張嬋 范可 徐志清 楊啟東

摘要 采用1979—2020年觀測和再分析資料，研究了年際時間尺度上初夏（5—6月）東北亞氣溫異常月際轉(zhuǎn)折的基本特征，以及歐洲東部土壤濕度異常對其的影響及可能物理過程。結(jié)果表明，年際時間尺度上東北亞初夏氣溫異常月際演變的主導(dǎo)模態(tài)為轉(zhuǎn)折模態(tài)，即5月偏暖（冷）則6月偏冷（暖）;轉(zhuǎn)折模態(tài)的形成直接源于東北亞地區(qū)環(huán)流異常的轉(zhuǎn)折。進一步分析發(fā)現(xiàn)，5月歐洲東部土壤濕度偏低往往導(dǎo)致東北亞5月偏暖而6月偏冷，可能的物理過程如下：5月土壤濕度偏低導(dǎo)致局地土壤溫度和對流層低層增溫，進而造成地中海地區(qū)（歐洲北部）對流層低層經(jīng)向溫度梯度和大氣斜壓性減弱（增強），相應(yīng)地高頻瞬變波活動減弱（增強），并通過瞬變渦度強迫有利于歐洲中東部形成異常高壓和Rossby波波源;相關(guān)的Rossby波沿極鋒急流東傳，導(dǎo)致東北亞為準正壓的異常高壓，地表升溫。土壤濕度異?？沙掷m(xù)到6月，但強度減弱;類似地，其可通過瞬變渦度強迫有利于異常高壓和Rossby波波源的形成，但中心西移至歐洲西部;相關(guān)Rossby波活動導(dǎo)致東北亞為準正壓的異常低壓，地表降溫。5月和6月歐洲東部土壤濕度異常相關(guān)的 Rossby波的活動特征（波源、活動中心和傳播路徑）存在明顯差異，這與兩個月歐亞北部大氣平均態(tài)的差異密切相關(guān)。當5月歐洲東部土壤濕度偏高時，上述物理過程則大致相反。

關(guān)鍵詞東北亞;地表氣溫;月際轉(zhuǎn)折;歐洲東部;土壤濕度

東北亞地區(qū)地處歐亞大陸東岸，位于中高緯地區(qū)，其氣候變率較大。夏季東北亞氣溫異常所帶來的高溫?zé)崂撕偷蜏貫?zāi)害會造成居民生活不便，危害人民生命財產(chǎn)安全;另一方面，東北地區(qū)是我國重要的糧倉，夏季作為農(nóng)耕關(guān)鍵時節(jié)，其溫度異常會影響該地區(qū)水資源儲備和糧食產(chǎn)量（Xu et al.，2019;李娜等，2020）。次季節(jié)變率（如：氣溫異常的月際轉(zhuǎn)折）對于氣象災(zāi)害的發(fā)生具有重要的作用，亦是延伸期（10～30 d）可預(yù)報性的重要來源（楊秋明，2015）。因此，亟須深入開展夏季東北亞氣溫次季節(jié)變率及機理研究，為當?shù)亻_展無縫隙預(yù)報、防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

已有大量研究揭示了東北亞夏季平均及各月氣溫的年際和年代際變異特征及相關(guān)環(huán)流異常（Chen and Lu，2014;Chen et al.，2016;Chen et al.，2021;司鵬等，2023;孫博等，2023）。1979—2012年東北亞夏季氣溫年際變異的前兩個主導(dǎo)模態(tài)分別為全場一致模態(tài)和經(jīng)向偶極子模態(tài);兩者分別與歐亞遙相關(guān)和東亞-太平洋遙相關(guān)緊密相連，同時兩個模態(tài)與東亞副熱帶西風(fēng)急流的聯(lián)系存在明顯差異（Chen et al.，2016）。年際時間尺度上，夏季（5—8月）各月中國東北氣溫偏高時，局地500 hPa均為異常高壓，但影響各月氣溫的大氣遙相關(guān)型則存在差異：在5月和6月，遙相關(guān)波列表現(xiàn)為由中印半島向中國東北傳播，且6月更強;在7月和8月，則為東亞-太平洋遙相關(guān)，且7月更強。東北亞夏季氣溫在20世紀90年代中期顯著升高，這直接源于局地異常高壓，而該異常高壓與華南降水顯著增加有關(guān)（Chen and Lu，2014）。此外，東北亞夏季氣溫年際變率強度亦存在年代際變化，其在20世紀90年代初顯著增強，而后在21世紀00年代中期減弱（Chen et al.，2021）。

熱帶和中高緯氣候系統(tǒng)對東北亞夏季氣溫年際和年代際變異有重要的影響，包括：東北冷渦、極渦、西北太平洋副熱帶高壓、海溫、北極海冰、積雪以及土壤溫濕狀況等（孫建奇和王會軍，2006;張立祥和李澤椿，2009;Hu et al.，2011;孫鳳華等，2011;Wu et al.，2011;陳海山等，2013a，2013b;Wu and Zhang，2015;李輯等，2016;李經(jīng)緯等，2021;Sun et al.，2021;Zhang et al.，2022）。當夏季冷渦活動偏強（偏弱）時，中國東北地區(qū)偏冷（偏暖）（張立祥和李澤椿，2009）;當夏季西北太平洋副熱帶高壓偏弱、位置偏東偏南時，中國東北地區(qū)亦容易出現(xiàn)低溫;反之亦然（孫鳳華等，2011）。ENSO對夏季中國東北氣溫的影響并不穩(wěn)定（Wu et al.，2011），20世紀50年代至70年代中期，El Nio（La Nia）發(fā)展年夏季中國東北往往偏冷（偏暖），但這一關(guān)系在20世紀80年代至90年代減弱甚至反位相。20世紀70年代末之前，ENSO通過影響南亞地區(qū)降水和大氣加熱異常，進而激發(fā)波列影響夏季中國東北氣溫;20世紀70年代末之后，ENSO與印度夏季風(fēng)的聯(lián)系減弱，導(dǎo)致其對中國東北氣溫的影響減弱。與此不同，20世紀70年代末之后春季北大西洋三極子海溫異常對中國東北夏季氣溫的影響卻顯著加強，其可維持到夏季并激發(fā)歐亞Rossby波列造成中國東北氣溫異常（Wu et al.，2011）。印度洋海盆尺度增暖可激發(fā)Kelvin波造成西北太平洋地區(qū)降水減少和異常反氣旋，進而激發(fā)東亞-太平洋遙相關(guān)負位相，造成東北亞氣溫偏低（Hu et al.，2011）。Hong et al.（2017）的研究指出，20世紀90年代中期以來東北亞增溫強于鄰近區(qū)域，與北大西洋多年代際振蕩由負位相轉(zhuǎn)變?yōu)檎幌嘤嘘P(guān)，其可激發(fā)年代際尺度“絲綢之路”遙相關(guān)的正位相，造成東北亞增暖。

土壤濕度作為陸氣相互作用的關(guān)鍵因子之一，可造成地表熱通量、地表反照率、植被生長狀況以及蒸散發(fā)改變，進一步通過地表能量和水分收支狀況的變化對氣候產(chǎn)生影響（馬柱國等，1999;梁樂寧和陳海山，2010;Seneviratne et al.，2010;Wei and Dirmeyer，2012;Berg et al.，2014;Schwingshackl et al.，2017;余波等，2020）。土壤濕度對氣候的影響與其記憶性密切相關(guān)，其記憶時長在全球尺度上存在明顯的季節(jié)變化和空間分布差異。研究指出，土壤濕度記憶時長在1～3 mon不等;就北半球而言，春季土壤濕度的記憶性最強，因而春季土壤濕度與后期氣候異常關(guān)系更密切（李若麟等，2016;Zhao et al.，2018;趙家臻等，2021）。全球陸氣耦合試驗利用多個全球氣候模式量化降水對陸面土壤濕度的響應(yīng)，揭示了北半球夏季陸氣強耦合關(guān)鍵區(qū)主要位于干濕過渡帶（Koster et al.，2004，2006;Guo et al.，2006）。Zhang and Dong（2010）通過定義土壤濕度反饋效率開展研究發(fā)現(xiàn)，與土壤濕度相關(guān)的陸氣耦合熱點地區(qū)亦可出現(xiàn)在森林和草原之間的半濕潤生態(tài)過渡帶。研究還指出歐亞中高緯地區(qū)作為氣候變化敏感區(qū)域，凍土和積雪隨著春夏季氣溫的升高融化造成的季節(jié)性干濕交替是形成顯著陸氣相互作用的重要因素（Schwingshackl et al.，2017;Chen et al.，2019;Zhao et al.，2020）。

