張雯 薛峰 張瀟瀟 林壬萍 董嘯

1 中國氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險管理重點實驗室，銀川 750002

2 寧夏回族自治區(qū)氣候中心，銀川 750002

3 中國科學(xué)院大氣物理研究所國際氣候與環(huán)境科學(xué)中心，北京 100029

4 北京市氣候中心，北京 100089

5 中國氣象局地球系統(tǒng)數(shù)值預(yù)報中心，北京 100081

1 引言

2022年夏季，北半球經(jīng)歷了史上罕見的高溫天氣過程，歐洲、北美洲、亞洲等遭受大范圍高溫?zé)崂饲忠u，高溫紀錄持續(xù)刷新（林紓等, 2022）。根據(jù)世界氣象組織發(fā)布的《2022年全球氣候狀況》，阿根廷首都布宜諾斯艾利斯的最高氣溫一度高達44°C，北極圈則飆升至32.5°C（李憶平等,2022）。6月13日至8月30日，我國中東部地區(qū)經(jīng)歷了1961年以來最強高溫“炙烤”，中央氣象臺連續(xù)41天發(fā)布高溫預(yù)警，其中高溫紅色預(yù)警連續(xù)發(fā)布天數(shù)達12天，涉及全國20個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），區(qū)域性高溫事件綜合強度為有氣象觀測記錄以來最強（林紓等, 2022）。35°C以上高溫范圍覆蓋1692個站（占全國總站數(shù)70%），為1961年以來歷史第二多；37°C以上覆蓋1445個站（占全國總站數(shù)60%），為1961年以來最多（章大全等, 2023）。大范圍持續(xù)性高溫及其導(dǎo)致的干旱對經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、能源供給、生態(tài)環(huán)境等方面均造成嚴重威脅，人民生活受到影響，引發(fā)政府部門和社會層面的高度重視（丁婷, 2011; 張強,2022; 孫昭萱等, 2022）。

全球氣候變暖加劇了氣候系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，高溫?zé)崂说忍鞖鈿夂蚴录叾嘹厪?，其中高溫對全球變暖的響?yīng)顯得尤為突出，異常高溫事件及其氣候特征的演變規(guī)律等已成為氣候與氣候變化領(lǐng)域中的熱點問題（Sun et al., 2014; Lu and Chen, 2016; Ding et al., 2019; Xu et al., 2019）。大氣環(huán)流異常是造成氣溫變化最直接的因素，西太平洋副熱帶高壓（簡稱西太副高，Western Pacific Subtropical High,WPSH）、南亞高壓（South Asian High, SAH）和西風(fēng)帶高壓脊等是造成夏季我國大部地區(qū)異常高溫最主要的環(huán)流系統(tǒng)，它們的強弱變化、位置擺動均與高溫過程的變化特征關(guān)系密切（Li et al., 2015;彭京備等, 2016; 王國復(fù)等, 2018）。2003年造成我國江南大范圍異常高溫天氣的直接原因是西太副高的極端偏強西伸（楊輝和李崇銀, 2005）；2006年川渝等地的極端高溫也受強盛的西太副高直接影響（彭京備等, 2007）；類似地，WPSH偏強偏西且長時間穩(wěn)定在長江中下游是造成2013年區(qū)域性持續(xù)高溫的主要原因（Wang et al., 2016）。此外，越赤道氣流、赤道輻合帶等熱帶環(huán)流系統(tǒng)的異常活動也是造成高溫天氣系統(tǒng)異常穩(wěn)定維持的原因（Peng, 2014; 彭京備等, 2016）。

海面溫度（Sea Surface Temperature, SST）是影響高溫酷熱天氣系統(tǒng)的重要外強迫因子（Nitta,1987; 黃榮輝和孫鳳英, 1994; 徐海明等, 2001）。熱帶印度洋至東太平洋呈“負、正、負”的SST異常分布及北大西洋中緯度暖SST異常有利于我國出現(xiàn)江淮型高溫，前期赤道中東太平洋暖SST及熱帶印度洋全區(qū)一致型暖SST異常則有利于江南型高溫出現(xiàn)（袁媛等, 2018）；冬季大西洋經(jīng)向三極型SST異常和太平洋緯向偶極型SST配合影響江淮流域高溫日數(shù)（Gao et al., 2018）；西太平洋暖池異常增溫可通過局地經(jīng)向環(huán)流使西太副高增強西伸，進而影響我國高溫過程（Chen et al., 2019）。

