彭京備 鄭飛 范方興 陳紅 郎咸梅 詹艷玲 林朝暉 張慶云林壬萍 李超凡 馬潔華 田寶強 包慶 穆松寧 宗海鋒王磊 段晚鎖 周天軍
中國科學(xué)院大氣物理研究所,北京 100029
在中國,夏季的主要氣象災(zāi)害包括暴雨洪澇、高溫干旱等。在各種自然災(zāi)害造成的經(jīng)濟損失中,與氣象災(zāi)害相關(guān)的占71%左右(孔鋒, 2019)。2013 年夏季,長江流域梅雨偏少,發(fā)生了1951 年以來的最強的持續(xù)性高溫干旱事件,南方部分地區(qū)高溫強度突破了歷史紀(jì)錄(彭京備等, 2016)。在2020 年夏季,長江流域和淮河流域出現(xiàn)超長梅雨,梅雨區(qū)平均雨量較常年偏多168.3%,顯著超過1996 年、1998 年和2016 年,為1961 年以來最多。強降水導(dǎo)致淮河發(fā)生流域性較大洪水。降水造成經(jīng)濟 損 失 約1800 億 元(Clark et al., 2021; Li et al.,2021; Zhou et al., 2021)。2021 年夏,雨帶偏北。華北雨季開始早,結(jié)束晚,雨季長達59 d,為1961 年以來第二長。華北雨季監(jiān)測區(qū)的平均降雨量為276.4 mm,較常年偏多103.2%(https://mp.weixin.qq.com/s/-d7V57cQac3Av-PMgVaAmA[2021-09-12])。期間,河南地區(qū)發(fā)生了“21·7”特大暴雨過程(冉令坤等, 2021; 布和朝魯?shù)? 2022; 齊道日娜等, 2022),造成河南省1478.6 萬人受災(zāi),因災(zāi)死亡失蹤398 人,直接經(jīng)濟損失1200.6 億元(https://china.huanqiu.com/article/44BspR7MveW[2021-08-02])。因此,如果能在季度尺度上提前預(yù)測氣候異常的分布,就可以及早采取措施,減輕氣候災(zāi)害所帶來的損失(丁一匯等, 2013; 王會軍等, 2020)。
大氣所是最早開展短期氣候預(yù)測的研究機構(gòu)之一。早在1988 年,中國科學(xué)院大氣物理研究所(大氣所)就利用氣候模式開展了跨季度汛期降水距平預(yù)測,獲得了初步成功(林朝暉等, 1998,2003)。1991 年大氣所的跨季度預(yù)測正式應(yīng)用于中國夏季跨季度降水預(yù)測(曾慶存等, 2003)。近10 年,大氣所最新發(fā)展的El Ni?o—南方濤動(El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO)預(yù)測系統(tǒng)、大氣模式、耦合模式、動力—統(tǒng)計方法、統(tǒng)計模型、資料同化方法和訂正方法等不斷地加入大氣所汛期預(yù)測中,形成包含ENSO 預(yù)測系統(tǒng),大氣環(huán)流模式、海—氣耦合模式、統(tǒng)計模型和動力—統(tǒng)計模型及海洋四維同化方法、海氣耦合積分方法、集合預(yù)測方法、可信度和概率預(yù)測方法以及訂正技術(shù)等的短期氣候預(yù)測系統(tǒng)(圖1)。
圖1 中國科學(xué)院大氣物理研究所短期氣候預(yù)測系統(tǒng)框圖Fig. 1 Diagram of the short-term climate prediction system developed by the Institute of Atmospheric Physics (IAP), Chinese Academy of Sciences (CAS)
