彭京備　 布和朝魯　 陳 紅　 郎咸梅　 馬潔華　 鄭 飛中國科學(xué)院大氣物理研究所 北京 100029

2016年夏季—2017年春季全國氣候趨勢展望*

彭京備 布和朝魯 陳 紅 郎咸梅 馬潔華 鄭 飛
中國科學(xué)院大氣物理研究所 北京 100029

2016 年 5 月，超強(qiáng)厄爾尼諾（El Ni?o）事件已經(jīng)結(jié)束。預(yù)計(jì)，2016 年夏季，我國主雨帶位于長江中下游地區(qū)。盡管長江流域降水量偏多，但發(fā)生類似 1998 年夏季全流域性大洪水的可能性不大。2016 年冬季至 2017 年春季，赤道中東太平洋可能處于拉尼娜（La Ni?a）狀態(tài)，有利于2016/2017 年冬季我國大部分地區(qū)氣溫偏低，2017 年春季我國北方地區(qū)沙塵天氣正常略偏多。

超級厄爾尼諾，短期氣候預(yù)測，防災(zāi)減災(zāi)

我國地處東亞季風(fēng)區(qū)，氣象災(zāi)害頻發(fā)。氣象災(zāi)害是影響社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展最嚴(yán)重的自然災(zāi)害。研究表明，1994—2013 年我國氣象災(zāi)害造成的死亡人口和直接經(jīng)濟(jì)損失占所有自然災(zāi)害的比例分別為 55% 和 87%［1］。短期氣候趨勢預(yù)測主要針對跨季度的溫度、降水及氣象災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測，對防災(zāi)減災(zāi)有著重要的意義。

目前，國際上的短期氣候預(yù)測的通用做法有 2 種：（1）發(fā)展大型數(shù)值模式，如歐洲、日本和韓國；（2）建立統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行直接預(yù)測或?qū)?shù)值模式結(jié)果進(jìn)行動力降尺度。由于影響東亞地區(qū)大氣環(huán)流、氣溫和降水的因子眾多，數(shù)值模式對東亞氣候預(yù)測技巧低。統(tǒng)計(jì)模型依賴于預(yù)報(bào)因子與預(yù)報(bào)量關(guān)系的穩(wěn)定性，受其他因子的作用和氣候系統(tǒng)的年代際變化影響，預(yù)報(bào)因子與預(yù)報(bào)量的關(guān)系穩(wěn)定性通常會發(fā)生變化。因此僅使用數(shù)值模式或統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行東亞地區(qū)的短期氣候預(yù)測是不合適的。我國氣象學(xué)家發(fā)展了一套動力模式結(jié)果結(jié)合統(tǒng)計(jì)模型的預(yù)測系統(tǒng)。

中科院大氣物理所的短期氣候預(yù)測系統(tǒng)包括：ENSO（厄爾尼諾和南方濤動，El Ni?o/Southern Oscillation）預(yù)測系統(tǒng)，大氣總環(huán)流模式、海氣耦合模式和多個統(tǒng)計(jì)模型。ENSO 事件不僅導(dǎo)致熱帶地區(qū)正常的對流及降水分布被打亂，同時熱帶的異常信號通過大氣內(nèi)部動力學(xué)過程傳播，影響中高緯度大氣環(huán)流①http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/impacts/warm_impacts.shtml，是全球氣候年際變化的最主要外強(qiáng)迫，也是跨季度預(yù)測首要關(guān)注的信號。大氣所發(fā)展的 ENSO 大樣本集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)能夠提前一年預(yù)測 ENSO 事件的形成、發(fā)展及衰亡過程，具有國際一流的預(yù)報(bào)技巧。因此，中科院大氣所的短期氣候預(yù)測首先由 ENSO 預(yù)測系統(tǒng)向數(shù)值模式和部分統(tǒng)計(jì)模型提供赤道太平洋地區(qū)的海溫演變。其次，在預(yù)測海溫異常的強(qiáng)迫下，數(shù)值模式和統(tǒng)計(jì)模型對大氣環(huán)流形勢預(yù)測。根據(jù)對大氣環(huán)流形勢的估計(jì)，結(jié)合數(shù)值模式和統(tǒng)計(jì)模型對氣溫、降水的預(yù)測，經(jīng)專家討論，最終給出預(yù)測意見，提供相關(guān)部門（圖 1）。經(jīng)過多年的預(yù)測實(shí)踐，這套預(yù)測系統(tǒng)預(yù)報(bào)效果在國內(nèi)屬于領(lǐng)先地位。

