張?chǎng)? 薛峰 張瀟瀟 林壬萍 董嘯

1 中國(guó)氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警與風(fēng)險(xiǎn)管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，銀川 750002

2 寧夏回族自治區(qū)氣候中心，銀川 750002

3 中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所國(guó)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(guó)氣象局地球系統(tǒng)數(shù)值預(yù)報(bào)中心，北京 100081

1 引言

2022年夏季，北半球經(jīng)歷了史上罕見(jiàn)的高溫天氣過(guò)程，歐洲、北美洲、亞洲等遭受大范圍高溫?zé)崂饲忠u，高溫紀(jì)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(dá)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(guó)中東部地區(qū)經(jīng)歷了1961年以來(lái)最強(qiáng)高溫“炙烤”，中央氣象臺(tái)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(dá)12天，涉及全國(guó)20個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），區(qū)域性高溫事件綜合強(qiáng)度為有氣象觀測(cè)記錄以來(lái)最強(qiáng)（林紓等, 2022）。35°C以上高溫范圍覆蓋1692個(gè)站（占全國(guó)總站數(shù)70%），為1961年以來(lái)歷史第二多；37°C以上覆蓋1445個(gè)站（占全國(guó)總站數(shù)60%），為1961年以來(lái)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(duì)經(jīng)濟(jì)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(yán)重威脅，人民生活受到影響，引發(fā)政府部門(mén)和社會(huì)層面的高度重視（丁婷, 2011; 張強(qiáng),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?qiáng)，其中高溫對(duì)全球變暖的響應(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(diǎn)問(wèn)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(jiǎn)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(guó)大部地區(qū)異常高溫最主要的環(huán)流系統(tǒng)，它們的強(qiáng)弱變化、位置擺動(dòng)均與高溫過(guò)程的變化特征關(guān)系密切（Li et al., 2015;彭京備等, 2016; 王國(guó)復(fù)等, 2018）。2003年造成我國(guó)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(qiáng)西伸（楊輝和李崇銀, 2005）；2006年川渝等地的極端高溫也受強(qiáng)盛的西太副高直接影響（彭京備等, 2007）；類似地，WPSH偏強(qiáng)偏西且長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定在長(zhǎng)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?；顒?dòng)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(qiáng)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(fù)、正、負(fù)”的SST異常分布及北大西洋中緯度暖SST異常有利于我國(guó)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(guò)局地經(jīng)向環(huán)流使西太副高增強(qiáng)西伸，進(jìn)而影響我國(guó)高溫過(guò)程（Chen et al., 2019）。

自21世紀(jì)以來(lái)，ENSO演變的一個(gè)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(qiáng)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(guò)程個(gè)例，本文圍繞熱帶SST異常對(duì)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(diǎn)，對(duì)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(duì)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(cè)提供一定科學(xué)參考。

2 資料

所用資料包括：1）美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)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(shì)高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、最高氣溫等，其中最高氣溫?cái)?shù)據(jù)能夠較好地描述我國(guó)夏季異常高溫事件的時(shí)空分布和異常程度等特征，與觀測(cè)具有較高一致性（圖略）。2）美國(guó)國(guó)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(zhǎng)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(jì)算各物理量的基準(zhǔn)態(tài)，研究時(shí)段為1979～2020年。為消除全球變暖的潛在影響，在計(jì)算海表溫度、最高氣溫、環(huán)流特征量等要素時(shí)去除了長(zhǎng)期線性趨勢(shì)。

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(lái)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(duì)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(yàn)方法來(lái)檢驗(yàn)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(guó)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(dá)30～65 d，78個(gè)站連續(xù)高溫日數(shù)達(dá)35 d及以上，高溫天氣過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)79 d，為1961年以來(lái)最長(zhǎng)；有361站（占全國(guó)總站數(shù)14.9%）日最高氣溫達(dá)到或超過(guò)歷史極值，其中重慶北碚連續(xù)2天最高氣溫達(dá)45°C，高溫綜合強(qiáng)度為有氣象觀測(cè)記錄以來(lái)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(dá)到1979年以來(lái)最大值（孫博等, 2023）。與此同時(shí)，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(guó)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(zhǎng)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(guó)大部地區(qū)最高氣溫明顯偏強(qiáng)，整個(gè)長(zhǎng)江流域氣溫異常偏高（圖1c），其中7月西南地區(qū)、8月長(zhǎng)江流域的區(qū)域平均月最高氣溫均為1979年以來(lái)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(duì)比

