孔刘备，席晓彤

(1.山东省菏泽市鄄城县气象局，山东菏泽 274600；2.山东省菏泽市气象局，山东菏泽 274000)



我国东西部850 hPa温度场的转变及对鲁西南天气的影响

孔刘备1，席晓彤2

(1.山东省菏泽市鄄城县气象局，山东菏泽 274600；2.山东省菏泽市气象局，山东菏泽 274000)

利用2010～2013年逐日08：00和20：00探空资料，统计对比分析850 hPa上空温度场，结果表明，我国青藏高原夏季是一强大热源而冬季是一冷源，春季西部温度上升与秋季西部温度下降均比东部快；东、西部温度场的这种相对变化影响大气环流，冬季与夏季的温度场结构发生逆变，同时降水天气系统的作用机制也发生较大变化。

东西部；850 hPa温度场；转变；鲁西南；天气影响

气候异常是人们最关心的问题。青藏高原面积占陆地的1/4，是我国乃至北半球夏季最强大的热源区，其热源的异常作用是研究大气环流变化必须考虑的重要问题[1]。许多专家学者关于高原热源对我国及亚洲甚至全球大气环流和气候的影响已做过大量的研究[2-5]，不少研究均是从宏观方面对大气环流和较大区域季节性降水变化进行研究，具体到在天气预报实际工作中，青藏高原热源的变化对某一个地区天气形势及天气系统的变化这方面的研究并不多。天气预报实践证明，从冬季到夏季高原热源特征发生很大的变化，由于其影响，某一个地区降水天气系统及相互作用机制也会随之发生变化，所以冬夏季降水天气形势要点有很大的不同。笔者考查了特定纬度带格点上各月850 hPa温度的变化，并对比分析东西部温度场的差异，以此变化为基础，进一步探讨温度场变化对天气系统和天气形势的影响，为了解不同季节不同天气形势的形成原因、做好日常天气预报提供参考依据。

1 资料与方法

利用2010～2013年逐日850 hPa 08:00和20：00探空资料。选取30°N、35°N和40°N 3个纬度，分别在3个纬度带上选取格点，格点间隔是5个经度。每个纬度分别选取经度100°E、105°E、110°E、115°E、120°E共5个格点；逐日读取2010～2013年逐日850 hPa 08：00和20：00实际观测温度，如果某一个格点无观测值就用内插取值，然后对各个格点温度值按月求月平均温度值。用此平均值分别考查3个纬度带上东西部各月平均温度的变化并分析这种东西部温度变化对天气系统和天气形势的作用。

2 东西部温度场的演变特征

2.1 850 hPa温度场的变化把40°N 5格点850 hPa月平均温度按月进行时间展开，每4 ℃间隔划一根等温线，横坐标是经度，纵坐标为月份(图1)。30°N和35°N纬度带上展开图与40°N基本相似。从图1可以看出，3～5和9～11月从西到东等温线较密集，3～5月各格点温度迅速上升，9～11月各格点温度迅速下降，西部的温度较东部升降较快；6～8月和12月～次年2月等温线稀疏，各月间各格点温度变化明显偏小；6～8月温度西部明显高于东部，是一个大热源；12月～次年2月东西部温度差较小，西部略低于东部，高原地区冬季是一个弱冷源。可见春秋季温度变化较大，冬夏季温度变化较小，年内北半球温度径向交换主要在春秋季，温度变化的拐点在冬夏季，青藏高原热源作用主要在5～9月。上述结论与有关研究[6-8]基本一致。

图1 沿40°N 5格点850 hPa月平均温度展开图

把30°N、35°N和 40°N纬度带上最西部格点月平均温度和最东部月平均温度相减，得到本月东西部温差，把此温差按月份展开(图2)。从图2可以看出，夏季西部高于东部的温度，其温差较大，5～9月西部的热源作用明显，春季西部热源作用逐渐增加，秋季西部热源作用迅速减弱，冬季西部温度略低于东部，可见西部在冬季是冷源[9]。30°N、35°N和 40°N纬度带曲线进行比较，随着纬度的递减东西部的温差略有减小，曲线形状基本一致。

