新疆哈密高溫氣候特征及其環流形勢分型

苗運玲，卓世新，李如琦，宋良孌，馮桂紅

（1.哈密地區氣象局，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流形勢分型

苗運玲1，卓世新1，李如琦2，宋良孌3，馮桂紅1

（1.哈密地區氣象局，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，統計分析哈密市高溫天氣的氣候特征及環流背景。結果表明：（1）哈密市高溫天氣具有明顯的時間變化特點，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年平均高溫日數是35 d，主要集中在6—8月，7月最多。（3）高溫日數具有明顯的年際變化，最多為2002年出現60 d，最少為1993年僅出現了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弱和位置與高溫天氣有很好的對應關系；哈密出現持續性高溫天氣過程在500 hPa高度場主要表現為三類環流類型:西太平洋副高西伸發展型、伊朗副高東伸發展型、西太平洋副高西伸發展與伊朗副高東伸發展共同作用型。

哈密；高溫；氣候特征；500 hPa環流

近百年來，地球氣候正經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，將更有利于城市極端氣候事件的發生。極端溫度作為一種極端氣候事件，越來越引起許多氣象學者的關注。在全球氣候變暖背景下，世界各國高溫事件頻發，不利影響越來越突出，逐漸成為一種嚴重的氣象災害[3-6]。Zhai等[7]發現1951—1999年中國高溫日數整體略微減少，但是西部地區高溫日數卻顯著增加；高榮等[8]分析了1956—2006年中國高溫日數的變化特征，發現該階段中國區域高溫日數總體呈現“增加—減少—增加”的趨勢；Ding等[9]則進一步指出，除了西北地區外的中國大部分地區20世紀60—70年代高溫偏多，80年代偏少，90年代以后又增多，并強調進入90年代以后整個中國地區的高溫日數均呈顯著的增多趨勢；徐金芳等[10]全面綜述了高溫熱浪帶來的氣象災害及其特點、標準、類型，指出大氣環流異常是造成高溫熱浪的根本原因；辛渝等[11]利用小波分析和t檢驗了新疆北部高溫日數的時空變化特征，發現北疆年平均高溫日數具有明顯的準22年左右周期，呈現了“少—多—少—多”的階段性變化。此外還有許多學者對中國不同地區高溫的年際、年代際變化進行了研究，得出了很多結論[12-15]。

高溫天氣特別是持續性高溫酷暑天氣往往會給工農業生產、交通安全和人們的日常生活帶來嚴重影響。持續性較長的高溫過程常常引起中暑、發燒等疾病；同時也會出現干旱少雨和蒸發量大的現象，使城市供水、供電設備超負荷運轉，造成部分城市缺水缺電，嚴重影響廣大人民群眾生產生活。新疆位于我國西北端，處在亞歐大陸中部，遠離海洋，周圍多山脈環繞，區內多沙漠，是我國和世界上較大的干旱和半干旱地區[16]。哈密地處亞歐大陸腹地的新疆東部，具有很強的大陸性溫帶干旱氣候特點，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，高溫日數呈明顯上升趨勢，持續的高溫酷暑天氣也不斷增加，給哈密市經濟建設帶來了不同程度的危害。

阿依夏木·尼亞孜[17]對哈密地區1961—2005年溫度變化進行了研究，指出哈密地區氣候是顯著增暖的，平均氣溫在夏季增暖幅度最大，20世紀90年代以后增暖幅度表現最明顯，21世紀增幅最大。邢芝芳[18]也指出哈密地區氣溫在1987年上升明顯，最大值出現在21世紀初期。二人均對哈密地區的氣溫變化進行了研究，但對高溫的研究較少。哈密高溫天氣頻發眾所周知，因此準確預報高溫天氣及時發布預警信號就顯得尤為重要，所以很有必要對該地區高溫氣候特征和環流形勢進行深入分析，找出預報著眼點，以便有效提升預報服務質量。

1 資料與方法

所用資料為哈密國家基準氣象站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℃規定為一個高溫日，進一步劃分為3個等級：≥35℃為一般高溫日，≥37℃為強高溫日，≥40℃為極端高溫日。某年首次出現高溫日的當日定義為該年的高溫初日，最后一次出現當日定義為該年的高溫終日。另外以連續高溫日數≥3 d為一個高溫期，根據高溫持續時間將高溫期劃分為4個級別，一級：3 d≤高溫日數＜5 d；二級：5 d≤高溫日數＜7 d；三級：7 d≤高溫日數＜10 d；四級：高溫日數≥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哈密市共出現高溫天數1 891 d，平均每年35 d。從圖1可以看出，高溫日數的年際變化比較明顯，最多年出現在2002年，達60 d；最少年出現在1993年，僅有11 d。一般高溫日共出現1 093 d，占總日數的57.8%，平均20.2 d/a，最多年出現在2002年，出現33 d；強高溫日出現706 d，占總日數的37.3%，平均13.1 d/a，最多年出現在2002年，達27 d；最少年出現在1993年，只有1 d。極端高溫日出現92 d，占總日數的4.9%，平均每年1.7 d，最多年出現在1986年，達9 d；其中54 a內有19 a沒有出現極端高溫日。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%。本文規定高溫日數超過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，不僅高溫日數增多，而且有高溫持續時間變長、強度增強趨勢。應該與全球氣候變暖和城市發展有一定關系，有待進一步探討。

