支 蓉 高 輝 孫 冷

國(guó)家氣候中心,中國(guó)氣象局氣候研究開放實(shí)驗(yàn)室,北京 100081

提 要：2023年夏季,我國(guó)氣候特征整體表現(xiàn)為“溫高雨少”,區(qū)域性、階段性高溫、旱澇等氣象災(zāi)害明顯。降水的空間分布差異顯著,主要多雨區(qū)位于我國(guó)北方,松花江、海河流域出現(xiàn)嚴(yán)重汛情。生成和登陸臺(tái)風(fēng)頻數(shù)均較常年同期偏少,但北上臺(tái)風(fēng)卻對(duì)京津冀等地造成極其嚴(yán)重的雨澇災(zāi)害。2023年夏季我國(guó)氣溫為1961年以來歷史次高,北方地區(qū)暖異常明顯,華北、西北等地區(qū)階段性高溫?zé)崂擞葹橥怀?。華北、東北地區(qū)降水偏多是由不同環(huán)流系統(tǒng)造成的。其中,華北南部降水異常偏多主要由7月底至8月初一次極為罕見的天氣尺度持續(xù)性極端降水過程所致,臺(tái)風(fēng)杜蘇芮和卡努外圍環(huán)流與異常偏西、偏北的西太平洋副熱帶高壓相配合,再加上太行山東麓的地形效應(yīng)是其主要原因。盛夏東北東部異常偏南風(fēng)引導(dǎo)的水汽輸送在整個(gè)對(duì)流層都異常偏強(qiáng),造成東北北部和東部降水明顯偏多,這一異常環(huán)流與初夏巴倫支海海冰密集度減小及盛夏西北太平洋海溫異常偏暖均有一定關(guān)聯(lián)。

引 言

我國(guó)是全球旱澇、高溫、臺(tái)風(fēng)等氣象災(zāi)害最頻發(fā)的國(guó)家之一。統(tǒng)計(jì)表明,氣象災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失占我國(guó)所有自然災(zāi)害損失比例可高達(dá)七成以上(鄭國(guó)光,2019),其中干旱和洪澇分別列為前兩位。夏季是我國(guó)大部地區(qū)一年中降水最強(qiáng)、氣溫最高的時(shí)段,夏季氣候異常易導(dǎo)致嚴(yán)重的旱澇、高溫等組合及衍生災(zāi)害(李維京,1999;張慶云等,2003b;黃榮輝等,2006;李永華等,2009;丁一匯,2013;劉蕓蕓等,2021;趙俊虎等,2022;章大全等,2023)。全球變暖背景下,極端天氣氣候事件發(fā)生更為頻繁(Donat et al,2016),我國(guó)的氣象災(zāi)害也呈明顯上升趨勢(shì)(IPCC,2021),這對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展都造成了嚴(yán)重影響。夏季旱澇災(zāi)害的程度直接決定著當(dāng)年的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和防災(zāi)減災(zāi)決策部署。因此,深入認(rèn)識(shí)我國(guó)夏季氣候異常成因,對(duì)進(jìn)一步提高短期氣候預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率及國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)等均具有重要意義。

我國(guó)地處東亞季風(fēng)區(qū),是全球季風(fēng)氣候特征最顯著的區(qū)域之一,我國(guó)的夏季氣候特征與東亞夏季風(fēng)系統(tǒng)中的各環(huán)流成員直接相關(guān)(張慶云等,2003a;Enomoto et al,2003;孫林海等,2005;丁一匯等,2007)。Zhang et al(1999)、張順利和陶詩言(2001)、Shi et al(2002)、Ashok et al(2007)、陳麗娟等(2013)、He et al(2018)和Han et al(2021)研究表明,東亞夏季風(fēng)系統(tǒng)受到三大洋海溫異常、歐亞和高原積雪以及北極海冰等諸多外強(qiáng)迫因子的顯著影響,因此這些外強(qiáng)迫信號(hào)的異常及其氣候影響機(jī)制往往成為短期氣候預(yù)測(cè)中最重要的預(yù)測(cè)信號(hào)來源。但由于外強(qiáng)迫信號(hào)對(duì)東亞夏季風(fēng)系統(tǒng)的影響存在顯著的年代際變化等,再加上東亞夏季風(fēng)系統(tǒng)各環(huán)流因子之間存在復(fù)雜的、非線性的相互作用,導(dǎo)致我國(guó)夏季氣候異常成為多尺度、多因子協(xié)同作用下的最終表現(xiàn),給預(yù)測(cè)帶來了巨大挑戰(zhàn)。