目前,有包括ENSO 預(yù)測系統(tǒng)、大氣環(huán)流模式、耦合模式等9 個大氣所自行研制的數(shù)值模式,以及2 個動力—統(tǒng)計方法和4 個統(tǒng)計模型參加到汛期預(yù)測中。首先,將模式和模型提供的夏季大氣環(huán)流異常預(yù)測結(jié)果進行集成,集成的同時綜合考慮外強迫因子的影響和前期大氣環(huán)流信號,得到有物理意義的夏季大氣環(huán)流異常預(yù)測結(jié)果。根據(jù)對夏季大氣環(huán)流形勢的估計,并結(jié)合數(shù)值模式和統(tǒng)計模型對夏季氣候異常的預(yù)測意見,經(jīng)專家會商,最終給出對夏季氣候異常的預(yù)測意見,并提供給政府有關(guān)部門。這套多模式集成預(yù)測方法的優(yōu)勢在于綜合考慮各動力模式和統(tǒng)計模型中的有效信息,形成有物理意義的預(yù)測意見,從而提高最終綜合預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。經(jīng)過多年的預(yù)測實踐,這套預(yù)測系統(tǒng)預(yù)報效果逐步提高,趨于成熟。2013~2019 年預(yù)測平均分為70 分。
目前有多個模式參加大氣所ENSO 短期氣候預(yù)測。大氣所ENSO 集合預(yù)測系統(tǒng)是在發(fā)展耦合初始化系統(tǒng)(Zheng and Zhu, 2010)和隨機模式誤差擾動的集合預(yù)測方法(Zheng and Zhu, 2016)的基礎(chǔ)上逐步建立和完善的,目前該系統(tǒng)的預(yù)測能力在實際預(yù)測檢驗中可達近一年的預(yù)測時效(Zheng et al., 2022)。今年又新增了兩個簡單ENSO 預(yù)測模式LASG NFSV-ICM 和FU-IAP ASCSM,為此次汛期氣候預(yù)測提供新的信息。LASG NFSV-ICM是Tao and Duan(2019)在一個中等復(fù)雜程度耦合模式基礎(chǔ)上考慮非線性強迫奇異向量方法建立的動力 預(yù) 測 模 型, FU-IAP ASCSM 是 Fang and Zheng(2021)通過春季海氣信號與冬季ENSO 峰值的統(tǒng)計關(guān)系建立的統(tǒng)計預(yù)測模型。
參加我國汛期降水等預(yù)測的大氣所數(shù)值模式分為大氣環(huán)流模式和耦合模式兩類。兩個大氣環(huán)流模式IAP AGCM-2L(張鳳等, 2004)和IAP AGCM-9L(郎咸梅等, 2004)以及陸氣耦合模式IAP-DCPv3預(yù)測系統(tǒng)(張賀等, 2011)均以大氣所ENSO 集合預(yù)測系統(tǒng)的預(yù)測海溫異常與觀測海溫異常的加權(quán)組合作為外強迫,采用兩步法進行預(yù)測?!昂!憽獨狻瘪詈夏J桨ɑ谕ㄓ玫厍蛳到y(tǒng)模式(CESM1.2.2)構(gòu)建的短期氣候預(yù)測系統(tǒng)(以下簡稱NZC-PSM)、基于中科院地球系統(tǒng)模式發(fā)展的弱耦合同化預(yù)測系統(tǒng)(以下簡稱CAS-ESM-C;Lin et al., 2019)和基于氣候系統(tǒng)模式建立的季節(jié)內(nèi)—季節(jié)氣候預(yù)測系統(tǒng)(以下簡稱FGOALS-f2;包慶等, 2019)。NZC-PSM 預(yù)測系統(tǒng)是在原有NZC-PCCSM4預(yù)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上構(gòu)建和改進的新系統(tǒng),在多方面具有良好的預(yù)測性能。CAS-ESM-C 預(yù)測系統(tǒng)可將實時的海洋觀測資料與耦合模式相結(jié)合,利用集合最優(yōu)插值(EnOI)同化方案為模式的“海—陸—氣—冰”4 個模塊提供協(xié)調(diào)一致的預(yù)測初始場,然后將耦合模式向前積分得到預(yù)測結(jié)果。無縫隙預(yù)測系統(tǒng)FGOALS-f2 核心為大氣所的氣候系統(tǒng)模式CAS FGOALS-f2,其大氣分量模式為大氣所自主研發(fā)的大氣環(huán)流模式FAMIL2,其動力內(nèi)核采用立方球面網(wǎng)格上的有限體積方法(FV3),主要的物理過程包括自主研發(fā)的顯式對流降水方案(RCP)。所有數(shù)值模式的基本信息和預(yù)測方案見表1。
