2019年春季海南島異常高溫成因分析

邢彩盈，吳勝安，胡德強(qiáng)，朱晶晶

(1.海南省南海氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海南 ?？?570203；2.海南省氣候中心，海南 ?？?570203)

引 言

全球氣候變暖會(huì)造成不同尺度區(qū)域天氣和極端氣候事件的發(fā)生概率顯著變化。近年來(lái)，中國(guó)大范圍破紀(jì)錄高溫事件接連發(fā)生，極端高溫天氣給社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生活等造成嚴(yán)重的影響和損失，其作為一種嚴(yán)重的氣象災(zāi)害已引起社會(huì)各界的關(guān)注。有氣象記錄以來(lái)海南島高溫日數(shù)、高溫?zé)崂耸录l次均呈顯著增加趨勢(shì)，2000年以后增多尤為突出[1]。持續(xù)高溫天氣不僅會(huì)加劇干旱災(zāi)害，造成海南荔枝、芒果、黃皮等經(jīng)濟(jì)作物減產(chǎn)，也會(huì)加大海南電網(wǎng)的用電負(fù)荷，嚴(yán)重影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生活。

國(guó)內(nèi)外研究表明極端高溫事件的發(fā)生往往與大氣環(huán)流異常變化有關(guān)，西太平洋副熱帶高壓(簡(jiǎn)稱“西太副高”)活動(dòng)異常是導(dǎo)致我國(guó)高溫事件發(fā)生的主要原因。如2003年我國(guó)南方地區(qū)出現(xiàn)大范圍長(zhǎng)時(shí)間高溫，就與西太副高持續(xù)加強(qiáng)西伸密切相關(guān)[2-3]。2013年夏季南方持續(xù)異常高溫也是由于西太副高異常偏強(qiáng)偏西且持續(xù)穩(wěn)定控制長(zhǎng)江中下游地區(qū)，其控制區(qū)內(nèi)盛行大范圍異常下沉運(yùn)動(dòng)[4-6]。一方面，西太副高與其他環(huán)流系統(tǒng)的相互作用會(huì)加速高溫事件的發(fā)展。如熱帶和中緯度西風(fēng)帶環(huán)流配置使得西太副高異常西伸并與大陸暖高壓連通，川渝受高壓控制進(jìn)而形成罕見高溫[7-8]。持續(xù)異常偏強(qiáng)西太副高及其與向東伸展的南亞高壓和偏北的西風(fēng)急流相互作用造成我國(guó)華中夏季高溫[9-11]。西太副高偏南、東亞夏季風(fēng)偏弱以及東亞副熱帶急流偏南更促使夏季華南極端高溫產(chǎn)生[12]，而西太副高偏南偏強(qiáng)也與東亞阻塞高壓偏強(qiáng)有關(guān)[13]。另一方面，海洋熱狀況也會(huì)直接或間接影響西太副高異常變化，進(jìn)而導(dǎo)致極端高溫事件。西伸加強(qiáng)的西太副高主要外強(qiáng)迫因子是前期赤道中東太平洋的偏暖以及熱帶印度洋一致偏暖，其中后者的作用更加持續(xù)和顯著[14]。夏季赤道印度洋海盆一致性增溫主要是通過(guò)激發(fā)的暖性開爾文波，在西北太平洋和我國(guó)南方低層激發(fā)出反氣旋異常環(huán)流[15-17]，同時(shí)還通過(guò)海氣相互作用影響印度洋—西太平洋上空的哈德萊環(huán)流圈[18-19]，從而使得西太副高加強(qiáng)西伸，導(dǎo)致南方極端高溫事件頻發(fā)。研究表明，前期秋冬季赤道中東太平洋海溫異常對(duì)菲律賓反氣旋具有重要的影響，但到了春夏季這種作用逐漸減弱，尤其夏季菲律賓反氣旋的維持主要受印度洋海溫異常的影響[20-21]。黑潮區(qū)和北半球西風(fēng)漂流區(qū)海溫異常偏高也有利于西太副高加強(qiáng)西伸[22]。西太副高長(zhǎng)時(shí)間維持強(qiáng)度偏強(qiáng)、位置偏西偏南的態(tài)勢(shì)是海南春夏季持續(xù)性異常高溫天氣的主要原因[23-25]。然而關(guān)于海南異常高溫氣候?qū)W機(jī)理成因的研究仍不夠深入，現(xiàn)有成果仍不能滿足當(dāng)下氣候預(yù)測(cè)及服務(wù)需求。2019年春季海南島出現(xiàn)了多次范圍廣、強(qiáng)度強(qiáng)的持續(xù)性極端高溫天氣，多地高溫日數(shù)、極端最高氣溫等突破歷史極值，然而對(duì)其海氣異常背景、成因機(jī)理尚未明確，因此本文從大氣環(huán)流異常、海溫強(qiáng)迫及其對(duì)環(huán)流的影響等角度揭示2019年春季異常高溫的可能成因，以期為提升海南高溫天氣的短期預(yù)測(cè)水平提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