2023年夏季,我國(guó)氣候總體“溫高雨少”,全國(guó)平均降水量較常年略偏少且旱澇分布不均,主要多雨區(qū)位于東北和華北等地,這些地區(qū)暴雨過程頻繁,尤其是盛夏強(qiáng)降水引發(fā)嚴(yán)重洪澇災(zāi)害,出現(xiàn)明顯旱澇急轉(zhuǎn),海河和松花江流域出現(xiàn)重大汛情。夏季臺(tái)風(fēng)生成和登陸個(gè)數(shù)少,但破壞力強(qiáng),“杜蘇芮”和“卡努”導(dǎo)致嚴(yán)重洪澇災(zāi)害。全國(guó)大部地區(qū)氣溫偏高,其中北方地區(qū)的暖異常相對(duì)更為明顯,華北、西北等地區(qū)階段性高溫現(xiàn)象尤為突出,而長(zhǎng)江流域的高溫日數(shù)與2022年夏季相比則明顯偏少。此外,短時(shí)強(qiáng)降雨、雷暴、風(fēng)雹、龍卷等災(zāi)害多點(diǎn)散發(fā),致災(zāi)性強(qiáng)。本文首先回顧了2023年夏季我國(guó)氣候異?；咎卣?并分析導(dǎo)致我國(guó)華北和東北降水偏多的不同環(huán)流因子及可能的外強(qiáng)迫信號(hào)源,以期為今后汛期預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)工作提供參考。

1 資料和方法

本文使用的資料主要有:(1)中國(guó)氣象局國(guó)家氣象信息中心整編的“中國(guó)地面基本氣象要素日值數(shù)據(jù)集(V3.0)”中的逐日氣溫和降水觀測(cè)資料。該數(shù)據(jù)集包含了中國(guó)2474個(gè)基本、基準(zhǔn)和一般氣象站1951年1月以來氣溫、降水的日值數(shù)據(jù)(任芝花等,2012);(2)美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(NCEP)和美國(guó)國(guó)家大氣研究中心(NCAR)發(fā)布的大氣環(huán)流再分析資料(Kalnay et al,1996;Kistler et al,2001),其水平分辨率為2.5°×2.5°;(3)美國(guó)國(guó)家海洋與大氣局(NOAA)發(fā)布的全球逐月海溫資料和高分辨率海冰密集度資料(Reynolds et al,2007),其水平分辨率分別為2°×2°、0.25°×0.25°。

本文東亞夏季風(fēng)指數(shù)采用張慶云等(2003a)定義的指標(biāo),即東亞熱帶季風(fēng)槽區(qū)(10°～20°N、100°～150°E)與東亞副熱帶地區(qū)(25°～35°N、100°～150°E)6—8月平均850 hPa緯向風(fēng)的距平差。西太平洋副熱帶高壓(以下簡(jiǎn)稱西太副高)指數(shù)采用劉蕓蕓等(2012)定義的指標(biāo)。部分圖形和海溫指數(shù)來源于國(guó)家氣候中心開發(fā)并在氣候業(yè)務(wù)中長(zhǎng)期應(yīng)用的“氣象災(zāi)害影響評(píng)估系統(tǒng)”和“氣候與氣候變化監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)”。本文冬季為前一年12月至當(dāng)年2月,春季為3—5月,夏季為6—8月,氣候態(tài)為1991—2020年平均。

