新疆哈密高温气候特征及其环流形势分型

苗运玲，卓世新，李如琦，宋良娈，冯桂红

（1.哈密地区气象局，新疆哈密 839000；2.新疆气象台，新疆乌鲁木齐 830002；3.鄯善县气象局，新疆鄯善 838000）

新疆哈密高温气候特征及其环流形势分型

苗运玲1，卓世新1，李如琦2，宋良娈3，冯桂红1

（1.哈密地区气象局，新疆哈密 839000；2.新疆气象台，新疆乌鲁木齐 830002；3.鄯善县气象局，新疆鄯善 838000）

利用1961—2014年哈密国家基准气象观测站5—9月逐日最高气温、极端最高气温和NCEP1°×1°再分析资料，统计分析哈密市高温天气的气候特征及环流背景。结果表明：（1）哈密市高温天气具有明显的时间变化特点，1961—1993年是偏少期，1994年以后明显偏多，而近14 a是呈直线上升的趋势，这与全球气候变暖趋势一致。（2）哈密市近54 a年平均高温日数是35 d，主要集中在6—8月，7月最多。（3）高温日数具有明显的年际变化，最多为2002年出现60 d，最少为1993年仅出现了11 d。（4）新疆脊、伊朗副热带高压与西太平洋副热带高压的强弱和位置与高温天气有很好的对应关系；哈密出现持续性高温天气过程在500 hPa高度场主要表现为三类环流类型:西太平洋副高西伸发展型、伊朗副高东伸发展型、西太平洋副高西伸发展与伊朗副高东伸发展共同作用型。

哈密；高温；气候特征；500 hPa环流

近百年来，地球气候正经历着以全球气候变暖为主要特征的显著变化[1-2]，随着全球气候变暖和城市热岛效应，将更有利于城市极端气候事件的发生。极端温度作为一种极端气候事件，越来越引起许多气象学者的关注。在全球气候变暖背景下，世界各国高温事件频发，不利影响越来越突出，逐渐成为一种严重的气象灾害[3-6]。Zhai等[7]发现1951—1999年中国高温日数整体略微减少，但是西部地区高温日数却显著增加；高荣等[8]分析了1956—2006年中国高温日数的变化特征，发现该阶段中国区域高温日数总体呈现“增加—减少—增加”的趋势；Ding等[9]则进一步指出，除了西北地区外的中国大部分地区20世纪60—70年代高温偏多，80年代偏少，90年代以后又增多，并强调进入90年代以后整个中国地区的高温日数均呈显著的增多趋势；徐金芳等[10]全面综述了高温热浪带来的气象灾害及其特点、标准、类型，指出大气环流异常是造成高温热浪的根本原因；辛渝等[11]利用小波分析和t检验了新疆北部高温日数的时空变化特征，发现北疆年平均高温日数具有明显的准22年左右周期，呈现了“少—多—少—多”的阶段性变化。此外还有许多学者对中国不同地区高温的年际、年代际变化进行了研究，得出了很多结论[12-15]。

高温天气特别是持续性高温酷暑天气往往会给工农业生产、交通安全和人们的日常生活带来严重影响。持续性较长的高温过程常常引起中暑、发烧等疾病；同时也会出现干旱少雨和蒸发量大的现象，使城市供水、供电设备超负荷运转，造成部分城市缺水缺电，严重影响广大人民群众生产生活。新疆位于我国西北端，处在亚欧大陆中部，远离海洋，周围多山脉环绕，区内多沙漠，是我国和世界上较大的干旱和半干旱地区[16]。哈密地处亚欧大陆腹地的新疆东部，具有很强的大陆性温带干旱气候特点，下垫面多为荒漠、戈壁，极易吸收太阳辐射，加之近年来不断增加城市建筑，有限的植被遭到不同程度的破坏，高温日数呈明显上升趋势，持续的高温酷暑天气也不断增加，给哈密市经济建设带来了不同程度的危害。

