2022年夏季中國高溫環(huán)流異常特征

譚桂容，張祎

摘要：基于美國國家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）全球范圍擴展重建海面溫度資料第5版本（Extended Reconstructed Sea Surface Temperature version 5，ERSSTv5），以及美國國家環(huán)境預(yù)報中心和國家大氣研究中心NCEP（National Centers for Environmental Prediction）/NCAR（National Center for Atmospheric Research）逐月全球再分析資料，采用相關(guān)、回歸、合成及物理量診斷等方法，對2022年夏季中國大范圍高溫相關(guān)環(huán)流異常的可能成因進行了分析。結(jié)果表明：（1）2022年夏季南亞高壓偏強并分別向東、西方向擴展，西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱“副高”）異常偏強西伸。2022夏季為拉尼娜（La Ni?a）年，但熱帶大西洋垂直上升環(huán)流相對西太平洋更強，且熱帶印度洋到西太平洋熱帶垂直上升環(huán)流異常也偏強。（2）2022年熱帶大西洋、印度洋到西太平洋上空垂直環(huán)流異常和La Ni?a共同作用，使得夏季南亞高壓和西太平洋副高極端異常。La Ni?a和印度洋到西太平洋垂直環(huán)流異常有利于南亞高壓和西太平洋副高的偏強西伸；熱帶大西洋環(huán)流異常則既有利于南亞高壓的加強及東擴，也有利于西太平洋副高偏強西伸。（3）印度洋到西太平洋垂直環(huán)流主要通過局地經(jīng)向哈得來（Hadley）環(huán)流影響青藏高原到中國東部的環(huán)流異常，表現(xiàn)為青藏高原到中國東部中低層為顯著的輻散異常；熱帶大西洋則通過引起緯向風(fēng)異常（急流異常），激發(fā)遙相關(guān)波列并向下游傳播，進而影響青藏高原到中國東部地區(qū)的環(huán)流異常。

關(guān)鍵詞：夏季大范圍高溫；南亞高壓；西太平洋副高；遙相關(guān)；環(huán)流異常

中圖分類號：P434;P467? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號：2096-3599（2023）02-0001-00

DOI：10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2023.02.001

Possible causes of circulation anomalies associated with the heat-wave events over China in summer 2022

Tan Guirong1，2， Zhang Yi2

（1. National Demonstration Center for Experimental Atmospheric Science and Environmental Meteorology Education， Nanjing University of Information Science & Technology， Nanjing 210044， China; 2. Key Laboratory of Meteorological Disaster of Ministry of Education， Nanjing University of Information Science & Technology， Nanjing 210044， China）

Abstract： Based on NOAA （National Oceanic and Atmospheric Administration） ERSSTv5 （Extended Reconstructed Sea Surface Temperature version 5） and monthly reanalysis data from NCEP（National Centers for Environmental Prediction）/NCAR（National Center for Atmospheric Research）， the possible causes of the circulation anomalies related to the wide-range heat-wave events in summer （JJA， from June to August） 2022 over China are investigated by correlation， regression， composite analysis， and diagnosis of physical quantities. The results are shown below. （1） The SAH （South Asia high） in JJA 2022 extends eastward and westward， and the WPSH （western Pacific subtropical high） is also strong and extends westward. It is in phase of La Ni?a during summer 2022， but the vertical ascending circulations over the TA （tropical Atlantic） Ocean are stronger than those over the WP （western Pacific）， and the vertical ascending circulations from the TIO （tropical Indian Ocean） to WP are also abnormally strong. （2） The combined effects of anomalous vertical circulations over TA， TIO， WP and La Ni?a result in the extreme abnormalities of SAH and WPSH in JJA 2022. La Ni?a and the abnormally strong vertical circulations from TIO to WP are helpful for the strengthening and westward expansion of SAH and WPSH. The abnormal vertical circulations over TA tends to help not only the strengthening and eastward expansion of SAH， but also the strengthening and westward expansion of WPSH. （3） The vertical circulations from TIO to WP mainly affect the circulation anomalies from the TP （Tibetan Plateau） to eastern China through local meridional Hadley circulation， characterized by the significant divergence anomaly from TP to eastern China in the mid- and low levels. However， the vertical circulations over TA can stimulate teleconnection wave train and then propagate downstream by causing zonal wind anomalies （jet stream anomalies）， which then affect the circulation anomalies from TP to eastern China.

