12月至1月抚顺市夜间升温过程定量分析

摘要 利用抚顺市章党站2011年12月至2012年1月在夜间出现气温不降反升天气过程时的常规气象要素观测资料以及micaps系统资料，通过温度变化方程，从1 000、925、850、700 hPa 4个层面，对温度变化的非绝热项进行了对比分析。结果表明：仅就非绝热项而言，有3种情况有利于百叶箱温度的上升，即任意2层有较低温度露点差、任意一层有较低温度露点差同时该层具有较大的水汽压、8：00每一层都有较低的温度露点差。

关键词 夜间升温；温度露点差；非绝热项；辽宁抚顺；2011年12月至2012年1月

中图分类号 P423.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）18-0244-02

抚顺地处辽东山区，冬季气温低，夜间降温幅度大，但也经常出现夜间气温不降反升的现象，这给最低气温的预报带来一定的难度。2011年12月至2012年1月抚顺章党观测站先后出现了8次夜间气温不降反升的天气过程，该文对这8次过程从1 000、925、850、700 hPa 4个层面分别进行了对比分析，以探讨影响温度变化的非绝热项因子在夜间升温过程中所起的不同作用，为今后当地的温度预报提供参考。

1 资料与方法

温度变化方程：■=-V·？塄hT-ω（rd-r）+■■（1）

式（1）表明，大尺度运动系统中温度的局地变化决定于温度的平流变化、绝热变化和非绝热变化3项因子[1]。

由于近地面层空气的下沉运动不明显，由此所引起的温度变化也就不大[2]，所以在地面气温分析中可以忽略垂直运动项因子，而平流项可根据T639和EC的预报值进行分析，因此该文只分析非绝热项对气温变化的影响。

夜间对非绝热项影响较大的因素主要有长波辐射和水相变化，而水汽对大气中长波辐射的吸收和放射起着重要的作用[2]。因此，以下根据温度露点差和水汽压的大小对这8次过程的非绝热项进行分析。

1.1 夜间升温时间段

首先从章党地面观测资料中查得8次升温过程的起止时间。如果有升温一直延续到日出以后的，为了排除太阳辐射对温度变化的影响，应该把升温的终止时间确定在日出之前。根据当时的日出时间，8次过程所在日期的日出时间在7：20—7：35，所以升温的终止时间确定为不超过7：00。根据统计，8次过程中只有2011年12月6日的升温是从5日的20：00一直延续到6日的5：00，其他7次均出现在后半夜且一直延续到7：00以后。

1.2 计算方法

1.2.1 各层平均温度露点差和8：00温度露点差。通过micaps系统分别查得每次过程20：00和8：00 700、850、925、1 000 hPa温度露点差的值，根据1.1节中所确定的升温时间段，用内差法计算出该时间段内的平均值。因为升温基本发生在后半夜且结束时间都在5：00—7：00，所以8：00的温度露点差对非绝热项的影响一定比20：00的大，所以也需要分析8：00的温度露点差（表1）。

1.2.2 各层平均水汽压。通过micaps系统分别查得每次过程20：00和8：00 700、850、925、1 000 hPa露点温度，根据1.1节中所确定的升温时间段，用内差法计算出该时间段内露点温度的平均值，再根据公式：

E冰=E0×109.5t/（265+t）

计算出各层的平均水汽压（表2）。

1.2.3 非绝热项。由于垂直项为0，所以只要求出平流项和局地项，带入式（1）中就可求得非绝热项。平流项通过micaps系统查得每次过程20：00和8：00 1 000 hPa温度平流，根据1.1节中所确定的升温时间段，用内差法计算出该时间段内的平均值。局地项可从地面观测资料中直接查得（表3）。

8次过程1 000 hPa的海拔高度均在160～250 m，章党站的海拔高度为120 m，所以用1 000 hPa的平流代替章党地面的平流应有一定的误差。

2 结果与分析

对比8次过程的非绝热项（表3）和各层的平均温度露点差、8：00的温度露点差（表1）以及平均水汽压（表2），根据8次过程升温开始时的温度（即最低气温）不同，分成以下4种情况进行对比分析。

2.1 最低温度为-22 ℃

最低温度为-22 ℃的情况分别出现在2011年12月23日和2012年1月31日。后一次过程的非绝热项比较大，前一次过程的非绝热项比较小。无论是平均温度露点差还是8：00的温度露点差，后一次过程在各层的值均小于前一次过程在各层的值，而水汽压除前一次过程在700 hPa的值较大之外，其他各层的水汽压值在2次过程中都比较小。这说明多层较低的温度露点差远比某一层较高的水汽压更有利于温度的上升[3]。