除了數(shù)值模式,動力模式與統(tǒng)計相結(jié)合的方法及統(tǒng)計模型也提供汛期預(yù)測意見,包括:基于IAP AGCM-9L 的 動 力—統(tǒng) 計 模 型(Lang and Zheng,2011),基于前期外強迫信號的統(tǒng)計模型,基于ENSO 演變(宗海鋒, 2017)和基于前期冬季歐亞大陸新增積雪面積(穆松寧和周廣慶, 2010),以及根據(jù)前期冬季高空緯向風(fēng)的統(tǒng)計預(yù)測模型(張慶云等, 2003)。
ENSO 是全球氣候年際變化中最重要的因子。根據(jù)美國氣候預(yù)報中心的監(jiān)測,2021/2022 年冬季,海洋Ni?o 指數(shù)(the Oceanic Ni?o Index,即Ni?o 3.4 區(qū)海表溫度異常的3 個月滑動平均,以下簡稱ONI)已連續(xù)5 個月低于-0.5°C,峰值達到-1°C,即發(fā)生一次弱至中等強度的La Ni?a 事件。
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大氣所ENSO 預(yù)測系統(tǒng)預(yù)測2022 年春季,Ni?o 3.4 區(qū)冷海溫距 平(Sea Surface Temperature Anomaly,以下簡稱SSTA)將逐漸趨于正常,夏季的中東太平洋海溫將處于ENSO 正常位相(圖2a)。大氣所簡單的ENSO 預(yù)測模式、耦合模式NZCPSM 和FGOALS-f2 均預(yù)測未來Ni?o 3.4 區(qū)的負SSTA 將逐漸減弱(圖2b-2d)。綜合上述結(jié)果,預(yù)測La Ni?a 事件將在2022 年春季結(jié)束,2022 年夏季,ENSO 將處于中性狀態(tài)。這與國外大部分ENSO 預(yù)測結(jié)果一致。如歐洲中心預(yù)測2022 年夏季Ni?o3.4 區(qū)SSTA 在-0.5~0.5°C 之間。
除了海溫,積雪是另一個影響我國夏季氣候的重要的下墊面因子。研究表明,歐亞大陸前期冬季新增積雪面積關(guān)鍵區(qū)指數(shù)與江南降水指數(shù)之間的相關(guān)可以達到-0.57,即當(dāng)冬季歐亞大陸北部新增雪蓋面積偏大時,我國江南至華南地區(qū)降水偏少(穆松寧和周廣慶, 2010)。監(jiān)測顯示,2021/2022 年冬,歐亞大陸北部新增雪蓋面積偏少,有利于我國江南地區(qū)夏季降水偏多。
西太平洋副熱帶高壓(以下簡稱“副高”)是影響中國夏季東部雨帶分布的最重要的環(huán)流系統(tǒng)之一。夏季,副高西北側(cè)為偏南氣流所控制,有利于水汽輸送,多有降水發(fā)生。而在副高控制地區(qū),則易出現(xiàn)高溫晴熱天氣(陶詩言, 1980; 衛(wèi)捷等, 2004;彭京備等, 2007; Xue and Fan, 2016)。而且,對大部分的數(shù)值模式來說,熱帶和副熱帶地區(qū)的預(yù)測技巧較高。因此,首先來關(guān)注副高的預(yù)測。根據(jù)大氣所ENSO 預(yù)測系統(tǒng)提供的海溫演變,大氣所大氣模式(IAP-AGCM-2L、IAP-AGCM-9L 和 IAP-DCPv3預(yù)測系統(tǒng))均預(yù)測,2022 年夏季副高較模式氣候態(tài)面積偏大、西伸脊點偏西(圖3 上行)。其中IAP-DCPv3 預(yù)測系統(tǒng)預(yù)測副高脊線正常略偏北。大氣所耦合模式NZC-PSM 給出了去掉與不去氣候趨勢的兩種預(yù)測。如果不去掉氣候趨勢,副高表現(xiàn)出西伸脊點偏西、面積偏大的特點。而去掉趨勢后,預(yù)測的副高特征線與模式氣候態(tài)基本接近,即副高接近正常(圖3 中紅色虛線)。兩種預(yù)測方案均預(yù)測副高脊線正常略偏北。CAS-ESM-C 預(yù)測副高較模式氣候態(tài)脊線偏北、西伸脊點偏東。綜合大氣所各模式結(jié)果,預(yù)測2022 年夏季,副高較氣候平均強度面積偏大、西伸脊點偏西、脊線正常略偏北。這與英國GloSea5 對副高的預(yù)測基本一致。這樣的副高形勢有利于中國東部雨帶偏北,華南地區(qū)易受臺風(fēng)影響。