Keywords： wide-range heat-wave event in summer；South Asia high （SAH）; western Pacific subtropical high （WPSH）; teleconnection pattern; circulation anomaly

引言

2022年6月和8月，全國平均氣溫分別為21.3 ℃和22.4 ℃，較常年同期偏高0.9 ℃和1.3 ℃，為1961年以來歷史同期最高。2022年7月，全國平均氣溫為23.2 ℃，較常年同期（22.2 ℃）偏高1.0 ℃，為1961年以來歷史同期第2高（僅次于2017年）。2022年6—8月，中國中東部地區(qū)（100°～123°E，24°～36°N）極端高溫事件頻次明顯偏多，且日最高氣溫超過35 ℃的高溫日數(shù)明顯偏多，長江中下游流域最為顯著[1-2]。2022年6月中旬起西太平洋副熱帶高壓（以下簡稱“西太副高”）加強西伸，與大陸高壓合并；7—8月幾乎一直控制整個長江流域，同時歐亞大陸中高緯西風(fēng)帶環(huán)流較平直，青藏高原低渦活動偏弱，導(dǎo)致長江流域出現(xiàn)持續(xù)高溫少雨天氣[3-5]。

南亞高壓偏東偏北、高空西風(fēng)急流增強東伸、西太副高北抬西伸及其長期維持都是導(dǎo)致中國東部高溫事件發(fā)生的原因[6-7]。其中，西太副高是夏季中國東部其可能控制區(qū)域高溫干旱最主要和最直接的影響系統(tǒng)，大陸高壓東伸和西風(fēng)帶高壓脊可以與西太副高合并加強，也對中國的高溫有影響。南亞高壓與西太副高的強度、面積指數(shù)變化均呈顯著正相關(guān)，其脊點（南亞高壓的東伸脊點、西太副高的西伸脊點）平均位置變化具有“相向而行、相背而去”的互動趨勢，是影響中國高溫的主要系統(tǒng)[5，8]。那么究竟是什么原因?qū)е碌纳鲜霏h(huán)流異常呢？多圈層相互作用（如熱帶海-氣相互作用和北極冰-氣相互作用）以及可能具有不同的時間尺度[1，7-11]，包括年際、年代際甚至更長時間尺度的信號都可能造成環(huán)流異常[8-11]。如太平洋年代際濤動（Pacific Decadal Oscillation，PDO）負(fù)位相，會在南海和菲律賓海引起氣旋異常，并在其北側(cè)的東亞中緯度地區(qū)引起反氣旋異常，導(dǎo)致中國東部和南方地區(qū)產(chǎn)生下沉運動異常和水汽輻散異常，可為2022年夏季中國中東部的高溫干旱天氣提供有利的年代際氣候背景[11]。赤道中東太平洋冷異常、西太平洋暖異常、北大西洋三極子型可能是導(dǎo)致中國高溫事件發(fā)生的海面溫度（以下簡稱“海溫”）分布型[1，7-9]。2022年中高緯度環(huán)流異常，如源自北大西洋地區(qū)的擾動異常偏強，但其在沿中高緯西風(fēng)帶向東傳播時沒有出現(xiàn)在東亞向長江中下游地區(qū)及東南沿海傳播的特征，造成冷空氣活動位置偏北、偏東[3]。2022年夏季對流層底層或整層，熱帶對流區(qū)（視熱源）位置異常偏南到赤道以南，造成東亞地區(qū)哈得來（Hadley）垂直經(jīng)圈環(huán)流上升支異常偏南，也有利于長江中下游的高溫干旱[3]。此外，近幾十年，全球表面氣溫迅速增加，尤其是中國地區(qū)的顯著增溫趨勢，是2022年夏季中國中東部極端高溫天氣的重要氣候背景[1]。

