苗運(yùn)玲，卓世新，李如琦，宋良孌，馮桂紅

（1.哈密地區(qū)氣象局，新疆哈密 839000；2.新疆氣象臺，新疆烏魯木齊 830002；3.鄯善縣氣象局，新疆鄯善 838000）

新疆哈密高溫氣候特征及其環(huán)流形勢分型

苗運(yùn)玲1，卓世新1，李如琦2，宋良孌3，馮桂紅1

（1.哈密地區(qū)氣象局，新疆哈密 839000；2.新疆氣象臺，新疆烏魯木齊 830002；3.鄯善縣氣象局，新疆鄯善 838000）

利用1961—2014年哈密國家基準(zhǔn)氣象觀測站5—9月逐日最高氣溫、極端最高氣溫和NCEP1°×1°再分析資料，統(tǒng)計(jì)分析哈密市高溫天氣的氣候特征及環(huán)流背景。結(jié)果表明：（1）哈密市高溫天氣具有明顯的時(shí)間變化特點(diǎn)，1961—1993年是偏少期，1994年以后明顯偏多，而近14 a是呈直線上升的趨勢，這與全球氣候變暖趨勢一致。（2）哈密市近54 a年平均高溫日數(shù)是35 d，主要集中在6—8月，7月最多。（3）高溫日數(shù)具有明顯的年際變化，最多為2002年出現(xiàn)60 d，最少為1993年僅出現(xiàn)了11 d。（4）新疆脊、伊朗副熱帶高壓與西太平洋副熱帶高壓的強(qiáng)弱和位置與高溫天氣有很好的對應(yīng)關(guān)系；哈密出現(xiàn)持續(xù)性高溫天氣過程在500 hPa高度場主要表現(xiàn)為三類環(huán)流類型:西太平洋副高西伸發(fā)展型、伊朗副高東伸發(fā)展型、西太平洋副高西伸發(fā)展與伊朗副高東伸發(fā)展共同作用型。

哈密；高溫；氣候特征；500 hPa環(huán)流

近百年來，地球氣候正經(jīng)歷著以全球氣候變暖為主要特征的顯著變化[1-2]，隨著全球氣候變暖和城市熱島效應(yīng)，將更有利于城市極端氣候事件的發(fā)生。極端溫度作為一種極端氣候事件，越來越引起許多氣象學(xué)者的關(guān)注。在全球氣候變暖背景下，世界各國高溫事件頻發(fā)，不利影響越來越突出，逐漸成為一種嚴(yán)重的氣象災(zāi)害[3-6]。Zhai等[7]發(fā)現(xiàn)1951—1999年中國高溫日數(shù)整體略微減少，但是西部地區(qū)高溫日數(shù)卻顯著增加；高榮等[8]分析了1956—2006年中國高溫日數(shù)的變化特征，發(fā)現(xiàn)該階段中國區(qū)域高溫日數(shù)總體呈現(xiàn)“增加—減少—增加”的趨勢；Ding等[9]則進(jìn)一步指出，除了西北地區(qū)外的中國大部分地區(qū)20世紀(jì)60—70年代高溫偏多，80年代偏少，90年代以后又增多，并強(qiáng)調(diào)進(jìn)入90年代以后整個中國地區(qū)的高溫日數(shù)均呈顯著的增多趨勢；徐金芳等[10]全面綜述了高溫?zé)崂藥淼臍庀鬄?zāi)害及其特點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)、類型，指出大氣環(huán)流異常是造成高溫?zé)崂说母驹?；辛渝等[11]利用小波分析和t檢驗(yàn)了新疆北部高溫日數(shù)的時(shí)空變化特征，發(fā)現(xiàn)北疆年平均高溫日數(shù)具有明顯的準(zhǔn)22年左右周期，呈現(xiàn)了“少—多—少—多”的階段性變化。此外還有許多學(xué)者對中國不同地區(qū)高溫的年際、年代際變化進(jìn)行了研究，得出了很多結(jié)論[12-15]。