再來看數(shù)值模式對風(fēng)場的預(yù)測。圖4 給出了大氣所各數(shù)值模式對850 hPa 風(fēng)場異常的預(yù)測結(jié)果。在大氣模式中,IAP AGCM-2L 和IAP-DCPv3 預(yù)測系統(tǒng)的預(yù)測結(jié)果類似,均表現(xiàn)為中緯度地區(qū)有一反氣旋式距平,中國東部地區(qū)盛行偏南風(fēng)距平,有利于夏季風(fēng)偏強。3 個耦合模式(NZC-PSM、CASESM-C 和FGOALS-f2 預(yù)測系統(tǒng))與上述兩個大氣模式的結(jié)果相似。綜合模式結(jié)果,預(yù)測我國長江以北的東部地區(qū)盛行偏南風(fēng)距平,夏季風(fēng)偏強,有利于水汽向北輸送,北方地區(qū)降水偏多。GloSea5 對低層風(fēng)場的預(yù)測與大氣所的基本一致。
東亞夏季風(fēng)是另一個影響我國夏季氣候的重要環(huán)流系統(tǒng),它的強弱與我國的雨帶位置密切相關(guān)。張慶云等(2003)分析了東亞夏季風(fēng)環(huán)流與中國東部夏季降水的年際變化之間的關(guān)系,并定義了表征東亞夏季風(fēng)環(huán)流強度的特征指數(shù)。這個指數(shù)主要考慮了夏季長江流域降水偏少和偏多的年份東亞熱帶季風(fēng)槽區(qū)(10°N~20°N,100°E~150°E)和副熱帶梅雨鋒區(qū)(25°N~35°N,100°E~150°E)的對流強度呈現(xiàn)反向變化的特征,可清楚地反映夏季風(fēng)環(huán)流的年際變化與中國東部汛期降水的關(guān)系。當(dāng)該東亞夏季風(fēng)指數(shù)為正時,東亞夏季風(fēng)偏強,易出現(xiàn)南北兩條雨帶;反之,東亞夏季風(fēng)偏弱,雨帶主要出現(xiàn)在長江流域。根據(jù)數(shù)值模式對低層風(fēng)場的預(yù)測,大氣所數(shù)值模式提供了東亞夏季風(fēng)指數(shù)預(yù)測(見表2)。IAP-AGCM-2L 和CAS-ESM-C 預(yù) 測2022年夏季東亞夏季風(fēng)指數(shù)為正,夏季風(fēng)偏強。NZCPSM 預(yù)測東亞夏季風(fēng)偏強。IAP AGCM-9L 和IAPDCPv3 預(yù)測系統(tǒng)預(yù)測東亞夏季風(fēng)指數(shù)為負,夏季風(fēng)偏弱。
表2 大氣所各數(shù)值模式或統(tǒng)計模型對東亞夏季風(fēng)的預(yù)測Table 2 Predictions of the East Asian summer monsoon by IAP numerical models or statistical methods
除了動力模式結(jié)果,大氣所預(yù)測系統(tǒng)也會考慮統(tǒng)計模型的預(yù)測。實際上,季風(fēng)產(chǎn)生的直接原因是冬夏海陸熱力對比不同。夏季,大陸偏暖,海洋相對偏冷,亞洲季風(fēng)區(qū)盛行偏南風(fēng);冬季,海洋偏暖,大陸相對較冷,亞洲季風(fēng)區(qū)盛行偏北風(fēng)。當(dāng)海陸熱力對比強,季風(fēng)就越強。反之,海陸熱力對比弱,季風(fēng)就偏弱。張慶云等(2003)發(fā)現(xiàn)東亞夏季風(fēng)強度與前冬和前春亞洲中緯度地區(qū)高層緯向風(fēng)的變化緊密相關(guān),并將亞洲中緯度區(qū)域(32.5°N~37.5°N,80°E~110°E)和東太平洋區(qū)域(22.5°N~27.5°N,150°W~120°W)的2 月高層緯向風(fēng)距平之差定義為東亞夏季風(fēng)強度變化的前兆指數(shù)。