阿依夏木·尼亚孜[17]对哈密地区1961—2005年温度变化进行了研究，指出哈密地区气候是显著增暖的，平均气温在夏季增暖幅度最大，20世纪90年代以后增暖幅度表现最明显，21世纪增幅最大。邢芝芳[18]也指出哈密地区气温在1987年上升明显，最大值出现在21世纪初期。二人均对哈密地区的气温变化进行了研究，但对高温的研究较少。哈密高温天气频发众所周知，因此准确预报高温天气及时发布预警信号就显得尤为重要，所以很有必要对该地区高温气候特征和环流形势进行深入分析，找出预报着眼点，以便有效提升预报服务质量。

1 资料与方法

所用资料为哈密国家基准气象站1961—2014年5—9月逐日最高气温资料、极端最高气温和NCEP1°×1°再分析资料。本文将哈密市日最高气温≥35℃规定为一个高温日，进一步划分为3个等级：≥35℃为一般高温日，≥37℃为强高温日，≥40℃为极端高温日。某年首次出现高温日的当日定义为该年的高温初日，最后一次出现当日定义为该年的高温终日。另外以连续高温日数≥3 d为一个高温期，根据高温持续时间将高温期划分为4个级别，一级：3 d≤高温日数＜5 d；二级：5 d≤高温日数＜7 d；三级：7 d≤高温日数＜10 d；四级：高温日数≥10 d。

2 高温日分布及其变化特征

2.1 高温的年际变化特征

近54 a哈密市共出现高温天数1 891 d，平均每年35 d。从图1可以看出，高温日数的年际变化比较明显，最多年出现在2002年，达60 d；最少年出现在1993年，仅有11 d。一般高温日共出现1 093 d，占总日数的57.8%，平均20.2 d/a，最多年出现在2002年，出现33 d；强高温日出现706 d，占总日数的37.3%，平均13.1 d/a，最多年出现在2002年，达27 d；最少年出现在1993年，只有1 d。极端高温日出现92 d，占总日数的4.9%，平均每年1.7 d，最多年出现在1986年，达9 d；其中54 a内有19 a没有出现极端高温日。可见，哈密市的高温天气大多在35～40℃之间，占总高温日的95.1%。本文规定高温日数超过35 d的为多高温年，多高温年有1962、1965、1970、1972、1974、1978、1980、1982、1986、1991、1996—1999、2001、2002、2004—2012、2014年，共26 a。

由历年高温日数线性趋势可以看出，高温分布整体呈逐年上升趋势，近14 a上升趋势最明显，不仅高温日数增多，而且有高温持续时间变长、强度增强趋势。应该与全球气候变暖和城市发展有一定关系，有待进一步探讨。

2.2 高温的月分布特征

哈密高温在每年的5—9月都有发生，集中出现在6—8月，高温日为1 770 d，占总高温日数的93.6%；其中7月高温日数为峰值，达到741 d，占总高温日数的39.2%；强高温日出现315 d，占强高温总日数的44.6%；极端高温出现58 d，占极端高温总日数的60.4%（图2）；其中7月中、下旬和8月上旬的高温日数占总数的42.3%。5月出现高温较少，只有83 d；而9月出现高温更少，只有35 d。由此可见，哈密市高温天气高发期在7—8月，而7月中、下旬和8月上旬又是高温天气的相对集中期。

2.3 高温初、终日年际变化特征

分析哈密市近54 a高温初日逐年变化图（图3）可以看出，总体呈缓慢提前的趋势（未通过0.05显著性水平检验），提前0.6 d/10 a（平均初日为5月25日）。从年代变化特征看，20世纪60年代高温初日多出现在5月；70年代高温初日多出现在6月；而从80年代到21世纪初期高温初日又有所提前，再次回归到5月。54 a中高温最早初日出现在1997年5月3日，比常年提前了22 d，该年度出现高温日数44 d，属于多高温年；其次是1972、1981年和1990年，均出现在5月6日，比常年提前19 d。最晚初日出现在1973年6月26日，比常年推后了32 d。