高溫天氣特別是持續(xù)性高溫酷暑天氣往往會給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通安全和人們的日常生活帶來嚴(yán)重影響。持續(xù)性較長的高溫過程常常引起中暑、發(fā)燒等疾??；同時(shí)也會出現(xiàn)干旱少雨和蒸發(fā)量大的現(xiàn)象，使城市供水、供電設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，造成部分城市缺水缺電，嚴(yán)重影響廣大人民群眾生產(chǎn)生活。新疆位于我國西北端，處在亞歐大陸中部，遠(yuǎn)離海洋，周圍多山脈環(huán)繞，區(qū)內(nèi)多沙漠，是我國和世界上較大的干旱和半干旱地區(qū)[16]。哈密地處亞歐大陸腹地的新疆東部，具有很強(qiáng)的大陸性溫帶干旱氣候特點(diǎn)，下墊面多為荒漠、戈壁，極易吸收太陽輻射，加之近年來不斷增加城市建筑，有限的植被遭到不同程度的破壞，高溫日數(shù)呈明顯上升趨勢，持續(xù)的高溫酷暑天氣也不斷增加，給哈密市經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來了不同程度的危害。

阿依夏木·尼亞孜[17]對哈密地區(qū)1961—2005年溫度變化進(jìn)行了研究，指出哈密地區(qū)氣候是顯著增暖的，平均氣溫在夏季增暖幅度最大，20世紀(jì)90年代以后增暖幅度表現(xiàn)最明顯，21世紀(jì)增幅最大。邢芝芳[18]也指出哈密地區(qū)氣溫在1987年上升明顯，最大值出現(xiàn)在21世紀(jì)初期。二人均對哈密地區(qū)的氣溫變化進(jìn)行了研究，但對高溫的研究較少。哈密高溫天氣頻發(fā)眾所周知，因此準(zhǔn)確預(yù)報(bào)高溫天氣及時(shí)發(fā)布預(yù)警信號就顯得尤為重要，所以很有必要對該地區(qū)高溫氣候特征和環(huán)流形勢進(jìn)行深入分析，找出預(yù)報(bào)著眼點(diǎn)，以便有效提升預(yù)報(bào)服務(wù)質(zhì)量。

1 資料與方法

所用資料為哈密國家基準(zhǔn)氣象站1961—2014年5—9月逐日最高氣溫資料、極端最高氣溫和NCEP1°×1°再分析資料。本文將哈密市日最高氣溫≥35℃規(guī)定為一個高溫日，進(jìn)一步劃分為3個等級：≥35℃為一般高溫日，≥37℃為強(qiáng)高溫日，≥40℃為極端高溫日。某年首次出現(xiàn)高溫日的當(dāng)日定義為該年的高溫初日，最后一次出現(xiàn)當(dāng)日定義為該年的高溫終日。另外以連續(xù)高溫日數(shù)≥3 d為一個高溫期，根據(jù)高溫持續(xù)時(shí)間將高溫期劃分為4個級別，一級：3 d≤高溫日數(shù)＜5 d；二級：5 d≤高溫日數(shù)＜7 d；三級：7 d≤高溫日數(shù)＜10 d；四級：高溫日數(shù)≥10 d。

2 高溫日分布及其變化特征

2.1 高溫的年際變化特征

近54 a哈密市共出現(xiàn)高溫天數(shù)1 891 d，平均每年35 d。從圖1可以看出，高溫日數(shù)的年際變化比較明顯，最多年出現(xiàn)在2002年，達(dá)60 d；最少年出現(xiàn)在1993年，僅有11 d。一般高溫日共出現(xiàn)1 093 d，占總?cè)諗?shù)的57.8%，平均20.2 d/a，最多年出現(xiàn)在2002年，出現(xiàn)33 d；強(qiáng)高溫日出現(xiàn)706 d，占總?cè)諗?shù)的37.3%，平均13.1 d/a，最多年出現(xiàn)在2002年，達(dá)27 d；最少年出現(xiàn)在1993年，只有1 d。極端高溫日出現(xiàn)92 d，占總?cè)諗?shù)的4.9%，平均每年1.7 d，最多年出現(xiàn)在1986年，達(dá)9 d；其中54 a內(nèi)有19 a沒有出現(xiàn)極端高溫日。可見，哈密市的高溫天氣大多在35～40℃之間，占總高溫日的95.1%。本文規(guī)定高溫日數(shù)超過35 d的為多高溫年，多高溫年有1962、1965、1970、1972、1974、1978、1980、1982、1986、1991、1996—1999、2001、2002、2004—2012、2014年，共26 a。

