使用喀什气象站1970~2009年的夏季平均气温、最高气温、最低气温等40年长序列气象资料,应用Excel软件所提供的统计工具,分析了喀什近40年来夏季温度的统计特征及变化规律。并利用2011年8月1日至10日Ncep 1˚*1˚再分析资料、结合地面及各高度层实况资料对本次高温过程的成因进行了分析,得出喀什市近40年夏季高温日,呈缓慢减少趋势,其中70年代是夏季高温高发时期,而90年代是高温发生偏少时期;7月是喀什市夏季高温发生偏多时期,而6、8月夏季高温发生相对较少;南亚高压中心北抬和北非副高纬向东扩,是造成此次高温过程的重要原因;此次高温过程,大气由地面热低压逐渐发展为高空高压控制,各层系统配合较一致,在这种高底层配置下,喀什市容易出现高温天气等结论。 Using the 40-year series meteorological data of summer mean temperature, maximum temperature and minimum temperature from 1970 to 2009 in Kashgar meteorological station, and using the statistical tools provided by Excel software, the statistical characteristics and variation rules of summer temperature in Kashgar in recent 40 years are analyzed. Based on the NCEP 1˚ * 1˚ reanalysis data from August 1 to 10, 2011, combined with the actual data of the ground and each altitude layer, the causes of the high temperature process are analyzed. The results show that the summer high temperature days in Kashgar City in recent 40 years show a slow decreasing trend, in which the summer high temperature occurred in the 1970 s, and the high temperature occurred less in the 1990 s; the summer high temperature occurred more in July, while the summer high temperature occurred less in June and August. The northward uplift of the South Asia high center and the eastward expansion of the sub high latitude in North Africa are the important reasons for the high temperature process. In the process of high temperature, the atmosphere is gradually controlled from the ground thermal low pressure to the high-altitude high pressure, and the coordination of each layer system is relatively consistent. In this configuration of high and low layers, Kashgar City is prone to high temperature weather.
使用喀什气象站1970~2009年的夏季平均气温、最高气温、最低气温等40年长序列气象资料,应用Excel软件所提供的统计工具,分析了喀什近40年来夏季温度的统计特征及变化规律。并利用2011年8月1日至10日Ncep 1˚*1˚再分析资料、结合地面及各高度层实况资料对本次高温过程的成因进行了分析,得出喀什市近40年夏季高温日,呈缓慢减少趋势,其中70年代是夏季高温高发时期,而90年代是高温发生偏少时期;7月是喀什市夏季高温发生偏多时期,而6、8月夏季高温发生相对较少;南亚高压中心北抬和北非副高纬向东扩,是造成此次高温过程的重要原因;此次高温过程,大气由地面热低压逐渐发展为高空高压控制,各层系统配合较一致,在这种高底层配置下,喀什市容易出现高温天气等结论。
喀什市,夏季,极端高温
Mavlan Kader1, Nurbiye Tunyaz2,3*, Rahyila Yunus4
1Xinjiang Airport Group Co., Ltd., Urumchi Xinjiang
2Center for Central Asia Atmospheric Science Research, Urumchi Xinjiang
3Kashgar Meteorological Observatory of Xinjiang, Kashgar Xinjiang
4Hami Meteorological Observatory of Xinjiang, Hami Xinjiang
Received: Feb. 25th, 2021; accepted: Mar. 19th, 2021; published: Mar. 26th, 2021
Using the 40-year series meteorological data of summer mean temperature, maximum temperature and minimum temperature from 1970 to 2009 in Kashgar meteorological station, and using the statistical tools provided by Excel software, the statistical characteristics and variation rules of summer temperature in Kashgar in recent 40 years are analyzed. Based on the NCEP 1˚ * 1˚ reanalysis data from August 1 to 10, 2011, combined with the actual data of the ground and each altitude layer, the causes of the high temperature process are analyzed. The results show that the summer high temperature days in Kashgar City in recent 40 years show a slow decreasing trend, in which the summer high temperature occurred in the 1970 s, and the high temperature occurred less in the 1990 s; the summer high temperature occurred more in July, while the summer high temperature occurred less in June and August. The northward uplift of the South Asia high center and the eastward expansion of the sub high latitude in North Africa are the important reasons for the high temperature process. In the process of high temperature, the atmosphere is gradually controlled from the ground thermal low pressure to the high-altitude high pressure, and the coordination of each layer system is relatively consistent. In this configuration of high and low layers, Kashgar City is prone to high temperature weather.