分析哈密市高温终日逐年变化图（图4）可以看出，哈密市高温总体呈推迟趋势（未通过0.05显著性水平检验），推迟2 d/10 a（平均终日为8月28日）。从年代变化特征来看，20世纪60—80年代高温多结束在8月下旬前期，较常年略偏早；90年代到21世纪初期高温终日明显推后，多在9月上旬。高温最早终日出现在1981年7月28日，比常年提前了31 d，该年度高温日数仅仅出现了19 d；最晚终日出现在1996年9月25日，比常年推后了28 d，该年度高温日数出现了43 d，属于多高温年。

2.4 高温天气的年代际分布特征

根据哈密市近54 a高温天气分布情况可以分为三大阶段（表1）：第一阶段1961—1993年，为高温天气的偏少期（本文定义年高温日数低于35 d为高温偏少，年高温日数高于35 d为高温偏多）；第二阶段1994—2000年，为高温天气的平稳过渡期；第二阶段2001—2014年，为高温天气的偏多期。若精细划分，可以划分为五个阶段，其中可以把偏少期划分为三个阶段：第一阶段1961—1974年为偏少期的下降阶段；第二阶段1975—1982年为偏少期的逐渐下降阶段；第三阶段1983—1993年为偏少期的明显下降阶段；第四阶段1994—2000年为平均值附近的平稳变化阶段；第五阶段2001—2014年为偏多期的明显上升阶段。

从表1可以看出，哈密市各阶段的高温天气随时间变化是：从1961年到1993年高温是逐渐下降的，1994年以后，哈密市高温天气是平稳上升的，而近14 a是呈直线上升的趋势，近14 a来高温日数占近54 a总高温日数的34.2%。

3 持续高温日特征分析

将高温期的4个级别根据高温等级统计为三类高温期：一般高温期、强高温期和极端高温期。统计哈密市近54 a持续高温（≥3 d）共计292次，其中一级（3～4 d）高温达182次，平均每年出现3～4次，最多年出现在2012年，共出现9次，有两年没有出现一级高温，分别是1963年和1991年；强高温期68次，大约每年出现1次；极端高温期出现8次（图5）。

二级（5～6 d）高温达67次，大约每年出现1次，最多年份出现在2006年，共出现5次；强高温期20次，极端高温期仅仅出现2次。

三级（7～9 d）高温达32次，大约1～2 a出现1次，最多年份出现在1991年，共出现3次；强高温期15次。

四级（≥10 d）高温出现17次，强高温期出现4次。日最高气温≥35℃的日数持续时间最长达18 d，历史上只出现1次，出现在2011年7月8～25日，其次是1986年，出现17 d。

可见哈密市高温天气过程多以一级高温为主，而且多出现在盛夏，7—8月共出现133次，占71.6%。并且高温过程在20世纪90年代末以后呈明显上升趋势，近14 a出现67次，占总数的22.9%，不仅持续时间增长而且强度也有增强的趋势。

4 高温过程环流形势特征

灾害性天气都有其特定的环流形势，高温天气也不例外。利用NCEP1°×1°再分析资料分析哈密市高温天气，发现高温天气与高空环流形势的持续稳定有着密切的联系，主要影响系统是新疆脊，同时与伊朗副热带高压（以下简称伊朗副高）和西太平洋副热带高压（以下简称西太平洋副高）的强弱和位置有一定的对应关系。

