2022年夏季中国高温干旱气候特征及成因探讨_孙博.pdf

2023 年第 46 卷第 1 期:1-8专 刊http:/dqkxxbcnjournalsorg引用格式:孙博，王会军，黄艳艳，等，20232022 年夏季中国高温干旱气候特征及成因探讨 J 大气科学学报，46(1):1-8Sun B，Wang H J，Huang Y Y，et al，2023Characteristics and causes of the hot-dry climate anomalies in China during summer of 2022J Trans Atmos Sci，46(1):1-8doi:10.13878/jcnkidqkxxb20220916003(in Chinese)2022 年夏季中国高温干旱气候特征及成因探讨孙博，王会军*，黄艳艳，尹志聪，周波涛，段明铿 南京信息工程大学 气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心，江苏 南京 210044;南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)，广东 珠海 519080;中国科学院 大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心，北京 100029*联系人，E-mail:hjwang nuisteducn2022-09-16 收稿，2022-10-07 接受国家基础科学中心项目(42088101)摘要2022 年夏季，中国中东部发生了极端高温干旱气候异常，给经济、农业、人民生活造成了严重影响。本文回顾了此次高温干旱气候异常的时空特征，分析了其主要成因。2022 年夏季，中国中东部区域平均的极端高温频次、日最高温度平均值、高温日数等指标均达到了 1979 年以来的最大值，区域平均降水则达到了 1979 年以来的最低值。此次气候异常主要是由于夏季中国中东部受强大的高压系统控制，与偏强的西太副高、中纬度的西风带扰动以及热带海温的影响有关。此外，本文探讨了全球增暖趋势对极端高温事件增多的影响，以及未来中国地区高温和干旱事件的可能变化。关键词高温干旱;极端事件;西太副高;西风带;海温;全球变暖2022 年夏季，全球大范围创下高温记录，中国、美国等大多数北半球国家出现了 40 以上极端高温，多地最高气温突破历史极值。2022 年 6 月 13日8 月 30 日，我国中东部出现自 1961 年有完整气象观测记录以来综合强度最强的高温过程，高温持续时间长，极端性强。78 月，长江中下游及川渝地区夏伏旱影响范围广、强度大(http:/wwwcmagovcn/2011xwzx/2011xqxkj/2011xkjdt/202209/t20220927_5106189html)。上述高温干旱气候给经济、农业、人体健康以及人民生活造成了严重影响(https:/wwwmemgovcn/xw/yjglbgzdt/202209/t20220917_422674 shtml)。四川地区遭遇了大范围长时间的高温干旱天气，水电大幅减发，8 月天然来水电量由同期约 9 亿千瓦时下降至约 4.5 亿千瓦时，减幅达 50%。重庆等地出现了40 以上极端高温，引发了多处森林火灾，造成大量人员转移安置。极端干旱导致中国最大淡水湖鄱阳湖的水位 68 月下降了近 10 m。此外，持续的高温导致浙江、四川、河南等地多人确诊热射病，引起了社会的广泛关注。极端气候事件与诸多影响因素有关，包括大气环流的内部变率(如西太副高和中纬度西风带的变异)、多圈层相互作用(如热带海-气相互作用和北极冰-气相互作用)等(Zhu et al，2020a，2020b，2022)。而且，这些因素可能具有不同的时间尺度，包括年际、年代际甚至更长时间尺度的信号(Mal-lapaty，2022)。因此，为了深入理解中国地区的高温干旱气候，本文将回顾 2022 年夏季中国高温干旱气候的时空特征，分析本次高温干旱气候的主要成因，并探讨未来中国地区高温干旱气候的可能变化。12022 年夏季中国东部高温干旱事件的时空特征2022 年 68 月，中国中东部地区(100 123E，2436N)极端高温事件频次明显偏多(图1a)，日最高温度平均值相比往年明显偏高(图 1b)，且日最高气温超过 35 的高温日数明显偏多(图1c)，长江中下游流域最为显著。1979 年以来，中国中东部区域平均的夏季极端高温事件频次、日最高2023 年 1 月第 46 卷第 1 期图 12022 年 68 月极端高温频次距平的空间分布(a;单位:d)、日最高温度平均值距平的空间分布(b;单位:)和高温日数距平的空间分布(c;单位:d);19792022 年 68 月中国中东部区域平均的极端高温频次(次;单位:d)、日最高温度平均值(e;单位:)和高温日数(f;单位:d)时间序列;(d)(e)(f)中红线表示线性趋势，*表示趋势通过 99%的置信度检验，灰色水平线表示气候态Fig1Anomalies of(a)extreme high temperature frequency(unit:d)，(b)monthly mean daily maximum temperature(u-nit:)，and(c)high temperature days(unit:d)during June-July-August 2022 relative to the summer climatology from19792022;Time series of(d)areal mean extreme high temperature frequency(unit:d)，(e)monthly mean daily max-imum temperature(unit:)，and(f)high temperature days(unit:d)over central-eastern China during June-July-August from 19792022;In(d)(e)(f)，the red line denotes linear trend，the*denotes the trend significant at the 99%confidence level，the horizontal gray line denotes climatology温度平均值以及高温日数呈显著增加趋势，并伴随着年际变化(图 1df)。