孫博 王會(huì)軍 黃艷艷 尹志聰 周波濤 段明鏗

摘要 ?2022年夏季，中國(guó)中東部發(fā)生了極端高溫干旱氣候異常，給經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、人民生活造成了嚴(yán)重影響。本文回顧了此次高溫干旱氣候異常的時(shí)空特征，分析了其主要成因。2022年夏季，中國(guó)中東部區(qū)域平均的極端高溫頻次、日最高溫度平均值、高溫日數(shù)等指標(biāo)均達(dá)到了1979年以來(lái)的最大值，區(qū)域平均降水則達(dá)到了1979年以來(lái)的最低值。此次氣候異常主要是由于夏季中國(guó)中東部受強(qiáng)大的高壓系統(tǒng)控制，與偏強(qiáng)的西太副高、中緯度的西風(fēng)帶擾動(dòng)以及熱帶海溫的影響有關(guān)。此外，本文探討了全球增暖趨勢(shì)對(duì)極端高溫事件增多的影響，以及未來(lái)中國(guó)地區(qū)高溫和干旱事件的可能變化。

關(guān)鍵詞 ?高溫干旱; 極端事件; 西太副高; 西風(fēng)帶; 海溫; 全球變暖

2022年夏季，全球大范圍創(chuàng)下高溫記錄，中國(guó)、美國(guó)等大多數(shù)北半球國(guó)家出現(xiàn)了40 ℃以上極端高溫，多地最高氣溫突破歷史極值。2022年6月13日—8月30日，我國(guó)中東部出現(xiàn)自1961年有完整氣象觀測(cè)記錄以來(lái)綜合強(qiáng)度最強(qiáng)的高溫過(guò)程，高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，極端性強(qiáng)。7—8月，長(zhǎng)江中下游及川渝地區(qū)夏伏旱影響范圍廣、強(qiáng)度大（http：／／www.cma.gov.cn／2011xwzx／2011xqxkj／2011xkjdt／202209／t20220927_5106189.html）。

上述高溫干旱氣候給經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、人體健康以及人民生活造成了嚴(yán)重影響（https：／／www.mem.gov.cn／xw／yjglbgzdt／202209／t20220917_422674.shtml）。四川地區(qū)遭遇了大范圍長(zhǎng)時(shí)間的高溫干旱天氣，水電大幅減發(fā)，8月天然來(lái)水電量由同期約9億千瓦時(shí)下降至約4 5億千瓦時(shí)，減幅達(dá)50％。重慶等地出現(xiàn)了40 ℃以上極端高溫，引發(fā)了多處森林火災(zāi)，造成大量人員轉(zhuǎn)移安置。極端干旱導(dǎo)致中國(guó)最大淡水湖鄱陽(yáng)湖的水位6—8月下降了近10 m。此外，持續(xù)的高溫導(dǎo)致浙江、四川、河南等地多人確診熱射病，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。

極端氣候事件與諸多影響因素有關(guān)，包括大氣環(huán)流的內(nèi)部變率（如西太副高和中緯度西風(fēng)帶的變異）、多圈層相互作用（如熱帶海-氣相互作用和北極冰-氣相互作用）等（Zhu et al.，2020a，2020b，2022）。而且，這些因素可能具有不同的時(shí)間尺度，包括年際、年代際甚至更長(zhǎng)時(shí)間尺度的信號(hào)（Mallapaty，2022）。

因此，為了深入理解中國(guó)地區(qū)的高溫干旱氣候，本文將回顧2022年夏季中國(guó)高溫干旱氣候的時(shí)空特征，分析本次高溫干旱氣候的主要成因，并探討未來(lái)中國(guó)地區(qū)高溫干旱氣候的可能變化。