圖1　中科院大氣物理所短期氣候預(yù)測系統(tǒng)框圖

1 2014—2016 年的超強(qiáng) El Ni?o 事件及未來發(fā)展趨勢

根據(jù)國家氣候中心的監(jiān)測，2014 年 9 月開始的超強(qiáng)El Ni?o 事件于 2015 年 11月達(dá)到峰值，Ni?o 3.4 區(qū)海溫指數(shù)為 2.9℃，此后，El Ni?o 事件呈不斷減弱趨勢，尤其在2016 年 2 月以后迅速衰減，并已于 2016 年 5 月結(jié)束。事件累計(jì)強(qiáng)度達(dá) 30.2oC。

圖2 是大氣所 ENSO 預(yù)報(bào)系統(tǒng)對 Ni?o 3.4 區(qū)海溫的預(yù)測?？梢钥闯?，2016 年夏季，這次超強(qiáng) El Ni?o 減弱為正常位相，2016 年秋冬季可能轉(zhuǎn)為一次 La Ni?a 事件。這與國外多家 ENSO 預(yù)測結(jié)果一致。

圖2　中科院大氣物理所 ENSO 大樣本集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)對 Ni?o 3.4 區(qū)海溫異常的預(yù)測紅線表示預(yù)測樣本，黑線表示集合預(yù)測結(jié)果，藍(lán)線表示實(shí)測

2 2016 年夏季預(yù)測

2016 年夏季處于超強(qiáng) El Ni?o 衰減年夏季。根據(jù)ENSO 預(yù)測系統(tǒng)提供的海溫演變，中科院大氣所 2 層、9 層大氣總環(huán)流模式預(yù)測，夏季西太平洋副熱帶高壓偏強(qiáng)、偏南、西伸脊點(diǎn)偏西（圖3）。海氣耦合模式對西太平洋副熱帶高壓的預(yù)測與總環(huán)流模式結(jié)果相同。另外，大氣所 2層、9 層大氣總環(huán)流模式預(yù)測東亞夏季風(fēng)偏弱，有利于雨帶位置偏南（圖 4）。這樣的預(yù)測結(jié)果與已有的研究結(jié)果一致［2-5］。

我國地處東亞季風(fēng)區(qū)，隨著季風(fēng)的向北推進(jìn)，夏季雨帶具有明顯的季節(jié)內(nèi)變化異常。一般可分為：華南前汛期（5月中旬—6月上旬）、長江梅雨期（6月中旬—7月中旬）和華北雨季（7月下旬—8月）。研究顯示，在 El Ni?o 事件衰減期夏季，梅雨期降水主要集中在長江以南地區(qū)，華北雨季降水集中在華北東部至東北南部地區(qū)［6，7］（圖 5）。

根據(jù)上述數(shù)值模式和統(tǒng)計(jì)模型結(jié)果，我們預(yù)計(jì)，2016 年汛期（6—8月），兩湖地區(qū)降水偏多 2—5 成，可能發(fā)生局地洪澇。長江流域、江南大部、華北東部、東北中西部、新疆北部和西部以及西藏東南部地區(qū)降水正常略偏多。盡管長江流域降水量偏多，但發(fā)生類似 1998年夏季全流域性大洪水的可能性不大。預(yù)計(jì)，華南沿海及河套以西地區(qū)降水偏少 2—5 成，我國其余地區(qū)降水正常略偏少（圖 6）。