2.2 高溫的月分布特征

哈密高溫在每年的5—9月都有發生，集中出現在6—8月，高溫日為1 770 d，占總高溫日數的93.6%；其中7月高溫日數為峰值，達到741 d，占總高溫日數的39.2%；強高溫日出現315 d，占強高溫總日數的44.6%；極端高溫出現58 d，占極端高溫總日數的60.4%（圖2）；其中7月中、下旬和8月上旬的高溫日數占總數的42.3%。5月出現高溫較少，只有83 d；而9月出現高溫更少，只有35 d。由此可見，哈密市高溫天氣高發期在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），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60年代高溫初日多出現在5月；70年代高溫初日多出現在6月；而從80年代到21世紀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在1997年5月3日，比常年提前了22 d，該年度出現高溫日數44 d，屬于多高溫年；其次是1972、1981年和1990年，均出現在5月6日，比常年提前19 d。最晚初日出現在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），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60—80年代高溫多結束在8月下旬前期，較常年略偏早；90年代到21世紀初期高溫終日明顯推后，多在9月上旬。高溫最早終日出現在1981年7月28日，比常年提前了31 d，該年度高溫日數僅僅出現了19 d；最晚終日出現在1996年9月25日，比常年推后了28 d，該年度高溫日數出現了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低于35 d為高溫偏少，年高溫日數高于35 d為高溫偏多）；第二階段1994—2000年，為高溫天氣的平穩過渡期；第二階段2001—2014年，為高溫天氣的偏多期。若精細劃分，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上升的，而近14 a是呈直線上升的趨勢，近14 a來高溫日數占近54 a總高溫日數的34.2%。

3 持續高溫日特征分析

將高溫期的4個級別根據高溫等級統計為三類高溫期：一般高溫期、強高溫期和極端高溫期。統計哈密市近54 a持續高溫（≥3 d）共計292次，其中一級（3～4 d）高溫達182次，平均每年出現3～4次，最多年出現在2012年，共出現9次，有兩年沒有出現一級高溫，分別是1963年和1991年；強高溫期68次，大約每年出現1次；極端高溫期出現8次（圖5）。

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

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

四級（≥10 d）高溫出現17次，強高溫期出現4次。日最高氣溫≥35℃的日數持續時間最長達18 d，歷史上只出現1次，出現在2011年7月8～25日，其次是1986年，出現17 d。

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

4 高溫過程環流形勢特征

災害性天氣都有其特定的環流形勢，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，發現高溫天氣與高空環流形勢的持續穩定有著密切的聯系，主要影響系統是新疆脊，同時與伊朗副熱帶高壓（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）的強弱和位置有一定的對應關系。

4.1 一般天氣形勢特征

（1）500 hPa高度場上通常歐洲呈現為低槽區，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，越易出現極端高溫。出現高溫時，哈密上空溫度滿足T500（500 hPa溫度，下同）≥-8℃、T700≥12℃、T850≥26℃，當T500≥-4℃和T850≥30℃，出現極端高溫天氣機率極高。（4）風場上500 hPa、700 hPa一般為偏西風，850 hPa一般為偏南風，地面為一致的偏南風。

4.2 出現持續高溫的主要天氣形勢特征

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

（1）西太平洋副高西伸發展型（圖6a）

中亞通常為短波槽，新疆到貝加爾湖為高壓脊區，隨著西太平洋副高發展西伸北抬，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，有時甚至會到薩彥嶺一帶，哈密被該線控制，有利于≥35℃高溫天氣出現；當被584位勢什米或588位勢什米控制時，溫度極值將會在其中一天增至最大，達到極端高溫的標準。統計哈密持續高溫≥10 d的16次過程中西太平洋副高西伸發展型出現5次，占總次數的32.3%。

（2）伊朗副高東伸發展型（圖6b）

烏拉爾山與貝加爾湖通常為低槽區，新疆脊發展比較旺盛，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），哈密地區受脊前西北氣流控制。通常584位勢什米線進入南疆西部，南疆大部被580位勢什米線控制，很少能夠繼續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，但利于一般和強高溫天氣的出現。統計哈密持續高溫≥10 d的16次過程中伊朗副高東伸發展型出現3次，占總次數的18.8%，并且三次均出現在8月中上旬。

（3）西太平洋副高西伸發展與伊朗副高東伸發展共同作用型（圖6c）

東歐與貝加爾湖通常為低值活動區，里、咸海到新疆西部為高壓脊區，伊朗副高發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，西太平洋副高向西發展，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入哈密地區，極易造成哈密的持續性極端高溫天氣的出現。統計持續高溫≥10 d的16次過程中西太平洋副高西伸發展與伊朗副高東伸發展共同作用型出現8次，占總次數的50%。

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

5 結論

（1）哈密市高溫天氣具有明顯的年際變化，最多年出現在2002年，達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，不僅高溫日數增多，而且有高溫持續時間變長、強度增強趨勢。

（2）哈密市的高溫天氣出現在5—9月，集中出現在6—8月，占總高溫日數的93.6%；7月最多，達到峰值，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3～4次，最多年出現9次，有2 a沒有出現，可能與大氣環流的異常有較大關系。

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

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

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

MIAO YunLing1，ZHUO Shixing1，LI Ruqi2，SONG Liangluan3，FENG 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

苗運玲，卓世新，李如琦，等.新疆哈密高溫氣候特征及其環流形勢分型[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

中國氣象局預報員專項（CMAYBY2013-079）；新疆氣象局重點科研項目（ZD201401）共同資助。

苗運玲（1976-），女，工程師，現主要從事短期預報及氣象服務工作。E-mail：1360455877@qq.com