2 2023年夏季我國(guó)氣候異常特征

2.1 降水情況

2023年夏季,全國(guó)平均降水量為319.9 mm,較常年同期(331.5 mm)偏少3.5%,但較2022年同期明顯增多(圖1a)。從空間分布特征(圖1b)來看,我國(guó)中東部降水整體呈“北多南少”的分布格局,降水明顯偏多的區(qū)域主要集中在東北、華北等地區(qū),其中松花江流域降水量為433.6 mm,較常年同期(344.8 mm)偏多25.8%,為1961年以來歷史同期第五多;海河流域降水量為422.4 mm,較常年同期(334.6 mm)偏多26.2%。我國(guó)中東部其余地區(qū)降水則接近常年同期或略偏少。我國(guó)西部地區(qū)的降水異?？臻g分布特征則與中東部地區(qū)近似相反,整體呈相對(duì)“北少南多”的形勢(shì),西藏東部及西南等地降水接近常年同期或略偏多,新疆及西北地區(qū)大部降水則較常年同期明顯偏少。其中新疆降水量為42.5 mm,較常年同期(73.0 mm)偏少41.8%,為1961年以來歷史同期最少;寧夏降水量為98.3 mm,較常年同期(166.6 mm)偏少41.0%,為同時(shí)段歷史第五少。

圖1 (a)1961—2023年夏季全國(guó)平均降水量距平百分率歷年變化;2023年夏季全國(guó)(b)降水量距平百分率及(c)極端日降水量事件站點(diǎn)分布

2023年夏季,我國(guó)降水的極端性特征較為明顯(圖1c)。全國(guó)有220個(gè)國(guó)家級(jí)氣象站日降水量達(dá)到極端事件監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn),主要分布在東北、華北東部、華東北部、西北地區(qū)東部、西南地區(qū)東部等地。其中有43個(gè)國(guó)家級(jí)氣象站日降水量達(dá)到或突破歷史極值,主要集中在華北地區(qū)中部、西北地區(qū)東部、西南地區(qū)東北部等地。

2023年夏季,我國(guó)降水表現(xiàn)出“前少后多”階段性特征(圖2a)。6月全國(guó)平均降水量為87.0 mm,較常年同期(102.7 mm)偏少15.3%。此后降水量由偏少逐步轉(zhuǎn)為偏多,7月全國(guó)平均降水量為122.0 mm,接近常年同期(121.7 mm)。8月全國(guó)平均降水量為110.9 mm,較常年同期(107.1 mm)偏多3.5%。從空間分布特征來看,6月(圖2b)我國(guó)降水整體呈“北少南多”的異常分布,降水偏多的區(qū)域主要集中在黃河以南,區(qū)域特征較為分散,強(qiáng)度整體較弱。7月(圖2c)開始,我國(guó)中東部地區(qū)主要雨帶發(fā)生明顯北抬,降水偏多的區(qū)域主要集中在長(zhǎng)江以北,整體呈“北多南少”的異常分布,東北地區(qū)中部和南部、華北東部、長(zhǎng)江下游梅雨區(qū)東部等地區(qū)降水較常年同期偏多5成以上,局部偏多超過1倍。8月(圖2d)降水偏多的范圍較前期有所擴(kuò)大,我國(guó)中東部的雨帶分布整體維持與7月相近的特征,主要多雨區(qū)依舊位于東北、華北等地區(qū),中心強(qiáng)度略有減弱。但在長(zhǎng)江以南,尤其是西南地區(qū),降水明顯增強(qiáng),西南地區(qū)大部、華南西部等地區(qū)降水偏多2成以上。此外,西藏東部、青海東部等地區(qū)降水也較常年同期明顯偏多。

