引言

2004年6月底至7月初, 受副热带高压和台风蒲公英外围下沉气流共同影响, 广东省出现罕见的持续高温天气(指T_max ≥ 35 ℃)。番禺区6月28日开始连续6天出现高温, 6月30日和7月1日最高气温38.3 ℃, 打破了1959年9月建站以来37.5 ℃的历史最高气温纪录。而此两日广东省共有包括广州在内的9个(20个)站打破(或平)了历史最高气温纪录, 且破记录者主要集中在珠江三角洲一带。这次大范围持续高温酷热天气, 不仅给用水供电造成重大影响, 还出现很多例因高温中暑死亡事件, 造成很大社会反响, 并成为社会舆论的热点。人们逐渐认识到, 高温同样是一种灾害性天气。由于不同地域高温天气具有不同特点, 黄忠等^[1]认为广州市出现37 ℃以上酷热天气, 主要天气系统是副热带高压和热带气旋; 邹燕等^[2]通过对福建省历史高温形势分析, 认为副热带高压及热带气旋的西北风是增温的主要原因; 而林蟒等^[3]通过对高温个例进行分析, 认为除副热带高压和热带气旋外, 南岭“焚风效应”和城市“热岛效应”对高温亦有增幅作用。为研究高温与热带气旋的关系, 根据番禺区观测站1960—2004年45年间人工观测资料及同期《台风年鉴》(1989年开始改称《热带气旋年鉴》)资料, 对不同位置和强度的热带气旋与高温之间关系进行统计分析,期望从宏观上找出两者之间联系, 得出一些对番禺甚至珠三角地区高温预报有参考作用的结论。

1 番禺区高温天气分布特征 1.1 番禺区高温天气概况

番禺区气象局位于22.9°N、113.3°E, 受海洋性气候影响, 夏季最高气温常较内陆低, 但湿度却较内陆高, 36 ℃以上高温天气出现较少。从1960—2004年的观测资料看, 45年中共出现35 ℃以上高温天气276天, 平均每年出现6.1天, 其中有5年没有高温出现。高温最早出现于5月26日, 最迟为9月19日。从年代来看, 1960年代年均出现2.6天, 1970年代为2.2天, 1980年代为3.0天, 1990年代是11.1天, 而2000—2004年年均高达17.4天, 呈现逐步升高的趋势。

1.2 高温日数的年月分布特征

高温日数的年变化见图 1。可以看出, 35 ℃和36 ℃以上高温出现日数从1989年开始明显增加。高温日数与年平均气温曲线变化趋势大致相同(图略)。高温总日数月分布图见图 2所示。不论是35 ℃以上还是36 ℃以上高温日数, 皆以7月为最多, 8月次之, 6月和9月相当, 5月份仅出现过一次高温天气。

1.3 不同高温强度的分布特征

经统计, 在276次高温中, 小于36 ℃者占72.8 %, 大于等于36 ℃且小于37 ℃者64天占23.2 %, 大于等于37 ℃者占4.0 %, 即大多数都是小于36 ℃的低强度高温天气。37 ℃以上超高温天气共出现11天, 2004年之前约7年一遇, 而2004年出现次数异常增多, 占了总次数的45.5 %。

2 高温天气与热带气旋的关系 2.1 高温天气时热带气旋的位置分布

文中所称热带气旋(以TC代表)包括热带低压、热带风暴、强热带风暴和台风, 分别以TD、TS、STS和T代表。为清楚地显示高温时TC位置相对于番禺区的分布, 在此选取较大的区域。图 3是在10 ~ 45°N、105 ~ 145°E范围内, 在出现高温天气时同时存在的TC位置分布图。图中星号处代表番禺区观测站位置, 黑点代表高温时TC位置。出现36 ℃以上高温时, 在10 ~ 45°N、105 ~ 145°E范围内, 15°N以南没有TC存在, TC中心多集中在18 ~ 33°N、117 ~ 131°E范围内。而出现37 ℃以上的超高温天气时, TC位置全部缩至18 ~ 30°N、119 ~ 129°E的更狭窄区域内(见图 3中的小矩形区域)。

2.2 确定高温天气时TC存在(影响)的标准

由于TC环流与副热带高压之间存在互相作用, 有TC存在时, 不但会改变副热带高压的形状、高压中心的位置, 还因其高空流出作用, 附近的副高常较强盛。当距TC 68气象第32卷达到一定距离后, TC的高空流出下沉增温作用将会变得非常明显。虽然每个TC对高温影响大小与其强度、位置及环流形势有关, 且其影响范围也难以准确界定, 但根据高温时TC分布图(图 3)以及实际预报经验, 并为了便于研究及统计, 选取15 ~ 35° N、110 ~ 135°E范围作为高温天气时TC存在(影响)的区域, 把此区域称之为热带气旋影响区简称影响区(见图 3中的粗线矩形区域)。TC中心位置超出此范围就认为此次高温天气不存在TC影响。由此可统计出高温时有无TC存在的二种情况。因每日最高气温一般出现在13 —16时之间, 故取高温当日14时TC所处位置来代表当日TC的位置。