夏季東北亞氣溫異常與歐亞大陸上游土壤濕度密切相關(guān)（Zhang and Dong，2010;Zhang et al.，2019;Sun et al.，2021;Yang et al.，2021）。中國北方和蒙古地處典型的干濕過渡帶，夏季存在顯著的局地土壤濕度-氣溫負反饋（Zhang and Dong，2010）。長江流域至華北春季土壤濕度減少可持續(xù)到夏季，導(dǎo)致海陸熱力差異加大，造成東亞夏季風(fēng)偏強，中國東北為異常高壓（Liu et al.，2017），其可通過地表熱通量的增加和異常下沉增溫過程導(dǎo)致該地區(qū)夏季氣溫升高，有利于高溫天氣的形成（Zhang et al.，2019）。歐亞大陸上游土壤濕度異常可通過激發(fā)東傳Rossby波列導(dǎo)致東亞氣候異常，是北極海冰、歐亞積雪等影響東北亞夏季氣溫的重要橋梁（Li et al.，2018;Sun et al.，2021）?；谟^測、再分析資料和數(shù)值模式，Sun et al.（2021）研究指出春季歐洲東部至西西伯利亞地區(qū)積雪偏多時，局地土壤濕度增加，向上感熱通量減少，造成異常低壓，這一過程持續(xù)至夏季，加強了東傳的Rossby波列，導(dǎo)致東北亞為異常高壓，其造成的暖平流、絕熱增溫和短波輻射增加共同導(dǎo)致東北亞偏暖;積雪偏少時則反之。北極海冰與盛夏（7—8月）中國東北干旱和熱浪復(fù)合事件的年際聯(lián)系自20世紀90年代末顯著增強（Li et al.，2018）;20世紀90年代末以后，3月巴倫支海海冰減少導(dǎo)致4月歐亞西部雪深減少，進一步導(dǎo)致5—6月長江流域至華北地區(qū)土壤濕度減少，有利于盛夏中國東北干旱和高溫復(fù)合事件的發(fā)生。此外，地處干旱半干旱過渡帶的西亞，其春季地表的熱力異常也能對下游東北亞6月氣溫造成影響（Yang et al.，2021）。春季西亞土壤溫度正異?？沙掷m(xù)到6月，通過非絕熱加熱影響該月環(huán)球遙相關(guān)，進而造成東北亞為準正壓的異常高壓，導(dǎo)致該地區(qū)溫度升高。

綜上所述，大量研究揭示了夏季及各月東北亞氣溫的年際和年代際變化特征及物理機制。研究年際時間尺度上東北亞各月氣溫異常的聯(lián)系對開展該地區(qū)氣候預(yù)測具有重要意義;然而相關(guān)研究集中于冬季各月，揭示了它們聯(lián)系的主要模態(tài)、相關(guān)聯(lián)的環(huán)流異常和影響因子（韋瑋等，2014;Dai et al.，2019）。Dai et al.（2019）研究指出，1980—2016年中國東北12月與1—2月氣溫異常轉(zhuǎn)折年份的比例約為30％，前期11月戴維斯海峽-巴芬灣及巴倫支海-喀拉海海冰異?？赏ㄟ^激發(fā)對流層Rossby波列和平流層-對流層耦合對其產(chǎn)生重要貢獻。目前對夏季各月氣溫異常的聯(lián)系關(guān)注不夠，歐亞土壤濕度的作用如何尚不清楚。因此，本文針對上述問題展開研究。首先分析了年際時間尺度上東北亞夏季氣溫異常月際演變的基本特征，之后進一步分析了歐洲東部土壤濕度對該地區(qū)初夏（5—6月）氣溫異常月際轉(zhuǎn)折的影響及可能物理過程;以期加深對東北亞夏季氣溫次季節(jié)變率的認識，為高溫干旱等氣候災(zāi)害預(yù)測提供參考。

1 數(shù)據(jù)及方法

1.1 數(shù)據(jù)

使用歐洲中期預(yù)報中心（European Center for Medium-Range Weather Forecasts，簡稱ECMWF）提供的 ERA5逐日和逐月再分析資料，水平分辨率為0.25°×0.25°。其中，逐日資料包括位勢高度、氣溫和風(fēng)場，逐月資料包括土壤濕度、土壤溫度、地表潛熱通量、地表感熱通量、地表凈短波輻射通量、地表凈長波輻射通量、總云量、垂直速度、位勢高度和水平風(fēng)場。研究過程中發(fā)現(xiàn)深層土壤濕度與大氣變化的聯(lián)系較弱，因此采用表層和次表層土壤濕度（0～28 cm）開展后續(xù)研究（尚國偉和吳其岡，2015）;相應(yīng)分析表層和次表層土壤溫度。地表湍流熱通量為地表潛熱通量和感熱通量之和。

降水數(shù)據(jù)來自美國國家海洋大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，簡稱NOAA） 提 供 的 CMAP（Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation）逐月降水資料（Xie and Arkin，1997），水平分辨率為2.5°×2.5°;近地表氣溫數(shù)據(jù)采用英國東英吉利大學(xué)氣候研究中心（Climatic Research Unit，簡稱CRU）發(fā)布的月平均地表氣候數(shù)據(jù)集（CRU TS v4.05）（Harris et al.，2020），水平分辨率為0.5°×0.5°。研究時間段為1979—2020年。

1.2 研究方法

本文中東北亞范圍為112°～139°E、40°～57°N?？紤]到不同數(shù)據(jù)集分辨率不同，預(yù)先統(tǒng)一插值到1°×1°網(wǎng)格上，之后去除線性趨勢。年際增量方法被廣泛應(yīng)用于降水、氣溫等預(yù)測中（Fan et al.，2008;Fan and Wang，2010）;其通過預(yù)測因子和預(yù)測對象的年際增量（當年與前一年氣象要素之差）構(gòu)建預(yù)測模型，從而為氣候預(yù)測及其效能的提升提供新的思路。類似地，本文定義了月際增量（當前月份與前一月份氣象要素之差）來體現(xiàn)要素場在相鄰月份的差異;當月際增量較大時，表明相鄰兩個月份差異較大，甚至可能是反位相。傳統(tǒng)的經(jīng)驗正交分解（EOF）可用來研究單個要素場的時空演變特征，多變量經(jīng)驗正交函數(shù)（MV-EOF）則通常用來考察多個要素場之間聯(lián)系的時空變化特征（Wang，1992;Zhang et al.，2022）。對東北亞地區(qū)5月和6月去趨勢后的氣溫異常進行MV-EOF分解可得到年際時間尺度上兩個月份氣溫異常演變的主要模態(tài)。本文主要通過Takaya and Nakamura （1997，2001）定義的波作用通量（WAF）研究Rossby波的傳播特征。瞬變渦旋活動的變化與大氣斜壓性改變密切相關(guān)，而瞬變波活動對定常環(huán)流異常起重要作用。通常使用靜力穩(wěn)定度和水平溫度梯度共同表征大氣斜壓性，本文使用Hoskins and Valdes （1990）定義的斜壓增長率對大氣斜壓性進行分析。