1 ?2022年夏季中國(guó)東部高溫干旱事件的時(shí)空特征

2022年6—8月，中國(guó)中東部地區(qū)（100°～ 123°E ，24°～36°N）極端高溫事件頻次明顯偏多（圖1a），日最高溫度平均值相比往年明顯偏高（圖1b），且日最高氣溫超過(guò)35 ℃的高溫日數(shù)明顯偏多（圖1c），長(zhǎng)江中下游流域最為顯著。1979年以來(lái)，中國(guó)中東部區(qū)域平均的夏季極端高溫事件頻次、日最高溫度平均值以及高溫日數(shù)呈顯著增加趨勢(shì)，并伴隨著年際變化（圖1d—f）。極端高溫事件頻次的增加趨勢(shì)為1 6次／（10 a），日最高溫度平均值的增加趨勢(shì)為0 3 ℃／（10 a），高溫日數(shù)的增加趨勢(shì)為2 4 ?d／（10 a） ，均通過(guò)了99％置信度顯著性檢驗(yàn)。2022年夏季，上述指標(biāo)均達(dá)到1979年以來(lái)的最高值。區(qū)域平均的極端高溫頻次達(dá)到了22次，遠(yuǎn)高于氣候態(tài)的4 3次;區(qū)域平均的日最高溫度平均值達(dá)到了32 2 ℃;區(qū)域平均的高溫日數(shù)達(dá)到了31 0 d，遠(yuǎn)多于氣候態(tài)的13 1 d。上述結(jié)果表明2022年夏季中國(guó)中東部的高溫事件具有較強(qiáng)的極端性。

2022年6月，華北和西北地區(qū)的極端高溫事件頻次、日最高溫度平均值、高溫日數(shù)相比氣候態(tài)偏多／大，但長(zhǎng)江以南地區(qū)大部分站點(diǎn)的上述指標(biāo)沒(méi)有顯著異常。7月，中國(guó)中東部大部分站點(diǎn)的極端高溫事件明顯偏多，區(qū)域平均的極端高溫事件頻次、日最高溫度平均值以及高溫日數(shù)均達(dá)到或接近1979年以來(lái)的最高值。8月，中國(guó)中東部絕大部分站點(diǎn)的極端高溫事件頻次、日最高溫度平均值、高溫日數(shù)明顯偏多／大，以長(zhǎng)江中下游流域最為嚴(yán)重，區(qū)域平均的上述指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了1979年以來(lái)的其他年份。

在降水方面，2022年6—8月，中國(guó)中東部大部分站點(diǎn)降水量偏少（圖2a），且無(wú)雨日數(shù)偏多（圖2b）。1979年以來(lái)，中國(guó)中東部區(qū)域平均的夏季降水量（圖2c）和無(wú)雨日數(shù)（圖2d）均表現(xiàn)出了較明顯的年際和年代際變化，長(zhǎng)期變化趨勢(shì)不明顯。2022年夏季，中國(guó)中東部區(qū)域平均的累計(jì)降水量達(dá)到了1979年以來(lái)的最低值421 2 mm，低于2013年夏季南方旱災(zāi)期間的434 1 mm。區(qū)域平均的無(wú)雨日數(shù)達(dá)到了1979年以來(lái)的第二高值57 d，略低于2013年的58 d。

2022年6月和7月，江淮流域大部分站點(diǎn)降水偏少、無(wú)雨日數(shù)偏多，東南沿海地區(qū)降水偏多、無(wú)雨日數(shù)偏少。8月，中國(guó)中東部的降水明顯偏少且無(wú)雨日數(shù)明顯偏多，區(qū)域平均的降水量和無(wú)雨日數(shù)分別達(dá)到了1979年以來(lái)的最低值和最高值。

總的來(lái)說(shuō)，2022年8月中國(guó)中東部的高溫干旱氣候異常最為嚴(yán)重，69 3％站點(diǎn)的極端高溫頻次達(dá)到了1979年以來(lái)的最高值，6 9％站點(diǎn)的降水量達(dá)到了1979年以來(lái)的最低值。

2 成因分析

2 1 西太副高的影響

西北太平洋副熱帶高壓（西太副高）是位于西北太平洋地區(qū)對(duì)流層中下層的永久性高壓系統(tǒng)，主要呈現(xiàn)為東西扁長(zhǎng)形，是影響中國(guó)夏季氣候最重要，也是最直接的大氣環(huán)流系統(tǒng)之一（陶詩(shī)言，1963;Huang et al.，2018;Guan et al.，2019）。作為強(qiáng)大的高壓系統(tǒng)，西太副高的主要控制區(qū)域?yàn)橄鲁吝\(yùn)動(dòng)，以晴好天氣為主;而其外緣西側(cè)以偏南風(fēng)為主，可以源源不斷地為我國(guó)輸送大量的水汽，在與北來(lái)的冷空氣交匯時(shí)，容易形成大范圍的陰雨天氣（Lu，2004;Lu and Lin，2009;Huang et al.2015）。因此，異常的副高可以導(dǎo)致中國(guó)不同地區(qū)極端高溫、干旱或者洪澇等災(zāi)害的發(fā)生發(fā)展。如2013年夏季西太副高的異常西伸導(dǎo)致長(zhǎng)江流域被下沉運(yùn)動(dòng)控制，造成了該地區(qū)嚴(yán)重的高溫干旱氣候異常（王文等，2017）。