圖2 2023年(a)夏季逐月全國(guó)面積加權(quán)平均的降水量距平百分率,(b)6月、(c)7月、(d)8月全國(guó)降水量距平百分率分布

2.2 我國(guó)東部季風(fēng)區(qū)雨季進(jìn)程特征

2023年,南海夏季風(fēng)于5月第3候爆發(fā),較常年同期(5月第4候)略偏早。我國(guó)東部雨季進(jìn)程表現(xiàn)出明顯的轉(zhuǎn)折性變化特征,從前期季節(jié)進(jìn)程偏早、強(qiáng)度偏弱轉(zhuǎn)為后期進(jìn)程偏晚、強(qiáng)度偏強(qiáng)。表1給出了2023年汛期我國(guó)東部季風(fēng)區(qū)雨季進(jìn)程的主要監(jiān)測(cè)結(jié)果。華南前汛期開始時(shí)間較常年同期偏早14 d,結(jié)束時(shí)間偏早6 d,雨期偏長(zhǎng)8 d,但累計(jì)降水量偏少14.3%。3個(gè)梅雨監(jiān)測(cè)區(qū)雨季進(jìn)程均略偏晚。其中江南梅雨開始時(shí)間較常年同期偏晚7 d,結(jié)束時(shí)間偏早8 d,雨期僅16 d,約為常年同期一半,累計(jì)降水量明顯偏少達(dá)50.2%。長(zhǎng)江中下游梅雨開始時(shí)間較常年同期偏晚2 d,結(jié)束時(shí)間偏晚8 d,雨期偏長(zhǎng)6 d,累計(jì)降水量偏多14.6%。江淮梅雨開始時(shí)間較常年同期偏晚2 d,結(jié)束時(shí)間偏晚11 d,雨期偏長(zhǎng)9 d,累計(jì)降水量偏多13.0%。華北雨季開始時(shí)間較常年同期偏晚4 d,結(jié)束偏早2 d,雨期偏短6 d,累計(jì)降水量偏多14.3%。

表1 2023年汛期我國(guó)東部雨季進(jìn)程

2.3 我國(guó)氣溫異常特征

2023年夏季,全國(guó)平均氣溫為22.0℃,較常年同期(21.2℃)偏高0.8℃,位列1961年以來歷史第二位,僅次于2022年同期(圖3a)。從空間分布特征(圖3b)來看,全國(guó)大部地區(qū)氣溫接近常年同期或偏高,整體呈相對(duì)“北高南低”的形勢(shì),華北東部、華東北部、內(nèi)蒙古西部、西北地區(qū)北部、新疆大部等地區(qū)偏高1～2℃,局部偏高達(dá)2～4℃。此外,夏季我國(guó)高溫日數(shù)也表現(xiàn)出明顯的區(qū)域性特征(圖3c)。華北東部及周邊地區(qū)高溫日數(shù)異常偏多。以津京冀魯為例,2023年夏季高溫日數(shù)為22.6 d,較常年同期(9.5 d)偏多137.9%,位列1961年以來歷史第一位;此外,內(nèi)蒙古西部及新疆等地區(qū)高溫日數(shù)也異常偏多。以新疆為例,2023年夏季高溫日數(shù)為26.7 d,較常年同期(15.5 d)偏多72.3%,同樣位列1961年以來歷史第一位;上述兩個(gè)區(qū)域高溫日數(shù)的極端性和其夏季平均氣溫的明顯偏高特征一致。此外,華南中西部、華中東南部、西南地區(qū)東部等地區(qū)高溫日數(shù)也較常年同期偏多。但與2022年夏季相比,長(zhǎng)江流域的高溫日數(shù)則明顯偏少(章大全等,2023)。

圖3 (a)1961—2023年夏季全國(guó)平均氣溫距平歷年變化;2023年夏季全國(guó)(b)平均氣溫距平及(c)高溫(日最高氣溫≥35℃)日數(shù)距平分布