自21世紀以來，ENSO演變的一個顯著特征是持續(xù)型La Ni?a更加頻繁地發(fā)生（Hu et al.,2014），包括2010～2011年、2016～2017年均連續(xù)2年出現(xiàn)較強的La Ni?a事件（Feng et al., 2015,2020），也因此2020～2022年熱帶太平洋持續(xù)的冷SST異常十分引人矚目（高川等, 2022）。比較以往的高溫天氣過程個例，本文圍繞熱帶SST異常對高溫的可能影響，以歷史少有的持續(xù)型中東赤道太平洋冷事件為著眼點，對比分析La Ni?a衰減作用下的夏季環(huán)流特征與2022年的異同；并在此基礎(chǔ)上，繼續(xù)探討其他熱帶海區(qū)對高溫發(fā)生發(fā)展的可能影響，以期為理解高溫異常成因及短期氣候預(yù)測提供一定科學(xué)參考。

2 資料

所用資料包括：1）美國國家環(huán)境預(yù)報中心/能源部（National Centers for Environmental Prediction/Department of Energy, NCEP/DOE）提供的第二版本月平均再分析資料（Kanamitsu et al., 2002），水平分辨率為2.5°（緯度）×2.5°（經(jīng)度），包括位勢高度場、風(fēng)場、最高氣溫等，其中最高氣溫數(shù)據(jù)能夠較好地描述我國夏季異常高溫事件的時空分布和異常程度等特征，與觀測具有較高一致性（圖略）。2）美國國家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA）提供的第五版本重建逐月SST資料（ERSST v5）（Huang et al., 2017），分辨率為1.0°（緯度）×1.0°（經(jīng)度）；射出長波輻射（Outgoing Longwave Radiation, OLR）資料（Liebmann and Smith, 1996），分辨率為2.5°（緯度）×2.5°（經(jīng)度）。以1991～2020年平均值計算各物理量的基準(zhǔn)態(tài)，研究時段為1979～2020年。為消除全球變暖的潛在影響，在計算海表溫度、最高氣溫、環(huán)流特征量等要素時去除了長期線性趨勢。

文中以Ni?o3.4指數(shù)[（5°S～5°N，170°W～120°W）區(qū)域平均的SST異常）]小于-1°C為標(biāo)準(zhǔn)來選取La Ni?a事件，考慮到較弱La Ni?a的影響較小，所選出的主要La Ni?a共7年，分別是1985年、1989年、1999年、2000年、2008年、2011年和2012年（薛峰等, 2018）。為對比分析La Ni?a年影響下的夏季環(huán)流與2022年的異同，因此2022年不在典型La Ni?a合成范圍之內(nèi)，此后利用t檢驗方法來檢驗合成結(jié)果的信度。

3 2022年夏季高溫異常特征

2022年夏季，中國中東部地區(qū)氣溫持續(xù)異常偏高，四川盆地、江淮、江漢、江南等地高溫（日最高氣溫≥35°C）日數(shù)達30～65 d，78個站連續(xù)高溫日數(shù)達35 d及以上，高溫天氣過程持續(xù)時間長達79 d，為1961年以來最長；有361站（占全國總站數(shù)14.9%）日最高氣溫達到或超過歷史極值，其中重慶北碚連續(xù)2天最高氣溫達45°C，高溫綜合強度為有氣象觀測記錄以來最高值（巢清塵等,2023; 章大全等, 2023）。中東部區(qū)域平均的極端高溫頻次、日最高氣溫平均值、高溫日數(shù)等均達到1979年以來最大值（孫博等, 2023）。與此同時，夏季內(nèi)高溫表現(xiàn)出階段性空間變化特征，6月高溫區(qū)位于我國河套、華北、華中等地（圖1a）；7月，華北—華中地區(qū)的高溫明顯減弱，長江以南地區(qū)最高氣溫由6月的異常偏低轉(zhuǎn)為總體偏高，異常高溫區(qū)主要位于西南地區(qū)北部（圖1b）；8月，我國大部地區(qū)最高氣溫明顯偏強，整個長江流域氣溫異常偏高（圖1c），其中7月西南地區(qū)、8月長江流域的區(qū)域平均月最高氣溫均為1979年以來同期最高值，異常幅度超2.0°C（圖1d-1f）。

圖1 2022年夏季（a、d）6月、（b、e）7月、（c、f）8月平均最高氣溫距平（填色，左列）及高溫區(qū)（黑框范圍）標(biāo)準(zhǔn)化月平均最高氣溫距平歷年同期變化（右列）Fig. 1 Mean maximum temperature anomalies (shadings, left panel) and standardized time series of monthly regional averaged maximum temperature anomalies in high temperature regions (black rectangle indicates the heat key region, right panel) in (a, d) Jun, (b, e) Jul, and (c, f) Aug 2022