Keywords:Kashgar City, Summer, Extreme High Temperature
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过去100多年间,全球平均地面气温已升高了0.3℃~6℃,全球平均地面气温增加的幅度为1.5℃~4.5℃。资料分析表明,北半球增温主要集中在夜间和冬季,夏季气温增加不大,但高温日数有些增加 [
位于我国西部南疆盆地的喀什地区,其北有天山南脉横卧,西有帕米尔高原耸立,南部是绵亘东西的喀喇昆仑山,东部为一望无垠的塔克拉玛干大沙漠。整个地势由西南向东北倾斜。地貌轮廊是由稳定的塔里木盆地、天山、昆仑山地槽褶皱带为主的构造单元组成。受山脉阻挡,印度洋的湿润气流及北冰洋的寒冷气流较难到达该地区,造成喀什地区干旱炎热的暖温带的荒漠景观。而目前对喀什市温度变化特征的研究还很少,特别是高温天气对气候所造成的影响研究尚处于起步阶段。极端高温天气的频繁发生是表征气候变化的主要表现之一。研究当地高温天气,了解气温变化趋势对于合理进行农牧业生产布局、调整种植结构有着十分重要的意义。
中国气象局规定日最高气温 ≥ 35℃为高温日,连续3 d以上的高温天气称为高温热浪。由于中国幅员辽阔,气候差异很大,中国气象局同时还规定,各省市区可以根据本地天气气候特征规定界限温度值 [
高温天气的危害是多方面的。高温持续时间长的高温天气它危害人体健康,使人体不能适应环境,超过人体的耐受极限,从而导致疾病的发生或加重,甚至死亡。影响正常的生产和生活,造成城市用水、用电紧张。对农林牧业生产的危害特别严重,持续高温少雨,极易造成干旱,影响植物生长发育,使农林牧业的产量和品质下降,当高温天气频繁发生,大气降水量就会明显减少,高温还加快了土壤水分蒸发速度,使土壤水分迅速下降,夏季高温酷暑天气伴随着大气干旱和土壤干旱同时发生,从而造成严重干旱的发生或加重干旱的严重程度,使农作物严重受损,也极易引发森林或草原火灾。因此对高温天气的形成机理,高温预报的研究非常有价值意义。
如果把日最高温度 ≥ 35.0℃记为一个高温日,则图1为喀什市40年夏季高温日随时间变化及线性趋势图,图2为喀什市夏季高温日年代变化统计,图3为喀什市高温日累年月统计。
从图1可以看出,70年代和80年代中期,喀什市处于夏季高温日偏多时期,其中1973年创40年最高值。到80年代后期虽然夏季高温日数有小的波动但总体趋势偏少,其中1987年、1989年、1991年、1992年夏季没有出现高温日。从图2的统计结果可以看出70年代夏季高温日发生次数明显比同其他年代偏多,其中90年代最少。而分析图3发现,7月份为夏季高温的频发时期。40年内喀什市高温天气共发生了147天,占40年高温日总和的52.3%。6、7月为夏季高温日发生偏少时期。
由以上得出结论:喀什市近40年夏季高温日,主要表现为缓慢减少趋势,7月是夏季高温相对频发时期。其中还可以发现往往高温日数偏多年的次年,高温日数会有所减少,但这种小的周期性变化特征是否稳定需要进一步研究。
表1给出2011年8月3~9日喀什市的最高、最低气温,以及日较差,由表中数据可知,3日最高温度只有33.6℃,而6日升高为38℃,高温天气持续5天。但从日较差变化来看,5日增温幅度为18.4℃,而7日增温幅度为12.8℃。日较差以这次高温过程出现极值的天为界限,前期表现为增大高而后期表现为减小,至9日喀什市高温天气结束,日较差为12.5℃。
图1. 喀什市历年夏季高温日数变化及线性趋势,实线:夏季高温日数,虚线:夏季高温日数趋势线
图2. 喀什市夏季高温日数年代变化统计
图3. 喀什市高温日数累年月统计
日期 | Tmax˚C | Tmin˚C | (Tmax-Tmin) ˚C |
---|---|---|---|
8月3日 | 33.6 | 17.9 | 15.7 |
8月4日 | 35.9 | 18 | 17.9 |
