近年来，高温、暴雨、洪涝和干旱等极端天气气候事件出现频次逐渐增多且强度较强。其中，多地高温热浪天气频发造成了严重影响，受到越来越多的关注，相关学者从西太平洋副热带高压、热带系统环流和人类活动等角度对一些异常高温事件的成因进行了分析。谭桂容等[1]研究指出，西太平洋副热带高压是夏季其控制范围内出现高温干旱天气最主要、最直接的影响系统；大陆高压东伸和西风带高压脊可与西太副高合并加强，与区域高温天气的形成有较强的相关性。热带印度洋海温异常、东南热带印度洋海温异常对东部秋季气候异常有一定的影响[2-5]。林汇丰等[6]统计分析了广东省惠州市5月的高温特征及异常高温成因，发现除了中高层南亚高压和西太副高的影响，低层弱的西南气流形成了对流层高层辐合—低层辐散的高低空配置，也有利于该地区高温天气的形成和维持。黄小梅等[7]研究指出，西南地区高温热浪偏多可能与青藏高原以东至朝鲜半岛的对流层中层明显高压异常有关。赖晟等[8]研究表明，西太平洋副热带高压异常偏强位置偏西偏北、中纬度西风带扰动影响偏北以及热带气旋影响偏弱是造成广西气温异常偏高的主要原因。
黔东北位于西南地区东北部，该地区极端最高气温和高温日数逐年增加，易受到高温热浪天气的影响，2021年9月气温异常偏高3.1 ℃，导致部分地区发生高温干旱事件，农田土壤墒情持续偏低，作物蒸腾耗水加剧，影响玉米、花生等秋收作物的正常灌浆与生长发育，同时会加重田间病虫害滋生蔓延风险，降低作物产量与品质。本文基于2021年9月黔东北10个国家站气温数据和大尺度环流NCEP再分析资料，采用回归、合成等统计方法，对该地区异常高温的环流特征进行了分析，以期为当地的高温预测及农业生产提供参考。
1 材料与方法
1.1 资料来源
研究使用的资料如下。（1）1961—2023年9月黔东北10个国家地面气象观测站月平均气温观测数据；（2）2021年9月黔东北10个国家地面气象观测站逐日平均气温观测数据及距平平均气温观测数据；（3）1991—2021年全球大气NCEP再分析资料，水平分辨率为2.5°×2.5°，气象要素包括水平风场、位势高度场、海平面气压场等；（4）国家气候中心提供的西太平洋副热带高压逐日指数。
1.2 分析方法
1.2.1 气候特征和逐日平均气温分析
平均气温距平是指某一时期的平均气温与平均气温差值。本研究以1981—2010年9月的平均气温作为气温平均值，分析1961—2023年黔东北9月平均气温距平年际变化。气温距平>0表示该年同期气温较常年偏高，<0表示偏低，=0表示与常年持平。基于2021年9月黔东北10个国家地面气象观测站逐日平均气温观测数据及距平平均气温观测数据，分析平均气温的空间分布特征和逐日特征。
1.2.2 环流特征分析
基于1991—2021年全球大气NCEP再分析资料及西太平洋副热带高压逐日指数，参考谭桂容等[1]的回归、合成等研究方法，分析2021年9月高温条件下的500 hPa环流形势、低层风场特点及海平面气压分布，探究其高温形成原因。
2 结果与分析
2.1 气候特征
1961—2023年9月黔东北10个国家站平均气温距平如图1所示，1960s—1980s以低温异常为主导；1990—2023年以高温异常为主导。在偏暖的年份中，气温二级异常偏低（偏低幅度超过2 ℃）的年份仅出现2次，分别是1997年偏低2.1 ℃，2020年偏低3.0 ℃。研究期间，2021年9月气温异常偏高3.1 ℃，为历年最高。进一步分析2021年9月异常高温的平均温度的空间分布发现，2021年9月黔东北各站点平均气温在24.2～27.4 ℃，9月平均气温为26.0 ℃；各区县平均气温偏高1.9～4.2 ℃。
2.2 逐日平均气温
2021年9月铜仁国家站日平均气温逐日资料分析发现，除9月6日夜间至7日白天在市中部及玉屏、16日午后至17日白天在市中部及以西出现区域性暴雨到大暴雨天气，导致8日、17日平均气温较气候态略偏低外，其余时段均高于气候态日平均气温值；其中上旬和下旬气温明显偏高，25—28日气温距平达5 ℃以上（图2）。
2.3 环流特征
2.3.1 500 hPa环流形势
