2014年8月中衛市高頻次災害性天氣氣候背景與環流形勢分析

張德有

摘要 利用NCEP/NCAR再分析資料、常規氣象觀測資料和國家氣候中心的副熱帶高壓脊線的數據，使用天氣學分析方法，對2014年8月中衛地區高頻次災害性天氣氣候背景及一次災害性天氣過程環流形勢進行分析。結果表明：2014年8月，北半球500 hPa亞洲中高緯地區環流平直多波動，東半球極地冷空氣活躍；副高偏弱，南北跳動異常；8月東亞夏季風偏弱；8月15日災害性天氣過程受弱冷空氣影響，配合較大的CAPE值、上干下濕層結以及較強的垂直風切變，中衛市多地出現風雹天氣。

關鍵詞 災害性天氣；環流異常；副高異常；氣候背景；寧夏中衛；2014年8月

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

2014年8月中衛市災害性天氣頻發，冰雹和局地強降水造成嚴重經濟損失和人員傷亡。整個8月天氣過程呈現出極端性強、突發性強、局地性強、次生災害嚴重等顯著特點。2014年8月中衛市各地因冰雹和局地短時暴雨直接造成經濟損失26 529萬元，6人死亡，給人民生命財產安全造成極大威脅，受到各級政府和公眾的高度關注。因此，做好災害性天氣總結分析并提高預報預警能力迫在眉睫。

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測資料。

2 氣候概況

2014年8月中衛市災害性天氣頻發，冰雹和局地強降水造成嚴重經濟損失和人員傷亡。8月全市氣溫偏低，灌區降水量及降水日數明顯偏多，沙坡頭區、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，海原地區與歷史同期持平。沙坡頭區、中寧8月降水日數均達到了11 d，較歷史平均偏多4 d。總之，2014年中衛市各地災害性天氣之頻繁、災情之嚴重屬歷史罕見。

3 氣候背景分析

3.1 500 hPa環流形勢

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

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，副高出現一次明顯的西進及小幅北推。正是由于副高異常的變化，受副高外圍影響，整個8月中衛市局地性災害性天氣頻發。

3.3 夏季風異常

2014年東亞副熱帶夏季風強度指數為-0.20[1]，與常年同期相比略偏弱。東亞夏季風指數逐日監測顯示東亞夏季風強度5月至6月初偏弱，6月中旬至7月以偏強為主，8月整體偏弱，9月上半月轉為偏強，9月下旬以來波動減弱。從季風數據來看，8月東亞夏季風偏弱，導致西北地區降水量偏少，過程性降水偏少，以局地突發性降水為主。

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濃度達到391 mg/L，比工業化前的1750年高了40%。科學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，中衛冰雹、暴雨等災害性天氣頻發，而且呈現局地性強、突發性強等特點。

4 天氣過程分析

2014年8月15日午后中衛市大部出現雷陣雨或陣雨伴有冰雹、大風天氣，根據自動氣象站監測數據顯示，22：20中衛站出現17.0 m/s大風，南部山區大部地區出現20 mm/h左右短時強降水或短時暴雨，環香山地區爆發山洪。山區成為此次災害性天氣重災區，冰雹及山洪造成直接經濟損失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，此次降水天氣出現在副高外圍，發生在東北冷渦東移南下、副高西伸以及高原弱波動東移的過程中。冷空氣勢力較弱以及副高偏南導致此次降水以局地對流性天氣為主，沒有出現大面積穩定降水天氣過程。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，中衛位于冷鋒的尾部，該區域是強對流天氣易發區。距離中衛南部山區地區最近的甘肅榆中站探空圖見圖3（b），可以看出，該區域具有非常大的不穩定能量，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，垂直風切變較大，都是發生風雹天氣的強有力條件[4-6]。中衛南部山區是此次強對流天氣過程的主要發生地，地形抬升條件也是此次強對流天氣發生發展的有利因素之一。

選取中衛市山區降水較強站點（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日該地區中低層存在明顯的水汽輻合，并且與災害性天氣發生時段較為一致。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日災害性天氣比16日更為嚴重的原因之一。

5 結論

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

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

（3）從季風數據來看，8月東亞夏季風偏弱，導致西北地區降水量偏少，過程性降水偏少，以局地突發性降水為主。

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

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

6 參考文獻

[1] 中國氣象局國家氣候中心.東亞季風監測簡報（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年我國重大災害性天氣和大尺度環流特征[J].氣象，2005（5）：26-31.

[5] 孫瑛.2009年青海海南地區一次災害性天氣過程分析[J].青海氣象，2010（2）：39-42.

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