图2 40°N纬度带上各月东西部温差变化

2.2 夏季温压场的特征由于我国东西部850 hPa温度随季节发生变化，而使环流场也产生了变化。夏季在高原和新疆地区在850 hPa大多数时间维持一暖区。此暖区外围形状受外围环流的影响不断发生变化，同时也影响了外围的天气形势。热源以脊的形势向外伸展，其活动范围及形状变化比较复杂，它的活动规律吴国雄等已做过研究[1-2]，暖区以波列的形式伸向东北、向东伸展为多数，其次是向西北伸展。向东向东北伸展的暖脊，由于此暖脊常在宁夏到黄土高原、黄淮及华北地区活动，所以往往形成鲁西南地区温度场倒置[10]，即北部温度高于南部温度，西部温度高于东部温度。此温度场是北方冷空气向南入侵的重要屏障，它的存在往往导致西风带南支和北支西风急流分支的形成，在两支西风气流之间850 hPa上空(有时伸至700 hPa上空)是一个纬向反气旋环流带，此环流带对北方冷空气的南侵和南方暖湿气流北上有阻止作用。据2001～2013年850 hPa探空资料普查(表1)，鲁西南地区5～6月温度场倒置日数较多，这个时期鲁西南地区往往干燥少雨，7～8月份温度场倒置日数较少，这个时期850 hPa暖脊多伸向蒙古和东北。

表1 鲁西南地区各月温度场倒置日数 d

由于热源的作用，在地面上，夏季在高原及周围维持低压区，在我国形成东高西低的气压场，地面多偏南风，所以夏季季风的存在与高原热源有重要关系；低压形成的倒槽基本与850 hPa暖脊位置相重合，有时在暖脊下形成热低压。夏季青藏高原地区基本上是一个恒定的暖低压区，仅外围地区有所变化，通过个例普查，由于东部或东北部有冷空气侵入，热源向西收缩占58%，分裂小股暖气团东移或东北移各占18%，东南移占6%。从2013年6月6日08：00个例的850 hPa和地面形势图(图3)可看出，850 hPa高原暖脊向东北伸展，温度场呈西高东低，地面气压场呈西高东低；我国大部以偏南风为主；地面上，高原上是一低压区，倒槽随着850 hPa的暖脊向东北向伸展，并在暖脊的顶部蒙古地区形成低压中心，我国大部气压场是东高西低。

图3 2013年6月6日08：00 850 hPa温度场(a)及地面气压场(b)

2.3 冬季温压场的特征冬季，东西部的温差变小，大多数时间西部温度低于东部，高原暖低压区向西向南收缩到孟加拉湾和印度半岛[9]，使西北和北方多冷空气南下，新疆地区和蒙古地区多有高压脊向东南方向伸展，夏季西低东高的气压场到冬季变成北高南低或西高东低的气压场。由于气压场的改变，夏季盛行偏南风到冬季盛行偏北风。冬季较常见的天气图(图4)与夏季(图3)相比有很大不同。

3 东西温度场结构对鲁西南天气的影响

冬夏季降水的天气形势有很大的不同，春秋季是冬夏2种天气形势的过渡期。 冬季，西部热源的作用已消失，东西部的温差变小，且我国东部温度略高于西部，南部温度高于北部，这种情况下有西风槽东移，西部有冷空气推动南方暖湿空气东移北上，由于冬季多为南高北低的温度场，北部空气密度较大，暖空气上升产生降水。在冬季，由于青藏高原热源西退南压，冷空气多从新疆和蒙古东移南下，鲁西南地区多受西北向东南伸的冷高压控制，地面多吹偏北风天气干燥降水较少。而夏季与冬季温度场恰恰相反，由于西部热源的存在，气压场在冬季一般是西高东低或北高南低，而夏季气压场则是西低东高、南高北低。多数情况下，冬夏季的气压场是反位相的，夏季北支西风已北退至45°N以北，高原和新疆常维持热低压，冷空气很难进入高原和新疆，产生降水的天气形势及降水系统作用机制发生了很大变化，这里仅举出3种情况进行讨论。

图4 2014年1月17日08：00 850 hPa温度场(a)和地面气压场(b)

3.1 冷切变线南压西部暖舌东伸至黄淮地区，鲁西南在东伸暖舌的边缘，华北或东北高空冷空气南下，侵入暖舌边缘上空，这样在这个地区就会产生不稳定天气。如果这种形势不变，冷空气从北部或东部下来，西部暖脊就向西收缩，冷空气过后，西部暖脊又向东伸展，若又有冷空气南掉，在这个地区又会产生不稳定天气，这样会多日产生对流性降水。在温度场西高东低的情况下，如果在西部暖脊的控制下活在暖脊的南侧，鲁西南地区地区往往高温晴热少雨。