此外,2023年夏季西北太平洋和南海海域共有10個(gè)熱帶氣旋生成,較常年同期(11個(gè))略偏少,其中有2個(gè)登陸我國(guó)(分別為2304號(hào)臺(tái)風(fēng)泰利和2305號(hào)臺(tái)風(fēng)杜蘇芮),較常年同期(4.8個(gè))明顯偏少。

3 2023年夏季東北華北降水偏多成因分析

3.1 季節(jié)平均的大尺度環(huán)流背景

注:圖b中紅色等值線表示氣候平均5880 gpm。

3.2 京津冀盛夏降水異常偏多的成因

2023年夏季,我國(guó)中東部主要多雨區(qū)位于東北、華北等地區(qū),但二者的異常成因并不相同。對(duì)華北南部地區(qū)而言,7月底至8月初的臺(tái)風(fēng)外圍環(huán)流和西太副高的配置起到了最為直接的貢獻(xiàn)。7月28日,5號(hào)臺(tái)風(fēng)杜蘇芮以強(qiáng)臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度登陸福建,此后一路北上,受其殘余環(huán)流的影響,7月29日至8月1日,京津冀地區(qū)發(fā)生了一次罕見的極端暴雨過程(圖5a),4 d過程累計(jì)降水量為178.1 mm,較常年同期(23.7 mm)偏多651.5%,超過京津冀地區(qū)夏季降水常年值(338.7 mm)的一半。圖5b給出了京津冀地區(qū)6月1日至8月31日累計(jì)降水曲線及氣候態(tài)?？梢钥闯?6月1日至7月28日,京津冀累計(jì)降水量為149.6 mm,較常年同期偏少26%,但隨著臺(tái)風(fēng)影響下極端降水過程的展開,截至7月30日累計(jì)降水已超過對(duì)應(yīng)氣候態(tài)的21%,至7月31日超過40%。若使用逐日降水量氣候態(tài)代替本次極端降水過程,則截至8月31日京津冀累計(jì)降水量都位于氣候態(tài)之下(圖略)。

圖5 京津冀地區(qū)2023年(a)7月29日至8月1日累計(jì)降水量空間分布,(b)6月1日至8月31日累計(jì)降水曲線及氣候態(tài)

本次極端暴雨過程具有典型的天氣學(xué)成因。圖6給出了7月29日至8月1日平均500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)和850 hPa風(fēng)場(chǎng)?？梢钥闯?西太副高明顯西伸北抬,形成一個(gè)控制在華北北部上空的高壓壩。當(dāng)臺(tái)風(fēng)杜蘇芮殘渦北上時(shí),受該高壓壩阻擋停滯,同時(shí)伴有臺(tái)風(fēng)卡努水汽的協(xié)同作用,使得低層強(qiáng)盛的東南風(fēng)急流源源不斷向華北地區(qū)輸送水汽,暴雨區(qū)南邊界和東邊界均為水汽凈流入(張芳華等,2023)。同時(shí),地形作用也是本次極端暴雨過程的主要原因之一(楊曉亮等,2023)。水汽輸送在太行山東麓強(qiáng)迫抬升,形成強(qiáng)水汽輻合和垂直輸送中心,并穩(wěn)定維持。

注:紅、藍(lán)等值線分別為本次過程及氣候態(tài)5880 gpm線。

由于2023年夏季華北南部降水異常偏多主要是本次天氣過程所致,天氣學(xué)角度的成因診斷本文在此不作詳細(xì)分析。

3.3 黑龍江吉林盛夏降水異常偏多的成因

從圖1可以看出,2023年夏季東北大部降水明顯偏多,黑龍江和吉林尤為顯著。統(tǒng)計(jì)表明,夏季兩個(gè)省平均降水量為449 mm,較常年同期偏多23%,其中盛夏降水偏多32%,均位列1961年以來歷史第四位。因此本文主要分析盛夏時(shí)段黑龍江和吉林兩個(gè)省降水異常偏多的成因。