研究結(jié)果表明該前兆指數(shù)與后期東亞夏季風(fēng)指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)達到了0.50。此前兆指數(shù)之所以對隨后的東亞夏季風(fēng)強度有預(yù)測意義的原因是當(dāng)前期冬季亞洲中緯度地區(qū)對流層上層出現(xiàn)西風(fēng)距平時,則意味著南亞上空西風(fēng)帶位置偏北和南支槽的西風(fēng)擾動偏弱,從而導(dǎo)致南亞冬春季降水偏少和土壤濕度偏低。至晚春和初夏,南亞大陸升溫快,有利于夏季海陸熱力對比加強,因此亞洲夏季風(fēng)偏強。由于南亞夏季風(fēng)和東亞夏季風(fēng)之間有同相變化的特征,東亞夏季風(fēng)也偏強。2022 年冬季,東亞夏季風(fēng)前兆指數(shù)為1.03,預(yù)示后期東亞夏季風(fēng)偏強。綜合數(shù)值模式和統(tǒng)計模型的結(jié)果預(yù)測,2022 年東亞夏季風(fēng)偏強,有利于北方地區(qū)降水偏多。
實際上,除了熱帶和副熱帶系統(tǒng),中國夏季降水也受到中高緯度環(huán)流異常的影響。如在梅雨期,烏拉爾山和鄂霍次克海出現(xiàn)阻塞高壓時,長江流域易出現(xiàn)持續(xù)性強降水。而在華北雨季,當(dāng)鄂霍次克海地區(qū)出現(xiàn)高壓,中緯度大氣環(huán)流呈現(xiàn)“西低東高”的形勢時,華北地區(qū)易發(fā)生暴雨(陶詩言, 1980)。大氣所大氣模式(IAP-AGCM-2L、IAP-AGCM-9L和IAP-DCPv3 預(yù)測系統(tǒng))、耦合模式(NZC-PSM、CAS-ESM-C 及FGOALS-f2)的預(yù)測結(jié)果均顯示,2022 年夏季,東北亞至鄂霍次克海地區(qū)為500 hPa位勢高度正距平,有利于這里出現(xiàn)阻塞高壓及華北地區(qū)降水偏多(圖5)。這與GloSea5 的預(yù)測基本一致。
圖5 中國科學(xué)院大氣物理研究所數(shù)值模式(a)IAP AGCM-2L、(b)IAP AGCM-9L、(c)IAP-DCPv3、(d)NZC-PSM、(e)CAS-ESM-C、(f)FGOALS-f2 對2022 年夏季500 hPa 位勢高度異常的預(yù)測Fig. 5 Predictions of 500-hPa geopotential height anomalies for summer 2022 from IAP numerical models (a) IAP AGCM-2L, (b) IAP AGCM-9L,(c) IAP-DCPv3, (d) NZC-PSM, (e) CAS-ESM-C, and (f) FGOALS-f2
最后來看大氣所關(guān)于臺風(fēng)的預(yù)測。2022 年大氣所共有3 種方法預(yù)測臺風(fēng):基于IAP AGCM-9L模式結(jié)果的西北太平洋臺風(fēng)生成數(shù)預(yù)測模型,基于前期海溫、大氣環(huán)流異常和美國耦合預(yù)測系統(tǒng)(NCEP coupled forecast system model version 2,CFSv2)對大氣環(huán)流預(yù)測結(jié)果的夏季登陸臺風(fēng)數(shù)的動力統(tǒng)計相結(jié)合的預(yù)測模型以及基于前冬Ni?o-3.4 指數(shù)的西北太平洋熱帶氣旋生成數(shù)和登陸中國的熱帶氣旋數(shù)的統(tǒng)計模型。研究顯示,前冬Ni?o-3.4 指數(shù)和后期夏季西北太平洋熱帶氣旋的生成數(shù)、登陸中國大陸的個數(shù)都有很好的負相關(guān)關(guān)系(Wang et al., 2020)。在2021/2022 年冬季,Ni?o3.4 指數(shù)為負,有利于2022 年夏季西北太平洋熱帶氣旋生成數(shù)和登陸中國的熱帶氣旋數(shù)均偏多??紤]到2022 年夏季,副高西伸脊點可能偏西,熱帶氣旋易向西移動,影響東南沿海地區(qū),造成那里的降水偏多。