圖3　大氣所數(shù)值模式對 2016 年夏季西太平洋副熱帶高壓的預(yù)測（虛線為模式氣候年均，實(shí)線為模式預(yù)測2016年情況）

3 2016/2017年冬季氣候趨勢預(yù)測

中科院大氣所 ENSO 預(yù)測系統(tǒng)預(yù)測，2016/2017 年冬季可能發(fā)生一次 La Ni?a 事件。研究表明，在 La Ni?a 背景下，有利于冬季中高緯度地區(qū)盛行經(jīng)向環(huán)流，東亞大槽偏強(qiáng)（圖略），西伯利亞高壓加強(qiáng)（圖 7a），我國大部分地區(qū)為偏北風(fēng)距平所控制（圖 7b），冬季風(fēng)偏強(qiáng)，我國大部分地區(qū)冬季氣溫偏低［8-11］（圖 7c），有利于北方地區(qū)污染物擴(kuò)散。日本 Frontier 模式預(yù)測，2016/2017 冬季東印度洋海溫偏高（圖略）。基于東印度洋海溫異常的大氣所統(tǒng)計(jì)模式結(jié)果顯示，冬季南支槽擾動強(qiáng)度將增強(qiáng)，有利于我國南方地區(qū)降水偏多［12］。

圖4　大氣所數(shù)值模式對 2016 年夏季 850 hPa 風(fēng)場異常的預(yù)測

圖5 El Ni?o 衰減期對應(yīng)的 6 月11日—7 月11日（梅雨期，圖a）和 7月12日—8月31日（北方雨季，圖b）我國東部降水異常

圖6　2016 年夏季我國降水量變化趨勢預(yù)測圖

因此，預(yù)測 2016/2017 年冬季，我國大部分地區(qū)氣溫正常略偏低，我國南方地區(qū)降水正常略偏多，北方地區(qū)霧霾天數(shù)正常略偏少。

圖7　合成的La Ni?a冬季（a）海平面氣壓距平，（b）1 000 hPa風(fēng)場距平，（c）中國氣溫距平，（d）中國降水距平百分率。陰影區(qū)如標(biāo)尺所示

4 2017 年春季氣候趨勢預(yù)測

大氣所 ENSO 預(yù)測系統(tǒng)預(yù)測，2017 年春季赤道中東太平洋仍可能處于 La Ni?a 狀態(tài)。在冷海溫背景下，春季，冷空氣活動較為活躍［13］，華北地區(qū)盛行西北風(fēng)距平，有利于氣旋東移影響華北、東北等地（圖8a），華北地區(qū)出現(xiàn)沙塵天氣。而且，冬、春季西北地區(qū)降水偏少（圖7d和圖8c），新疆等地春季氣溫易偏高（圖8b），有利于局地起沙，因此，預(yù)計(jì) 2017 年春季，我國北方地區(qū)沙塵日數(shù)正常略偏多。

5 結(jié)論

2015/2016 年冬季赤道中東太平洋發(fā)生了一次超強(qiáng)的El Ni?o 事件，已于 2016 年 5 月結(jié)束。預(yù)計(jì)，2016 年夏季赤道中東太平洋的海溫將處于正常位相。2016/2017 年冬季，可能發(fā)生一次 La Ni?a 事件。在這樣的海溫背景下，預(yù)計(jì)，2016 年夏季，我國長江流域降水偏多，兩湖地區(qū)可能發(fā)生局地洪澇，但發(fā)生 1998 年的全流域性大洪水可能性不大；2016/2017 年冬季，我國大部分地區(qū)氣溫正常略偏低，我國南方地區(qū)降水正常略偏多，北方地區(qū)霧霾天數(shù)正常略偏少。2017 年春季，北方地區(qū)沙塵日數(shù)正常略偏多。