2.2 最低温度为-19 ℃

分别出现在2011年12月27日和2012年1月1日。2次过程的非绝热项都比较大，后一次过程的非绝热项大于前一次过程的非绝热项，而且也是8次过程中非绝热项最大的。后一次过程在700 hPa和850 hPa无论是平均温度露点差还是8：00的温度露点差均明显小于前一次过程；在925 hPa和1 000 hPa则前一次过程的平均温度露点差和8：00的温度露点差比后一次过程更小。2次过程在1 000 hPa和925 hPa水汽压的值，前一次过程大于后一次过程；在850 hPa和700 hPa则无明显差别。这说明700 hPa和850 hPa的较低温度露点差比925 hPa和1 000 hPa的较低温度露点差更有利于温度的上升。

2.3 最低温度为-11～-10 ℃

分别出现在2011年12月6日和2012年1月18日。2次过程的非绝热项都比较小，后一次过程的非绝热项小于前一次过程的非绝热项，而且也是8次过程中非绝热项最小的。2次过程的平均温度露点差都比较大，但后一次过程在1 000、925、850 hPa的平均温度露点差较前一次过程的都小，只在700 hPa的平均温度露点差明显大于前一次过程。前一次过程在8：00、850 hPa的温度露点差比后一次过程小很多，而且是所有8次过程中温度露点差最小的，仅为0.9 ℃。2次过程的水汽压值无明显差别，由此表明温度露点差越大，非绝热项越小。

2.4 最低温度为-17～-14 ℃

分别出现在2011年12月31日和2012年1月17日。后一次过程的非绝热项比较大，仅比2012年1月1日过程略小，前一次过程的非绝热项比较小。前一次过程的各层平均温度露点差都很大，后一次过程在925 hPa的平均温度露点差较小，为3.5 ℃，其他各层也很大。再看8：00的温度露点差，前一次过程在925 hPa和850 hPa相对较小，分别为2、3 ℃。后一次过程只在925 hPa较小，为2.8 ℃。对比2次过程的水汽压可以看出，后一次过程除在700 hPa的水汽压值与前一次过程相近外，在其他3层的水汽压值后一次过程都明显高于前一次过程，而且后一次过程在925 hPa的水汽压值是所有8次过程中最大的，为2.06 hPa。上述情况说明，如果各层平均温度露点差都很大，即使有某一层或两层在8：00的温度露点差相对较小，其非绝热项也会很小；反之，只要有一层的平均温度露点差小到一定的值，其非绝热项也会相应增大[4]。

3 结论与讨论

（1）当2层的温度露点差都较低时有利于温度的上升，700、850 hPa的较低温度露点差比925、1 000 hPa的较低温度露点差更有利于温度的上升。这主要是因为700、850 hPa之间的高度差为1 500 m左右，远厚于925、1 000 hPa之间的高度差（500～600 m）。有利于水汽凝结的厚度层越厚，越有利于温度的上升。当700、850 hPa的平均温度露点差和8：00的温度露点差分别小于4、3 ℃时，百叶箱的升温幅度将超过1 ℃/h。而同样的情况如果出现在925、1 000 hPa，百叶箱的升温幅度将只有0.9 ℃/h左右。

（2）仅有某一层的温度露点差较低且该层水汽压较大时，有利于温度的上升。这种情况说明虽然趋于饱和的气层较薄，但水汽密度较大。当925 hPa的平均温度露点差和8：00的温度露点差分别小于4、3℃且水汽压大于2 hPa时，百叶箱的升温幅度可达到0.96 ℃/h。

（3）每一层的平均温度露点差都较高，但8：00各层的温度露点差均较低也有利于温度的上升。这种情况说明700 hPa以下的整层大气正逐渐向有利于水汽凝结的方向转变。当8：00 700、850 hPa和925、1 000 hPa的温度露点差分别小于3、4℃时，百叶箱的升温幅度将达到0.87 ℃/h。

（4）每一层的平均温度露点差都较高，而在8：00仅有某一层的温度露点差较低，不利于温度的上升。这说明700 hPa以下的整层大气不利于水汽的凝结，虽然某一层大气有向饱和的趋势转变，但趋于饱和的气层较薄。当850 hPa的温度露点差小于1 ℃时，百叶箱的升温幅度将达到0.5 ℃/h；当850 hPa的温度露点差为3 ℃左右时，百叶箱的升温幅度仅能达到0.3 ℃/h左右。

4 参考文献

[1] 成都气象学院.气象学[M].北京：农业出版社，1980.

[2] 北京大学地球物理系气象教研室.天气分析和预报[M].北京：科学出版社，1976.

[3] 唐红忠，张进，杨红，等.近51年贵州南部冬季气温气候特征及其变化规律[C]//S4青藏高原及邻近地区天气气候影响.北京：中国气象学会，2012：8.

[4] 唐红忠，白慧，舒兴武，等.近51年贵州南部冬季气温气候特征及其变化规律[J].云南大学学报：自然科学版，2012（S2）：374-380.