4 2022年夏季環(huán)流異常及與La Ni?a影響的對比

6月歐亞中高緯地區(qū)呈“一槽一脊”環(huán)流形勢，其中西側(cè)的低壓槽位于巴爾喀什湖以北呈東北—西南走向，東側(cè)的高壓脊位于鄂霍次克海上空西側(cè)；中緯度西風(fēng)帶則為弱的“一脊一槽”型，巴爾喀什湖以東至我國西北地區(qū)為弱高壓脊，我國東北地區(qū)為弱低壓槽，中東部大部均為低壓異?？刂?，西太副高脊線位于30°N，接近氣候態(tài)平均位置，強度略偏弱（圖2a）。對應(yīng)于巴爾喀什湖地區(qū)上空西風(fēng)帶高壓脊的發(fā)展，暖干氣流沿高壓異常向東輸出，有利于形成河套—華北—華中高溫區(qū)。

圖2 2022年（左列）及La Ni?a年（右列）（a、d）6月、（b、e）7月、（c、f）8月500 hPa位勢高度（黑色等值線，單位：gpm）及距平（填色）（綠、藍、紅線分別為2022年、La Ni?a年、氣候態(tài)逐月5880 gpm等值線，打點區(qū)域超過95%信度水平檢驗）Fig. 2 Geopotential height at 500 hPa (black contours, units: gpm) and its anomalies (shadings) in (a, d) Jun, (b, e) Jul, and (c, f) Aug in 2022 (left panel) and La Ni?a years (right panel) (green, blue, and red line represents the monthly 5880 gpm contour in 2022, La Ni?a years, and climatology,respectively, dotted areas indicate significant above the 95% confidence level)

7月歐亞中高緯位勢高度距平為“正、負、正”分布，呈“兩脊一槽”型分布，烏拉爾山和鄂霍次克海上空分別存在1個高壓異常，貝加爾湖地區(qū)為低壓槽，阻塞特征明顯。中高緯度地區(qū)自里海以東至西北太平洋上空均為正位勢高度距平，伊朗高壓不斷東伸北抬，并與西風(fēng)帶高壓脊在巴爾喀什湖附近合并，5880 gpm等值線位置超過80°E，較氣候態(tài)平均異常偏東；而此時，西太副高迅速增強、位置偏西，西伸脊點位于115°E附近，較氣候態(tài)平均偏西約10個經(jīng)度，這樣的西太副高形勢不利于長江流域降水。在中緯度20°N～40°N，伊朗高壓與西太副高位置接近，兩者出現(xiàn)緯向擴展趨勢，西太副高西進更加有力。7月環(huán)流形勢整體較6月有明顯調(diào)整（圖2b），我國大部地區(qū)均為高壓異?？刂疲藭r造成我國西南地區(qū)高溫的系統(tǒng)仍以大陸暖高壓為主。

8月歐亞中高緯環(huán)流仍呈“兩脊一槽”型，但槽脊的位置和強度均較7月有所調(diào)整，其中烏拉爾山阻塞高壓位置不變但強度增強，貝加爾湖至鄂霍次克海上空西北—東南向的橫槽不斷發(fā)展，也致使下游的鄂霍次克海阻塞高壓向東偏移、強度加強。中緯度我國上空仍為正位勢高度距平，但大陸高壓異常中心向東移至我國長江中下游地區(qū)；西太副高較7月繼續(xù)西伸，5880 gpm等值線向西甚至達到80°E，與大陸高壓連通，匯并成副熱帶高壓帶，整個長江流域均在異常強盛的暖高壓控制之中，造成長江流域大范圍持續(xù)高溫天氣（圖2c）。需要注意的是，整個夏季中高緯地區(qū)總體以經(jīng)向環(huán)流為主，冷空氣活動相對比較活躍，但實際上夏季我國大部氣溫偏高，其中7月、8月高溫區(qū)范圍由西南地區(qū)向東不斷延伸擴大，7～8月槽脊位置基本停滯在40°N以北，這與中緯度西風(fēng)帶氣流平直，7月開始西太副高異常增強西伸，并與大陸伊朗高壓打通連成副熱帶高壓帶，阻礙冷空氣南下有關(guān)。

