2014年8月中衛(wèi)市高頻次災(zāi)害性天氣氣候背景與環(huán)流形勢分析

張德有

摘要 利用NCEP/NCAR再分析資料、常規(guī)氣象觀測資料和國家氣候中心的副熱帶高壓脊線的數(shù)據(jù)，使用天氣學(xué)分析方法，對2014年8月中衛(wèi)地區(qū)高頻次災(zāi)害性天氣氣候背景及一次災(zāi)害性天氣過程環(huán)流形勢進(jìn)行分析。結(jié)果表明：2014年8月，北半球500 hPa亞洲中高緯地區(qū)環(huán)流平直多波動，東半球極地冷空氣活躍；副高偏弱，南北跳動異常；8月東亞夏季風(fēng)偏弱；8月15日災(zāi)害性天氣過程受弱冷空氣影響，配合較大的CAPE值、上干下濕層結(jié)以及較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變，中衛(wèi)市多地出現(xiàn)風(fēng)雹天氣。

關(guān)鍵詞 災(zāi)害性天氣；環(huán)流異常；副高異常；氣候背景；寧夏中衛(wèi)；2014年8月

中圖分類號 P429 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）24-0218-02

2014年8月中衛(wèi)市災(zāi)害性天氣頻發(fā)，冰雹和局地強(qiáng)降水造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。整個8月天氣過程呈現(xiàn)出極端性強(qiáng)、突發(fā)性強(qiáng)、局地性強(qiáng)、次生災(zāi)害嚴(yán)重等顯著特點。2014年8月中衛(wèi)市各地因冰雹和局地短時暴雨直接造成經(jīng)濟(jì)損失26 529萬元，6人死亡，給人民生命財產(chǎn)安全造成極大威脅，受到各級政府和公眾的高度關(guān)注。因此，做好災(zāi)害性天氣總結(jié)分析并提高預(yù)報預(yù)警能力迫在眉睫。

1 資料來源

本論文使用的500 hPa高度平均場和距平場資料是來自NCEP/NCAR再分析資料，都是全球資料，2.5°×2.5°格式，計算距平場時所用的氣候場資料時間序列為1981—2010年。2014年8月15日降水過程分析資料來自MICAPS資料和氣象自動站監(jiān)測資料。

2 氣候概況

2014年8月中衛(wèi)市災(zāi)害性天氣頻發(fā)，冰雹和局地強(qiáng)降水造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。8月全市氣溫偏低，灌區(qū)降水量及降水日數(shù)明顯偏多，沙坡頭區(qū)、中寧降水量分別為68.4、83.8 mm，較常年偏多60%～80%，分別為自1981年以來同期第3和第5高值，海原地區(qū)與歷史同期持平。沙坡頭區(qū)、中寧8月降水日數(shù)均達(dá)到了11 d，較歷史平均偏多4 d。總之，2014年中衛(wèi)市各地災(zāi)害性天氣之頻繁、災(zāi)情之嚴(yán)重屬歷史罕見。

3 氣候背景分析

3.1 500 hPa環(huán)流形勢

從2014年8月北半球500 hPa月平均高度場（圖1）上可知，亞洲中高緯地區(qū)環(huán)流平直多波動，有利于冷空氣南下，為災(zāi)害性天氣頻發(fā)提供了有利的環(huán)流背景。從距平場上看，極渦中心位置偏東，亞洲高緯地區(qū)呈明顯的負(fù)距平，表明東半球極地冷空氣活躍。中高緯地區(qū)呈明顯的正距平，西風(fēng)環(huán)流偏強(qiáng)，環(huán)流形勢以緯向為主，110°E附近及以西地區(qū)存在東亞大槽。

3.2 西太平洋副熱帶高壓異常

2014年8月，副高總偏南。圖2為國家氣候中心監(jiān)測到的115°～145°E平均500 hPa副高脊線位置變化圖，可以看出：8月上旬，脊線位于10°N以南；8月中旬，副高明顯北推，但總體上仍處于偏南位置；8月末，副高出現(xiàn)一次明顯的西進(jìn)及小幅北推。正是由于副高異常的變化，受副高外圍影響，整個8月中衛(wèi)市局地性災(zāi)害性天氣頻發(fā)。

3.3 夏季風(fēng)異常

2014年東亞副熱帶夏季風(fēng)強(qiáng)度指數(shù)為-0.20[1]，與常年同期相比略偏弱。東亞夏季風(fēng)指數(shù)逐日監(jiān)測顯示東亞夏季風(fēng)強(qiáng)度5月至6月初偏弱，6月中旬至7月以偏強(qiáng)為主，8月整體偏弱，9月上半月轉(zhuǎn)為偏強(qiáng)，9月下旬以來波動減弱。從季風(fēng)數(shù)據(jù)來看，8月東亞夏季風(fēng)偏弱，導(dǎo)致西北地區(qū)降水量偏少，過程性降水偏少，以局地突發(fā)性降水為主。

3.4 氣候變化大背景

IPCC第五次氣候變化評估報告指出[2]，氣候變暖是非常明確的，且從1950年代以來的氣候變化是千年以來所未見的。從有詳細(xì)氣象記錄以來的1850年代開始，剛剛過去的3個10年每一個都刷新了氣溫最高的紀(jì)錄，1983—2012年這30年可能是北半球自1400年以來最熱的30年。1880—2012年，全球海陸表面平均溫度呈線性上升趨勢，升高了0.85 ℃。2011年，大氣中CO2濃度達(dá)到391 mg/L，比工業(yè)化前的1750年高了40%。科學(xué)家們研究全球變暖大背景下極端氣候事件和氣候極值的問題，指出全球變暖使極端氣候事件頻率增大[3]。近幾年，中衛(wèi)冰雹、暴雨等災(zāi)害性天氣頻發(fā)，而且呈現(xiàn)局地性強(qiáng)、突發(fā)性強(qiáng)等特點。