前文分析指出,2023年夏季西太副高整體略偏北。傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)模型表明,當(dāng)西太副高偏北時(shí),華北和東北南部易多雨(趙振國(guó),1999)。但對(duì)比圖1b可知,2023年夏季華北北部和遼寧降水并非偏多。事實(shí)上,副高僅8月偏北明顯,6—7月均接近正常(圖4e)。盛夏東北北部和東部降水明顯偏多的直接原因是經(jīng)向水汽輸送異常強(qiáng)大,這一特征從圖4c可以看出。在東北上空有一個(gè)異常明顯的氣旋式距平環(huán)流中心,對(duì)應(yīng)于冷渦較強(qiáng),冷渦東側(cè)為很強(qiáng)的南風(fēng)水汽輸送。對(duì)東北地區(qū)而言,強(qiáng)的南風(fēng)水汽輸送是其多雨最直接的原因(Gao and Gao,2018;Xu et al,2023)。圖7a給出了1981—2023年盛夏(35°～45°N、125°～140°E)區(qū)域平均的850 hPa經(jīng)向風(fēng)距平?？梢钥闯?2023年經(jīng)向風(fēng)速為1981年以來最強(qiáng)。事實(shí)上,2023年盛夏東北東側(cè)異常偏強(qiáng)的水汽輸送并非僅僅出現(xiàn)在對(duì)流層低層。圖7b給出了1000～100 hPa沿125°～140°E平均經(jīng)向風(fēng)和距平垂直-緯度剖面圖,可以看到強(qiáng)南風(fēng)及南風(fēng)距平中心位于對(duì)流層中高層。從距平看,850～200 hPa均為正距平中心。這表明,2023年盛夏東北東側(cè)的強(qiáng)南風(fēng)水汽輸送位于整個(gè)對(duì)流層,也即整層水汽輸送強(qiáng)盛,造成了黑龍江和吉林顯著多雨。

圖7 (a)1981—2023年逐年盛夏(35°～45°N、125°～140°E)區(qū)域平均850 hPa經(jīng)向風(fēng)距平,(b)2023年盛夏125°～140°E平均經(jīng)向風(fēng)(等值線,單位:m·s-1)及距平(填色)垂直剖面

經(jīng)向水汽輸送的異常強(qiáng)大與位于朝鮮半島及以東、西太副高主體北側(cè)的異常強(qiáng)的高度場(chǎng)正距平中心,即小笠原高壓(Enomoto et al,2003)有密切關(guān)聯(lián)。統(tǒng)計(jì)表明,2023年盛夏(35°～50°N、140°～170°E)區(qū)域的位勢(shì)高度場(chǎng)亦極為強(qiáng)盛,為1981年以來歷史第二強(qiáng),僅次于2016年。研究表明,小笠原高壓具有相當(dāng)?shù)恼龎航Y(jié)構(gòu),貫穿整個(gè)對(duì)流層(Enomoto et al,2003),與對(duì)流層中層的高壓中心相對(duì)應(yīng),在對(duì)流層低層日本海及以東地區(qū)出現(xiàn)了明顯的反氣旋式環(huán)流異常。在其引導(dǎo)下,源自西北太平洋的豐沛水汽源源不斷輸送至我國(guó)東北地區(qū),給該地區(qū)降水異常偏多創(chuàng)造了有利條件。