所用資料包括：(1)1966—2019年海南島18個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站逐日最高氣溫?cái)?shù)據(jù)[26]；(2)1966—2019年NCEP/NCAR全球逐日、逐月再分析資料[27]，包括位勢(shì)高度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)、相對(duì)濕度場(chǎng)、向外長(zhǎng)波輻射(outgoing longwave radiation，OLR)、垂直速度等，水平分辨率為2.5°×2.5°；(3)1966—2019年NOAA ERSST V4b逐月海表面溫度[28](sea surface temperature，SST)，水平分辨率為2°×2°；(4)國(guó)家氣候中心的氣候系統(tǒng)監(jiān)測(cè)指數(shù)集資料(https://cmdp.ncc-cma.net/Monitoring/cn_index_130.php)，包括西太副高特征指數(shù)[29]、關(guān)鍵區(qū)海溫指數(shù)[30]。

定義日最高氣溫大于等于35 ℃為1個(gè)高溫日，日最高氣溫大于等于38 ℃為1個(gè)極端高溫日，某站日最高氣溫大于等于35 ℃且持續(xù)3 d以上的高溫天氣稱為該站1 次高溫?zé)崂耸录32]，不同等級(jí)熱浪判別標(biāo)準(zhǔn)[1]如表1所示。海南島區(qū)域高溫天氣過(guò)程定義如下：18個(gè)國(guó)家氣象觀測(cè)站中只要有一個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)高溫且至少存在3個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)連續(xù)2 d或以上的高溫，其中以首先出現(xiàn)高溫的當(dāng)日作為高溫開始日，以各站點(diǎn)均未出現(xiàn)高溫的前一日為高溫結(jié)束日。

表1 高溫?zé)崂耸录燃?jí)判別標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Classification criteria of grade of high temperature and heatwave events

利用合成分析、相關(guān)分析[21,33]等方法，著眼于西太副高的異常變化特征，分析其與高低層環(huán)流、熱帶對(duì)流等之間的關(guān)系，進(jìn)一步探討海溫異常特征及其對(duì)西太副高的影響，分析2019年海南島春季異常高溫的成因。

文中附圖涉及的地圖基于國(guó)家測(cè)繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為GS(2016)1594號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，底圖無(wú)修改。

2 高溫異常特征

圖1為2019年春季海南島高溫日數(shù)和極端最高氣溫空間分布。可以看出，高溫日數(shù)呈西北多東南少的空間分布，高值區(qū)集中在西北部，超過(guò)15 d，其中昌江、澄邁、儋州、白沙大于等于30 d，昌江最多(40 d)；低值區(qū)分布在沿海地區(qū)。春季極端高溫日數(shù)也呈類似的空間分布特征(圖略)，且澄邁、臨高、昌江和白沙春季極端高溫日數(shù)均突破當(dāng)?shù)貧v史同期極值。西北部和中部部分地區(qū)極端最高氣溫均超過(guò)38.0 ℃，其中臨高(41.0 ℃，4月20日)突破當(dāng)?shù)啬陿O端最高氣溫歷史極值，海口極端最高氣溫(38.9 ℃，5月19日)突破當(dāng)?shù)?月極端最高氣溫歷史極值。

圖1 2019年春季海南島高溫日數(shù)(a，單位：d)和極端最高氣溫(b，單位：℃)空間分布Fig.1 Spatial distributions of high temperature days (a,Unit:d) and extremely high temperature (b,Unit: ℃) in the Hainan Island in spring 2019