值得注意的是，本文對 2016 年夏季至 2017 年春季的中國氣候趨勢預(yù)測多考慮本次超強(qiáng) El Ni?o 的影響，對其他影響因子考慮較少。實(shí)際上，影響我國氣候的因子還包括印度洋和大西洋等海域的海溫、青藏高原積雪及大氣內(nèi)部動力過程。我們將密切關(guān)注最新的海洋、大氣監(jiān)測結(jié)果，并對預(yù)測結(jié)果進(jìn)行訂正。

圖8　合成的La Ni?a 春季（a）1 000hPa風(fēng)場距平，（b）中國氣溫距平，（c）中國降水距平百分率。陰影區(qū)如標(biāo)尺所示

1 吳吉東， 傅宇， 張潔， 等. 1949—2013 年中國氣象災(zāi)害災(zāi)情變化趨勢分析. 自然資源學(xué)報(bào)， 2014， 29（9）: 1520-1530.

2 Huang R H， Wu Y F. The influence of ENSO on the summer climate change in China and its mechanism. Adv. Atmos. Sci.，1989， 6（1）: 21-32.

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5 宗海鋒， 陳烈庭. 中國東部夏季風(fēng)雨帶季內(nèi)變化各模態(tài)的環(huán)流及海溫特征. 大氣科學(xué)， 2013， 37（5）: 1072-1082.

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7 張慶云， 郭恒. 夏季長江淮河流域異常降水事件環(huán)流差異及機(jī)理研究. 大氣科學(xué)， 2014， 38（4）: 656-669.

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10 何溪澄， 李巧萍， 丁一匯， 等. ENSO暖冷事件下東亞冬季風(fēng)的區(qū)域氣候模擬. 氣象學(xué)報(bào)， 2007， 65（1）: 18-28.

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12 彭京備. 東印度洋海溫對中國南方冬季降水的影響. 氣候與環(huán)境研究， 2012， 17（3）: 327-338.

13 趙永平， 陳永利， 張必成， 等. ENSO事件對中國南方冬春季氣溫的影響. 熱帶氣象， 1989， 32（4）: 358-363.

彭京備中科院大氣物理所國際氣候與環(huán)境科學(xué)中心高級工程師，主要研究方向?yàn)槎唐跉夂蝾A(yù)測和災(zāi)害性天氣氣候機(jī)理診斷研究研究。E-mail: pengjingbei@mail.iap.ac.cn

Peng Jingbei Received B.S. degree from Beijing Meteorological Institute， Beijing， China， and M.S. and Ph.D. degrees from Institute of Atmospheric Physics， Chinese Academy of Sciences （IAPCAS）， Beijing， China， in 2009， respectively. Her current research interests include short-term climate prediction and diagnosis study of the mechanism of disastrous weather. Since 2012， she has been a senior engineer with the International Center for Climate and Environment Science （ICCES）， IAPCAS， Beijing， China. E-mail: pengjingbei@mail.iap.ac.cn

Seasonal Outlooks from the Summer of 2016 to Spring of 2017

Peng JingbeiBueh CholawChen HongLang XianmeiMa JiehuaZheng Fei
（Institute of Atmospheric Physics， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100029， China）

The El Ni?o event of 2015/2016 has ended in May 2016. It is estimated that the rainfall belt will be mainly in the middle or lower reaches of Changjiang River in summer of 2016. Though the precipitation over the Changjiang River will probably increase， the extensive flood in summer of 1998 is not likely to recur. La Ni?a is likely to develop from the Northern Hemisphere summer to winter 2016—2017. Given this SST situation， the surface air temperature in winter tend to be anomalously cold over most regions of China， and the dust storm during spring of 2017 will be abnormally frequent over northern China.

super El Ni?o， climate prediction， disaster prevention and mitigation

10.16418/j.issn.1000-3045.2016.07.013

*資助項(xiàng)目：國家科技支撐課題（2015BAC03B03），氣象行業(yè)專項(xiàng)項(xiàng)目（GYHY 201406020）
修改稿收到日期：2016年7 月3日