4 天氣過程分析

2014年8月15日午后中衛(wèi)市大部出現(xiàn)雷陣雨或陣雨伴有冰雹、大風(fēng)天氣，根據(jù)自動氣象站監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，22：20中衛(wèi)站出現(xiàn)17.0 m/s大風(fēng)，南部山區(qū)大部地區(qū)出現(xiàn)20 mm/h左右短時強(qiáng)降水或短時暴雨，環(huán)香山地區(qū)爆發(fā)山洪。山區(qū)成為此次災(zāi)害性天氣重災(zāi)區(qū)，冰雹及山洪造成直接經(jīng)濟(jì)損失25 678.97萬元，死亡4人。

8月15日20：00天氣形勢配置圖見圖3（a），可以清楚地看出，此次降水天氣出現(xiàn)在副高外圍，發(fā)生在東北冷渦東移南下、副高西伸以及高原弱波動?xùn)|移的過程中。冷空氣勢力較弱以及副高偏南導(dǎo)致此次降水以局地對流性天氣為主，沒有出現(xiàn)大面積穩(wěn)定降水天氣過程。高原東移弱冷空氣是此次降水天氣冷空氣主要來源，在東北冷渦東移南下的過程中，副高西伸，外圍偏南暖濕空氣的輸送是此次降水天氣的水汽主要來源。地面圖中，中衛(wèi)位于冷鋒的尾部，該區(qū)域是強(qiáng)對流天氣易發(fā)區(qū)。距離中衛(wèi)南部山區(qū)地區(qū)最近的甘肅榆中站探空圖見圖3（b），可以看出，該區(qū)域具有非常大的不穩(wěn)定能量，低層較濕（700～850 hPa），中層較干（400～600 hPa），中高層較濕（300～400 hPa），高層較干（300 hPa以上），垂直風(fēng)切變也較大，0 ℃層高度在4 000～4 500 m。較大的CAPE值，上干下濕，垂直風(fēng)切變較大，都是發(fā)生風(fēng)雹天氣的強(qiáng)有力條件[4-6]。中衛(wèi)南部山區(qū)是此次強(qiáng)對流天氣過程的主要發(fā)生地，地形抬升條件也是此次強(qiáng)對流天氣發(fā)生發(fā)展的有利因素之一。

選取中衛(wèi)市山區(qū)降水較強(qiáng)站點（105.5°E，37.1°N）制作水汽通量散度時空剖面圖（圖4），可以看出8月15—16日該地區(qū)中低層存在明顯的水汽輻合，并且與災(zāi)害性天氣發(fā)生時段較為一致。并且可以看出15日水汽輻合從下墊面一直延伸至600 hPa，水汽輻合層較16日明顯偏厚，這也是15日災(zāi)害性天氣比16日更為嚴(yán)重的原因之一。

5 結(jié)論

（1）2014年8月北半球500 hPa亞洲中高緯地區(qū)環(huán)流平直多波動，有利于冷空氣南下，為災(zāi)害性天氣頻發(fā)提供了有利的環(huán)流背景。極渦中心位置偏東，亞洲高緯地區(qū)呈明顯的負(fù)距平，東半球極地冷空氣活躍。

（2）8月，副高出現(xiàn)明顯的南北跳動，由于副高異常的變化，受副高外圍影響，整個8月中衛(wèi)市局地性災(zāi)害性天氣頻發(fā)。

（3）從季風(fēng)數(shù)據(jù)來看，8月東亞夏季風(fēng)偏弱，導(dǎo)致西北地區(qū)降水量偏少，過程性降水偏少，以局地突發(fā)性降水為主。

（4）全球變暖大背景下導(dǎo)致極端氣候事件頻率增大，也是近幾年中衛(wèi)市冰雹、暴雨等災(zāi)害性天氣頻發(fā)，而且呈現(xiàn)局地性強(qiáng)、突發(fā)性強(qiáng)等特點的誘因之一。

（5）8月15日出現(xiàn)的風(fēng)雹災(zāi)害性天氣出現(xiàn)在副高外圍，發(fā)生在東北冷渦東移南下、副高西伸以及高原弱波動?xùn)|移的過程中，冷空氣勢力較弱以及副高偏南導(dǎo)致此次降水以局地對流性天氣為主。較大的CAPE值，上干下濕，垂直風(fēng)切變較大，都是發(fā)生風(fēng)雹天氣的強(qiáng)有力條件。

6 參考文獻(xiàn)

[1] 中國氣象局國家氣候中心.東亞季風(fēng)監(jiān)測簡報（第26期中文版）[R/OL].（2014-10-16）[2016-10-01].http：//cmdp.ncc.cma.gov.cn/Monitor-ing/monsoon.php.

[2] 聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）.第五次氣候變化評估報告[R/OL].（2014-11-02）[2016-10-01].http：//www.ipcc.ch/home_lang-uages_main_chinese.shtml.

[3] 劉吉峰，丁裕國，江志紅.全球變暖加劇對極端氣候概率影響的初步探討[J].高原氣象，2007（4）：837-842.

[4] 王維國，饒曉琴，康志明，等.2004年我國重大災(zāi)害性天氣和大尺度環(huán)流特征[J].氣象，2005（5）：26-31.

[5] 孫瑛.2009年青海海南地區(qū)一次災(zāi)害性天氣過程分析[J].青海氣象，2010（2）：39-42.

[6] 劉立巖.綏化市近年災(zāi)害性天氣過程分析[J].綏化學(xué)院學(xué)報，2008（6）：27-29.