今年,京津冀地区的市民度过了史上“最热”端午节。
【资料图】
6月22日13时25分,北京南郊观象台观测到的气温冲上40.1℃;
14时,北京南郊观象台观测到的气温上升到40.3℃;
14时30分,南郊观象台气温飙升至40.7℃,打破了站点6月历史最高气温纪录;
15时,北京汤河口和天津大港气温达到41.8℃,并列全国第一,均打破当地观测史最高纪录。
根据气象部门预测,端午假期后两日,北京仍将持续高温炙烤,最高气温可达38℃—39℃。6月以来,北京已出现9天高温日,预计高温天气将持续至25日,若“连击成真”,12天高温日将打破北京6月高温日数纪录(之前纪录为11天,出现在1952年和2000年的6月)。
“热穹顶”:破纪录高温的推手
过去两年,世界上很多国家都曾遭遇史无前例的热浪袭击。
2021年,高强度、大范围的热浪笼罩北美地区。美国俄勒冈州最大城市波特兰气温高达46.6℃;尤金市(43.8℃)、塞勒姆市(45℃)均创纪录新高。加拿大不列颠哥伦比亚省的立顿温度一度超过49.6℃。
2022年,包括美国、欧洲乃至我国境内,接连出现了罕见热浪,很多国家出现了超40℃高温的纪录。
在这些持续时间长、覆盖范围广的热浪背后,都有着“热穹顶”的推波助澜。
“热穹顶”是指高层大气热高压与附近低压形成了稳定的“Ω”型环流。它像个罩子一样把来自海洋的热空气罩住,靠近地面的空气被加热后试图上升,但由于高层是高气压,又被上层的高气压压回地面。
中国科学院大气物理研究所的专家指出,造成“炙烤端午”的罪魁祸首是“热穹顶(heat dome)”。
由于高层气团气压比低层小,假设与外界没有热量交换,其在下降的过程中会被压缩,体积减小,内能增加,温度升高(即“下沉绝热增温”)。如此循环反复,热穹顶内的空气温度越来越高,同时“Ω”型环流又阻止了外部冷空气的进入,变成一个巨大的“高压锅”,超级热浪应运而生。
形象的说法是有一个温度超级高的“盖子”盖在了某个区域上空,并将其与外界的冷空气隔离,这就导致周围的冷空气无法进入这一地区,同时“盖子”上方的快速气流也无法进入。
罕见“热穹顶”袭击中国
对中国来说,“热穹顶”并不常见。
实际上,“热穹顶”经常出现在北半球中纬度的西风带区域内,比如太平洋东部阿拉斯加地区、大西洋东部到欧洲西北部,在亚洲则经常出现在乌拉尔山及鄂霍次克海地区。
但为何“热穹顶”此次会出现在中国?
原来,“热穹顶”的本质是西风带弯曲形成的高压脊。
以2021年北美地区的热浪为例,中国科学院大气物理所研究员严中伟指出, “其具体成因主要是西风带波动发展,在这一区域上空形成并维持数日的阻塞高压而致。”
中国科学院大气物理所副研究员魏科介绍说:“区域受阻塞高压的影响,盛行下沉气流,导致天气晴朗,夏日阳光炙烤下容易出现高温,另外下沉气流引起增温现象,也使得高温火上浇油。”
中国地区也会受到这种高压脊的影响。比如,2022年6月我国北方的干热天气就是由西风带暖脊引起的,彼时河南河北多地出现了40℃以上高温。
除此之外,中国还会受到西北太平洋副热带高压和伊朗高压“双重buff”的共同影响。去年七八月,西北太平洋副热带高压异常向西伸展,与伊朗高压打通,导致了我国南方异常炎热的天气。
全球变暖可能让“热穹顶”频发
尽管北美地区热浪事件与“热穹顶”环流密切相关,但两者的长期变化并不完全一致。观测和模拟分析均表明,1950年代以来“热穹顶”环流的强度并无显著趋势,然而其对应的热浪强度自20世纪90年代以来快速增强。
历史记录表明,伴随热穹顶型环流的出现,同期土壤湿度显著偏低,说明在北美地区土壤湿度和环流之间存在强烈的相互作用。由于20世纪90年代之后,土壤湿度变得更干燥,对太阳辐射更敏感,也就是更多能量会通过感热的形式释放,导致类似的环流下热浪的强度更大。
魏科介绍说:“全球变暖以两种方式对极端高温造成影响,一方面平均气温升高,使得极端高温幅度更大;另外一方面,全球变暖造成大气环流异常幅度更严重,容易导致更严重的阻塞高压,从而共同造成更加严重的极端热浪现象。”
“在可预见的未来,人类活动排放所致的大气温室气体浓度仍在持续上升,全球变暖趋势仍将持续。”严中伟认为,在此背景下,类似的天气过程可以导致超乎以往的热浪。因而,此类破纪录的极端事件还将不断地在全球各地此起彼伏。”
尽管各国正努力采取措施积极应对全球变暖,但在未来相当长时间,夏季的极端热浪和高温天气仍将如影随形。