西太副高的東西擺動與南亞高壓關(guān)系密切，具有“相向而行”和“相背而去”的活動特征（陶詩言和朱?？? 1964; 譚晶等, 2005），南亞高壓的東脊點通常用16760 gpm特征線表示（張宇等, 2014）。6月南亞高壓強度偏強，其中心位置位于伊朗高原，控制范圍較氣候態(tài)平均略偏大，特別是高壓系統(tǒng)的東半部分位置偏北，脊線位于35°N附近，并具有向東擴張的趨勢，16760 gpm等值線東界位置超過100°E（圖3a）。7月南亞高壓較6月迅速擴大、增強，16760 gpm等值線東界位置位于日本南部上空140°E左右，而該等值線的氣候態(tài)東界位置不超過120°E；此時中心強度可達16880 gpm以上，異常中心位置不超過90°E，仍盤踞在伊朗高原上空（圖3b）。8月南亞高壓維持增強勢頭，16760 gpm等值線東界位置越過160°E，到達太平洋，脊線位置向北推進至40°N以北；高壓異常中心東移，移至青藏高原上空，其中心強度保持在16880 gpm以上，控制著青藏高原至長江流域（圖3c）。整個夏季，南亞高壓始終不斷增強東伸，其脊線位置偏北時，我國西南地區(qū)大部夏季降水偏少；尤其7月開始東界位置移至120°E以東、8月異常東伸，高空負渦度平流的動力強迫作用使長江流域出現(xiàn)強烈下沉運動，進一步有利于西太副高的加強西伸（任榮彩等, 2007）。需要注意的是，南亞高壓表現(xiàn)出的這種與西太副高相向而行的特點，可能與2022年夏季巴基斯坦出現(xiàn)的極端降水有關(guān)，異常降水造成的非絕熱加熱加強了全球遙相關(guān)（CircumGlobal Teleconnection, CGT）在西亞地區(qū)的異常，從而促使CGT在下游東亞上空的異常高壓中心與南亞高壓重疊合并，進而導(dǎo)致南亞高壓的異常加強、東伸（Tang et al., 2023）。

圖3 2022年（左列）及La Ni?a年（右列）（a、d）6月、（b、e）7月、（c、f）8月100 hPa位勢高度（黑色等值線，單位：gpm）（綠、藍、紅線分別為2022年、La Ni?a年、氣候態(tài)逐月16760 gpm等值線）Fig. 3 Geopotential height at 100 hPa (black contours, units: gpm) in (a, d) Jun, (b, e) Jul, and (c, f) Aug in 2022 (left panel) and La Ni?a years (right panel) (green, blue and red line represents the monthly 16760 gpm contour in 2022, La Ni?a years, and climatology, respectively)

綜上所述，7月是大陸高壓系統(tǒng)與西太平洋高壓系統(tǒng)相向而行的關(guān)鍵時段，大陸與海洋上空2個高壓系統(tǒng)在80°E～120°E范圍內(nèi)疊加，高、低層為深厚、穩(wěn)定的準(zhǔn)正壓結(jié)構(gòu)，并最終打通貫穿成2022年夏季北半球的副熱帶高壓帶，這是造成我國東部地區(qū)高溫異常并長時間維持的主要原因。長江中下游地處青藏高原東側(cè)，2022年異常偏強的南亞高壓使得焚風(fēng)效應(yīng)加強，高原下游區(qū)以暖干下沉氣流為主（He et al., 2023），對應(yīng)于7月影響西南地區(qū)、8月東擴覆蓋至整個長江流域的異常高溫天氣過程。

盡管中高緯阻塞環(huán)流特征顯著，但強盛的副熱帶高壓帶明顯地阻滯了冷空氣的南下，反映出中、高緯環(huán)流系統(tǒng)之間異常的配置，同樣地中低緯地區(qū)的環(huán)流活動也值得關(guān)注（郝立生等, 2022）。6月，赤道地區(qū)為東風(fēng)異常，西界位置可到達110°E并影響我國南海地區(qū)，日本上空及南側(cè)為反氣旋性環(huán)流異常；孟加拉灣、我國南海以及菲律賓以東大范圍對流異常偏弱，區(qū)域內(nèi)以下沉氣流為主，此外我國西北、華北和華中地區(qū)對流偏弱也反映出大陸高壓的影響（圖4a）。7月赤道東風(fēng)異常繼續(xù)維持，日本南側(cè)上空轉(zhuǎn)為氣旋性環(huán)流異常，西北太平洋存在較強反氣旋性環(huán)流異常，其中心位置大致位于150°E，與圖2b中副熱帶高壓中心基本吻合；孟加拉灣-南海地區(qū)的對流仍異常偏弱，我國受下沉氣流影響的范圍較6月明顯擴大（圖4b）。8月，赤道東風(fēng)異常仍然強盛，可西至100°E，我國南海地區(qū)對流有所增強，但此時西北太平洋上空為異常強大的反氣旋性環(huán)流，異常中心大致位于130°E，覆蓋我國中東部地區(qū)（圖4c），對應(yīng)于中高層連通的副熱帶高壓帶，區(qū)域內(nèi)對流異常偏弱、高溫少雨。整個夏季，南海及西太平洋熱帶地區(qū)赤道輻合帶并未表現(xiàn)出明顯增強特征，因此對其北側(cè)西太副高的加強作用相對較?。ㄅ砭﹤涞? 2016）。但赤道地區(qū)東風(fēng)異常偏強，尤其是在7月、8月有效地支撐了西太副高南側(cè)的偏東氣流。