圖2為1966—2019年春季海南島全島平均高溫日數(shù)、極端高溫日數(shù)和最高氣溫的年際變化?？梢钥闯觯?019年高溫日數(shù)14.7 d，較常年偏多6.6 d，位居1966年以來(lái)歷史第4高位；2019年極端高溫日數(shù)2.9 d，較常年偏多2.4 d，為1966年以來(lái)歷史同期最多。2019年春季最高氣溫突破1966年以來(lái)歷史同期最高值，除瓊海外，其余各縣(市)最高氣溫均位居1966年以來(lái)歷史同期前3高位。綜上所述，2019年春季海南島高溫具有極端高溫日數(shù)多、最高氣溫高的特點(diǎn)。

圖2 1966—2019年春季海南島全島平均高溫日數(shù)、極端高溫日數(shù)(a)和最高氣溫(b)的年際變化Fig.2 The inter-annual variation of high temperature days, extremely high temperature days (a) and maximum temperature (b) averaged over the Hainan Island in spring from 1966 to 2019

圖3為2019年海南島全島平均春季各月高溫日數(shù)、極端高溫日數(shù)與氣候態(tài)的對(duì)比?？梢钥闯觯?019年3月高溫日數(shù)較常年略偏少，但4月和5月均顯著偏多，各月極端高溫日數(shù)均較氣候態(tài)明顯偏多。

圖3 2019年春季各月海南島全島平均月高溫日數(shù)、極端高溫日數(shù)與氣候態(tài)的對(duì)比Fig.3 The comparison of monthly high temperature days, extremely high temperature days in spring 2019 and climate state averaged over the Hainan Island

圖4 為2019年3月1日至5月31日海南島逐日高溫站數(shù)、極端高溫站數(shù)和全島平均日最高氣溫變化。可以看出，2019年春季高溫過(guò)程始于3月下旬，但持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng)，持續(xù)性高溫過(guò)程主要集中在4—5月，其中4月17—30日、5月12—21日出現(xiàn)了覆蓋范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、極端高溫高的高溫過(guò)程。4月17—30日高溫過(guò)程中，全島平均日最高氣溫基本維持在34.0 ℃以上，西北部平均日最高氣溫高達(dá)38.0 ℃，極端高溫站數(shù)較多，其中臨高、澄邁和昌江日最高氣溫超過(guò)39.8 ℃，全島共6個(gè)縣(市)出現(xiàn) 8～14 d的重度高溫?zé)崂耸录?個(gè)縣(市)出現(xiàn)輕到中度高溫?zé)崂耸录?月12—21日高溫過(guò)程中，全島平均日最高氣溫大于34.0 ℃，最高達(dá)37.0 ℃，18—20日高溫基本覆蓋整個(gè)海南島，其中臨高、澄邁和昌江日最高氣溫達(dá)39.5 ℃及以上，8個(gè)縣(市)出現(xiàn)了6～9 d的中到重度高溫?zé)崂耸录?個(gè)縣(市)出現(xiàn)輕度高溫?zé)崂耸录?/p>

圖4 2019年3月1日至5月31日海南島逐日高溫站數(shù)、極端高溫站數(shù)和全島平均日最高氣溫變化Fig.4 The variation of daily high temperature stations, extremely high temperature stations and average maximum temperature in the Hainan Island from March 1 to May 31 in 2019

綜上所述，2019年春季海南島異常高溫天氣的特點(diǎn)是極端高溫日數(shù)多、平均最高氣溫高、高溫覆蓋范圍廣。

3 海氣異常特征及成因

3.1 大氣環(huán)流異常特征

圖5為2019年春季500 hPa位勢(shì)高度及其距平場(chǎng)?？梢钥闯?，2019年春季東亞地區(qū)500 hPa位勢(shì)高度距平場(chǎng)呈北低南高的分布特征，我國(guó)大部分地區(qū)為正位勢(shì)高度距平；西太副高呈東西向帶狀分布，其面積較常年偏大、強(qiáng)度偏強(qiáng)、位置偏西，588 dagpm線所包圍范圍較常年明顯偏大，586 dagpm線北擴(kuò)至華南南部地區(qū)，整個(gè)海南島上空處在西太副高主體控制下，盛行異常的下沉氣流，同時(shí)抑制對(duì)流云發(fā)展，使得海南島降雨偏少，出現(xiàn)晴熱少雨的天氣。