圖6給出了大氣所各數(shù)值模式或動力—統(tǒng)計方法對2022 年夏季中國降水距平百分率的預(yù)測??梢钥闯?,所有的數(shù)值模式均預(yù)測華北至東北南部地區(qū)降水偏多。另外,根據(jù)ENSO 演變位相建立的降水異常統(tǒng)計預(yù)測模型預(yù)測多雨中心位于華北地區(qū)。GloSea5 也預(yù)測我國北方地區(qū)降水偏多。這與我們上面根據(jù)環(huán)流預(yù)測結(jié)果的分析基本一致。大部分模式(IAP AGCM-2L、IAP AGCM-9L、CAS-ESMC 和FGOALS-f2)、基于IAP AGCM-9L 的動力-統(tǒng)計預(yù)測模型和基于前冬歐亞大陸新增積雪面積的統(tǒng)計模型預(yù)測東南沿海地區(qū)降水偏多。
圖6 中國科學(xué)院大氣物理研究所的數(shù)值模式或動力統(tǒng)計方法(a)IAP AGCM-2L、(b)IAP AGCM-9L、(c)IAP-DCPv3、(d)NZC-PSM、(e)CAS-ESM-C、(f)FGOALS-f2、(g)GloSea5、(h)9 層動力-統(tǒng)計、(i)積雪統(tǒng)計模型、(j)ENSO 位相對2022 年夏季中國降水距平百分率的預(yù)測Fig. 6 Predictions of percentage of precipitation anomalies in China for summer 2022 by IAP numerical models or dynamic statistical methods (a)IAP AGCM-2L, (b) IAP AGCM-9L, (c) IAP-DCPv3, (d) NZC-PSM, (e) CAS-ESM-C, (f) FGOALS-f2, (g) GloSea5, (h) 9 layer dynamic-statistical method, (i) statistical model of snow cover, and (j) ENSO phase change
綜合對環(huán)流的分析大氣所各數(shù)值模式和統(tǒng)計模型的預(yù)測,得到2022 年夏季全國降水趨勢預(yù)測意見:預(yù)計2022 年汛期(6~8 月),東北東部和中部、華北大部分地區(qū)、黃河中下游、東南沿海、西北地區(qū)中部、西藏大部分地區(qū)、西南地區(qū)東部和云南大部分地區(qū)降水正常略偏多,其中環(huán)渤海灣地區(qū)降水偏多2~5 成,可能發(fā)生局地洪澇災(zāi)害。全國其他大部分地區(qū)降水正常略偏少,其中長江下游地區(qū)和新疆北部降水偏少2~5 成。預(yù)計今年登陸臺風(fēng)數(shù)正常略偏多(圖7)。
根據(jù)大氣所各數(shù)值模式和統(tǒng)計模型對未來ENSO 演變、2022 年夏季大氣環(huán)流和降水異常的預(yù)測,預(yù)測了2022 年汛期中國降水異常趨勢。主要結(jié)論如下:
(1)預(yù)計2022 年汛期(6~8 月),東北東部和中部、華北大部分地區(qū)、黃河中下游、東南沿海、西北地區(qū)中部、西藏大部分地區(qū)、西南地區(qū)東部和云南大部分地區(qū)降水正常略偏多,其中環(huán)渤海灣地區(qū)降水偏多2~5 成,可能發(fā)生局地洪澇災(zāi)害。全國其它大部分地區(qū)降水正常略偏少,其中長江下游地區(qū)和新疆北部降水偏少2~5 成。預(yù)計今年登陸臺風(fēng)數(shù)正常略偏多。