8月5日 | 37.3 | 18.9 | 18.4 |
8月6日 | 38 | 20.2 | 18.2 |
8月7日 | 37.4 | 24.6 | 12.8 |
8月8日 | 36.1 | 21.1 | 15 |
8月9日 | 32.5 | 20 | 12.5 |
表1. 2011年8月3日~9日喀什市最高、最低气温以及日较差(单位:℃)
短期天气预报的主要对象是高空长、短波和地面的锋面系统,而长波系统的演变受超长波系统和大范围环流形式的制约和影响 [
图4. 高空100 hPa高度场分析;(a) 8月2日UTC00时100 hPa高度场;(b) 8月5日UTC00时100 hPa高度场
图5. 高空500 hPa高度场分析;(a) 8月2日UTC00时500 hPa高度场;(b) 8月5日UTC00时500 hPa高度场
高空系统和地面系统是相互联系并互有影响的。实践表明,高空形式是天气过程的背景而地面系统的发生发展直接影响当地天气变化 [
图6. 海平面气压场分析;(a) 8月2日UTC00时海平面气压场;(b) 8月5日UTC00时海平面气压场
经验指出,在盛夏季节、北非高压一般为带状高压,有时与伊朗高压连成一体,但其高压中心活动范围只限于北非大陆,它既有东移和西退过程也有北进和南衰过程,但较多见的是高压分裂过程 [
温度平流作用是高空槽、脊发展的重要原因,在高温天气过程中,暖性高压系统的建立、较长时间的维持旺盛、减弱崩溃都与高空温度平流作用息息相关。分析表明:对流层中层的暖平流对大陆暖高压系统的发展强盛起到关键作用,通常在暖高压系统的上游(西部、北部)维持暖平流时,暖高压系统将发展并维持强盛状态,当暖高压系统北部出现较强的冷平流时,暖高压系统将很快崩溃。因此,对流层中层的冷、暖平流分布特征对南疆西部高温天气的形成非常重要。此次高温过程,极地不断有新生冷空气,堆积南下,温度场(图7)上表现为500 hPa从极地指向乌拉尔北部上空,存在中心值为−24℃的冷空气中心的逐渐东移,温度槽始终落后高度槽,使得乌拉尔地区槽得到冷空气补充,不断加深南压,最终导致前一节所述的北非高压分裂部分东移与伊朗高压合并,588线经伊朗地区控制南疆西北部。
图7. 500 hPa温度场分析;(a) 8月2日UTC00时500 hPa温度场 (b) 8月5日UTC00时500 hPa温度场
1) 喀什市近40年夏季高温日,呈缓慢减少趋势,其中70年代是夏季高温高发时期,而90年代是高温发生偏少时期。
2) 喀什市高温日,有明显的年代变化。70年代和80年代中期,喀什市处于夏季高温日发生偏多时期,其中1973年创40年最高值。而80年代后期以后虽然夏季高温日数随时间有小的波动但总体趋势偏少,其中1987年、1989年、1991年、1992年夏季都没有出现高温日。
3) 7月是喀什市夏季高温发生偏多时期,而6、8月夏季高温发生相对较少。
4) 南亚高压中心北抬和北非副高纬向东扩,是造成此次高温过程的重要原因。
5) 此次高温过程,大气由地面热低压逐渐发展为高空高压控制,各层系统配合较一致,在这种高底层配置下,喀什市容易出现高温天气。
6) 上游欧洲西海岸低槽加深南压,促使北非高压分裂部分东移与伊朗高压合并,是此次高温过程的关键因子。
7) 极地冷空气堆积南下是此次高温过程发生的必要条件。
曼吾拉•卡德尔,努尔比亚•吐尼牙孜,热依拉•玉努斯. 新疆喀什市高温天气气候特征及一次高温天气过程分析Climatic Characteristics of High Temperature Weather and Analysis of a High Temperature Weather Process in Kashgar, Xinjiang[J]. 气候变化研究快报, 2021, 10(02): 161-168. https://doi.org/10.12677/CCRL.2021.102019