由歷年高溫日數(shù)線性趨勢可以看出，高溫分布整體呈逐年上升趨勢，近14 a上升趨勢最明顯，不僅高溫日數(shù)增多，而且有高溫持續(xù)時(shí)間變長、強(qiáng)度增強(qiáng)趨勢。應(yīng)該與全球氣候變暖和城市發(fā)展有一定關(guān)系，有待進(jìn)一步探討。

2.2 高溫的月分布特征

哈密高溫在每年的5—9月都有發(fā)生，集中出現(xiàn)在6—8月，高溫日為1 770 d，占總高溫日數(shù)的93.6%；其中7月高溫日數(shù)為峰值，達(dá)到741 d，占總高溫日數(shù)的39.2%；強(qiáng)高溫日出現(xiàn)315 d，占強(qiáng)高溫總?cè)諗?shù)的44.6%；極端高溫出現(xiàn)58 d，占極端高溫總?cè)諗?shù)的60.4%（圖2）；其中7月中、下旬和8月上旬的高溫日數(shù)占總數(shù)的42.3%。5月出現(xiàn)高溫較少，只有83 d；而9月出現(xiàn)高溫更少，只有35 d。由此可見，哈密市高溫天氣高發(fā)期在7—8月，而7月中、下旬和8月上旬又是高溫天氣的相對集中期。

2.3 高溫初、終日年際變化特征

分析哈密市近54 a高溫初日逐年變化圖（圖3）可以看出，總體呈緩慢提前的趨勢（未通過0.05顯著性水平檢驗(yàn)），提前0.6 d/10 a（平均初日為5月25日）。從年代變化特征看，20世紀(jì)60年代高溫初日多出現(xiàn)在5月；70年代高溫初日多出現(xiàn)在6月；而從80年代到21世紀(jì)初期高溫初日又有所提前，再次回歸到5月。54 a中高溫最早初日出現(xiàn)在1997年5月3日，比常年提前了22 d，該年度出現(xiàn)高溫日數(shù)44 d，屬于多高溫年；其次是1972、1981年和1990年，均出現(xiàn)在5月6日，比常年提前19 d。最晚初日出現(xiàn)在1973年6月26日，比常年推后了32 d。

分析哈密市高溫終日逐年變化圖（圖4）可以看出，哈密市高溫總體呈推遲趨勢（未通過0.05顯著性水平檢驗(yàn)），推遲2 d/10 a（平均終日為8月28日）。從年代變化特征來看，20世紀(jì)60—80年代高溫多結(jié)束在8月下旬前期，較常年略偏早；90年代到21世紀(jì)初期高溫終日明顯推后，多在9月上旬。高溫最早終日出現(xiàn)在1981年7月28日，比常年提前了31 d，該年度高溫日數(shù)僅僅出現(xiàn)了19 d；最晚終日出現(xiàn)在1996年9月25日，比常年推后了28 d，該年度高溫日數(shù)出現(xiàn)了43 d，屬于多高溫年。

2.4 高溫天氣的年代際分布特征

根據(jù)哈密市近54 a高溫天氣分布情況可以分為三大階段（表1）：第一階段1961—1993年，為高溫天氣的偏少期（本文定義年高溫日數(shù)低于35 d為高溫偏少，年高溫日數(shù)高于35 d為高溫偏多）；第二階段1994—2000年，為高溫天氣的平穩(wěn)過渡期；第二階段2001—2014年，為高溫天氣的偏多期。若精細(xì)劃分，可以劃分為五個階段，其中可以把偏少期劃分為三個階段：第一階段1961—1974年為偏少期的下降階段；第二階段1975—1982年為偏少期的逐漸下降階段；第三階段1983—1993年為偏少期的明顯下降階段；第四階段1994—2000年為平均值附近的平穩(wěn)變化階段；第五階段2001—2014年為偏多期的明顯上升階段。