風(fēng)暴軸采用2.5—6天帶通濾波后位勢高度異常的方差表征（Lü et al.，2019;Xu et al.，2021）。為了分析天氣尺度瞬變渦旋對定常環(huán)流的作用，采用位勢傾向方程診斷天氣尺度渦旋的動力強迫作用（Xu et al.，2021）。此外，還采用了相關(guān)、合成和雙側(cè)t檢驗等統(tǒng)計方法。

2 東北亞夏季氣溫異常月際演變的基本特征

圖1a—d為東北亞地區(qū)1979—2020年夏季（5—8月）各月氣溫異常的標準差。由圖可知，在長江中下游和蒙古至東北亞均為氣溫變率較大區(qū)域，且蒙古至東北亞在5—6月氣溫異常變率更強。

就氣溫異常的月際增量的標準差（圖1e—g）而言，在夏季各月中，6月月際增量的標準差在東北亞地區(qū)為明顯的大值中心，表明該地區(qū)5月與6月氣溫異常的月際演變的年際變率較大。此外在長江中下游地區(qū)也出現(xiàn)一個大值中心，但其強度明顯弱于東北亞地區(qū)。相較而言，7月和8月東北亞氣溫異常的月際增量的標準差偏小;換言之，6月與7月、7月與8月東北亞氣溫異常月際演變的年際變率整體偏小。進一步分析發(fā)現(xiàn)，東亞地區(qū)5月與6月氣溫異常轉(zhuǎn)折發(fā)生頻次整體要高于6月與7月、7月與8月（圖1h—j），并且東北亞為5月與6月氣溫異常轉(zhuǎn)折頻發(fā)區(qū)（圖1h）。因此，下文針對初夏（5—6月）東北亞地區(qū)氣溫異常月際演變開展研究。

圖2給出了1979—2020年東北亞地區(qū)5月和6月氣溫異常MV-EOF的前兩個模態(tài)，兩者對氣溫變率的解釋方差分別約為36.2％和23.6％;且根據(jù)North et al.（1982）提出的檢驗方法，模態(tài)之間相互獨立。MV-EOF的第一模態(tài)（MV-EOF1）表現(xiàn)為5月和6月東北亞氣溫異常反位相變化（圖2a、b），即當5月氣溫偏暖（偏冷）時6月氣溫偏冷（偏暖），氣溫異常發(fā)生轉(zhuǎn)折;MV-EOF第二模態(tài)（MV-EOF2）則反映了兩個月氣溫異常的同位相變化（圖2d、e），即5月氣溫偏暖（偏冷）時6月氣溫亦偏暖（偏冷），該地區(qū)氣溫異常為持續(xù)性增溫（降溫）。由于氣溫異常轉(zhuǎn)折模態(tài)為主導(dǎo)模態(tài)，且對東北亞5月和6月氣溫異常月際變率的貢獻更為重要，下文主要研究氣溫異常轉(zhuǎn)折形成的物理過程和歐亞土壤濕度的作用。為方便研究，將東北亞5月偏暖而6月偏冷定義為氣溫異常轉(zhuǎn)折／MV-EOF1的正位相，反之為負位相。

3 東北亞初夏氣溫異常月際轉(zhuǎn)折形成的相關(guān)要素場

為了進一步驗證5月和6月東北亞氣溫異常轉(zhuǎn)折的現(xiàn)象并探究其成因，分別定義5月、6月東北亞氣溫異常指數(shù)為兩月該地區(qū)（112°—139°E，40°—57°N，）區(qū)域平均的近地表氣溫異常（圖3），根據(jù)0.5倍標準差分別挑選出5月偏暖6月偏冷的正位相年份共4 a（1990、1992、1996和2009年），以及5月偏冷6月偏暖的負位相年份共7 a（1980、1982、1988、1994、2004、2005和2008年）?？紤]到東北亞氣溫異常是由多個模態(tài)共同作用的結(jié)果，在MV-EOF2的時間系數(shù)（PC2）絕對值小于0.5倍標準差的基礎(chǔ)上，按照MV-EOF1的時間系數(shù)（PC1）大于0.5倍標準差，挑選正位相年份共5 a：1990、1992、1996、1998和2009年;PC1小于負0.5倍標準差挑選負位相年份共8 a：1980、1982、1988、1994、2004、2008、2011和2014年?？梢园l(fā)現(xiàn)，除了2005年之外，按照PC1、PC2進行挑選的正負位相年份分別包含了東北亞氣溫異常指數(shù)挑選的正負位相年份;這表明當MV-EOF1偏強而MV-EOF2偏弱時，東北亞初夏易發(fā)生氣溫異常轉(zhuǎn)折現(xiàn)象。

為研究東北亞地區(qū)5月和6月氣溫異常發(fā)生轉(zhuǎn)折的原因，后文采用東北亞氣溫異常指數(shù)挑選的正負位相年份的要素場進行合成分析。需要指出的是，盡管其挑選的正位相年份少于負位相年份，但通過正位相年份減多年平均、負位相年份減多年平均的合成結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者結(jié)果基本對稱（圖略），因此僅給出正位相年份減負位相年份合成的結(jié)果;并且其與PC1回歸結(jié)果大致類似（圖略）。

當東北亞初夏氣溫異常轉(zhuǎn)折處于正位相即5月偏暖6月偏冷時（圖4a、e），5月東北亞地區(qū)為準正壓結(jié)構(gòu)的異常高壓（圖4d）;6月東北亞地區(qū)則為異常低壓且亦呈現(xiàn)準正壓結(jié)構(gòu)（圖4h）。東北亞地區(qū)5月異常高壓和6月異常低壓可通過調(diào)節(jié)非絕熱加熱、溫度平流和垂直運動來影響該地區(qū)地表氣溫，造成氣溫異常的轉(zhuǎn)折。

就5月而言，局地準正壓的異常高壓導(dǎo)致東北亞的西南角（蒙古東部至華北北部）對流層整層盛行異常東南風(fēng)（圖4d），其導(dǎo)致的對流層低層暖平流有利于該地區(qū)地表升溫（圖4a）;其余地區(qū)（中國東北至外興安嶺）對流層整層則盛行異常東北風(fēng)或西北風(fēng)，其造成的對流層低層異常冷平流雖不有利于地表升溫，但其可在對流層中低層激發(fā)異常的下沉運動（圖4c），而絕熱下沉則有利于地表升溫。與此同時，異常下沉運動導(dǎo)致中國東北至外興安嶺地區(qū)總云量和降水減少（圖略）;總云量減少進一步導(dǎo)致凈短波輻射增加（圖5b），地表接收的能量增加，再加上降水減少造成土壤濕度偏低（圖6a），土壤熱容量降低，土壤溫度顯著上升（圖4b）。土壤溫度升高導(dǎo)致地表為正的湍流熱通量異常（圖5a），有利于中國東北至外興安嶺地區(qū)地表氣溫升高。此外，該地區(qū)地表向上凈長波輻射亦為正異常（圖5c），這與土壤溫度升高和總云量減少密切相關(guān);前者導(dǎo)致向上的長波輻射熱通量增加，而后者有利于向下長波輻射的減少，均有利于地表向上凈長波輻射呈現(xiàn)正異常，進而有利于地表氣溫升高。就6月而言，東北亞地區(qū)為準正壓的異常低壓（圖4h），其導(dǎo)致的物理過程與5月大致相反，該地區(qū)地表氣溫降低（圖4e—h、5d—f、6b），氣溫異常出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。