3.2 温度场倒置夏季温度场呈西高东低、北高南低，从天气学角度分析，在温度西高东低的情况下，空气密度比西部大，东部空气较西部产生下沉运动，在温度场北高南低情况下，南部空气密度大，是下沉运动，夏季温度场对产生降水是不利的。这种形势下，若有偏南风吹来，由于西部北部温度高，抬升作用受到遏制。但在没有平流冷空气来源的情况下，有时仍然有较大的降水产生。降水一旦出现，降水区的西北部却出现了冷区，而西部、北部却没有冷空气的支援，有些人感到很矛盾，不知冷空气从哪里来。习惯上认为冷空气的平移运动是冷空气的来源，可忽略了冷暖空气的垂直对流运动。在某些情况下，冷空气的垂直运动造成的降温比空气的水平运动影响程度大，所以应当引起人们的注意。在夏季，没有平流冷空气来源产生较大降水的个例几乎每年都有。

3.3 切变线到了夏季，在北支西风南侧由于风速切变反气旋涡度作用，西风带南侧700 hPa以下形成以纬向反气旋高压带。这时若有南方暖湿气流北上与此高压带侧面相遇，南支气流的冲击使纬向高压带南侧偏东风加大，这就形成了切变线。偏东风回流作用使东部冷空气浸入切变线北侧产生降温，除回流降温以外，也可能与切变线北侧空气下沉运动有关，在鲁西南地区往往有较大降水。

4 小结

(1)我国西部和东部近地面层温度有明显的不同，冬季西部相较东部，是一个冷源，夏季西部气温明显高于东部，是一个强大的热源。春季温度迅速上升，秋季温度迅速下降，变化幅度西部大于东部。

(2)西部温度场的变化对东亚大气环流有明显的影响。

(3)影响鲁西南的降水系统及相互作用机制冬季和夏季不同，这与西部热源作用有主要关系。

(4)降水系统相互作用所产生的垂直下沉运动，在冷空气来源上是值得考虑的重要因素。

[1] 吴国雄，刘屹岷，刘新，等.青藏高原加热如何影响亚洲夏季的气候格局[J].大气科学，2005，29(1)：47-56.

[2] 简茂球，罗会邦，乔云亭.青藏高原东部和西太平洋暖池区大气热源与中国夏季降水的关系[J].热带气象学报，2004，20(4)：353-364.

[3] 罗四维.有关青藏高原天气和环流研究工作的回顾[J].高原气象，1989，8(2)：121-126.

[4] 柏晶瑜，徐祥德，周玉淑，等.青藏高原感热异常对长江中下游夏季降水的初步研究[J].应用气象学报，2003，23(3)：346-355.

[5] 史玉光，杨舵，陈洪武.北半球冬季副热带西风急流及有关环流季振荡若干特征分析[J].新疆气象1999，22(2)：1-6.

[6] 叶笃正，罗四维，朱抱真.西藏高原及其附近的流场结构和对流层大气的热量平衡[J].气象学报，1957，28(2)：108-121.

[7] 陈隆勋，李维亮.亚洲季风区夏季大气热量收支[M].昆明：云南人民出版社，1983：86-101.

[8] 赵平，陈隆勋.35年来青藏高原大气热源气候特征与中国降水的关系[J].中国科学D辑，2001，32(4)：328-332.

[9] 叶笃正，高由禧.青藏高原气象学[M].北京：科学出版社，1979.

[10] 张宗灏，孔凡忠，魏秀兰.我国华北平原温度场倒置的逐步研究[C]//全国气候业务技术交流研讨会文集.中国气象局预测减灾司、国家气象中心，2002：206-211.

The Change of the Temperature Field at 850 hPa in Eastern and Western China and the Influence on the Weather of Southwest Shandong Province

KONG Liu-bei1, XI Xiao-tong2

(1. Juancheng Meteorological Bureau, Heze, Shandong 274600; 2. Heze Meteorological Bureau, Heze, Shandong 274000)

Based on the daily sounding data at 08:00 and 09:00 during 2010-2013, taking advantage of statistical and comparative analysis, the paper concentrates on the characteristics of the temperature field at 850 hPa. The results show that, the Tibetan Plateau is a strong atmospheric heat source in summer but a cold one in winter. The temperature rising in spring and dropping in autumn of the western part are both faster than the eastern part. The relative change of the eastern and western temperature field has an effect on atmospheric circulation, the temperature structure in winter and summer inverted, at the same time the interaction mechanism of precipitation weather system also has great changes.

The eastern and western China; 850 hPa temperature field; Change; Southwest Shandong Province; Weather influence

孔刘备(1986-)，男，山东菏泽人，助理工程师，从事天气预报与气候研究。

2014-12-17

S 161.2

A

0517-6611(2015)04-214-03