圖5 2019年春季500 hPa位勢(shì)高度(等值線)及其距平場(chǎng)(陰影)(單位：dagpm)(黑色粗實(shí)等值線為2019年586 dagpm和588 dagpm線，紅色粗虛等值線為586 dagpm和588 dagpm氣候態(tài))Fig.5 The 500 hPa geopotential height (isolines) and its anomaly field (the shaded) in spring 2019 (Unit: dagpm)(the black thick solid isolines for 586 dagpm and 588 dagpm in 2019, red thick dashed isolines for climate state of 586 dagpm and 588 dagpm)

從2019年春季500 hPa位勢(shì)高度15°N—22°N的平均經(jīng)度-時(shí)間剖面[圖6(a)]可以看出，整個(gè)春季西太副高都表現(xiàn)出較常年明顯西伸的特征。3月上旬西太副高主要位于135°E 以東，3月中旬至下旬出現(xiàn)階段性西伸，588 dagpm線位置伸至110°E附近；4月中旬前期至4月末西太副高較常年明顯西伸擴(kuò)展，588 dagpm線最大西伸經(jīng)度跨過(guò)90°E，海南島受副高主體控制，出現(xiàn)高溫天氣過(guò)程；5月中旬西太副高再一次明顯向西擴(kuò)展，西伸脊點(diǎn)較常年明顯偏西，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定在海南島上空，588 dagpm線基本跨過(guò)90°E，5月中旬后海南島出現(xiàn)明顯的大范圍高溫天氣過(guò)程。另外，從2019年春季500 hPa位勢(shì)高度115°E—125°E的平均緯度-時(shí)間剖面[圖6(b)]可以看出，除了季節(jié)性北抬特征外，2019年588 dagpm線較常年明顯偏北，其所包圍的范圍較常年偏大；其間西太副高主要經(jīng)歷了4次明顯的北抬，西太副高北界跨過(guò)20°N，每次北抬都與海南島階段性高溫天氣過(guò)程相對(duì)應(yīng)，尤其是4月17—30日、5月12—21日，海南島處在偏強(qiáng)的西太副高主體控制下，先后出現(xiàn)明顯高溫過(guò)程。

圖6 2019年3月1日至5月31日500 hPa位勢(shì)高度(單位：dagpm)15°N—22°N平均的經(jīng)度-時(shí)間剖面(a)和115°E—125°E平均的緯度-時(shí)間剖面(b)(實(shí)等值線為2019年588 dagpm線，虛等值線為588 dagpm線氣候態(tài))Fig.6 Longitude-time cross-section averaged over 15°N-22°N (a) and latitude-time cross-section averaged over 115°E-125°E (b) of 500 hPa geopotential height (Unit: dagpm) from March 1 to May 31 in 2019(the solid isolines for 588 dagpm in 2019, the dashed isolines for climate state of 588 dagpm)

1966—2019年春季高溫日數(shù)與西太副高的強(qiáng)度、面積、西伸脊點(diǎn)的相關(guān)系數(shù)分別為0.50、0.56和-0.66，均通過(guò)α=0.01的顯著性檢驗(yàn)，即便去除了年代際變化趨勢(shì)，兩兩間相關(guān)系數(shù)仍能通過(guò)α=0.01的顯著性檢驗(yàn)。分析前冬西太副高各特征指數(shù)分別與春季高溫日數(shù)的相關(guān)系數(shù)發(fā)現(xiàn)亦通過(guò)α=0.01的顯著性檢驗(yàn)?？梢姡杭疚魈备呤谴杭靖邷氐闹鲗?dǎo)系統(tǒng)，同時(shí)前冬西太副高是春季高溫預(yù)測(cè)的一個(gè)重要前期信號(hào)。當(dāng)前冬至春季西太副高異常偏大、偏強(qiáng)、位置偏西時(shí)，異常下沉增溫作用容易導(dǎo)致海南島春季高溫的發(fā)生發(fā)展。

2019年春季200 hPa緯向風(fēng)及其距平場(chǎng)[圖7(a)]上，西風(fēng)急流(緯向風(fēng)u≥30 m·s-1)強(qiáng)度較常年偏強(qiáng)，急流中心最大值達(dá)50 m·s-1，0 m·s-1緯向風(fēng)線較常年偏北2～3個(gè)緯度。200 hPa散度距平場(chǎng)[圖7(b)]上，西風(fēng)急流區(qū)南側(cè)為負(fù)散度距平場(chǎng)，對(duì)應(yīng)為高空輻合(匹配有下沉運(yùn)動(dòng))?？梢?，春季中高緯西風(fēng)急流偏強(qiáng)時(shí)，一方面西太副高北側(cè)受高層偏強(qiáng)的西風(fēng)氣流引導(dǎo)，另一方面急流區(qū)配合有加強(qiáng)的下沉運(yùn)動(dòng)[34]。這種形勢(shì)有利于西太副高西伸加強(qiáng)。