從氣候態(tài)來(lái)看，夏季西太副高的主要范圍位于北太平洋西部，6月其脊點(diǎn)約位于20°N，并于7月北抬至25°N左右，8月略有北移同時(shí)伴隨著東退，與中國(guó)東部雨帶的移動(dòng)相一致。2022年6月，西太副高的強(qiáng)度和范圍與氣候態(tài)基本一致（圖3a），來(lái)自熱帶海洋的水汽沿其西北側(cè)進(jìn)入華南地區(qū)。此時(shí)，華南地區(qū)被低壓所控制，對(duì)流活動(dòng)偏強(qiáng)（圖3d），導(dǎo)致華南降水偏多。7月，西太副高開(kāi)始增強(qiáng)并向西北方向延伸，西伸脊點(diǎn)比氣候態(tài)偏西約10°左右。此時(shí)的華南和長(zhǎng)江流域被異常高壓控制（圖3b），對(duì)流活動(dòng)減弱（圖3e），為7月中國(guó)中東部的高溫干旱天氣提供了有利條件。8月，西太副高不但沒(méi)有東退，反而繼續(xù)增強(qiáng)和西伸，其西伸脊點(diǎn)甚至移動(dòng)至青藏高原西部，比氣候態(tài)偏西約50°（圖3c）。中國(guó)中東部受極強(qiáng)的異常高壓控制（圖3c），對(duì)流活動(dòng)顯著偏弱（圖3f），導(dǎo)致8月中國(guó)中東部發(fā)生了極為嚴(yán)重的高溫干旱天氣。

因此，2022年夏季偏強(qiáng)的西太副高是中國(guó)中東部高溫干旱氣候異常的重要原因。尤其是8月極端異常的西太副高，是此次高溫干旱氣候異常諸多指標(biāo)突破歷史極值的關(guān)鍵因素。

2 2 中高緯大氣環(huán)流的影響

2022年夏季，亞歐大陸中高緯的大氣環(huán)流也表現(xiàn)出了較為明顯的異常，是引起東亞氣候異常的另一個(gè)重要因素。6月，烏拉爾山和西西伯利亞的500 hPa位勢(shì)高度為負(fù)異常，下游的東西伯利亞、中國(guó)西北及華北地區(qū)500 hPa位勢(shì)高度為正異常（圖3a）。這些異常引起中國(guó)西北及華北上空出現(xiàn)較強(qiáng)的高壓脊，對(duì)流活動(dòng)減弱（圖3d），從而導(dǎo)致西北和華北地區(qū)的極端高溫事件增多。

7月，位于西西伯利亞的低壓異常和位于東西伯利亞的高壓異常進(jìn)一步東移并且加強(qiáng)（圖3b）?？Ｉ峡盏母邏寒惓?、西西伯利亞上空的低壓異常、東西伯利亞和東亞中緯度地區(qū)上空的高壓異常呈現(xiàn)出“+-+”空間型的大氣波列。諸多研究已表明，北極和亞歐大陸高緯地區(qū)的大氣環(huán)流異?？赏ㄟ^(guò)西北-東南方向傳播的羅斯貝波影響東亞中低緯地區(qū)的大氣環(huán)流（李惠心等，2021;Li et al.，2022;Sun et al.，2022）。因此，上述“+-+”型大氣波列對(duì)7月中國(guó)中東部的高壓異常具有重要作用，是中國(guó)中東部極端高溫事件增多的原因之一。

8月，原先位于西西伯利亞的低壓異常進(jìn)一步東移并增強(qiáng)，控制了西伯利亞大部分地區(qū)（圖3c）。原先位于東西伯利亞的高壓異常東移至北太平洋，引起北太平洋副熱帶高壓進(jìn)一步增強(qiáng)（圖3c）。烏拉爾山高壓異常、西伯利亞低壓異常、北太平洋和東亞中緯度高壓異常呈現(xiàn)出“+-+”型的大氣波列，是8月中國(guó)中東部高壓異常和高溫干旱氣候異常的重要影響因素。

上述中高緯大氣環(huán)流異常與北極氣候異常和中緯度西風(fēng)帶異常緊密相聯(lián)。2022年夏季，北極喀拉海-巴倫支海區(qū)域受異常高壓控制，氣溫偏高。亞歐大陸中緯度地區(qū)與北極地區(qū)之間的經(jīng)向溫度梯度減弱，引起亞歐大陸高空西風(fēng)急流經(jīng)向擾動(dòng)增加，是6月中國(guó)西北-華北地區(qū)的高壓脊和7、8月中高緯的“+-+”型大氣波列的重要原因。北極喀拉海-巴倫支海區(qū)域偏暖可能與前期春季海冰偏少有關(guān)，同時(shí)可能受La Nina型海溫異常與北極氣候之間的遙相關(guān)作用影響（Sun et al.，2019a;孫博等，2020）。