6月歐亞中高緯地區(qū)呈“一槽一脊”環(huán)流形勢(shì)，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(guó)西北地區(qū)為弱高壓脊，我國(guó)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(qiáng)度略偏弱（圖2a）。對(duì)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(shì)高度（黑色等值線，單位：gpm）及距平（填色）（綠、藍(lán)、紅線分別為2022年、La Ni?a年、氣候態(tài)逐月5880 gpm等值線，打點(diǎn)區(qū)域超過(guò)95%信度水平檢驗(yàn)）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(shì)高度距平為“正、負(fù)、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(gè)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(shì)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(guò)80°E，較氣候態(tài)平均異常偏東；而此時(shí)，西太副高迅速增強(qiáng)、位置偏西，西伸脊點(diǎn)位于115°E附近，較氣候態(tài)平均偏西約10個(gè)經(jīng)度，這樣的西太副高形勢(shì)不利于長(zhǎng)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(kuò)展趨勢(shì)，西太副高西進(jìn)更加有力。7月環(huán)流形勢(shì)整體較6月有明顯調(diào)整（圖2b），我國(guó)大部地區(qū)均為高壓異?？刂?，此時(shí)造成我國(guó)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(qiáng)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(qiáng)度增強(qiáng)，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(qiáng)度加強(qiáng)。中緯度我國(guó)上空仍為正位勢(shì)高度距平，但大陸高壓異常中心向東移至我國(guó)長(zhǎng)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(dá)到80°E，與大陸高壓連通，匯并成副熱帶高壓帶，整個(gè)長(zhǎng)江流域均在異常強(qiáng)盛的暖高壓控制之中，造成長(zhǎng)江流域大范圍持續(xù)高溫天氣（圖2c）。需要注意的是，整個(gè)夏季中高緯地區(qū)總體以經(jīng)向環(huán)流為主，冷空氣活動(dòng)相對(duì)比較活躍，但實(shí)際上夏季我國(guó)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(kuò)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(kāi)始西太副高異常增強(qiáng)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(dòng)與南亞高壓關(guān)系密切，具有“相向而行”和“相背而去”的活動(dòng)特征（陶詩(shī)言和朱福康, 1964; 譚晶等, 2005），南亞高壓的東脊點(diǎn)通常用16760 gpm特征線表示（張宇等, 2014）。6月南亞高壓強(qiáng)度偏強(qiáng)，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(kuò)張的趨勢(shì)，16760 gpm等值線東界位置超過(guò)100°E（圖3a）。7月南亞高壓較6月迅速擴(kuò)大、增強(qiáng)，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(guò)120°E；此時(shí)中心強(qiáng)度可達(dá)16880 gpm以上，異常中心位置不超過(guò)90°E，仍盤(pán)踞在伊朗高原上空（圖3b）。8月南亞高壓維持增強(qiáng)勢(shì)頭，16760 gpm等值線東界位置越過(guò)160°E，到達(dá)太平洋，脊線位置向北推進(jìn)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(qiáng)度保持在16880 gpm以上，控制著青藏高原至長(zhǎng)江流域（圖3c）。整個(gè)夏季，南亞高壓始終不斷增強(qiáng)東伸，其脊線位置偏北時(shí)，我國(guó)西南地區(qū)大部夏季降水偏少；尤其7月開(kāi)始東界位置移至120°E以東、8月異常東伸，高空負(fù)渦度平流的動(dòng)力強(qiáng)迫作用使長(zhǎng)江流域出現(xiàn)強(qiáng)烈下沉運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步有利于西太副高的加強(qiáng)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(diǎn)，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(qiáng)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(jìn)而導(dǎo)致南亞高壓的異常加強(qiáng)、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(shì)高度（黑色等值線，單位：gpm）（綠、藍(lán)、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(shí)段，大陸與海洋上空2個(gè)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(guó)東部地區(qū)高溫異常并長(zhǎng)時(shí)間維持的主要原因。長(zhǎng)江中下游地處青藏高原東側(cè)，2022年異常偏強(qiáng)的南亞高壓使得焚風(fēng)效應(yīng)加強(qiáng)，高原下游區(qū)以暖干下沉氣流為主（He et al., 2023），對(duì)應(yīng)于7月影響西南地區(qū)、8月東擴(kuò)覆蓋至整個(gè)長(zhǎng)江流域的異常高溫天氣過(guò)程。