2.3 高温时所存在TC的强度、源地及月分布

根据2.2的标准, 统计出不同高温强度时, 在影响区内不同强度TC的分布情况, 见表 1。在35 ℃以上高温天气中, 影响区内有TC存在的比例占69.9 %, 其中TS以上强度者占60.1 %; 在36 ℃以上高温天气中, 存在TC的比例占82.7 %, 其中TS以上强度者占72.0 %; 而在37 ℃以上超高温天气中, 影响区内100 %存在TC, TS以上强度占100 %, 其中强度为STS及T者占90.9 %。另外, 高温时影响区内没有TC出现的比例也有30.1 % (该比例与界定的影响区范围有关)。根据统计结果, 此时出现小于36 ℃的低强度高温占84 %, 大于等于36 ℃高温出现的比例只占16 %, 并且没有37 ℃以上超高温天气出现。从表 1中可以清楚地看出, TD和TS等低强度TC随高温强度增强大致呈减少趋势, 高温强度越强, 无TC的比例越小, STS和T所占比例越大。而且, 同一高温强度级别, 从TD、TS、STS到T, 高温时其所占比例呈现非常明显的增大趋势。37 ℃以上高温天气, 基本上都是伴随着强热带风暴和台风出现的。

因此, 可以说, 高温强度越低, 副高的作用越大, 但随高温强度增加, TC的作用变得越来越明显。高温特别是36 ℃以上高温的出现与TC存在有着密切的关系, 并且高温强度越强, STS和T所占比例也越大。没有TC存在仅靠副热带高压作用, 出现36 ℃以上高温的机会小得多, 且没有37 ℃以上超高温天气出现。

35 ℃以上高温共有193次有TC存在, 其中源地在南海的TC占5.2 %, 其余94.8 %为源地在西北太平洋TC; 36 ℃以上高温有62次存在TC, 其中源地为南海的占4.8 %, 其余95.2 %为西北太平洋源地TC; 而37 ℃以上高温, TC源地100 %在西北太平洋。故西北太平洋源地TC对高温的贡献占有绝对优势。其原因除了源地在南海的TC较少外, 还与南海有TC时, 番禺区可能处于偏东或东南流场, 云系较多且容易出现大的降水。因此, 较少出现高温天气。

如果以月份来区分, 出现高温时, 6月份有TC存在的比例为48 %, 7月份为74 %, 8月份为68 %, 9月份则占到87 %。9月份由于冷空气开始南下影响番禺区, 不易出现高温天气, 出现高温绝大多数都是与TC影响有关。

2.4 影响区内不同源地不同强度TC对高温天气的影响 2.4.1 影响区内不同源地TC分布情况

以上讨论是在出现高温天气的前提下, 影响区内热带气旋存在的情况分析。如果想对高温天气预报有所裨益, 我们更关注影响区内存在TC时高温天气的出现情况。

由于番禺区历史上5月份只在下旬出现过一次高温天气, 而9月中旬以后再没有高温天气出现, 故TC统计时段选定为6月1日至9月20日之间, 其中TC强度以移经影响区时的最大强度计。经统计, 45年中移经影响区总共622个TC中, 出现高温的占19.8 %。其中, 西北太平洋源地TC占总数的79.1 %; 南海源地TC占总数的20.9 %。

2.4.2 影响区内不同源地TC出现高温的情况

在移经影响区的492个西北太平洋TC中, 出现高温者占21.3 %, 而在移经影响区的130个南海TC中, 出现高温者只占13.8 %, 较西北太平洋源地明显偏少。不同源地不同强度TC出现高温情况见表 2。

从表 2可看出, 低强度TC出现高温比例较低。无论何种源地, 从TD到STS, 随着TC强度的增强, 出现高温的比例都有一个明显的突跃。但南海源地TC有一个有趣的现象, 就是强度达到台风时, 出现高温的比例反而减小。其可能原因是, 当TC增强为台风时, 其影响范围增大, 且其存在时间通常较TS或STS长, 由于南海海域相对较小, 它很可能即将登陆或已登陆, 番禺区可能已经受台风的云系或风雨区影响。

2.4.3 影响区内不同月份TC出现高温情况

影响区内不同月份不同强度TC出现高温情况见表 3。从中可看出, 7月份是最容易出现高温天气的, STS和T出现高温的比例都超过了35 %, 其次为8月份。不同月份, 随着TC强度增强, 出现高温比例大致呈现增加趋势。

3 结语

① 高温特别是36 ℃以上高温与TC之间存在有着密切的关系, 并且高温强度越强, 存在STS和T的比例也越大。没有热带气旋存在仅靠副热带高压作用, 则出现36 ℃以上高温的机会小得多, 并且没有37 ℃以上超高温天气出现。

② 西北太平洋源地TC对高温的贡献较南海源地TC占有绝对优势。无论何种源地, 从TD到STS, 随着TC强度的增强, 出现高温的比例都有一个明显的突跃。

③ 7 —9月份出现高温时, TC存在的比例在68 % ~ 87 %之间。移经影响区的TC, 以7月出现高温的比率为最大, STS以上出高温比例超过35 %。