歐亞土壤濕度異常對東亞氣候異常具有重要影響（Zhang and Dong，2010;Zuo and Zhang，2016;Sang et al.，2022）。為了確定影響東北亞初夏氣溫異常轉(zhuǎn)折的土壤濕度關(guān)鍵區(qū)，圖6給出了歐亞地區(qū)土壤濕度的合成結(jié)果。如圖6所示，除東北亞土壤濕度在5月為負異常（圖6a），6月為正異常外（圖6b），5月歐洲東部（24°～46°E，47°～58°N，）土壤濕度為顯著的負異常，該信號能持續(xù)到6月，但強度減弱;西亞（50°～70°E，30°～38°N，）則為持續(xù)性的正異常。已有研究顯示西亞地區(qū)處于干旱半干旱地區(qū)，春季陸面狀況異?？赏ㄟ^非絕熱加熱觸發(fā)東傳擾動影響全球遙相關(guān)影響中國北方氣候，因此可作為中國北方地區(qū)初夏氣候短期預(yù)測的信號之一（Yang et al.，2021），但對于歐洲東部陸面狀況異常對東北亞地區(qū)氣候異常的關(guān)注較少。

為進一步研究歐亞土壤濕度與東北亞初夏氣溫異常轉(zhuǎn)折的聯(lián)系，采用區(qū)域平均的土壤濕度異常，分別定義5月歐洲東部土壤濕度指數(shù)（圖7）和西亞土壤濕度指數(shù)（圖略）。1979—2020年兩個土壤濕度指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.08，未通過90％置信水平檢驗。歐洲東部土壤濕度指數(shù)與PC1的相關(guān)系數(shù)為-0.52，通過99％置信水平;西亞土壤濕度濕度指數(shù)與PC1的相關(guān)系數(shù)僅為0.30，通過90％置信水平檢驗。上述結(jié)果表明，歐洲東部和西亞土壤濕度均與東北亞初夏氣溫異常轉(zhuǎn)折存在顯著聯(lián)系，但相對獨立，且歐洲東部土壤濕度的聯(lián)系更為緊密。因此，下文探究歐洲東部土壤濕度對東北亞初夏氣溫異常轉(zhuǎn)折影響的可能物理過程。

4 歐洲東部土壤濕度對東北亞初夏氣溫異常月際轉(zhuǎn)折影響的可能物理過程

為研究歐亞地區(qū)土壤濕度影響東北亞初夏氣溫異常轉(zhuǎn)折的可能物理過程，根據(jù)1.0倍標準差選取了歐洲東部土壤濕度指數(shù)偏高年和偏低年，并開展合成分析。其中，土壤濕度偏高年份共7 a，分別為1980、1982、1987、1991、2005、2008和2016年;土壤濕度偏低年份共7 a，分別為1979、1984、1986、1993、2002、2009和2018年。通過與東北亞初夏氣溫異常轉(zhuǎn)折的典型年份（基于0.5倍標準差選取;圖3）對比發(fā)現(xiàn)，盡管東北亞初夏氣溫異常轉(zhuǎn)折的正位相年份與歐洲東部土壤濕度的偏低年份只有2009年為共同年份，但在歐洲東部土壤濕度偏低的1984、1986、1993和2018年東北亞亦出現(xiàn)了5月偏暖6月偏冷的轉(zhuǎn)折現(xiàn)象，只是5月和6月氣溫異常未同時超過0.5倍標準差。1980、1982、2005和2008年為東北亞初夏氣溫異常轉(zhuǎn)折的負位相與歐洲東部土壤濕度偏高的共同年份，歐洲東部土壤濕度偏高的1991年東北亞亦存在5月偏冷6月偏暖的轉(zhuǎn)折現(xiàn)象。因此，歐洲東部土壤濕度的異?？赡苁窃斐蓶|北亞初夏氣溫異常轉(zhuǎn)折的重要因素之一。由于歐洲東部土壤濕度偏高年減多年平均與偏低年減多年平均的合成結(jié)果基本對稱，以及歐洲東部土壤濕度與PC1為顯著負相關(guān)，后文給出的是偏低年減偏高年的合成結(jié)果，且其與歐洲東部土壤濕度指數(shù)（乘以-1）回歸結(jié)果大致相同（圖略）。

圖8為歐洲東部土壤濕度指數(shù)合成的5—6月近地表氣溫、土壤濕度和土壤溫度異常。由圖可知，當5月歐洲東部土壤濕度偏低時，局地土壤溫度和地表氣溫偏高（圖8a—c）;東北亞地區(qū)亦呈現(xiàn)類似的變化特征。5月歐洲東部地區(qū)土壤濕度、地表氣溫和土壤濕度異常可持續(xù)到6月，但異常強度減弱（圖8d—f）;而東北亞地區(qū)上述要素場6月異常與5月大致相反。這與東北亞初夏氣溫異常轉(zhuǎn)折年份合成的結(jié)果基本類似（圖4），進一步說明歐洲東部土壤濕度對東北亞初夏氣溫異常的轉(zhuǎn)折很可能存在影響。那么，影響的具體物理過程如何？

對應(yīng)于5月和6月歐洲東部土壤濕度偏低，歐亞大陸北部存在東傳的Rossby波（圖9d、h）。5月300 hPa Rossby波列沿極鋒急流向東傳播，歐洲中東部為重要的波源（圖9d）。相應(yīng)環(huán)流異常表現(xiàn)為“正-負-正”的分布特征，歐洲中東部和東北亞分別為異常高壓，而西西伯利亞地區(qū)為異常低壓;對流層中低層亦表現(xiàn)為類似的環(huán)流異常（圖略），表明環(huán)流異常呈現(xiàn)準正壓結(jié)構(gòu)。6月異常Rossby波的活動特征與5月存在明顯差異，其先沿極鋒急流由歐洲西部東傳至西西伯利亞，隨后主要向東北傳播至中西伯利亞北部，進一步向東南傳播至東北亞;歐洲西部為重要的Rossby波的波源（圖9h）。相應(yīng)環(huán)流異常則表現(xiàn)為“正-負-正-負”的分布特征，且亦呈現(xiàn)準正壓結(jié)構(gòu)，歐洲西部和中西伯利亞為異常高壓，而西西伯利亞和東北亞則分別為異常低壓。東北亞5月異常高壓和6月異常低壓的環(huán)流配置則可通過上文揭示的物理過程（非絕熱加熱、溫度平流和垂直運動）導(dǎo)致東北亞5月偏暖而6月偏冷。

接下來需要回答的兩個問題是：歐洲東部土壤濕度異常如何影響東傳的Rossby波？為何5月和6月Rossby波的活動特征存在明顯差異？

歐洲東部土壤偏少可導(dǎo)致經(jīng)向溫度梯度改變，影響大氣斜壓性和瞬變波活動，進而通過波流相互作用對歐洲地區(qū)異常高壓和Rossby波源有重要貢獻。已有研究指出，北半球中緯度海溫和土壤濕度異?？捎绊憣α鲗拥蛯訙囟忍荻群痛髿庑眽盒裕斐伤沧儾ɑ顒痈淖?，進而通過瞬變渦度強迫和熱力強迫造成準正壓的定常環(huán)流異常，且前者起主導(dǎo)作用（Kushnir et al.，2002;Fang and Yang，2016;Xu et al.，2021;Zhang et al.，2022）。當北半球中緯度地區(qū)經(jīng)向溫度梯度增強時，大氣斜壓性相應(yīng)增強，瞬變波活動越強，在其南（北）側(cè)表現(xiàn)為準正壓的異常高壓（低壓）強迫;反之亦然（陳海山等，2013a;Xu et al.，2021）。對應(yīng)于5月歐洲東部土壤濕度偏低（圖8c）時，局地對流層低層氣溫升高（圖8a），造成5月地中海地區(qū)對流層低層經(jīng)向溫度梯度減?。▓D9a），斜壓增長率呈現(xiàn)顯著負異常即大氣斜壓性減弱（圖9b），高頻瞬變波活動減弱（圖10a），而歐洲北部地區(qū)對流層低層經(jīng)向溫度梯度則增加，大氣斜壓性增強，高頻瞬變波活動增強（圖9a、9b、10a）。上述兩個地區(qū)高頻瞬變波活動異常通過瞬變渦度強迫共同在歐洲中東部造成正位勢高度傾向（圖9c、10b），對該地區(qū)準正壓的異常高壓的形成有重要貢獻（圖9d），并通過Rossby波導(dǎo)致東北亞為準正壓的異常高壓，進而造成地表升溫。需要指出的是，東北亞地表升溫可改變經(jīng)向溫度梯度來影響東北亞及其北側(cè)的大氣斜壓性（圖9a、b）和高頻瞬變波活動，進而通過瞬變渦度強迫進一步加強局地異常高壓（圖9c）。