圖4 2022年（左列）及La Ni?a年（右列）（a、d）6月、（b、e）7月、（c、f）8月850 hPa風(fēng)場距平（矢量）及射出長波輻射（填色）（紅色打點區(qū)域、藍色矢量分別代表超過95%、90%信度水平檢驗）Fig. 4 Outgoing longwave radiation (shadings) and wind field anomalies at 850 hPa (vectors) in (a, d) Jun, (b, e) Jul, (c, f) Aug in 2022 (legt panel)and La Ni?a years (right panel) (red dotted areas and the blue vectors indicate above the 95% and the 90% confidence levels)

然而，在La Ni?a年，東亞地區(qū)夏季環(huán)流具有明顯地對前期中東赤道太平洋冷SST異常的響應(yīng)特征（薛峰等, 2018）。6月對流層中層500 hPa，熱帶西太平洋地區(qū)位勢高度顯著偏低，中緯度西北太平洋地區(qū)位勢高度亦偏低，但不顯著，我國東北至日本及其以東位勢高度偏高，東亞沿岸位勢高度距平自西南向東北呈“負、正、負”三極型分布特征，反映出東亞—太平洋遙相關(guān)型（Nitta, 1987;Huang and Wu, 1989）；西太副高較氣候態(tài)偏弱、偏東（圖2d），南亞高壓盤踞在青藏高原以西的伊朗高原，強度略偏弱（圖3d）。南海和菲律賓附近對流異常加強，南海上空為異常氣旋性環(huán)流，赤道太平洋地區(qū)以東風(fēng)異常為主，西界位置在150°E附近（圖4d）。

7月低緯西北太平洋地區(qū)位勢高度異常較6月進一步降低，而中高緯東北亞地區(qū)則明顯升高，一定程度上造成西太副高減弱，東退至140°E以東（圖2e），南亞高壓較氣候態(tài)偏弱，其東界位置在110°E附近（圖3e）。西太平洋暖池特別是菲律賓以東對流繼續(xù)加強，受對流異常強迫作用，使6月原本位于我國南海的氣旋性環(huán)流影響范圍擴大，向北、向東調(diào)整，其中心位置位于西北太平洋135°E附近，赤道地區(qū)東風(fēng)異常向北匯入并加強該氣旋性環(huán)流異常，此時日本東側(cè)為反氣旋性環(huán)流異常，對應(yīng)于中高層的遙相關(guān)波列（圖4e）。

8月中層500 hPa 的環(huán)流異常分布較7月變化不大，東北亞的正位勢高度異常增強；西太副高雖然保持減弱東退的態(tài)勢，但其變化幅度弱于7月（圖2f）；南亞高壓偏弱、偏西，16760 gpm線位置較7月西退約5個經(jīng)度（圖3f）。菲律賓東側(cè)對流減弱，異常中心分為2個，一處位于我國臺灣東側(cè)、日本南側(cè)，另一處位于印度尼西亞半島，這與7月對流增強進而導(dǎo)致SST降低，進而抑制對流發(fā)展有關(guān)，赤道東風(fēng)異常較6月、7月明顯增強，向東到達130°E，中低緯風(fēng)場表現(xiàn)出遙相關(guān)分布特征（圖4f）。