從表1可以看出，哈密市各階段的高溫天氣隨時(shí)間變化是：從1961年到1993年高溫是逐漸下降的，1994年以后，哈密市高溫天氣是平穩(wěn)上升的，而近14 a是呈直線上升的趨勢，近14 a來高溫日數(shù)占近54 a總高溫日數(shù)的34.2%。

3 持續(xù)高溫日特征分析

將高溫期的4個級別根據(jù)高溫等級統(tǒng)計(jì)為三類高溫期：一般高溫期、強(qiáng)高溫期和極端高溫期。統(tǒng)計(jì)哈密市近54 a持續(xù)高溫（≥3 d）共計(jì)292次，其中一級（3～4 d）高溫達(dá)182次，平均每年出現(xiàn)3～4次，最多年出現(xiàn)在2012年，共出現(xiàn)9次，有兩年沒有出現(xiàn)一級高溫，分別是1963年和1991年；強(qiáng)高溫期68次，大約每年出現(xiàn)1次；極端高溫期出現(xiàn)8次（圖5）。

二級（5～6 d）高溫達(dá)67次，大約每年出現(xiàn)1次，最多年份出現(xiàn)在2006年，共出現(xiàn)5次；強(qiáng)高溫期20次，極端高溫期僅僅出現(xiàn)2次。

三級（7～9 d）高溫達(dá)32次，大約1～2 a出現(xiàn)1次，最多年份出現(xiàn)在1991年，共出現(xiàn)3次；強(qiáng)高溫期15次。

四級（≥10 d）高溫出現(xiàn)17次，強(qiáng)高溫期出現(xiàn)4次。日最高氣溫≥35℃的日數(shù)持續(xù)時(shí)間最長達(dá)18 d，歷史上只出現(xiàn)1次，出現(xiàn)在2011年7月8～25日，其次是1986年，出現(xiàn)17 d。

可見哈密市高溫天氣過程多以一級高溫為主，而且多出現(xiàn)在盛夏，7—8月共出現(xiàn)133次，占71.6%。并且高溫過程在20世紀(jì)90年代末以后呈明顯上升趨勢，近14 a出現(xiàn)67次，占總數(shù)的22.9%，不僅持續(xù)時(shí)間增長而且強(qiáng)度也有增強(qiáng)的趨勢。

4 高溫過程環(huán)流形勢特征

災(zāi)害性天氣都有其特定的環(huán)流形勢，高溫天氣也不例外。利用NCEP1°×1°再分析資料分析哈密市高溫天氣，發(fā)現(xiàn)高溫天氣與高空環(huán)流形勢的持續(xù)穩(wěn)定有著密切的聯(lián)系，主要影響系統(tǒng)是新疆脊，同時(shí)與伊朗副熱帶高壓（以下簡稱伊朗副高）和西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱西太平洋副高）的強(qiáng)弱和位置有一定的對應(yīng)關(guān)系。

4.1 一般天氣形勢特征

（1）500 hPa高度場上通常歐洲呈現(xiàn)為低槽區(qū)，咸海到新疆為一大的高壓脊（脊線在65°～100°E范圍之間），哈密地區(qū)受新疆脊或淺脊控制；（2）海平面氣壓場上，熱低壓通常位于南疆，中心位于南疆中部或略偏北，哈密地區(qū)位于熱低壓的前沿或熱低壓的控制之下，地面受一致的偏南風(fēng)影響；（3）溫度場上，500 hPa、700 hPa和850 hPa三層均受溫度脊控制（脊線在70°～100°E范圍之間），暖中心位于南疆上空，中心越偏北或中心值越大，則氣溫越高，越易出現(xiàn)極端高溫。出現(xiàn)高溫時(shí)，哈密上空溫度滿足T500（500 hPa溫度，下同）≥-8℃、T700≥12℃、T850≥26℃，當(dāng)T500≥-4℃和T850≥30℃，出現(xiàn)極端高溫天氣機(jī)率極高。（4）風(fēng)場上500 hPa、700 hPa一般為偏西風(fēng)，850 hPa一般為偏南風(fēng)，地面為一致的偏南風(fēng)。