6月歐洲東部土壤濕度仍偏低，但強度減弱，局地對流層低層氣溫升高（圖8d）;類似于5月，對流層經(jīng)向溫度梯度、大氣斜壓性和高頻瞬變波活動在地中海地區(qū)均減弱，而歐洲北部則增強（圖9e、9f、10c），通過瞬變渦度強迫共同在歐洲西部造成正位勢高度傾向（圖9g、10d），對該地區(qū)準正壓的異常高壓和波源的形成有重要的作用（圖9h），通過Rossby波導(dǎo)致東北亞地區(qū)為異常低壓和地表降溫。另外，東北亞地表降溫可改變經(jīng)向溫度梯度影響東北亞北側(cè)的大氣斜壓性（圖9e、f）和瞬變波活動，進而通過瞬變渦度強迫進一步加強局地異常低壓（圖9g）。相比于5月，6月高頻瞬變渦度強迫的正位勢高度傾向西北移動至歐洲西部（圖9c、g），這可能與兩個月急流和風(fēng)暴軸氣候態(tài)的差異密切相關(guān)，也是6月準正壓的異常高壓和波源西移至歐洲西部的重要原因（圖9d、h）。

就氣候態(tài)而言，5月歐亞大陸存在兩支西風(fēng)急流：極鋒急流和副熱帶急流;前者大致位于50°～80°N緯度帶（圖11a），相應(yīng)地該地區(qū)為高頻瞬變波的活躍帶即風(fēng)暴軸（圖11b）。6月極鋒急流和風(fēng)暴軸氣候態(tài)的空間分布特征與5月較為類似（圖11d、e），但相比于5月，6月極鋒急流和風(fēng)暴軸在歐洲地區(qū)向南移動，而在西伯利亞地區(qū)則向北移動，分別導(dǎo)致兩者在歐洲西部和西伯利亞北部增強（圖11g、h）。高頻瞬變波渦度強迫對定常環(huán)流異常的作用依賴于氣候態(tài)風(fēng)暴軸的位置（Peng et al.，1995;Zhang et al.，2018;Zhang et al.，2022）。相比5月，6月歐洲西部風(fēng)暴軸增強且為大值中心（圖11e、h），因而6月歐洲東部土壤濕度偏低通過高頻瞬變波渦度強迫造成的正位勢高度傾向中心位于歐洲西部（圖9g），進而有利于6月異常高壓和波源較5月西移至歐洲西部（圖9d、h）。

中高緯的西風(fēng)急流可作為Rossby波的波導(dǎo)，而氣候態(tài)位渦經(jīng)向梯度的改變會影響Rossby波轉(zhuǎn)播方向（Jia et al.，2019;袁寧樂，2019）。相比5月，6月西伯利亞地區(qū)氣候態(tài)極鋒急流向北移動（圖11g），因而6月歐洲東部土壤濕度偏少對應(yīng)的Rossby波列在中西伯利亞地區(qū)東傳的路徑較5月偏北（圖9d、h）。5月和6月氣候態(tài)位渦經(jīng)向梯度的空間分布特征較為類似（圖11c、f）;但相比5月，6月其在中西伯利亞北部增強，而在東西伯利亞南部減弱（圖11i）。這分別有利于6月歐洲東部土壤濕度偏低對應(yīng)于的Rossby波列在80°E附近向東北傳播，以及在120°E附近向東南傳播。

綜上分析，5月和6月歐洲東部土壤濕度偏低具有很好的持續(xù)性，它們可通過改變經(jīng)向溫度梯度，影響大氣斜壓性和高頻瞬變波，進而造成月平均環(huán)流異常，并通過東傳Rossby波影響東北亞地區(qū)局地環(huán)流和地表氣溫，東北亞地表氣溫改變亦可通過高頻瞬變波加強局地環(huán)流異常。5月和6月歐洲東部土壤濕度偏低對應(yīng)的Rossby波活動特征（波源、活動中心、傳播路徑）存在明顯差異，這導(dǎo)致東北亞地區(qū)5月為準正壓的異常高壓而6月為準正壓的異常低壓，造成該地區(qū)5月偏暖而6月偏冷。歐洲東部土壤濕度偏高時，上述物理過程則大致相反。5月和6月歐洲東部土壤濕度異常對應(yīng)的Rossby波活動特征的差異則與期間歐亞大陸氣候態(tài)的極鋒急流、風(fēng)暴軸和位渦經(jīng)向溫度梯度的差異密切相關(guān)。

5 總結(jié)及討論

基于觀測和再分析資料，本文首先分析了1979—2020年初夏（5—6月）東北亞氣溫異常月際轉(zhuǎn)折的基本特征及相關(guān)的要素場異常，發(fā)現(xiàn)歐洲東部土壤濕度異常對東北亞初夏氣溫異常轉(zhuǎn)折有重要貢獻，并進一步分析了相關(guān)物理過程。主要結(jié)論如下：

初夏，東北亞地區(qū)為氣溫月際變率的大值中心;年際時間尺度上，該地區(qū)5月和6月地表氣溫異常演變的前兩個模態(tài)分別為反位相變化模態(tài)即轉(zhuǎn)折模態(tài)和同位相變化模態(tài)，兩個模態(tài)的解釋方差分別為36.2％和23.6％。氣溫異常轉(zhuǎn)折模態(tài)的發(fā)生直接源于東北亞地區(qū)環(huán)流異常的轉(zhuǎn)折，環(huán)流異常通過影響非絕熱加熱、溫度平流和垂直運動來影響東北亞地表氣溫。

歐洲東部土壤濕度對東北亞初夏氣溫異常轉(zhuǎn)折具有重要的影響，可能的物理過程如下：5月歐洲東部土壤濕度偏低使得土壤溫度升高，進而導(dǎo)致對流層低層氣溫升高，地中海地區(qū)（歐洲北部）對流層低層經(jīng)向溫度梯度和大氣斜壓性減弱（增強），相應(yīng)地高頻瞬變波活動減弱（增強），通過瞬變渦度強迫在歐洲中東部造成正位勢高度傾向，有利于該地區(qū)準正壓的異常高壓和波源的形成;相關(guān)聯(lián)的Rossby波沿極鋒急流東傳至西西伯利亞，隨后東傳至東北亞，導(dǎo)致該地區(qū)為準正壓的異常高壓，造成地表升溫;地表升溫通過瞬變渦度強迫加強局地異常高壓。6月歐洲東部土壤濕度仍偏低，但強度減弱;類似地，地中海和歐洲北部瞬變波活動異常造成正位勢高度傾向，但中心位于歐洲西部，對該地區(qū)準正壓的異常高壓和波源的形成有重要作用;其激發(fā)的Rossby波列先沿極鋒急流東傳至西西伯利亞地區(qū)，之后向東北傳播至中西伯利亞北部，進一步向東南傳播至東北亞，導(dǎo)致該地區(qū)為異常低壓，地表降溫;地表降溫通過瞬變渦度強迫加強局地異常低壓。5月歐洲東部土壤濕度顯著偏高時，上述物理過程則大致相反。