總體而言，La Ni?a年夏季西太平洋菲律賓附近對流增強，其上空出現(xiàn)顯著的氣旋性環(huán)流異常，位勢高度場明顯偏低，直接影響西太副高減弱東退，東亞沿岸自南向北呈“負、正、負”分布，東亞—太平洋遙相關(guān)特征顯著。這種環(huán)流背景下，有利于東亞地區(qū)夏季季節(jié)進程加快，西太平洋洋面降水偏多，中國東部大部地區(qū)降水偏少、盛夏期提前（薛峰等, 2018）。2022年6～8月，赤道地區(qū)為持續(xù)較強東風(fēng)異常，一定程度上反映出前期La Ni?a冷SST的影響特質(zhì)，但赤道外環(huán)流特征與La Ni?a年相比仍有較大出入：南海及菲律賓以東對流異常偏弱，因此并未出現(xiàn)西北太平洋氣旋性環(huán)流；7月、8月中高緯穩(wěn)定維持“兩脊一槽”，副熱帶位勢高度異常增強、東北亞異常降低，7月基本未出現(xiàn)東亞—太平洋遙相關(guān)型，8月該遙相關(guān)位相則與La Ni?a年相反，也因此西太副高沒有表現(xiàn)出La Ni?a年的東退，反而西伸與南亞高壓打通。

5 同期海面溫度異常的影響

2022年夏季，盡管赤道地區(qū)一定程度上表現(xiàn)出前期La Ni?a冷SST對東亞夏季風(fēng)的影響（如赤道地區(qū)加強的東風(fēng)異常），但最顯著的特征仍是西太副高增強、西伸，與大陸高壓打通后形成北半球異常強盛的副熱帶高壓帶，和La Ni?a作用下西太副高減弱東退的特征相反。那么，包括2021/2022年冬季La Ni?a在內(nèi)，是否有其他熱帶SST區(qū)對我國夏季高溫形成產(chǎn)生正向貢獻，將在本節(jié)繼續(xù)討論。

2022年夏季，赤道中東太平洋SST異常偏冷，冷中心位于日界線附近，熱帶西太平洋為暖SST異常，呈“西暖東冷”分布型；印度洋與太平洋交界的海洋大陸區(qū)域為顯著的暖SST異常，暖異常中心主要集中在南半球印度尼西亞半島，熱帶印度洋中部和西部均為冷SST異常，但其西側(cè)冷異常更明顯；熱帶大西洋為暖SST，但異常程度弱于前兩者（圖5a）。為比較上述幾個熱帶海區(qū)的SST異常，對關(guān)鍵區(qū)內(nèi)的SST異常做區(qū)域平均處理，從而得到各海區(qū)SST指數(shù)，關(guān)鍵區(qū)范圍如表1所示。

表1 2022年夏季熱帶關(guān)鍵海溫區(qū)范圍Table 1 Key tropical ocean regions in the summer of 2022

圖5 2022年夏季（a）全球海表溫度距平（填色）以及（b）熱帶西印度洋、（c）海洋大陸區(qū)域、（d）熱帶中太平洋、（e）熱帶大西洋標(biāo)準(zhǔn)化區(qū)域平均海溫距平歷年同期變化（黑框區(qū)域為熱帶海溫異常關(guān)鍵區(qū)）Fig. 5 (a) Global summer mean SST anomalies (shadings) in 2022 and standardized time series of regional averaged SST anomalies over (b) the western tropical Indian Ocean, (c) the Maritime Continent, (d) the central tropical Pacific Ocean, (e) the tropical Atlantic (black rectangles are the key regions of tropical ocean)

可以看到，2022年夏季熱帶地區(qū)SST異常表現(xiàn)出一定的歷史獨特性，熱帶西印度洋冷SST異常顯著，為1979年以來僅次于1984年的同期第二低值（圖5b）；熱帶海洋大陸區(qū)域SST指數(shù)為1979年以來同期第三高值（圖5c），而熱帶中太平洋SST指數(shù)為1979年以來同期最冷（圖5d），熱帶中太平洋與海洋大陸區(qū)域之間的SST緯向梯度增大，與Tang et al.（2023）的結(jié)論基本一致；熱帶大西洋SST異常程度相對其他3個海區(qū)偏弱（圖5e）。

為進一步分析熱帶不同海區(qū)SST異常對我國高溫的影響，根據(jù)上述各SST指數(shù)進行歷史同期排序，對照2022年夏季各海區(qū)SST冷或暖異常狀態(tài)，以超過1倍標(biāo)準(zhǔn)差作為閾值選取代表年，例如2022年熱帶西印度洋為冷SST異常，則挑選出1979年以來5個冷SST異常年份，分別是1984年、1989年、1996年、2000年和2022年，其他海區(qū)的異常年選取方式相同，如表2所示。