圖7 2019年春季200 hPa緯向風(fēng)(等值線)及其距平場(chǎng)(陰影)(單位：m·s-1)(a，粗實(shí)等值線為2019年0、30 m·s-1線，粗虛等值線為0、30 m·s-1線的氣候態(tài))和200 hPa散度距平場(chǎng)(b，單位：10-6 s-1)Fig.7 The 200 hPa zonal wind (isolines) and its anomaly field (the shaded) (Unit: m·s-1)(a, thick solid isolines for 0 and 30 m·s-1 in 2019, thick dashed isolines for climate state of 0 and 30 m·s-1) and 200 hPa divergence anomaly field (b, Unit: 10-6 s-1) in spring 2019

3.2 熱力異常特征

圖8為2019年春季850 hPa溫度、風(fēng)和溫度平流距平場(chǎng)分布?？梢钥闯?，南海南部海域低層存在反氣旋式異常環(huán)流，海南島受該異常環(huán)流前部西南風(fēng)控制，這與500 hPa西太副高偏大偏強(qiáng)的特征相對(duì)應(yīng)，同時(shí)也說(shuō)明春季西太副高較深厚、強(qiáng)度穩(wěn)定。另外，我國(guó)西南地區(qū)的西南側(cè)存在一個(gè)高溫異常中心，西南地區(qū)存在明顯的暖平流距平中心，結(jié)合海南島上空異常西南風(fēng)來(lái)看，這種溫度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)的配置有利于高溫異常中心相對(duì)較暖的空氣向海南地區(qū)輸送，海南島受異常暖平流控制，溫度平流距平場(chǎng)也顯示海南地區(qū)暖平流較常年偏強(qiáng)，暖平流輸送有利于局地溫度升高，容易形成海南高溫天氣。

圖8 2019年春季850 hPa溫度(等值線，單位：K)、風(fēng)(風(fēng)矢，單位：m·s-1)和溫度平流(陰影，單位：105 K·s-1)距平場(chǎng)分布Fig.8 Distribution of anomaly field of 850 hPa temperature (isolines, Unit: K), wind (wind vectors, Unit: m·s-1) and temperature advection (the shaded, Unit: 105 K·s-1) in spring 2019

圖9為2019年春季OLR及其距平場(chǎng)分布?？梢钥闯觯瑹釒魈窖蟮貐^(qū)尤其是南?！坡少e地區(qū)OLR值較常年顯著偏高，即南?！坡少e地區(qū)上空對(duì)流活動(dòng)較常年明顯偏弱。計(jì)算南?！坡少e地區(qū)(115°E—130°E、0°—18°N)平均OLR值與西太副高強(qiáng)度、面積和西伸脊點(diǎn)的相關(guān)系數(shù)分別為0.40、0.41和-0.51，均通過(guò)α=0.01顯著性檢驗(yàn)。有研究也指出熱帶西太平洋暖池上空對(duì)流活動(dòng)影響西太副高的位置與強(qiáng)度[35]。2019年春季南海—菲律賓地區(qū)對(duì)流活動(dòng)偏弱，一定程度上促使西太副高加強(qiáng)西伸，穩(wěn)定盤踞在海南島上空，其加強(qiáng)的下沉增溫作用有利于海南島持續(xù)高溫天氣發(fā)生。

圖9 2019年春季OLR(等值線)及其距平場(chǎng)(陰影)分布(單位：W·m-2)Fig.9 Distribution of OLR (isolines) and its anomaly field (the shaded) in spring 2019 (Unit: W·m-2)