5月和6月土壤濕度異常對應(yīng)的歐亞Rossby波的活動特征（波源、活動中心和傳播路徑）的差異與兩個月氣候態(tài)的極鋒急流、高頻瞬變波活動和位渦經(jīng)向梯度的差異密切相關(guān)。相對于5月，6月極鋒急流和風(fēng)暴軸在歐洲地區(qū)向南移動，導(dǎo)致兩者在歐洲西部增強且為大值中心，因而歐洲東部土壤濕度異常通過高頻瞬變波造成的環(huán)流異常西移至歐洲西部;6月極鋒急流在西伯利亞地區(qū)北移，同時位渦經(jīng)向梯度在中西伯利亞北部增強，而在東西伯利亞南部減弱，這有利于6月歐洲東部土壤濕度相關(guān)的Rossby波列傳播路徑相應(yīng)改變。

需要指出的是，土壤濕度與大氣之間的相互作用相對復(fù)雜，土壤濕度能通過熱力因子影響大氣環(huán)流狀況，而大氣環(huán)流的變化又能夠通過降水等方式造成土壤濕度發(fā)生變化。本文基于觀測和再分析資料研究了歐洲東部土壤濕度異常對東北亞初夏氣溫異常轉(zhuǎn)折的作用及相關(guān)物理過程，未來需要開展數(shù)值試驗，以進一步驗證相關(guān)物理過程。此外東北亞初夏氣溫異常的影響因素較多，例如海溫、北極極渦等因子是否對該地區(qū)氣溫異常轉(zhuǎn)折有影響也需要進一步探討。

參考文獻（References）

Berg A，Lintner B R，F(xiàn)indell K L，et al.，2014.Impact of soil moisture-atmosphere interactions on surface temperature distribution［J］.J Climate，27（21）：7976-7993.doi：10.1175／jcli-d-13-00591.1.

Chen A J，Guan H D，Batelaan O，et al.，2019.Global soil moisture-air temperature coupling based on GRACE-derived terrestrial water storage［J］.J Geophys Res Atmos，124（14）：7786-7796.doi：10.1029／2019JD030324.

Chen R D，Wen Z P，Lu R Y，et al.，2021.Interdecadal changes in the interannual variability of the summer temperature over Northeast Asia［J］.J Climate，34：8361-8376.doi：10.1175／jcli-d-21-0115.1.

Chen W，Lu R Y，2014.The interannual variation in monthly temperature over Northeast China during summer［J］.Adv Atmos Sci，31（3）：515-524.doi：10.1007／s00376-013-3102-3.

Chen W，Hong X W，Lu R Y，et al.，2016.Variation in summer surface air temperature over Northeast Asia and its associated circulation anomalies［J］.Adv Atmos Sci，33（1）：1-9.doi：10.1007／s00376-015-5056-0.

陳海山，朱月佳，劉蕾，2013a.長江中下游地區(qū)冬季極端降水事件與天氣尺度瞬變波活動的可能聯(lián)系［J］.大氣科學(xué)，37（4）：801-814. Chen H S，Zhu Y J，Liu L，2013a.Relationship of synoptic-scale transient eddies and extreme winter precipitation events in the middle and lower reaches of the Yangtze River［J］.Chin J Atmos Sci，37（4）：801-814.（in Chinese）.

陳海山，齊鐸，許蓓，2013b.歐亞大陸中高緯積雪消融異常對東北夏季低溫的影響［J］.大氣科學(xué)，37（6）：1337-1347. Chen H S，Qi D，Xu B，2013b.Influence of snow melt anomaly over the mid-high latitudes of the Eurasian continent on summer low temperatures in northeastern China［J］.Chin J Atmos Sci，37（6）：1337-1347.doi：10.3878／j.issn.1006-9895.2013.12194.（in Chinese）.

Dai H X，F(xiàn)an K，Liu J P，2019.Month-to-month variability of winter temperature over Northeast China linked to sea ice over the Davis strait-Baffin bay and the Barents-kara Sea［J］.J Climate，32（19）：6365-6384.doi：10.1175／jcli-d-18-0804.1.

Fan K，Wang H J，2010.Seasonal prediction of summer temperature over Northeast China using a year-to-year incremental approach［J］.Acta Meteor Sin，24（3）269-275.

Fan K，Wang H J，Choi Y J，2008.A physically-based statistical forecast model for the middle-lower reaches of the Yangtze River Valley summer rainfall［J］.Chin Sci Bull，53（4）：602-609.doi：10.1007／s11434-008-0083-1.

Fang J B，Yang X Q，2016.Structure and dynamics of decadal anomalies in the wintertime midlatitude North Pacific Ocean-atmosphere system［J］.Climate Dyn，47（5／6）：1989-2007.doi：10.1007／s00382-015-2946-x.

Guo Z C，Dirmeyer P A，Koster R D，et al.，2006.GLACE：the global land-atmosphere coupling experiment.part II：analysis［J］.J Hydrometeorol，7（4）：611-625.

Harris I，Osborn T J，Jones P，et al.，2020.Version 4 of the CRU TS monthly high-resolution gridded multivariate climate dataset［J］.Sci Data，7：109.doi：10.1038／s41597-020-0453-3.

Hong X W，Lu R Y，Li S L，2017.Amplified summer warming in Europe-West Asia and Northeast Asia after the mid-1990s［J］.Environ Res Lett，12（9）：094007.doi：10.1088／1748-9326／aa7909.

Hoskins B J，Valdes P J，1990.On the existence of storm-tracks［J］.J Atmos Sci，47（15）：1854-1864.doi：10.1175／1520-0469（1990）047<1854：oteost>2.0.co;2.

Hu K M，Huang G，Huang R H，2011.The impact of tropical Indian Ocean variability on summer surface air temperature in China［J］.J Climate，24（20）：5365-5377.doi：10.1175／2011jcli4152.1.

Jia X J，You Y J，Wu R G，et al.，2019.Interdecadal changes in the dominant modes of the interannual variation of spring precipitation over China in the mid-1980s［J］.J Geophys Res Atmos，124（20）：10676-10695.doi：10.1029／2019JD030901.

Koster R D，Dirmeyer P A，Guo Z C，et al.，2004.Regions of strong coupling between soil moisture and precipitation［J］.Science，305（5687）：1138-1140.doi：10.1126／science.1100217.

Koster R D，Sud Y C，Guo Z C，et al.，2006.GLACE：the global land-atmosphere coupling experiment.part I：overview［J］.J Hydrometeorol，7（4）：590-610.doi：10.1175／jhm510.1.

Kushnir Y，Robinson W A，Bladé I，et al.，2002.Atmospheric GCM response to extratropical SST anomalies：synthesis and evaluation［J］.J Climate，15（16）：2233-2256.doi：10.1175／1520-0442（2002）015<2233：agrtes>2.0.co;2.

Li H X，Chen H P，Wang H J，et al.，2018.Can Barents Sea ice decline in spring enhance summer hot drought events over northeastern China？［J］.J Climate，31（12）：4705-4725.doi：10.1175／jcli-d-17-0429.1.

李輯，焦敏，胡春麗，等，2016.1951—2012年東北地區(qū)夏季氣溫及其影響因子變化特征［J］.氣象與環(huán)境學(xué)報，32（5）：74-83. Li J，Jiao M，Hu C L，et al.，2016.Characteristics of summer temperature and its impact factors in Northeast China from 1951 to 2012［J］.J Meteor Environ，32（5）：74-83.doi：10.3969／j.issn.1673-503X.2016.05.011.（in Chinese）.