表2 1979～2022年熱帶海面溫度指數(shù)異常年Table 2 Abnormal tropical SST anomalies indices years during 1979-2022

圖6為根據(jù)4個SST指數(shù)異常年的夏季海溫合成，可以看到熱帶西印度洋為冷SST異常時，熱帶太平洋呈顯著的“西暖中東冷”，即印度洋海溫偶極子（Indian Ocean Dipole, IOD）負位相多與La Ni?a伴隨出現(xiàn)（李崇銀和穆明權(quán), 2001），熱帶大西洋為暖SST異常（圖6a），整體SST異常狀態(tài)與2022年夏季十分相似。熱帶海洋大陸區(qū)域為顯著的暖異常時，熱帶西印度洋無異常偏冷信號，熱帶中太平洋、大西洋分別為冷、暖SST異常（圖6b）；熱帶中太平洋為顯著的冷SST異常時，熱帶西印度洋和海洋大陸區(qū)域均未表現(xiàn)出明顯的異常信號（圖6c），結(jié)合圖6a表明IOD獨立于ENSO，但作用于ENSO（Li et al., 2003）。最后，熱帶大西洋暖SST多在太平洋呈“西暖中東冷”時出現(xiàn)（圖6a、6b、6d）。

圖6 夏季熱帶海溫指數(shù)異常年海表溫度距平（填色）合成（打點區(qū)域通過95%信度水平檢驗）Fig. 6 Composites of summer mean SST anomalies (shadings) for the tropical SST anomalies indices years (dotted areas indicate significant above the 95% confidence level)

通過逐個關(guān)鍵海區(qū)的SST異常合成來看，僅根據(jù)太平洋或大西洋關(guān)鍵海區(qū)合成的SST狀態(tài)與2022年夏季均有一定差別，只有根據(jù)熱帶西印度洋冷SST合成時，熱帶地區(qū)SST狀態(tài)才與2022年最相似，一定程度上反映出熱帶西印度洋SST的關(guān)鍵性。

在分析熱帶海區(qū)SST異常配置的基礎(chǔ)上，根據(jù)表2中4個SST指數(shù)異常年分別對夏季最高氣溫進行合成，以探究不同海區(qū)SST對高溫異常的可能影響。夏季熱帶西印度洋SST異常偏冷時，我國大部地區(qū)氣溫以偏高為主，其中西南地區(qū)東部和長江下游地區(qū)氣溫異常偏高（圖7a），這種大范圍的異常高溫及高溫落區(qū)均與2022年夏季有較高的相似性（圖1a-1c）。熱帶海洋大陸區(qū)暖海溫背景下，我國大部氣溫明顯偏高，但通過顯著性檢驗的高溫區(qū)主要位于我國臺灣和南海（圖7b），熱帶中太平洋冷海溫異常同樣有利于我國夏季出現(xiàn)高溫天氣，尤其有利于我國華北—華中地區(qū)氣溫異常偏高（圖7c）。熱帶大西洋暖海溫異常則與前3個關(guān)鍵區(qū)海溫異常狀態(tài)對我國氣溫的影響不同，暖海溫異常有利于我國北方大部和中部地區(qū)氣溫偏低，其中江淮地區(qū)氣溫明顯偏低（圖7d），盡管熱帶大西洋并不直接有利于我國夏季同期出現(xiàn)高溫，但相關(guān)研究指出，該地區(qū)暖SST異?？墒咕曄蛭挚谁h(huán)流異常翻轉(zhuǎn)，造成中赤道太平洋地區(qū)出現(xiàn)異常下沉氣流，進而通過羅斯貝波加強西太副高（Hong et al., 2014; Chang et al., 2016）。綜上可以看到，同年夏季異常偏冷的熱帶西印度洋和中太平洋冷SST均有利于我國夏季氣溫異常偏高，但不同海區(qū)的SST異常可能造成高溫落區(qū)出現(xiàn)差異，即熱帶西印度洋、中太平洋的冷SST異常分別有利于我國長江流域、華中地區(qū)出現(xiàn)高溫酷暑。

圖7 海溫指數(shù)異常高、低年夏季最高氣溫距平差值（填色）合成（打點區(qū)域通過95%信度水平檢驗）Fig. 7 Composites of the difference of summer mean maximum temperature (shadings) in abnormal positive and negative SST anomalies indices years (dotted areas indicate significant above the 95% confidence level)

