李健颖1 , 陈阳1 , 毛江玉2 , 宋丽莉1 , 翟盘茂1
1. 中国气象科学研究院
2. 中国科学院大气物理研究所
长江中下游是我国夏季高温热浪最高发的地区,且该地区的高温热浪具有长持续时间、日-夜极端热和高温-高湿复合的复杂特征;同时,该区域也是能源需求的核心区,且其能源供给依赖于跨区的电力输送。鉴于长江中下游地区复合型高温热浪的频发性和复杂性以及高能源电力需求,本研究聚焦长江中下游,从气象-能源学科交叉的视角,不仅深入探讨长江中下游复合型高温热浪的形成机理,还进一步探究该高影响天气过程中能源电力需求量和各可再生能源关键区资源量的变化规律。
本研究基于多源观测数据、大气再分析资料以及电力负荷数据,采用功率谱分析、合成分析等统计方法以及位涡诊断等动力诊断方法,以长江中下游日、夜温度显著的准双周振荡特征为切入点,从大气准双周振荡的角度研究长江中下游复合型高温热浪的形成机制,并进一步探讨大气准双周振荡在引起复合型高温热浪的同时,对能源电力需求量以及可再生能源资源量的影响。
长江中下游白天和夜间的气温均具有显著的10~30天振荡,白天和夜间气温10~30天振荡正位相的叠加造成了复合型高温热浪。
长江中下游复合高温热浪来源于东亚地区准双周位涡模态的影响。根据准地转适应理论,准双周位涡模态造成长江中下游受异常下沉运动控制,下沉运动伴随的绝热增温增强,同时,入射短波辐射增加,造成了白天的异常高温;同时,下沉运动造成的低层辐散在华南沿海地区形成异常反气旋性环流,加强了长江中下游的水汽输送,使得夜间长波辐射冷却减弱,有利于夜间异常高温的形成。在准双周位涡模态的控制下,长江中下游地区形成了持续性高温-高湿复合的复合型高温热浪。
长江中下游复合高温热浪情境下,电力需求急剧增加;同时,偶极型的位涡模态削弱了西北地区的风能资源以及华北地区的太阳能资源量,不利于西部、北部向华东地区的电力供给。
准双周振荡是造成长江中下游日-夜复合的高温热浪的重要原因。
偶极型的位涡模态是通过协同调控长江中下游的水汽输送以及垂直运动,造成局地日-夜温度以及高温-高湿复合的极端高温热浪。
偶极型的准双周位涡模态一方面造成了长江中下游的复合型高温热浪,引起用电需求飙升;一方面削弱了西部、北部的风能和太阳能资源量,不利于华东地区的电力供给,加剧了电力供需失衡风险。