盡管中高緯阻塞環(huán)流特征顯著，但強(qiáng)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(dòng)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(dá)110°E并影響我國(guó)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(guó)南海以及菲律賓以東大范圍對(duì)流異常偏弱，區(qū)域內(nèi)以下沉氣流為主，此外我國(guó)西北、華北和華中地區(qū)對(duì)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(qiáng)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(duì)流仍異常偏弱，我國(guó)受下沉氣流影響的范圍較6月明顯擴(kuò)大（圖4b）。8月，赤道東風(fēng)異常仍然強(qiáng)盛，可西至100°E，我國(guó)南海地區(qū)對(duì)流有所增強(qiáng)，但此時(shí)西北太平洋上空為異常強(qiáng)大的反氣旋性環(huán)流，異常中心大致位于130°E，覆蓋我國(guó)中東部地區(qū)（圖4c），對(duì)應(yīng)于中高層連通的副熱帶高壓帶，區(qū)域內(nèi)對(duì)流異常偏弱、高溫少雨。整個(gè)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(qiáng)特征，因此對(duì)其北側(cè)西太副高的加強(qiáng)作用相對(duì)較小（彭京備等, 2016）。但赤道地區(qū)東風(fēng)異常偏強(qiáng)，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(chǎng)距平（矢量）及射出長(zhǎng)波輻射（填色）（紅色打點(diǎn)區(qū)域、藍(lán)色矢量分別代表超過(guò)95%、90%信度水平檢驗(yàn)）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(duì)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(duì)流層中層500 hPa，熱帶西太平洋地區(qū)位勢(shì)高度顯著偏低，中緯度西北太平洋地區(qū)位勢(shì)高度亦偏低，但不顯著，我國(guó)東北至日本及其以東位勢(shì)高度偏高，東亞沿岸位勢(shì)高度距平自西南向東北呈“負(fù)、正、負(fù)”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(pán)踞在青藏高原以西的伊朗高原，強(qiáng)度略偏弱（圖3d）。南海和菲律賓附近對(duì)流異常加強(qiáng)，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(shì)高度異常較6月進(jìn)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(duì)流繼續(xù)加強(qiáng)，受對(duì)流異常強(qiáng)迫作用，使6月原本位于我國(guó)南海的氣旋性環(huán)流影響范圍擴(kuò)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(qiáng)該氣旋性環(huán)流異常，此時(shí)日本東側(cè)為反氣旋性環(huán)流異常，對(duì)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(shì)高度異常增強(qiáng)；西太副高雖然保持減弱東退的態(tài)勢(shì)，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(gè)經(jīng)度（圖3f）。菲律賓東側(cè)對(duì)流減弱，異常中心分為2個(gè)，一處位于我國(guó)臺(tái)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(duì)流增強(qiáng)進(jìn)而導(dǎo)致SST降低，進(jìn)而抑制對(duì)流發(fā)展有關(guān)，赤道東風(fēng)異常較6月、7月明顯增強(qiáng)，向東到達(dá)130°E，中低緯風(fēng)場(chǎng)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(duì)流增強(qiáng)，其上空出現(xiàn)顯著的氣旋性環(huán)流異常，位勢(shì)高度場(chǎng)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(fù)、正、負(fù)”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(jìn)程加快，西太平洋洋面降水偏多，中國(guó)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(qiáng)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(duì)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(shì)高度異常增強(qiáng)、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(méi)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(duì)東亞夏季風(fēng)的影響（如赤道地區(qū)加強(qiáng)的東風(fēng)異常），但最顯著的特征仍是西太副高增強(qiáng)、西伸，與大陸高壓打通后形成北半球異常強(qiáng)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(duì)我國(guó)夏季高溫形成產(chǎn)生正向貢獻(xiàn)，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?yàn)轱@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(gè)熱帶海區(qū)的SST異常，對(duì)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?yàn)闊釒Ш禺惓ｊP(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(dú)特性，熱帶西印度洋冷SST異常顯著，為1979年以來(lái)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(lái)同期第三高值（圖5c），而熱帶中太平洋SST指數(shù)為1979年以來(lái)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(duì)其他3個(gè)海區(qū)偏弱（圖5e）。