已有研究發(fā)現(xiàn),初夏巴倫支海海冰密集度減小造成的近地表異常熱力條件往往會(huì)激發(fā)巴倫支海地區(qū)的異常上升運(yùn)動(dòng),從而引發(fā)經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流,以波列的形式延伸到中緯度地區(qū);該波列向南傳播,并在里海上空形成異常下沉運(yùn)動(dòng),進(jìn)一步誘發(fā)緯向翻轉(zhuǎn)環(huán)流,表現(xiàn)出東西向的波列,即絲綢之路遙相關(guān)型。絲綢之路遙相關(guān)型沿副熱帶急流向東傳播至東亞,并在朝鮮半島至日本上空附近引起反氣旋式環(huán)流異常,即小笠原高壓(Enomoto et al,2003;He et al,2018;Han et al,2021)。由圖8可見,2023年6月,巴倫支海海冰密集度較常年同期明顯偏低,70°～90°N、0°～60°E區(qū)域平均標(biāo)準(zhǔn)化海冰密集度指數(shù)為-1.14。2023年夏季,歐亞中緯度地區(qū)200 hPa經(jīng)向風(fēng)距平場(chǎng)呈現(xiàn)清晰的南風(fēng)和北風(fēng)交錯(cuò)分布的結(jié)構(gòu),里海北部、巴爾喀什湖、貝加爾湖以南、朝鮮半島以北分別為“-+-+”的經(jīng)向風(fēng)異常,這與絲綢之路遙相關(guān)型負(fù)位相的典型模態(tài)基本相符。因此,2023年初夏巴倫支海海冰密集度明顯偏低,通過熱力作用激發(fā)絲綢之路遙相關(guān)型負(fù)位相,進(jìn)而造成其下游小笠原高壓的顯著增強(qiáng),是導(dǎo)致盛夏我國(guó)東北降水異常偏多的重要原因。

圖8 1982—2023年6月巴倫支海海冰密集度標(biāo)準(zhǔn)化序列

另一方面,局地下墊面海溫?zé)崃ψ饔靡彩侨毡竞|部位勢(shì)高度異常偏強(qiáng)的原因之一。盛夏全球海溫監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,2023年7—8月在北太平洋地區(qū)均為海溫正距平,其中在北太平洋西側(cè)也即黑潮及其延伸體地區(qū)為超過1℃的正距平中心。在上述位勢(shì)高度正距平區(qū),即35°～50°N、140°～170°E區(qū)域下方,區(qū)域平均盛夏海溫距平為1.8℃,是1981年以來最高值。暖海溫的熱力效應(yīng)使得對(duì)流層熱力膨脹,加強(qiáng)了位勢(shì)高度場(chǎng)的同時(shí),也增強(qiáng)了正位勢(shì)高度中心西側(cè)的南風(fēng)分量。這可能是2023年盛夏東北東部經(jīng)向水汽輸送異常偏強(qiáng)進(jìn)而導(dǎo)致黑龍江和吉林顯著多雨的另一個(gè)原因。

4 結(jié)論與討論

2023年夏季,全國(guó)平均降水量較常年同期略偏少,但較2022年同期明顯增多。空間上我國(guó)中東部降水整體呈“北多南少”的分布格局,降水明顯偏多的區(qū)域主要集中在東北和華北等地區(qū),其中松花江、海河流域汛情嚴(yán)重;西北地區(qū)大部降水明顯偏少,其中新疆降水量為1961年以來歷史最少。季節(jié)進(jìn)程上,降水表現(xiàn)出“前少后多”的階段性特征,本文詳細(xì)提供了我國(guó)東部季風(fēng)區(qū)雨季進(jìn)程起訖時(shí)間和強(qiáng)度的精細(xì)化特征。2023年夏季,全國(guó)平均氣溫位列1961年以來歷史第二位,僅次于2022年同期,北方高溫日數(shù)異常偏多,京津冀魯較常年偏多1倍以上,內(nèi)蒙古西部及新疆等地高溫日數(shù)也超過常年值的7成,上述地區(qū)均打破各自高溫歷史紀(jì)錄。

2023年夏季,東亞副熱帶夏季風(fēng)強(qiáng)度較常年略偏強(qiáng),500 hPa位勢(shì)高度距平場(chǎng)上歐亞中高緯整體呈“兩槽一脊”的分布型,環(huán)流經(jīng)向度較小,有利于我國(guó)大部氣溫偏高,尤其是北方地區(qū)。夏季西太副高偏強(qiáng)、偏西,南北位置在6—7月接近常年,8月偏北顯著。但對(duì)流層低層從菲律賓以東—東?！S海區(qū)域整體表現(xiàn)為異常氣旋式距平環(huán)流,與對(duì)流層中層的位勢(shì)高度異常特征并不完全匹配,我國(guó)東部地區(qū)受氣旋式環(huán)流西側(cè)異常偏北風(fēng)的影響,整體的水汽輸送及輻合條件較差,不利于夏季降水偏多,尤其是長(zhǎng)江中下游以南地區(qū)。