2 3 熱帶海溫的影響

2022年1—8月，熱帶太平洋呈現(xiàn)明顯的La Nina型海溫異常。6—8月，熱帶中太平洋海溫偏冷，熱帶海洋性大陸附近的海溫偏暖（圖4a）。上述海溫異常引起夏季沃克環(huán)流增強(qiáng)，熱帶海洋性大陸上空的對(duì)流活動(dòng)增強(qiáng)，從而激發(fā)向北傳播的羅斯貝波，在西北太平洋引起下沉運(yùn)動(dòng)異常和反氣旋異常（圖4b;Nitta，1987;Huang，1992）。因此，2022年夏季熱帶太平洋海溫異常對(duì)西太副高增強(qiáng)和中國(guó)中東部的高溫干旱氣候也有貢獻(xiàn)。這體現(xiàn)了在年際尺度上ENSO對(duì)中國(guó)夏季高溫干旱氣候異常的重要意義。

但是，值得注意的是，ENSO對(duì)東亞夏季氣候的影響是復(fù)雜的、不穩(wěn)定的。一般來(lái)說(shuō)，冬季熱帶太平洋呈現(xiàn)El Nino（La Nina）型海溫異常，西北太平洋多出現(xiàn)反氣旋（氣旋）異常，即太平洋-東亞（PEA）遙相關(guān)（Wang et al.，2000）。次年夏季，El Nino（La Nina）型海溫異常衰退，但熱帶印度洋海溫異常會(huì)明顯偏暖（冷），可通過(guò)激發(fā)東傳的開(kāi)爾文波以及?？寺椛C(jī)制維持并增強(qiáng)西北太平洋的反氣旋（氣旋）異常（Wu et al.，2009;Xie et al.，2016;Sun et al.，2019b）。

在全球變暖背景下，ENSO與東亞大氣環(huán)流的關(guān)系發(fā)生了變化。近期一些年份，在La Nina型海溫異常條件下，西北太平洋也會(huì)出現(xiàn)反氣旋異常，這與ENSO影響東亞大氣環(huán)流的三種不同機(jī)制有關(guān)（Sun et al.，2019a;孫博等，2020）。這三種機(jī)制包括太平洋-東亞遙相關(guān)、北太平洋-東亞遙相關(guān)以及環(huán)北半球遙相關(guān)，后兩種機(jī)制與太平洋-東亞遙相關(guān)所起的作用相反。在20世紀(jì)80年代之前，ENSO主要通過(guò)太平洋-東亞遙相關(guān)機(jī)制影響東亞大氣環(huán)流。近期，后兩種機(jī)制的作用增強(qiáng)，導(dǎo)致ENSO對(duì)東亞大氣環(huán)流影響的不穩(wěn)定性增加（Sun et al.，2019a）。

在年代際尺度上，太平洋年代際濤動(dòng)（PDO）近五年處于負(fù)位相（圖4c）。觀測(cè)數(shù)據(jù)和數(shù)值模擬結(jié)果表明，當(dāng)PDO處于負(fù)位相時(shí)，會(huì)在南海和菲律賓海引起氣旋異常，并在其北側(cè)的東亞中緯度地區(qū)引起反氣旋異常，導(dǎo)致中國(guó)東部和南方地區(qū)產(chǎn)生下沉運(yùn)動(dòng)異常和水汽輻散異常，為2022年夏季中國(guó)中東部的高溫干旱天氣提供了有利的年代際氣候背景（Zhu et al.，2020b）。

2 4 全球變暖趨勢(shì)的影響

IPCC第六次評(píng)估報(bào)告表明，與工業(yè)革命前水平相比，全球平均表面氣溫增幅已經(jīng)達(dá)到了1 ℃左右（IPCC，2021）。近幾十年，全球表面氣溫迅速增加，北半球中高緯地區(qū)增溫尤其明顯。1979年至今，中國(guó)大部分地區(qū)增溫趨勢(shì)達(dá)到或超過(guò)了0 2 ℃／（10 a）， 北方地區(qū)增溫比南方地區(qū)更加明顯（圖5a—b）。《中國(guó)氣候變化藍(lán)皮書(shū)（2022）》顯示，1951年至今，中國(guó)區(qū)域平均的表面溫度增加趨勢(shì)為0 26 ℃／（10 a），高于全球平均水平，表明中國(guó)地區(qū)是全球變暖背景下的氣候變化敏感區(qū)。此外，歐洲和北美中緯度地區(qū)的增溫趨勢(shì)也十分顯著，為近些年歐洲和北美地區(qū)頻繁發(fā)生極端高溫?zé)崂耸录峁┝酥匾獨(dú)夂驐l件。