為進(jìn)一步分析熱帶不同海區(qū)SST異常對(duì)我國(guó)高溫的影響，根據(jù)上述各SST指數(shù)進(jìn)行歷史同期排序，對(duì)照2022年夏季各海區(qū)SST冷或暖異常狀態(tài)，以超過(guò)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(lái)5個(gè)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(gè)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(shí)，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(fù)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?yàn)轱@著的暖異常時(shí)，熱帶西印度洋無(wú)異常偏冷信號(hào)，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(shí)，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(hào)（圖6c），結(jié)合圖6a表明IOD獨(dú)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(shí)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(diǎn)區(qū)域通過(guò)95%信度水平檢驗(yàn)）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(guò)逐個(gè)關(guān)鍵海區(qū)的SST異常合成來(lái)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(shí)，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(gè)SST指數(shù)異常年分別對(duì)夏季最高氣溫進(jìn)行合成，以探究不同海區(qū)SST對(duì)高溫異常的可能影響。夏季熱帶西印度洋SST異常偏冷時(shí)，我國(guó)大部地區(qū)氣溫以偏高為主，其中西南地區(qū)東部和長(zhǎng)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(guó)大部氣溫明顯偏高，但通過(guò)顯著性檢驗(yàn)的高溫區(qū)主要位于我國(guó)臺(tái)灣和南海（圖7b），熱帶中太平洋冷海溫異常同樣有利于我國(guó)夏季出現(xiàn)高溫天氣，尤其有利于我國(guó)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(gè)關(guān)鍵區(qū)海溫異常狀態(tài)對(duì)我國(guó)氣溫的影響不同，暖海溫異常有利于我國(guó)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(guó)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(jìn)而通過(guò)羅斯貝波加強(qiáng)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(guó)夏季氣溫異常偏高，但不同海區(qū)的SST異?？赡茉斐筛邷芈鋮^(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(guó)長(zhǎng)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(diǎn)區(qū)域通過(guò)95%信度水平檢驗(yàn)）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(qiáng)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(guó)高溫與La Ni?a無(wú)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(qiáng)迫加強(qiáng)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(duì)流受到抑制，通過(guò)激發(fā)羅斯貝波促使西太副高加強(qiáng)、西伸。數(shù)值模擬的也證實(shí)了夏季赤道中太平洋冷海溫異常有利于西太副高的加強(qiáng)發(fā)展（Wang et al., 2013）。而赤道地區(qū)異常加強(qiáng)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(fù)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(fù)位相使得南亞高壓加強(qiáng)、西太副高偏強(qiáng)。

6 結(jié)論和討論

2022年夏季我國(guó)中東部經(jīng)歷了歷史罕見(jiàn)的極端高溫天氣過(guò)程，季節(jié)內(nèi)氣溫持續(xù)異常偏高，具有強(qiáng)度強(qiáng)、范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。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(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）2022年夏季我國(guó)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(gè)長(zhǎng)江流域。

（2）西太副高和南亞高壓的異常加強(qiáng)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(qiáng)，與異常加強(qiáng)東伸的南亞高壓打通，對(duì)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(jiàn)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(shì)對(duì)冷空氣的輸送，另一方面導(dǎo)致本次高溫過(guò)程長(zhǎng)時(shí)間維持。

（3）在連續(xù)2年的較強(qiáng)La Ni?a背景下，2022年?yáng)|亞地區(qū)夏季環(huán)流并未完全表現(xiàn)出對(duì)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(qiáng)東風(fēng)異常外，南海及菲律賓以東對(duì)流異常偏弱，同時(shí)東亞—太平洋遙相關(guān)型不顯著，這兩個(gè)特點(diǎn)與La Ni?a年?yáng)|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(duì)2022年我國(guó)高溫形成具有一定貢獻(xiàn)，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(guó)長(zhǎng)江流域和華中地區(qū)出現(xiàn)高溫酷暑。

針對(duì)2022年夏季高溫個(gè)例來(lái)看，盡管自2020年起赤道中東太平洋已連續(xù)2年為L(zhǎng)a Ni?a事件，但西太副高并沒(méi)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(qiáng)西伸的大陸高壓打通貫穿，其中西太副高的強(qiáng)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(qiáng)迫出異常加強(qiáng)的西太副高第二模態(tài)。而南亞高壓的加強(qiáng)一方面可能與中高緯CGT波列在東亞地區(qū)加強(qiáng)、兩個(gè)異常高壓中心合并有關(guān)；另一方面可能受IOD負(fù)位相加強(qiáng)青藏高原上空反氣旋性異常的影響，即2022年異常高溫過(guò)程的形成既受低緯異常環(huán)流活動(dòng)的作用，同時(shí)也反映出中、高緯環(huán)流系統(tǒng)的重要配置和相互影響。