從低緯環(huán)流分析結(jié)果看，2022年夏季僅赤道地區(qū)較強東風(fēng)異常反映出前期La Ni?a的影響特質(zhì)，但赤道外環(huán)流特征與La Ni?a年有較大出入，這是否意味著2022年夏季我國高溫與La Ni?a無關(guān)呢？Tang et al.（2023）研究指出2022年夏季低層西太副高并非傳統(tǒng)典型的第一模態(tài)，即依賴暖印度洋和冷西太平洋暖池海氣正反饋維持的模態(tài)（Wang et al., 2000; Xie et al., 2009），而是由夏季同期赤道太平洋冷海溫強迫加強的西太副高第二模態(tài)（Chung et al., 2011; Tang et al., 2022）；另外，同期熱帶西、中太平洋較大的緯向海溫梯度使赤道中太平洋出現(xiàn)異常下沉氣流，對流受到抑制，通過激發(fā)羅斯貝波促使西太副高加強、西伸。數(shù)值模擬的也證實了夏季赤道中太平洋冷海溫異常有利于西太副高的加強發(fā)展（Wang et al., 2013）。而赤道地區(qū)異常加強的東風(fēng)異常則可能是偏冷的赤道中太平洋和西印度洋共同導(dǎo)致的結(jié)果，李崇銀和穆明權(quán)（2001）的研究指出，熱帶印度洋“西冷東暖”的IOD負位相多與中太平洋冷海溫異常相伴出現(xiàn)，它們之間聯(lián)系紐帶是赤道地區(qū)的緯向沃克環(huán)流，IOD影響著青藏高原上空反氣旋和西太副高，負位相使得南亞高壓加強、西太副高偏強。

6 結(jié)論和討論

2022年夏季我國中東部經(jīng)歷了歷史罕見的極端高溫天氣過程，季節(jié)內(nèi)氣溫持續(xù)異常偏高，具有強度強、范圍廣、持續(xù)時間長等特點。本文分析了高溫環(huán)流異常特征以及其與前期、同期熱帶海溫之間的關(guān)系，得出以下幾點認識：

（1）2022年夏季我國中東部氣溫異常偏高，但季節(jié)內(nèi)高溫落區(qū)具有明顯的空間差異，其中6月高溫區(qū)主要位于華中地區(qū)，7月轉(zhuǎn)為西南地區(qū)，8月則由西南向東影響整個長江流域。

（2）西太副高和南亞高壓的異常加強是導(dǎo)致2022年高溫酷暑最重要、最直接的原因。2022年西太副高異常偏西、偏強，與異常加強東伸的南亞高壓打通，對流層高低層為深厚、穩(wěn)定的準(zhǔn)正壓結(jié)構(gòu)，并最終形成少見的北半球副熱帶高壓帶，一方面阻滯中高緯阻塞環(huán)流形勢對冷空氣的輸送，另一方面導(dǎo)致本次高溫過程長時間維持。

（3）在連續(xù)2年的較強La Ni?a背景下，2022年東亞地區(qū)夏季環(huán)流并未完全表現(xiàn)出對前期赤道中東太平洋冷海溫異常的響應(yīng)特質(zhì)，除赤道地區(qū)為持續(xù)較強東風(fēng)異常外，南海及菲律賓以東對流異常偏弱，同時東亞—太平洋遙相關(guān)型不顯著，這兩個特點與La Ni?a年東亞夏季風(fēng)均有較大差別。而夏季同期的熱帶地區(qū)海溫異常對2022年我國高溫形成具有一定貢獻，其中熱帶西印度洋和熱帶中太平洋的冷海溫異常分別有利于我國長江流域和華中地區(qū)出現(xiàn)高溫酷暑。

針對2022年夏季高溫個例來看，盡管自2020年起赤道中東太平洋已連續(xù)2年為La Ni?a事件，但西太副高并沒有表現(xiàn)出傳統(tǒng)La Ni?a衰減位相中的偏弱偏東，而是與同樣加強西伸的大陸高壓打通貫穿，其中西太副高的強盛可能受持續(xù)La Ni?a影響，冷海溫異常中心由冬至夏逐漸移至赤道中太平洋地區(qū)，從而強迫出異常加強的西太副高第二模態(tài)。而南亞高壓的加強一方面可能與中高緯CGT波列在東亞地區(qū)加強、兩個異常高壓中心合并有關(guān)；另一方面可能受IOD負位相加強青藏高原上空反氣旋性異常的影響，即2022年異常高溫過程的形成既受低緯異常環(huán)流活動的作用，同時也反映出中、高緯環(huán)流系統(tǒng)的重要配置和相互影響。