受其控制２～ １５日广西出现持续性高温天气过程。１６日减弱东 退，高温天气减少；２０日副高再次加强西伸，２１～２３ 日广西有１９～４７个县（市）日最高气温≥３５℃；９月 １８ ２０日受副热带高压控制广西又出现了大范围高 温天气。从这些高温过程的环流变化来看，每次高 温过程一般都有副热带高压加强西伸的过程．因此 强盛的副热带高压控制是高温酷热的主要原因。 ４．２台风外围下沉气流的影响 我们通常可见当台风位于台湾、福建附近区域 图２ ５Ｏ０ｈＰａ高度场及距平时间经度剖面图（单位：） （阴影为距平值大于４） Ｆｉｇ．２ Ｈｅｉｇｈｔ－ｔｅｍｐｏｒａｌ ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ５００ ｈＰａ ｇｅｏｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｈｅｉｇｈｔ（ｕｎｉｔ：）（Ｓｈａｄｅｄ ｒｅｇｉｏｎｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ａｎｏｍａｌｙ ｖａｌｕｅｓ ｌａｒｇｅｒ ｔｈａｎ ４） 时，广西常常受其下沉气流影响，多为晴朗高温天 气，而台风离开该区域或未进入该区域时，广西常常 不受其下沉气流影响，如台风往北移动．常使热带辐 合带北抬，使广西发生降水。因此考虑广西受台风外 围下沉气流影响时，台风所处的位置是关键。２０１０ 年８月３１日～９月２日有３个热带气旋“狮子山”、 “南川Ｉ”、“圆规”共同存在西太平洋海上，期间只有２ 日广西东南部共１９个站出现了高温．原因为２日 “南川”“圆规”已北上登陆减弱或消失。热带风暴“狮 子山”刚好位于福建漳浦，其下沉气流正好影响到桂 东南地区，引起该地区发生高温热浪天气。第ｌ０号 台风“莫兰蒂”９月８日０５时在我国台湾省恒春半 岛鹅銮鼻南偏东方大约９５公里的海面上生成，１０ 日在福建石狮沿海登陆，期间８日广西６３站出现了 高温天气，９日高温站数减少到２３个，１０日基本无 高温．这跟台风的位置有关。台风北移后广西受到的 下沉气流的影响逐渐减少。１９日第１１号超强台风 “凡亚比”在台湾花莲县附近沿海登陆，２０日在福建 漳浦县沿海再次登陆，为２０１０年西北太平洋和南海 海域最强的台风，１８～２０日广西大部分地区出现了 高温天气．其中９月１９日广西出现了大范围的高温 酷热天气，总共有６６站日最高气温≥３５℃，如９月 １９日沿着纬度２３．５度流场经度剖面图可见（图３）， 台风上升气流支位于１ １５ １２０。Ｅ．下沉气流支位于 １０３ １０８。Ｅ，广西刚好处于下沉支范围，上升支和下 沉支之间距离约为４００公里。通过分析多个台风外 围气流影响表明，从一般台风活动尺度来看，当热带 气旋大概位于（２Ｏ～２４。Ｎ，１１６～１２１。Ｅ）区域时，通常 广西刚好受到其下沉气流影响，为晴朗高温天气。因 此台风外围下沉气流的影响也是广西高温热浪天气 的重要原因之一。 气象研究与应用 ３２卷 图３ ２０１０年９月１９ Ｅｌ沿着北纬２３．５。Ｎ流场经度剖面图 Ｆｉｇ．３ Ｌａｔｉｔｕｄｅ－ｈｅｉｇｈｔ ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ａｌｏｎｇ ２３．５。Ｎ ｏｎ １ ９ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ｉｎ ２０１ ０ ４．３极涡的影响 广西高温热浪天气还与北方冷空气活动息息相 关．如果冷空气强度强南下会使广西降水和气温下 降，而冷空气南下又受极涡位置及其强度的影响。通 常在极地东南侧即我国东北地区以北、日本海以北 地区，以及北欧以北的地区，分别存在着两个极涡中 心，图４为２０１０年７￣９月５００ｈＰａ高度距平场合成 图，从图中可以看出，极涡面积偏小，强极涡中心位 置位于俄罗斯西部地区，位置偏西，亚洲大陆高度场 基本为正距平，使得我国高纬度气流表现为比较平 直的环流，在这种平直环流上冷空气活动势力较弱， 对广西影响较小，控制广西的副热带高压基本不受 其影响，维持强度偏强的特点。因此７￣９月极涡面 积偏小、位置长期偏向西半球，导致影响我国的冷空 气弱是广西发生高温热浪天气的原因之一。 图４ ２０１０年７￣９月５００ｈＰａ高度距平图 Ｆｉｇ．４ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ５００ ｈＰａ ａｎｏｍａｌｙ ｇｅｏｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｈｅｉｇｈｔ （ｕｎｉｔ：）ｆｒ０ｍ Ｊｕｌｙ ｔｏ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ｉｎ ２０１０ ５ 小结 （１）、从历年广西高温日数的气候趋势变化来 看，总体上高温天气有增高的趋势，变化具有明显的 阶段性特点，６０年代初到７０年代初有减少的趋势， ７０年代初到９Ｏ年代初有增多的趋势，９Ｏ年代前期 有一个减少的趋势，９Ｏ年代后期以后呈增多的趋 势。高温酷热天气还有１２—１４ａ和１０ａ周期变化特 征。２０１０年高温热浪天气是在高温日数增加趋势及 偏多期的背景下产生的。 （２）、２０１０年夏季副热带高压强度偏强、位置脊 线偏西、受强盛的副热带高压控制是广西高温酷热 的主要原因。当热带气旋大概位于（２Ｏ～２４ｏＮ，１ｌ６～ １２１。Ｅ）区域时，通常广西刚好受到其下沉气流影响， 台风外围下沉气流加热增温造成广西高温热浪天 气。２０１０年７￣９月极涡面积偏小、位置长期偏向西 半球，导致影响我国的冷空气偏弱，也是广西发生高 温热浪天气的原因之一。 参考文献 ［１］ＩＰＣＣ．Ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ ２００７：ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｓｃｉｅｎｃｅ ｂａ－ ｓｉｓ：Ｓｕｍｍａｒｙ ｆｏｒ ｐｏｌｉｅｙｍａｋｅｒｓ［Ｒ］．Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ： Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ，２００７ ［２］Ｂｕｒｒｏｕｇｈｓ，Ｗ—Ｃｌｉｍａｔｅ：ｉｎｔｏ ｔｈｅ ２１ｓｔ ｃｅｎｔｕｒｙ［Ｒ］． Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ：Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ 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