国立先进工业科学技术研究所 [主席石村和彦]（以下简称“AIST”）环境创造研究部[研究主任绪方厚]环境动态评估研究组高根裕也研究组隶属于气象大学[校长矢野俊彦]伊藤恭宏与讲师一起澄清了日最高气温背后的主要因素2020年8月17日，静冈县滨松市观测到411℃，这是泰国历史上最高气温记录（以下简称“滨松411℃”）。
这一次，具体大气压型的出现及其伴随的高层大气高温、西北风和持续晴朗的天空是滨松达到411℃的必要条件。由于这些条件，在野比平原费恩现象之后滨松市周围的气温最高，从地面向这种高温风提供的热量的累积效果也最强。与此同时，来自相对寒冷的海域（图1中粉色辐合线）的南风入侵被阻挡，这是滨松气温达到411℃的直接原因。还发现，此次高温的条件和机制与过去造成滨松市高温的条件和造成埼玉县熊谷市、岐阜县多治见市40摄氏度以上高温的机制相似。这一结果表明，如果满足上述条件，滨松市未来有可能经历40摄氏度以上的极端热浪，并且在满足类似条件的地区也可能出现类似的高温。
这次获得的研究结果也将有助于系统地了解极端热浪（预计未来将变得更加频繁）以及预测电力需求。它还有望为适应措施的评估和建议做出贡献，为应对气候变化对城市地区的负面影响做好准备。
该结果的详细信息将于 2021 年 3 月 31 日发表在日本气象学会的科学期刊《天气》上。
图1滨松411℃机理概念图
在特定的气压模式下，高层大气中的高温气团被西北风吹下山，在浓尾平原引起焚风现象。被焚风现象加热的气团吹过市区（橙色区域）和因连续晴空而干燥的地面时，受到热量变得更热，进入滨松（图中箭头从左上到右下由黄变红）。这个加热的气团阻止了相对凉爽的南风（右下浅蓝色箭头）进入滨松（粉红色线：收敛线），来自地面的供热效应累积最多的滨松周围的温度变得最高。箭头的颜色表示风温（暖色越高）。 Takane 和 Ito (2021) 的修改数据。
近年来，由于气候变化，日本频繁发生超过40摄氏度的极端热浪。这种高温超过了人体温度，对中暑等健康问题和空调所需的巨大能源需求构成威胁。中暑死亡人数比地震、洪水、火山喷发等自然灾害死亡人数还多，日本气象厅将高温认定为“灾难”。在这种情况下，2020年8月17日，滨松市录得最高气温411℃。与日本高温频繁发生的熊谷市和多治见市（均位于内陆）不同，滨松市高温事件发生频率较低，部分原因是它位于沿海。滨松市411℃高温的发生具有独特性，阐明其成因对于理解普遍高温发生的机制具有重要意义，这将有助于预测未来高温、减轻健康危害以及在预测高温时更好地进行能源管理。
AIST 旨在了解日本出现高温的普遍原因，一直致力于查明高温多发的高知县熊谷市、多治见市和四万十市（江川崎市）过去高温的原因。因此，很明显，高温的产生必须综合多种因素，特别是超过 40°C 的高温。特别是，已经明确的是，焚风现象以及随之而来的风从城市地区和干燥地面吸收热量，进一步升高气温的机制，是造成熊谷市和多治见市超过40摄氏度极端热浪的决定性因素。这次，针对滨松观测到的411℃的气温，我们利用以往的知识，致力于阐明造成这一高温的原因。
这项研究得到了日本环境恢复和保护机构环境研究促进基金 (JPMEERF20191009)“利用建筑能源模型和监测开发碳排放和人工废热的高精度估算方法”（2019 年 4 月至 2022 年 3 月）的支持。
根据日本气象厅的数据地面气象观测数据和客观分析值的分析，截至8月17日每天，鲸尾型类似的压力分布类型仍在继续。当关东平原和浓尾平原达到高温时，这种压力分布经常出现。由于这种压力分布，观测到高空高温和高空西北风。位于滨松迎风面的岛根县松江市，17日上午9时00分海拔1500米左右的气温为214℃（较常年偏高35℃），其中熊谷市、多治见市偏高4度。 2007年8月16日上午9点，茨城县筑波市（距离熊谷市最近的高空气象观测点）上空1500m左右，气温高达216℃，气温为09℃。此外，从雨季结束到8月17日，浓尾平原的许多地区持续了两周多的晴天，土壤大面积干燥。这一系列的晴空也是过去40摄氏度以上高温的常见情况。
8月17日，风从浓尾平原吹向滨松市，总体为西北风，位于背风面的滨松市气温最高（图2，上）。根据地面气象观测数据和客观分析值，此次西北风被诊断为来自伊吹山脉的焚风现象相关风。由于迎风面没有观测到降水，因此推测这是几种维恩现象机制中的一种干维恩现象，但发现仅靠这种机制只能使背风浓尾平原的日最高地表温度达到34至36摄氏度左右。简单混合层模型的估计（图3），被焚风现象加热的气流在流经名古屋等市区时被供给热量，导致气温上升2～5℃。简单地加上干燥单板导致的预期温度 34 至 36 摄氏度，结果约为 36 至 41 摄氏度，接近西北风背风端滨松市的 411 摄氏度。此外，进入滨松市的炎热西北风阻碍了来自相对寒冷的海洋的南风的进入，推测滨松市而不是东部的岩田市成为最热的城市。
此外，411℃时滨松市的气温和风力分布（图2上）与2013年8月11日和2001年8月4日滨松市出现超过39℃高温时的分布非常相似（图2左下和右下）。这表明这种风分布的出现以及造成它的局部压力分布可能是滨松市出现高温的条件之一。
此次揭示的滨松市高温特征和机制（焚风现象以及城市和干燥地面显热供应导致气温进一步升高的机制）与熊谷市和多治见市过去的高温特征类似。到目前为止，已确认满足这些条件的三个地点（地区）：熊谷市（关东平原）、多治见市（浓尾平原）和滨松市。这项研究表明，迄今为止尚未被充分认识为高温多发区的沿海地区也可能是高温危害发生的地区。上述结果表明，如果某个地点（地区）同时存在上述多种因素，无论是内陆还是沿海，都可能出现超过40℃的高温。
图2（上）2020年8月17日12:10、（左下）2013年8月11日14:30、（右下）2001年8月4日15:00（日本气象厅地面气象观测观测值）
风从箭头方向吹来，在这三种情况下，滨松 (Ha) 的风从西边吹，岩田 (Iw) 的风从南向西南吹，滨松的气温比其他任何地方都高。粉红色的线是这些西风和南风的汇合线。
图3 简单混合层模型概念图
从左侧（内陆野比平原[西北]）到右侧（滨松市[东南]）的大气垂直剖面图像。由于均匀的西北风而从西北流向东南的大气（已经被焚风现象和太阳辐射加热的大气），受到来自城市和干燥地面（图底部中心的红色区域，对应于图1中的城市区域[橙色区域]）的热量（进一步加热）的供给，其温度上升（右侧的深红线表示附加的温度分布）。
未来，我们将利用迄今为止获得的知识进一步阐明高温的机制，旨在了解日本普遍出现高温的机制。此外，随着气候变化的进展，我们的目标是预测可能出现超过40°C高温或频率将增加的地区的气温和电力需求，并提出应对这些地区高温的有效措施。
作者：贵根雄哉、伊藤恭宏
论文标题：滨松为何出现411℃的历史最高气温？ ―基于现场解说和过去高温案例的比较的考虑―
杂志名称：天气
发布日期：2021 年 3 月 31 日