(2)預(yù)計,長江中下游地區(qū)可能出現(xiàn)高溫伏旱,部分地區(qū)可能出現(xiàn)極端高溫。華北地區(qū)和川渝地區(qū)東部出現(xiàn)暴雨的概率較高,可能出現(xiàn)局地洪澇災(zāi)害。東南沿海地區(qū)可能受到臺風(fēng)影響。
對比2022 年的預(yù)測(圖7)和2021 年夏季降水距平百分率(圖略)發(fā)現(xiàn),今年降水異常預(yù)測結(jié)果與去年的觀測比較相似。這可能有兩個原因。一是2021 和2022 年春夏季均處于La Ni?a 衰減位相,前冬歐亞大陸新增積雪面積均偏少,前冬亞洲上空西風(fēng)急流偏北。外強迫信號和大氣前兆信號具有一致性。二是大氣所各模式預(yù)測2022 年夏季西太平洋面積偏大、西伸脊點偏西及北界偏北,我國東部地區(qū)盛行偏南風(fēng)距平,東亞夏季風(fēng)偏強、中高緯度地區(qū)易出現(xiàn)東阻。這與2021 年夏季的環(huán)流異常很相似(圖略)。
圖7 中國科學(xué)院大氣物理研究所對2022 年夏季中國降水距平百分率預(yù)測的綜合圖Fig. 7 A comprehensive map of the percentage of precipitation anomaly predicted for summer 2022 in China by the IAP, CAS
此外,值得注意的是,大氣所對ENSO 未來發(fā)展的預(yù)測尚存在一定的分歧。大氣所ENSO 預(yù)測系統(tǒng)和FGOALS-f2 預(yù)測2022/2023 年冬季,可能發(fā)生一次El Ni?o 事件。而NZC-PSM 則預(yù)測直到2022 年8 月,Ni?o3.4 區(qū)海溫依然為中性偏冷位相。不同的海溫演變可能導(dǎo)致未來夏季環(huán)流和降水異常分布的不同。這使得對2022 年夏季的預(yù)測具有不確定性。
臺風(fēng)往往帶來充沛的降水,是影響中國夏季降水的重要因素。目前尚不能在季節(jié)尺度上預(yù)測臺風(fēng)路徑,及其產(chǎn)生的降水分布。除此以外,臺風(fēng)活動也影響副高的位置,進而對其它地區(qū)的降水產(chǎn)生間接影響。通常來說,當(dāng)熱帶輻合帶活躍、位置偏北,臺風(fēng)多發(fā),副高易處于偏北的位置。如“21·7”河南大暴雨期間,副高異常偏北,南海和西太平洋分別有臺風(fēng)“查帕卡”和“煙花”(冉令坤等,2021)。因此,臺風(fēng)預(yù)測是季度預(yù)測中的重點,也是難點。大氣所基于IAP AGCM-9L 模式結(jié)果的西北太平洋臺風(fēng)生成數(shù)預(yù)測模型,和基于前期信號和CFSv2 預(yù)測結(jié)果的夏季登陸臺風(fēng)數(shù)的動力統(tǒng)計相結(jié)合的預(yù)測模型預(yù)測2022 年夏季西北太平洋生成臺風(fēng)數(shù)和登陸臺風(fēng)數(shù)偏少。這與基于前冬Ni?o3.4 指數(shù)的臺風(fēng)生成數(shù)和登陸數(shù)的統(tǒng)計預(yù)測模型結(jié)果不一致。根據(jù)大氣所大部分?jǐn)?shù)值模式預(yù)測夏季副高偏西、偏強,通常對應(yīng)臺風(fēng)偏多,我們預(yù)測2022 年夏季生成和登陸我國的臺風(fēng)數(shù)正常略偏多。對臺風(fēng)活動預(yù)測的意見不一致,也為夏季降水趨勢預(yù)測帶來不確定性。
夏季是暴雨多發(fā)季節(jié)。往往幾次暴雨過程就可決定雨帶分布。影響降水落區(qū)的重要因子包括東亞夏季風(fēng)、西太平洋副熱帶高壓以及中高緯度冷空氣活動的季節(jié)內(nèi)變化,而目前對季節(jié)內(nèi)尺度大氣內(nèi)部動力過程的異常變化特征還沒有較好的預(yù)測方法。因此我們將根據(jù)2022 年春末、夏初大氣環(huán)流和海洋等因子的演變趨勢,做進一步補充訂正預(yù)測。