3.3 海溫異常特征及其對(duì)環(huán)流的影響

圖10為2019年及2000年以來(lái)春季異常高溫年前期秋季、冬季和同期春季海溫距平場(chǎng)。可以看出，2018年秋季、2019年冬季和春季熱帶中東太平洋持續(xù)偏暖，其中秋冬季最明顯，海溫正距平主要集中在熱帶中太平洋，其中心值超過(guò)1 ℃，春季正距平值減小，通過(guò)Nio3.4指數(shù)可以發(fā)現(xiàn)2018年秋季開始至2019年春季熱帶中東太平洋已形成一次El Nio事件，Nio3.4指數(shù)在秋末冬初達(dá)峰值[36]；熱帶印度洋全區(qū)一致偏暖，且海溫正距平隨季節(jié)逐漸增大，其中熱帶印度洋西部海域偏暖最明顯，其海溫距平中心值均超過(guò)1 ℃；南海海域隨季節(jié)其異常偏暖程度也逐漸加強(qiáng)，春季海溫距平中心值超過(guò)1 ℃。2000年以來(lái)春季出現(xiàn)異常高溫年份(2005、2010、2014、2015、2016年)前期秋冬季和同期春季熱帶中東太平洋海溫正距平在冬季達(dá)到峰值后隨季節(jié)逐漸減小，而熱帶印度洋全區(qū)一致海溫正距平則逐漸增高，在春季達(dá)最大，但其變化幅度相對(duì)平緩。

圖10 2019年(a、c、e)及2000年以來(lái)春季異常高溫年(b、d、f)前期秋季(a、b)、冬季(c、d)和同期春季(e、f)海溫距平場(chǎng)(單位：℃)Fig.10 The SST anomaly fields in previous autumn (a,b), winter (c,d) and spring (e,f) in 2019 (a,c,e) and in anomalously high temperature years since 2000 (b,d,f) (Unit: ℃)

近54 a來(lái)海南島春季高溫日數(shù)與前期秋季、冬季和同期春季全球海溫場(chǎng)和關(guān)鍵海區(qū)海溫指數(shù)的相關(guān)性顯示，主要的影響區(qū)域集中在熱帶印度洋和熱帶中東太平洋地區(qū)，其中，與同期春季熱帶印度洋全區(qū)一致海溫模態(tài)(Indian Ocean basin-wide，IOBW)指數(shù)、秋冬季熱帶中太平洋Nio4海溫指數(shù)的相關(guān)系數(shù)最大，均大于0.62。進(jìn)一步分析海南島春季高溫日數(shù)與前期秋季、冬季Nio關(guān)鍵區(qū)海溫指數(shù)和春季IOBW指數(shù)的偏相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，在線性排除El Nio(熱帶印度洋海溫)影響的情況下，高溫日數(shù)與春季熱帶印度洋全區(qū)一致海溫模(秋冬季熱帶中太平洋海溫)仍呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。

大氣環(huán)流的長(zhǎng)期異常變化與海溫異常有著密切關(guān)系，熱帶中東太平洋海溫異常必然會(huì)引起赤道太平洋Walker環(huán)流變化，而海溫對(duì)東亞大氣環(huán)流的影響主要表現(xiàn)在局地Hadley環(huán)流的異常變化[37]。為分析大氣環(huán)流對(duì)熱帶太平洋海溫的響應(yīng)特征，圖11繪出了1981年以來(lái)El Nio、La Nia事件年次年春季及2019年春季5°S—5°N Walker環(huán)流距平場(chǎng)和100°E—120°E Hadley環(huán)流距平場(chǎng)?？梢钥闯?，在El Nio事件年次年春季，赤道地區(qū)150°E以東為大范圍強(qiáng)盛的上升氣流區(qū)，即赤道中、東太平洋地區(qū)為異常的上升運(yùn)動(dòng)，Walker環(huán)流偏弱，熱帶西太平洋至南海地區(qū)上升運(yùn)動(dòng)偏弱；反之，La Nia事件年次年春季W(wǎng)alker環(huán)流偏強(qiáng)，熱帶西太平洋上升運(yùn)動(dòng)有所增強(qiáng)。El Nio事件年次年春季5°N—20°N包含海南島在內(nèi)的南海地區(qū)存在異常的下沉運(yùn)動(dòng)，西太副高高壓脊正處在這深厚的下沉氣流區(qū)，高壓脊線與該異常垂直環(huán)流的下沉支重合，有利于西太副高的加強(qiáng)西伸。反之，La Nia事件年次年春季西太副高活動(dòng)區(qū)域上升運(yùn)動(dòng)偏強(qiáng)，對(duì)應(yīng)西太副高偏弱。2019年春季也表現(xiàn)出類似的對(duì)前期熱帶中東太平洋暖海溫信號(hào)的響應(yīng)特征，赤道地區(qū)Walker環(huán)流偏弱，南海地區(qū)盛行異常下沉氣流，其下沉區(qū)向北延伸超過(guò)20°N，西太副高處在偏強(qiáng)Hadley環(huán)流北側(cè)的下沉氣流區(qū)，有利于其加強(qiáng)西伸。