1979年以后，中國(guó)中東部地區(qū)氣溫迅速增加。區(qū)域平均的年平均氣溫增長(zhǎng)趨勢(shì)為0 26 ℃／（10 a）（圖5c），夏季平均氣溫增長(zhǎng)趨勢(shì)為0 19 ℃／（10 a）（圖5d），均通過(guò)了95％置信度顯著性檢驗(yàn)。

近幾十年的全球變暖趨勢(shì)，尤其是中國(guó)地區(qū)的顯著增溫趨勢(shì)，是2022年夏季中國(guó)中東部極端高溫天氣的重要?dú)夂虮尘啊?/p>

3 未來(lái)變化

隨著全球變暖加劇，未來(lái)中國(guó)地區(qū)的極端高溫事件將顯著增加。過(guò)去50年一遇的高溫?zé)崂藭?huì)成為10年一遇的事件，變得更為頻繁。IPCC第六次評(píng)估報(bào)告指出，將全球增溫幅度控制在1 5 ℃以內(nèi)，將有利于減小全球極端高溫等極端事件的強(qiáng)度和頻次，降低這些極端事件的負(fù)面影響?？刂迫蛟雠? 5 ℃，將令中國(guó)極端高溫事件的增幅減少 36％～ 87％（Zhang et al.，2021）。

在干旱方面，CMIP6模式顯示未來(lái)中國(guó)中東部地區(qū)的氣象干旱強(qiáng)度將顯著增加（Ukkola et al.，2020）。最近研究結(jié)果（Xue et al.，2023）表明，隨著全球氣候變暖，未來(lái)中國(guó)地區(qū)的干旱會(huì)加劇。21世紀(jì)中期，中國(guó)西北將出現(xiàn)更頻繁的氣象干旱和水文干旱，中國(guó)中部的農(nóng)業(yè)干旱增多，但干旱的持續(xù)時(shí)間及強(qiáng)度變化不明顯。21世紀(jì)后期，中國(guó)西北會(huì)發(fā)生持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)且強(qiáng)度更大的氣象干旱和水文干旱。從 21世紀(jì)中期到后期，中國(guó)西北地區(qū)發(fā)生的氣象干旱 和水文干旱事件將會(huì)更加持續(xù)且嚴(yán)重，持續(xù)時(shí)間且強(qiáng)度更大的農(nóng)業(yè)干旱事件也會(huì)從西北延伸至南方。

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Characteristics and causes of the hot-dry climate anomalies in China during summer of 2022

SUN Bo ?1，2，3 ，WANG Huijun ?1，2，3 ，HUANG Yanyan ?1，2，3 ，YIN Zhicong ?1，2，3 ，ZHOU Botao 1， DUAN Mingkeng 1

1Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters／Key Laboratory of Meteorological Disasters，Ministry of Education／Joint International Research Laboratory of Climate and Environment Change，Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China;

2Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory，Zhuhai 519080，China;

3Nansen-Zhu International Research Centre，Institute of Atmospheric Physics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China

Extreme hot and dry climate anomalies occurred in central-eastern China during the summer of 2022，which had a significant impact on the economy，agriculture，and human community.This paper reviews the spatiotemporal characteristics and causes of this hot and dry event occurrence.During the summer of 2022，the areal mean extreme high temperature frequency，monthly mean daily maximum temperature，and high temperature days reached their highest values since 1979，while the areal mean monthly mean precipitation over central-eastern China reached its lowest since 1979.These climate anomalies are caused by the combined effects of several factors，including anomalous strong western Pacific subtropical highs，increased disturbances in mid-latitude westerlies，and tropical sea surface temperature anomalies.In addition，the paper explores the influence of global warming trend on this extreme event，As well as the future changes in extreme heat and drought in China.

high temperature and drought;extreme events;western Pacific subtropical high;westerlies;sea surface temperatures;global warming

doi：10 13878／j.cnki.dqkxxb.20220916003

（責(zé)任編輯：張福穎）