极端高温事件频次的增加趋势为 1.6 次/(10 a)，日最高温度平均值的增加趋势为 0.3 /(10 a)，高温日数的增加趋势为 2.4d/(10 a)，均通过了 99%置信度显著性检验。2022年夏季，上述指标均达到 1979 年以来的最高值。区域平均的极端高温频次达到了 22 次，远高于气候态的 4.3 次;区域平均的日最高温度平均值达到了32.2;区域平均的高温日数达到了 31.0 d，远多于气候态的 13.1 d。上述结果表明 2022 年夏季中国中东部的高温事件具有较强的极端性。2022 年 6 月，华北和西北地区的极端高温事件频次、日最高温度平均值、高温日数相比气候态偏多/大，但长江以南地区大部分站点的上述指标没有显著异常。7 月，中国中东部大部分站点的极端高温事件明显偏多，区域平均的极端高温事件频次、日2孙博，等:2022 年夏季中国高温干旱气候特征及成因探讨专 刊最高温度平均值以及高温日数均达到或接近 1979年以来的最高值。8 月，中国中东部绝大部分站点的极端高温事件频次、日最高温度平均值、高温日数明显偏多/大，以长江中下游流域最为严重，区域平均的上述指标远远超过了 1979 年以来的其他年份。在降水方面，2022 年 68 月，中国中东部大部分站点降水量偏少(图 2a)，且无雨日数偏多(图2b)。1979 年以来，中国中东部区域平均的夏季降水量(图 2c)和无雨日数(图 2d)均表现出了较明显的年际和年代际变化，长期变化趋势不明显。2022年夏季，中国中东部区域平均的累计降水量达到了1979 年以来的最低值 421.2 mm，低于 2013 年夏季南方旱灾期间的 434.1 mm。区域平均的无雨日数达到了 1979 年以来的第二高值 57 d，略低于 2013年的 58 d。图 22022 年 68 月降水距平的空间分布(a;单位:mm/d)、无雨日数距平的空间(b;单位:d);19792022 年 68 月中东部区域平均的降水(c;单位:mm/d)和无雨日数(d;单位:d)的时间序列;(c)(d)中红线表示线性趋势，灰色水平线表示气候态Fig2Anomalies of(a)monthly mean precipitation(unit:mm/d)，and(b)no rain days(unit:d)during June-July-August2022 with respect to the summer climatology from 19792022;Time series of(c)areal mean monthly mean precipitation(unit:mm/d)，and(d)no rain days(unit:d)over central-eastern China during June-July-August from 19792022;In(c)(d)，the red line denotes linear trend，the horizontal gray line denotes the climatology2022 年 6 月和 7 月，江淮流域大部分站点降水偏少、无雨日数偏多，东南沿海地区降水偏多、无雨日数偏少。8 月，中国中东部的降水明显偏少且无雨日数明显偏多，区域平均的降水量和无雨日数分别达到了 1979 年以来的最低值和最高值。总的来说，2022 年 8 月中国中东部的高温干旱气候异常最为严重，69.3%站点的极端高温频次达到了 1979 年以来的最高值，6.9%站点的降水量达到了 1979 年以来的最低值。2成因分析2.1西太副高的影响西北太平洋副热带高压(西太副高)是位于西北太平洋地区对流层中下层的永久性高压系统，主要呈现为东西扁长形，是影响中国夏季气候最重要，也是最直接的大气环流系统之一(陶诗言，1963;Huang et al，2018;Guan et al，2019)。作为强大的高压系统，西太副高的主要控制区域为下沉运动，以晴好天气为主;而其外缘西侧以偏南风为主，可以源源不断地为我国输送大量的水汽，在与北来的冷空气交汇时，容易形成大范围的阴雨天气(Lu，2004;Lu and Lin，2009;Huang et al2015)。因此，异常的副高可以导致中国不同地区极端高温、干旱或者洪32023 年 1 月第 46 卷第 1 期涝等灾害的发生发展。如 2013 年夏季西太副高的异常西伸导致长江流域被下沉运动控制，造成了该地区严重的高温干旱气候异常(王文等，2017)。图 32022 年 6 月(a、d)、7 月(b、e)和 8 月(c、f)的 500 hPa 位势高度距平(a、b、c;阴影;单位:gpm)和大气层顶向外长波辐射距平(OL;d、e、f;阴影;单位:W/m2);其中红色实线为 2022 年不同月份的 5880 gpm 等值线，黑色实线为19792022 年气候态的 5 880 gpm 等值线。距平超过 1 个标准差的区域用灰色网格线覆盖Fig3Anomalies of(a，b，c)500 hPa geopotential height(color shading;unit:gpm)，and(d，e，f)outgoing longwaveradiation(OL)(color shading;unit:W/m2)during(a，d)June，(b，e)July，and(c，f)August 2022ed contoursdenote the monthly 5 880 gpm isolines for 2022，black contours