4.2 出現(xiàn)持續(xù)高溫的主要天氣形勢特征

出現(xiàn)持續(xù)性高溫天氣都是在特定的大氣環(huán)流形勢背景下出現(xiàn)的，普查了哈密市近54 a持續(xù)高溫日數(shù)≥10 d的天氣，造成持續(xù)性高溫天氣除了與新疆脊有一定的關(guān)系外，還與伊朗副高和西太平洋副高的強(qiáng)度和伸展的位置有很大的關(guān)系。因此把造成哈密市持續(xù)出現(xiàn)10 d以上高溫過程分為三類環(huán)流型:西太平洋副高西伸發(fā)展型、伊朗副高東伸發(fā)展型、西太平洋副高西伸發(fā)展與伊朗副高東伸發(fā)展共同作用型。

（1）西太平洋副高西伸發(fā)展型（圖6a）

中亞通常為短波槽，新疆到貝加爾湖為高壓脊區(qū)，隨著西太平洋副高發(fā)展西伸北抬，勢力較旺盛，與新疆高壓脊打通（脊線在80°～110°E范圍之間），形成近似東西向的高壓壩，控制新疆。通常580位勢什米線會北上至北疆，有時(shí)甚至?xí)剿_彥嶺一帶，哈密被該線控制，有利于≥35℃高溫天氣出現(xiàn)；當(dāng)被584位勢什米或588位勢什米控制時(shí)，溫度極值將會在其中一天增至最大，達(dá)到極端高溫的標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)計(jì)哈密持續(xù)高溫≥10 d的16次過程中西太平洋副高西伸發(fā)展型出現(xiàn)5次，占總次數(shù)的32.3%。

（2）伊朗副高東伸發(fā)展型（圖6b）

烏拉爾山與貝加爾湖通常為低槽區(qū)，新疆脊發(fā)展比較旺盛，脊頂可以伸至70°N附近，隨著新疆脊東移，伊朗副高發(fā)展東伸北抬，與新疆脊略打通（脊線在55°～90°E范圍之間），哈密地區(qū)受脊前西北氣流控制。通常584位勢什米線進(jìn)入南疆西部，南疆大部被580位勢什米線控制，很少能夠繼續(xù)東移北上控制哈密本地，哈密一般在576位勢什米線控制之下，因此不利于極端高溫天氣的出現(xiàn)，但利于一般和強(qiáng)高溫天氣的出現(xiàn)。統(tǒng)計(jì)哈密持續(xù)高溫≥10 d的16次過程中伊朗副高東伸發(fā)展型出現(xiàn)3次，占總次數(shù)的18.8%，并且三次均出現(xiàn)在8月中上旬。

（3）西太平洋副高西伸發(fā)展與伊朗副高東伸發(fā)展共同作用型（圖6c）

東歐與貝加爾湖通常為低值活動區(qū)，里、咸海到新疆西部為高壓脊區(qū)，伊朗副高發(fā)展東伸北抬與該高壓脊打通，576位勢什米線控制新疆，哈密受脊前西北氣流控制。隨著伊朗副高的逐漸西退，新疆脊東移，脊頂順轉(zhuǎn)，西太平洋副高向西發(fā)展，與新疆脊疊加，形成寬廣的帶狀高壓，一般高壓脊線位于80°～110°E之間，哈密處于該脊控制之下。580位勢什米線控制新疆，584位勢什米線通常會進(jìn)入哈密地區(qū)，極易造成哈密的持續(xù)性極端高溫天氣的出現(xiàn)。統(tǒng)計(jì)持續(xù)高溫≥10 d的16次過程中西太平洋副高西伸發(fā)展與伊朗副高東伸發(fā)展共同作用型出現(xiàn)8次，占總次數(shù)的50%。