李經(jīng)緯，曾剛，楊效業(yè)，等，2021.中國東北夏季極端高溫的分類及其與北大西洋海表溫度異常的聯(lián)系［J］.大氣科學(xué)學(xué)報，44（2）：302-313. Li J W，Zeng G，Yang X Y，et al.，2021.Classification of summer extreme high temperature events in Northeast China and their relationships with sea surface temperature anomalies in North Atlantic［J］.Trans Atmos Sci，44（2）：302-313.（in Chinese）.

李娜，肖子牛，趙亮，2020.2018年夏季東北極端高溫事件物理機制分析［J］.氣候與環(huán)境研究，25（05）：469-482. Li N，X Z，Zhao L，2020.Analysis on the mechanism of the 2018 summer extreme high temperature event in Northeast China［J］.Climate and Environ Res，25（5）：469-482.doi：10.3878／j.issn.1006-9585.2020.19100.（in Chinese）.

李若麟，保鴻燕，李課臣，等，2016.全球土壤濕度的記憶性及其氣候效應(yīng)［J］.冰川凍土，38（6）：1470-1481. Li R L，Bao H Y，Li K C，et al.，2016.The memory and climate effects of global soil moisture［J］.J Glaciol Geocryol，38（6）：1470-1481.doi：10.7522／j.issn.1000-0240.2016.0172.（in Chinese）.

梁樂寧，陳海山，2010.春季華南土壤濕度異常與中國夏季降水的可能聯(lián)系［J］.大氣科學(xué)學(xué)報，33（5）：536-546. Liang L N，Chen H S，2010.Possible linkage between spring soil moisture anomalies over South China and summer rainfall in China［J］.Trans Atmos Sci，33（5）：536-546.（in Chinese）.

Liu L，Zhang R H，Zuo Z Y，2017.Effect of spring precipitation on summer precipitation in Eastern China：role of soil moisture［J］.J Climate，30（22）：9183-9194.doi：10.1175／jcli-d-17-0028.1.

Lü Z Z，He S P，Li F，et al.，2019.Impacts of the autumn Arctic Sea ice on the intraseasonal reversal of the winter Siberian high［J］.Adv Atmos Sci，36（2）：173-188.doi：10.1007／s00376-017-8089-8.

馬柱國，魏和林，符淙斌，1999.土壤濕度與氣候變化關(guān)系的研究進展與展望［J］.地球科學(xué)進展，14（3）：299-305. Ma Z G，Wei H L，F(xiàn)u C，1999.Progress in the research on the relationship between soil moisture and climate change［J］.Adv Earth Sci，14（3）：299-305.（in Chinese）.

North G R，Bell T L，Cahalan R F，et al.，1982.Sampling errors in the estimation of empirical orthogonal functions［J］.Mon Wea Rev，110（7）：699-706.doi：10.1175／1520-0493（1982）110<0699：seiteo>2.0.co;2.

Peng S L，Mysak L A，Derome J，et al.，1995.The differences between early and midwinter atmospheric responses to sea surface temperature anomalies in the Northwest Atlantic［J］.J Climate，8（2）：137-157.doi：10.1175／1520-0442（1995）008<0137：tdbeam>2.0.co;2.

Sang Y H，Ren H L，Deng Y，et al.，2022.Impacts of late-spring North Eurasian soil moisture variation on summer rainfall anomalies in Northern East Asia［J］.Climate Dyn，58（5／6）：1495-1508.doi：10.1007／s00382-021-05973-9.

Schwingshackl C，Hirschi M，Seneviratne S I，2017.Quantifying spatiotemporal variations of soil moisture control on surface energy balance and near-surface air temperature［J］.J Climate，30（18）：7105-7124.doi：10.1175／jcli-d-16-0727.1.

Seneviratne S I，Corti T，Davin E L，et al.，2010.Investigating soil moisture-climate interactions in a changing climate：a review［J］.Earth Sci Rev，99（3／4）：125-161.doi：10.1016／j.earscirev.2010.02.004.

尚國偉，吳其岡，2015.歐亞土壤濕度異常對北半球大氣環(huán)流的顯著影響［J］.氣象科學(xué)，35（1）：33-43. Shang G W，Wu Q G，2015.Significant influence of Eurasian soil moisture anomaly on Northern Hemisphere atmospheric circulation［J］.J Meteorol Sci，35：（1）：33-43.doi：10.3969／2013jms.0068.（in Chinese）.

司鵬，郝立生，傅寧，等，2023.河北保定百年均一化逐日氣溫序列的建立及其氣候變化特征［J］.大氣科學(xué)學(xué)報，46（2）：297-309. Si P，Hao L S，F(xiàn)u N，et al.，2023.Establishment of homogenized daily temperature series for Baoding in Hebei Province and its climate characteristics over a century-long scale［J］.Trans Atmos Sci，46（2）：297-309.（in Chinese）.

孫博，王會軍，黃艷艷，等，2023.2022年夏季中國高溫干旱氣候特征及成因探討［J］.大氣科學(xué)學(xué)報，46（1）：1-8. Sun B，Wang H J，Huang Y Y，et al.，2023.Characteristics and causes of the hot-dry climate anomalies in China during summer of 2022［J］.Trans Atmos Sci，46（1）：1-8.（in Chinese）.

孫建奇，王會軍，2006.東北夏季氣溫變異的區(qū)域差異及其與大氣環(huán)流和海表溫度的關(guān)系［J］.地球物理學(xué)報，49（3）：662-671. Sun J Q，Wang H，2006.Regional difference of summer air temperature anomalies in Northeast China and its relationship to atmospheric general circulation and sea surface temperature［J］.Chin J Geophys，49（3）：662-671.（in Chinese）.

孫鳳華，李麗光，張耀存，2011.影響中國東北地區(qū)氣候的關(guān)鍵區(qū)、關(guān)鍵時段和關(guān)鍵因子［J］.地理科學(xué)，31（8）：911-916. Sun F H，Li L G，Zhang Y，2011.Key zone，key period and key factor influencing climate in northeast China［J］.Sci Geogr Sin，31（8）：911-916.（in Chinese）.

Sun Y，Chen H S，Zhu S G，et al.，2021.Influence of the Eurasian spring snowmelt on summer land surface warming over northeast Asia and its associated mechanism［J］.J Climate，34（12）：4851-4869.doi：10.1175／jcli-d-20-0756.1.

Takaya K，Nakamura H，1997.A formulation of a wave-activity flux for stationary Rossby waves on a zonally varying basic flow［J］.Geophys Res Lett，24（23）：2985-2988.doi：10.1029／97GL03094.

Takaya K，Nakamura H，2001.A formulation of a phase-independent wave-activity flux for stationary and migratory quasigeostrophic eddies on a zonally varying basic flow［J］.J Atmos Sci，58（6）：608-627.doi：10.1175／1520-0469（2001）058<0608：afoapi>2.0.co;2.

Wang B，1992.The vertical structure and development of the ENSO anomaly mode during 1979—1989［J］.J Atmos Sci，49（8）：698-712.doi：10.1175／1520-0469（1992）049<0698：tvsado>2.0.co;2.

Wei J F，Dirmeyer P A，2012.Dissecting soil moisture-precipitation coupling［J］.Geophys Res Lett，39（19）：L19711.doi：10.1029／2012GL053038.

韋瑋，王林，陳權(quán)亮，等，2014.我國前冬和后冬氣溫年際變化的特征與聯(lián)系［J］.大氣科學(xué)，38（3）：524-536. Wei W，Wang L，Chen Q L，et al.，2014.Interannual variations of early and late winter temperatures in China and their linkage［J］.Chin J Atmos Sci，38（3）：524-536.doi：10.3878／j.issn.1006-9895.1401.13320.（in Chinese）.

Wu L Y，Zhang J Y，2015.The relationship between spring soil moisture and summer hot extremes over North China［J］.Adv Atmos Sci，32（12）：1660-1668.doi：10.1007／s00376-015-5003-0.