4.1 一般天气形势特征

（1）500 hPa高度场上通常欧洲呈现为低槽区，咸海到新疆为一大的高压脊（脊线在65°～100°E范围之间），哈密地区受新疆脊或浅脊控制；（2）海平面气压场上，热低压通常位于南疆，中心位于南疆中部或略偏北，哈密地区位于热低压的前沿或热低压的控制之下，地面受一致的偏南风影响；（3）温度场上，500 hPa、700 hPa和850 hPa三层均受温度脊控制（脊线在70°～100°E范围之间），暖中心位于南疆上空，中心越偏北或中心值越大，则气温越高，越易出现极端高温。出现高温时，哈密上空温度满足T500（500 hPa温度，下同）≥-8℃、T700≥12℃、T850≥26℃，当T500≥-4℃和T850≥30℃，出现极端高温天气机率极高。（4）风场上500 hPa、700 hPa一般为偏西风，850 hPa一般为偏南风，地面为一致的偏南风。

4.2 出现持续高温的主要天气形势特征

出现持续性高温天气都是在特定的大气环流形势背景下出现的，普查了哈密市近54 a持续高温日数≥10 d的天气，造成持续性高温天气除了与新疆脊有一定的关系外，还与伊朗副高和西太平洋副高的强度和伸展的位置有很大的关系。因此把造成哈密市持续出现10 d以上高温过程分为三类环流型:西太平洋副高西伸发展型、伊朗副高东伸发展型、西太平洋副高西伸发展与伊朗副高东伸发展共同作用型。

（1）西太平洋副高西伸发展型（图6a）

中亚通常为短波槽，新疆到贝加尔湖为高压脊区，随着西太平洋副高发展西伸北抬，势力较旺盛，与新疆高压脊打通（脊线在80°～110°E范围之间），形成近似东西向的高压坝，控制新疆。通常580位势什米线会北上至北疆，有时甚至会到萨彦岭一带，哈密被该线控制，有利于≥35℃高温天气出现；当被584位势什米或588位势什米控制时，温度极值将会在其中一天增至最大，达到极端高温的标准。统计哈密持续高温≥10 d的16次过程中西太平洋副高西伸发展型出现5次，占总次数的32.3%。

（2）伊朗副高东伸发展型（图6b）

乌拉尔山与贝加尔湖通常为低槽区，新疆脊发展比较旺盛，脊顶可以伸至70°N附近，随着新疆脊东移，伊朗副高发展东伸北抬，与新疆脊略打通（脊线在55°～90°E范围之间），哈密地区受脊前西北气流控制。通常584位势什米线进入南疆西部，南疆大部被580位势什米线控制，很少能够继续东移北上控制哈密本地，哈密一般在576位势什米线控制之下，因此不利于极端高温天气的出现，但利于一般和强高温天气的出现。统计哈密持续高温≥10 d的16次过程中伊朗副高东伸发展型出现3次，占总次数的18.8%，并且三次均出现在8月中上旬。

（3）西太平洋副高西伸发展与伊朗副高东伸发展共同作用型（图6c）

东欧与贝加尔湖通常为低值活动区，里、咸海到新疆西部为高压脊区，伊朗副高发展东伸北抬与该高压脊打通，576位势什米线控制新疆，哈密受脊前西北气流控制。随着伊朗副高的逐渐西退，新疆脊东移，脊顶顺转，西太平洋副高向西发展，与新疆脊叠加，形成宽广的带状高压，一般高压脊线位于80°～110°E之间，哈密处于该脊控制之下。580位势什米线控制新疆，584位势什米线通常会进入哈密地区，极易造成哈密的持续性极端高温天气的出现。统计持续高温≥10 d的16次过程中西太平洋副高西伸发展与伊朗副高东伸发展共同作用型出现8次，占总次数的50%。

因此持续高温与副高的强度和位置有关，副高越强，北抬的位置越北，气温就相对越高，一般持续时间也较长，影响范围较广；而在没有副高配合的高温过程中，一般持续时间较短，影响范围也较小。

5 结论

（1）哈密市高温天气具有明显的年际变化，最多年出现在2002年，达60 d之多；最少年1993年，仅有11 d。高温分布整体呈逐年上升趋势，近14 a上升趋势最明显，不仅高温日数增多，而且有高温持续时间变长、强度增强趋势。