对2021年9月环流形势与气候态进行对比分析发现，在对流层中层500 hPa位势高度分布上，代表中低纬度西北太平洋副热带高压（以下简称“副高”）的5 880位势米高度线，其西伸脊点较气候态偏西35个经度左右，北界偏北3个纬度左右，控制了长江以南地区，欧亚中高纬度为“两脊一槽”形势，中纬度以纬向环流为主，该环流配置不利于北方冷空气向南输送。副高在太平洋至长江以南地区长时间盘踞，使得2021年9月气温异常偏高现象得以维持并发展。从高度距平场来看，50°—70° N，50°—70° E及60°—75° N，70°—130° E区域，500 hPa位势高度为负异常；在35°—55° N，110°—135° E区域，则呈正异常分布，这些异常使得中国中东部上空出现较强的高压脊，从而导致对流活动减弱，极端高温事件增多。
西太副高逐日的活动状况分析发现（图3），9月上旬前中期西太副高西伸脊点异常偏西伸至90° E，脊线位置略偏北，强度偏强、面积偏大，造成上旬前中期持续高温天气；7日副高强度略减弱、面积减小，脊线南压至25° N附近，出现1次区域性暴雨天气过程，导致气温低于常态值；上旬后期至中旬中期及下旬（12日除外）西伸脊点快速东退至130° E外，基本位于90°—100° E附近，脊线持续北抬，而强度持续增强，这与9月9—16日、22—28日的区域性高温过程对应；16日、28日脊线迅速南压，面积减小、强度减弱，导致17日、29日温度略有下降。说明副高强度偏强、面积偏大、西伸脊点偏西、脊线偏北将导致研究区气温偏高，而脊线位置南压至25° N位置对气温降低有一定的指示意义。
2.3.2 风场特点
从2021年9月850 hPa平均风场来看，蒙古上空为强高压脊控制，脊前的西北气流受东北上空强盛的西南气流影响，未进入东北地区即减弱继续北上，研究区位于长江以南地区受反气旋式环流控制，高压环流后部偏南气流十分强盛。距平场，经向风常场、纬向风异常分布表明，2021年9月研究区上空为显著的西南风异常，南风分量异常程度较西风分量更明显，东北沿海为显著的反气旋式异常，在5°—25° N，105°—120° E至25°—40° N，110°—120° E区域，为偏南风异常，低层风场的分布特征有利于南风加强北上，暖空气从南往北输送，是造成气温较历史同期异常偏高的重要原因之一。
从2021年9月200 hPa平均纬向风场和距平场来看，西风带急流核位于45° N附近，较常年偏北5°，位于60°—75° N，70°—130° E的急流核风速较常年偏强，而西北太平洋的急流核较常年偏弱，也表明期间中纬度西风带以纬向环流为主，不利于西风带扰动南下影响低纬度地区。
2.3.3 海平面气压分布
2021年9月海平面气压平均场分析表明，60°—75° N，70°—130° E至35°—55° N，110°—120° E及20°—50° N，120°—150° E区域出现明显的负异常区，东北地区及欧洲东部表现为负异常。由此可见，60°—75° N，70°—130° E的高压和50°—60°N，170°—150° W的低压较常年明显偏弱，海陆交界处气压梯度小，冷空气强度弱，使得2021年9月黔东北气温异常偏高。
3 结论
本文基于1961—2023年9月黔东北10个国家地面气象观测站月平均气温观测数据，发现2021年9月黔东北地区出现异常高温现象，高温时段主要出现在9月上旬前期、上旬后期及中旬前期、下旬，其中在月内上旬及下旬远高于气候态值。利用NCEP再分析资料等数据分析高温环境下的环流特征，探究高温生成原因，具体如下。（1）研究区受西太副高长时间控制，9月气流多下沉运动，且副高强度偏强、面积偏大、西伸脊点偏西、脊线偏北，导致该地区气温偏高，月内2次降温过程与脊线位置南压至25° N位置有密切联系。（2）从风场来看，2021年9月研究区上空为显著的西南风异常，南风分量异常程度较西风分量更明显，东北沿海为显著的反气旋式异常，在5°—25° N，105°—120° E至25°—40° N，110°—120° E区域，为偏南风异常，利于暖空气从南往北输送。200 hPa上的西风带急流核较常年偏北5° N，其间中纬度西风带以纬向环流为主，不利于西风带扰动南下影响低纬度地区。（3）从60°—75° N，70°—130° E至35°—55° N，110°—120° E及20°—50° N，120°—150° E区域出现明显的负异常区，东北地区及欧洲东部表现为负异常，不利于冷空气南下，促使黔东北地区9月气温异常偏高。研究区结果为区域高温预测与农业防灾减灾提供参考。