Wu R G，Yang S，Liu S，et al.，2011.Northeast China summer temperature and North Atlantic SST［J］.J Geophys Res Atmos，116（D16）：D16116.doi：10.1029／2011JD015779.

Xie P P，Arkin P A，1997.Global precipitation：a 17-year monthly analysis based on gauge observations，satellite estimates，and numerical model outputs［J］.Bull Amer Meteor Soc，78（11）：2539-2558.doi：10.1175／1520-0477（1997）078<2539：gpayma>2.0.co;2.

Xu B，Chen H S，Gao C J，et al.，2021.Abnormal change in spring snowmelt over Eurasia and its linkage to the East Asian summer monsoon：the hydrological effect of snow cover［J］.Front Earth Sci，8：594656.doi：10.3389／feart.2020.594656.

Xu K，Lu R Y，Mao J Y，et al.，2019.Circulation anomalies in the mid-high latitudes responsible for the extremely hot summer of 2018 over northeast Asia［J］.Atmos Ocean Sci Lett，12：231-237.doi：10.1080／16742834.2019.1617626.

Yang J Q，Chen H S，Song Y D，et al.，2021.Atmospheric circumglobal teleconnection triggered by spring land thermal anomalies over West Asia and its possible impacts on early summer climate over Northern China［J］.J Climate，34（14）：5999-6021.doi：10.1175／jcli-d-20-0911.1.

楊秋明，2015.10～30 d延伸期天氣預(yù)報方法研究進展與展望［J］.地球科學(xué)進展，30（9）：970-984. Yang Q M，2015.Prospects and progresses in the research of the methods for 10—30 days extended-range weather forecast［J］.Adv Earth Sci，30（9）：970-984.（in Chinese）.

余波，陳海山，孫悅，2020.東亞中緯度夏季陸面增暖與土壤濕度異常的聯(lián)系［J］.大氣科學(xué)學(xué)報，43（1）：201-211. Yu B，Chen H S，Sun Y，2020.Linkage between summer land surface warming in mid-latitude of East Asia and soil moisture anomalies［J］.Trans Atmos Sci，43（1）：201-211.doi：10.13878／j.cnki.dqkxxb.20190407001.（in Chinese）.

袁寧樂，2019.東亞西風(fēng)急流Rossby波波能傳播對長江流域豐／枯梅年降水異常的影響［D］.成都：成都信息工程大學(xué). Yuan N L，2019.Influence of Rossby wave energy propagation of the East Asian westerly jet on precipitation anomalies in rich and rare Meiyu years over the Yangtze River Basin［D］.Chengdu：Chengdu University of Information Technology.（in Chinese）.

Zhang J Y，Dong W J，2010.Soil moisture influence on summertime surface air temperature over East Asia［J］.Theor Appl Climatol，100（1）：221-226.doi：10.1007／s00704-009-0236-4.

Zhang J Y，Yang Z M，Wu L Y，et al.，2019.Summer high temperature extremes over Northeastern China predicted by spring soil moisture［J］.Sci Rep，9：12577.doi：10.1038／s41598-019-49053-9.

Zhang L，Gan B L，Wu L X，et al.，2018.Seasonal dependence of coupling between storm tracks and sea surface temperature in the southern hemisphere midlatitudes：a statistical assessment［J］.J Climate，31（10）：4055-4074.doi：10.1175／jcli-d-17-0196.1.

張立祥，李澤椿，2009.東北冷渦研究概述［J］.氣候與環(huán)境研究，14（2）：218-228. Zhang L X，Li Z C，2009.A summary of research on cold vortex over Northeast China［J］.Clim Environ Res，14（2）：218-228.doi：10.3969／j.issn.1006-9585.2007.03.021.（in Chinese）.

Zhang M Q，Sun J Q，Gao Y Q，2022.Impacts of North Atlantic Sea surface temperature on the predominant modes of spring precipitation monthly evolution over Northeast China［J］.Climate Dyn，58（5／6）：1383-1401.doi：10.1007／s00382-021-05966-8.

Zhao C Y，Chen H S，Sun S L，2018.Evaluating the capabilities of soil enthalpy，soil moisture and soil temperature in predicting seasonal precipitation［J］.Adv Atmos Sci，35（4）：445-456.doi：10.1007／s00376-017-7006-5.

Zhao J C，Pan W，Wu J，et al.，2020.Assessment of the impact of soil moisture on spring surface air temperature over the low-latitude Highlands of China［J］.Int J Climatol，40（15）：6629-6645.doi：10.1002／joc.6603.

趙家臻，王愛慧，王會軍，2021.中國地區(qū)土壤濕度記憶性及其與降水特征變化的關(guān)系［J］.大氣科學(xué)，45（4）：799-818. Zhao J Z，Wang A H，Wang H J，2021.Soil moisture memory and its relationship with precipitation characteristics in China region［J］.Chin J Atmos Sci，45（4）：799-818.doi：10.3878／j.issn.1006-9895.2007.20149.（in Chinese）.

Zuo Z Y，Zhang R H，2016.Influence of soil moisture in eastern China on the East Asian summer monsoon［J］.Adv Atmos Sci，33（2）：151-163.doi：10.1007／s00376-015-5024-8.

·ARTICLE·

Impacts of eastern Europe soil moisture on the reversal of air temperature anomalies over Northeast Asia in early summer and its possible physical mechanisms

ZHANG Chan1，2，F(xiàn)AN Ke3，XU Zhiqing2，YANG Qidong1

1Department of Atmospheric Science，Yunnan University，Kunming 650091，China;

2Institute of Atmospheric Physics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China;

3School of Atmospheric Sciences，Sun Yat-sen University，Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory （Zhuhai），Zhuhai 519082，China

Abstract This study investigates the characteristics and underlying processes of the month-to-month reversal of air temperature anomalies in Northeast Asia during early summer （May to June） on the interannual timescales，focusing on the influences of soil moisture anomalies in eastern Europe.Utilizing observational and reanalysis data spanning from 1979 to 2020，the results reveal that the dominant mode of intermonthly variation in air temperature anomalies exhibits a reversal pattern，with warmer （colder） conditions in May and colder （warmer） conditions in June.This reversal mode is directly linked to circulation anomalies over Northeast Asia.Further analysis demonstrates that reduced soil moisture in eastern Europe during May contributes to a warmer May and a colder June in Northeast Asia.The potential physical processes driving these effects are explored.Lower soil moisture in May leads to local soil warming and subsequent warming of the lower troposphere.This，in turn，weakens （enhances） the lower tropospheric meridional temperature gradient and baroclinicity in the Mediterranean region （northern Europe）.Consequently，high-frequency transient wave activity weakens （enhances），facilitating the formation of an anomalous high-pressure system over central and eastern Europe，thereby generating Rossby wave sources through transient vorticity forcing.These associated Rossby waves propagates eastward along the polar front jet，resulting in the formation of a barotropic anomalous high-pressure system over Northeast Asia and inducing surface warming.While the soil moisture anomalies persist until June，their intensity weakens.Similarly，this favors the formation of an anomalous high-pressure system and Rossby wave source;however，their centers shift westward towards western Europe.The associated Rossby wave activity leads to the formation of a barotropic anomalous low-pressure system，causing cooling over Northeast Asia.Notably，the activity characteristics of Rossby waves （wave source，activity centers，and propagation pathway） associated with the soil moisture anomalies in eastern Europe exhibit distinct differences between May and June，closely tied to the atmospheric climatology over northern Eurasia.When soil moisture is high in May，the aforementioned physical processes exhibit reverse tendencies.

Keywords Northeast Asia;surface air temperature;month-to-month reversal;eastern Europe;soil moisture

doi：10.13878／j.cnki.dqkxxb.20221025001

（責(zé)任編輯：劉菲）