（2）哈密市的高温天气出现在5—9月，集中出现在6—8月，占总高温日数的93.6%；7月最多，达到峰值，而7月中、下旬和8月上旬又是高温天气的相对集中期。

（3）一级（3～4 d）高温平均每年出现3～4次，最多年出现9次，有2 a没有出现，可能与大气环流的异常有较大关系。

（4）哈密高温初日总体呈缓慢提前趋势，提前0.6 d/10 a；高温终日则表现为推迟趋势，推迟速度2 d/10 a。

（5）造成哈密市持续出现10 d以上高温过程分为三类环流型:西太平洋副高西伸发展型、伊朗副高东伸发展型、西太平洋副高西伸发展与伊朗副高东伸发展共同作用型。

[1]J Houghton.全球变暖[M].戴晓苏，等译.北京：气象出版社，2001.

[2]任国玉，徐铭志.近54年中国气温的变化[J].气候与环境研究，2005，10（4）：717-727.

[3]Monteiro A，Carvalho V,Olivera T.et al.Excess mortality and morbidity during the July 2006 heat wave in Porto, Portugal[J].International Journal of Biometeorology，2013，57（1）:155-167.

[4]贺山峰，戴尔阜，葛全胜，等.中国高温致灾危险性时空格局预估[J].自然灾害学报，2010，19（2）：91-97.

[5]林学椿，于淑秋.近四十年我国气候趋势[J].气象，1990，16（10）:16-21.

[6]陈隆勋，邵永宁，张清芬，等.近四十年我国气候变化的初步分析[J].应用气象学报，1991，12（2）：164-173.

[7]Zhai P，Pan.X.Trends in temperature extremes during 1951-1999 in China[J].Geophys Res Lett，2003，30（17）：1-4.

[8]高荣，王凌，高歌.1956—2006年中国高温日数的变化趋势[J].气候变化研究进展，2008，4（3）：177-181.

[9]Ding T，Qian W.Yan Z.Changes in hot days and heat waves in China during 1961-2007[J].Inter J Climatol，2010，30（10）：1452-1462.

[10]徐金芳，邓振镛，陈敏.中国高温热浪危害特征的研究综述[J].干旱气象，2009（2）：163-167.

[11]辛渝，陈洪武，李元鹏，等.新疆北部高温日数的时空变化特征及多尺度突变分析[J].干旱区研究报，2008，19（3）：438-446.

[12]孙建奇，王会军，袁薇.我国极端高温事件的年代际变化及其与大气环流的联系[J].气候与环境研究，2011，16（2）：199-208.

[13]范兰，吕昌河，杨彪.近15a中国气温变化趋势分析[J].沙漠与绿洲气象，2014，8（5）：34-38.

[14]唐国利，丁一汇.近44年南京温度变化的特征及其可能原因的分析[J].大气科学，2006，30（1）：56-58.

[15]孙东霞，杨建成.克拉玛依高温日数的气候特征及持续高温过程环流分析[J].沙漠与绿洲气象，2010，4（1）：12-15.

[16]张家宝，邓子风.新疆降水概论[M].北京：气象出版社，1987.

[17]阿依夏木·尼亚孜，周宁芳，杨贵名.近45年哈密地区温度变化特征[J].气象，2007（7）：89-97.

[18]邢芝芳，杨艳玲，王军.1960—2008年新疆哈密地区的气温变化分析.沙漠与绿洲气象，2011，5（1）25-28.

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

苗运玲，卓世新，李如琦，等.新疆哈密高温气候特征及其环流形势分型[J].沙漠与绿洲气象，2015，9（2）：38-43.

10.3969/j.issn.1002-0799.2015.02. 006

2014-10-13；

2014-12-10

中国气象局预报员专项（CMAYBY2013-079）；新疆气象局重点科研项目（ZD201401）共同资助。

苗运玲（1976-），女，工程师，现主要从事短期预报及气象服务工作。E-mail：1360455877@qq.com