2023年夏季華北南部降水異常偏多的原因主要是7月底至8月初的雙臺(tái)風(fēng)外圍環(huán)流和副高異常形態(tài)相配合所致。這一時(shí)期副高明顯西伸北抬,形成一個(gè)控制在華北北部上空的高壓壩。當(dāng)臺(tái)風(fēng)杜蘇芮殘渦北上時(shí),受該高壓壩阻擋停滯,同時(shí)伴有臺(tái)風(fēng)卡努水汽的協(xié)同作用,使得低層強(qiáng)盛的東南風(fēng)急流源源不斷向華北地區(qū)輸送水汽,同時(shí)太行山東麓地形也造成強(qiáng)迫抬升,形成強(qiáng)水汽輻合和垂直輸送中心,并穩(wěn)定維持。

東北北部和東部盛夏降水明顯偏多的直接原因則是東北東側(cè)經(jīng)向水汽輸送在整個(gè)對(duì)流層都異常強(qiáng)大。盛夏35°～45°N、125°～140°E區(qū)域平均的850 hPa 經(jīng)向風(fēng)距平為1981年以來最強(qiáng),這和盛夏位于朝鮮半島及以東、西太副高主體北側(cè)異常強(qiáng)的小笠原高壓密切相關(guān),小笠原高壓具有相當(dāng)?shù)恼龎航Y(jié)構(gòu),貫穿整個(gè)對(duì)流層。其異常偏強(qiáng)一方面可能與初夏巴倫支海海冰密集度減小有關(guān),該地區(qū)海冰的減少可以通過絲綢之路遙相關(guān)波列沿副熱帶急流向東傳播至東亞,并在朝鮮半島至日本上空附近引起反氣旋式環(huán)流異常;另一方面,黑潮區(qū)附近局地的下墊面海溫?zé)崃ψ饔靡矠?981年以來最高值,通過熱力膨脹加強(qiáng)上空位勢(shì)高度場(chǎng)的同時(shí)增強(qiáng)了正位勢(shì)距平高度中心西側(cè)的南風(fēng)分量。

2023年夏季,我國(guó)中東部地區(qū)雨型分布并不具有傳統(tǒng)的雨型特征,與前人研究中提出的三類或四類雨型(趙振國(guó),1999;孫林海等,2005)均存在著較大差異。一般情況下,華北地區(qū)降水偏多,則往往長(zhǎng)江中下游降水偏少,華南降水偏多,自北向南形成“+-+”的三極子型降水模態(tài)。但2023年夏季,華北南部降水偏多明顯,長(zhǎng)江中下游部分地區(qū)也同樣偏多達(dá)2～5成,而華南地區(qū)降水偏少,這與傳統(tǒng)雨帶分布特征和規(guī)律認(rèn)知不符。實(shí)際上,在今年的汛期降水預(yù)測(cè)中,多個(gè)傳統(tǒng)預(yù)測(cè)信號(hào)對(duì)汛期降水的指示意義均與實(shí)況出現(xiàn)了較大偏差,例如無論是冬季的三峰拉尼娜事件還是夏季的暖海溫快速發(fā)展、北大西洋三極子負(fù)位相等,其影響均和歷史資料統(tǒng)計(jì)不符,這對(duì)傳統(tǒng)的物理統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)模型提出了很大的挑戰(zhàn),也表明需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)全球變暖背景下傳統(tǒng)汛期降水影響因子及影響途徑新變化開展深入分析。