因此持續(xù)高溫與副高的強(qiáng)度和位置有關(guān)，副高越強(qiáng)，北抬的位置越北，氣溫就相對越高，一般持續(xù)時(shí)間也較長，影響范圍較廣；而在沒有副高配合的高溫過程中，一般持續(xù)時(shí)間較短，影響范圍也較小。

5 結(jié)論

（1）哈密市高溫天氣具有明顯的年際變化，最多年出現(xiàn)在2002年，達(dá)60 d之多；最少年1993年，僅有11 d。高溫分布整體呈逐年上升趨勢，近14 a上升趨勢最明顯，不僅高溫日數(shù)增多，而且有高溫持續(xù)時(shí)間變長、強(qiáng)度增強(qiáng)趨勢。

（2）哈密市的高溫天氣出現(xiàn)在5—9月，集中出現(xiàn)在6—8月，占總高溫日數(shù)的93.6%；7月最多，達(dá)到峰值，而7月中、下旬和8月上旬又是高溫天氣的相對集中期。

（3）一級（3～4 d）高溫平均每年出現(xiàn)3～4次，最多年出現(xiàn)9次，有2 a沒有出現(xiàn)，可能與大氣環(huán)流的異常有較大關(guān)系。

（4）哈密高溫初日總體呈緩慢提前趨勢，提前0.6 d/10 a；高溫終日則表現(xiàn)為推遲趨勢，推遲速度2 d/10 a。

（5）造成哈密市持續(xù)出現(xiàn)10 d以上高溫過程分為三類環(huán)流型:西太平洋副高西伸發(fā)展型、伊朗副高東伸發(fā)展型、西太平洋副高西伸發(fā)展與伊朗副高東伸發(fā)展共同作用型。

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The High Temperature Climatic Characteristics and Its Circulation Situation Analysis in Hami

MIAO YunLing1，ZHUO Shixing1，LI Ruqi2，SONG Liangluan3，F(xiàn)ENG Guihong1
（1.Hami Meteorological Bureau,Hami 839000，China；2.Xinjiang Meteorological Observertory，Urumqi 830002，China；3.Shanshan Meteorological Bureau,Shanshan 838000，China）

In this paper,we used daily maximum temperature,extreme maximum temperature from national meteorological station in Hami and and NCEP 1°×1°reanalysis data from 1961 to 2014（May to September）with high temperature weather climate features and its circulation for statistical analysis.The results showed that：（1）hot weather had obvious temporal variation characteristics in Hami,less than normal the period from 1961 to 1993,more obvious after 1994,but there was straight upward trend in recent 14 years,which is consistent with the global warming trend；（2）the average annual number of days for temperature was 35 d in Hami and mainly concentrated from June to August,while the most was in July；（3）high temperature days have obvious interannual variability,the most was appear 60 d in the year 2002,the least 11 d appeared in 1993；（4）Xinjiang ridge,Iran and the strength of west Pacific subtropical high and location with the hot weather had a good corresponding relationship,and the persistent hot weather processes in Hami mainly resulted from the three types of circulation in 500 hPa height field:developmental westward extension of the Western Pacific subtropical high,the developmental Iranian subtropical high,the combination of the two above.

hot weather；climatic characteristics；circulation situation

P463

B

1002-0799（2015）02-0038-06

苗運(yùn)玲，卓世新，李如琦，等.新疆哈密高溫氣候特征及其環(huán)流形勢分型[J].沙漠與綠洲氣象，2015，9（2）：38-43.

10.3969/j.issn.1002-0799.2015.02. 006

2014-10-13；

2014-12-10

中國氣象局預(yù)報(bào)員專項(xiàng)（CMAYBY2013-079）；新疆氣象局重點(diǎn)科研項(xiàng)目（ZD201401）共同資助。

苗運(yùn)玲（1976-），女，工程師，現(xiàn)主要從事短期預(yù)報(bào)及氣象服務(wù)工作。E-mail：1360455877@qq.com