圖11 1981年以來(lái)El Nio(a、b)、La Nia(c、d)年次年春季及2019年春季(e、f)5°S—5°N Walker環(huán)流距平場(chǎng)(a、c、e， u分量和ω合成)和100°E—120°E Hadley環(huán)流距平場(chǎng)(b、d、f， v分量和ω合成)(u,v分量單位為m·s-1，ω單位為10-2 Pa·s-1；陰影為垂直速度距平)Fig.11 The Walker circulation anomaly fields averaged over 5°S-5°N (a,c,e, composition of u component and ω component) and Hadley circulation anomaly fields averaged over 100°E-120°E (b,d,f, composition of v component and ω component) in subsequent spring of El Nio (a,b) and La Nia (c,d) years since 1981 and in spring 2019 (e,f) (Unit of u and v is m·s-1，Unit of ω is 10-2 Pa·s-1; the shaded for vertical velocity anomaly)

分析IOBW指數(shù)與春季西太副高各特征指數(shù)的相關(guān)性可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是否濾除年代際信號(hào)，兩兩間的相關(guān)系數(shù)均通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，即當(dāng)春季熱帶印度洋全區(qū)一致偏暖時(shí)，對(duì)應(yīng)西太副高面積偏大、強(qiáng)度偏強(qiáng)、位置偏西。熱帶印度洋暖海溫通過(guò)激發(fā)東傳的開爾文波[38]，在孟加拉灣、南海海域產(chǎn)生反氣旋式異常環(huán)流[39-40]，該異常環(huán)流有利于西太副高的加強(qiáng)西伸。

綜上所述，2019年前期秋冬季至春季熱帶中東太平洋、熱帶印度洋的暖海溫異常通過(guò)海氣相互作用、大氣遙相關(guān)等作用，促使春季西太副高加強(qiáng)西伸并控制海南島上空，進(jìn)而造成海南島2019年春季出現(xiàn)極端高溫天氣。

4 結(jié) 論

(1)2019年春季海南島全島極端高溫日數(shù)多、最高氣溫高、高溫覆蓋范圍廣。高溫日數(shù)呈西北多東南少的空間分布特征；全島平均高溫日數(shù)14.7 d，較常年偏多，位居歷史同期第4高位；平均極端高溫日數(shù)和平均最高氣溫均突破歷史同期最高值。其中4月中旬后期至下旬末和5月中旬出現(xiàn)了范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、日最高氣溫高的高溫過(guò)程。

(2)西太副高是2019年海南島春季高溫的主導(dǎo)系統(tǒng)。2019年春季西太副高持續(xù)面積偏大、強(qiáng)度偏強(qiáng)、位置偏西，整個(gè)海南島受副高主體異常偏強(qiáng)的下沉運(yùn)動(dòng)控制，其加強(qiáng)的下沉增溫作用造成海南島出現(xiàn)極端高溫天氣。

(3)2019年春季東亞中高緯地區(qū)西風(fēng)急流偏強(qiáng)，南?！坡少e地區(qū)熱帶對(duì)流活動(dòng)受抑制，均有利于西太副高的加強(qiáng)西伸和穩(wěn)定維持，下沉絕熱增溫作用加強(qiáng)；低層配合異常的西南風(fēng)往海南島的暖平流輸送，使得海南島局地增溫明顯，最終導(dǎo)致高溫發(fā)生發(fā)展。

(4)2018年秋季至2019年春季，熱帶中東太平洋形成一次El Nio事件且秋冬季信號(hào)最顯著，熱帶地區(qū)Walker環(huán)流偏弱，熱帶西太平洋至南海上升運(yùn)動(dòng)偏弱，同時(shí)西太副高處在局地異常Hadley環(huán)流北側(cè)的下沉運(yùn)動(dòng)區(qū)；熱帶印度洋持續(xù)偏暖且春季最顯著。可見，熱帶中東太平洋和熱帶印度洋異常海溫分布均有利于西太副高的加強(qiáng)西伸，并控制整個(gè)海南島區(qū)域，形成極端高溫天氣。