2022年夏季西太副高極端異常偏強偏西。拉尼娜（La Ni?a）年，一般西太副高偏北偏弱[12-14]，雖然變暖以來，La Ni?a年西太副高偏強，但其對2022年夏季中國東部干旱高溫有一定的貢獻(xiàn)[1]。已有的研究從全球變暖、年代際背景對2022年夏季高溫的可能成因進行了分析[1]，從年際到次季節(jié)上強調(diào)了南海及菲律賓附近對流位置異常與源自北大西洋中緯度擾動異常的協(xié)同作用對造成2022年長江流域夏季出現(xiàn)異常的干旱高溫氣候事件的重要影響，但主要著重于西太副高和高溫異常，對于南亞高壓環(huán)流異常的研究較少[2-5]，對于西太副高的極端異常還需要進一步的研究。本文擬在以往研究的基礎(chǔ)上，進一步探討2022年夏季東亞環(huán)流異常的原因，為預(yù)測及防御災(zāi)害提供物理因素的參考。

1 資料和方法

使用的資料主要有：（1）美國國家環(huán)境預(yù)報中心和國家大氣研究中心NCEP（National Centers for Environmental Prediction）/NCAR（National Center for Atmospheric Research）提供的1981年1月—2022年8月逐月高低層高度場、風(fēng)場、垂直速度場、溫度場等再分析大氣環(huán)流資料，水平分辨率為2.5°×2.5°[15]。（2）美國國家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）全球范圍擴展重建海溫資料第5版本（Extended Reconstructed Sea Surface Temperature version 5，ERSSTv5），空間分辨率為2°×2°。文中流函數(shù)和勢函數(shù)采用風(fēng)場資料計算得到。

所有資料長度均為1981—2022共42 a，取夏季6、7、8月。為了消除季節(jié)變化的影響，對所用到的數(shù)據(jù)均做距平處理，處理時用1981—2020共40 a平均作為氣候場。

根據(jù)Takaya等[16]提出的TN通量方程式計算二維波作用通量：

其中，表示流函數(shù)，為1981—2020年夏季平均的水平風(fēng)速，′代表異常， ，a為地球半徑，。波作用通量在近似假定下與波的位相無關(guān)，而與定長羅斯貝（Rossby）波列的局地群速度方向一致，反映了Rossby群波能量的頻散方向。

為了對比分析厄爾尼諾/拉尼娜年的環(huán)流，典型的厄爾尼諾/拉尼娜按照國家氣候中心網(wǎng)站（http：//cmdp.ncc-cma.net/download/ENSO/Monitor/ENSO_history_events.pdf）公布的歷年發(fā)生的厄爾尼諾/拉尼娜年事件，選取1981年以來的東部型的年份，分別為1982、1986、1991、1994、1997、2006、2014/1984、1988、1995、1998、2007、2010、2017年；由于2022年海面溫度呈現(xiàn)拉尼娜型特征，本文合成差值將用拉尼娜年減去厄爾尼諾年對應(yīng)的異常。

熱帶大西洋振幅趨向指數(shù)（amplitude trend index，ATI）定義為（10°S～10°N，50°W～0°）區(qū)域850 hPa勢函數(shù)異常的平均。因為勢函數(shù)能夠反映非地轉(zhuǎn)強迫的源匯，所以應(yīng)用該指數(shù)可以表示熱帶大西洋強迫異常。2022年熱帶大西洋強迫異常較強，故擬運用ATI指數(shù)分析熱帶大西洋強迫對夏季高溫環(huán)流的影響。

2 環(huán)流特征

南亞高壓偏東偏北、西太副高北抬西伸及長期維持導(dǎo)致中國東部高溫事件[7-8]。夏季西太副高控制下，晴熱高溫，且低層偏南氣流引起的暖平流輸送也有利于區(qū)域氣溫的異常偏高[1，5，17-18]。2022年異常西伸的西太副高導(dǎo)致長江流域被下沉運動控制，造成該地區(qū)嚴(yán)重的高溫干旱氣候異常[1-8]。南亞高壓則與西太副高具有“相向而行、相背而去”的互動變化。由圖1可見，2022年夏季南亞高壓偏強，且范圍偏大，同時向東、西方向擴展。其中16 800 gpm等值線東脊點相對氣候平均狀況偏東20°左右（圖1a）。西太副高的強度和范圍比氣候態(tài)偏大，特別在140°E以西的中國大部分地區(qū)為正的高度距平，5 880 gpm等值線的西脊點比氣候值偏西30°以上，青藏高原上空的大陸高壓脊也異常偏強（圖1b）。與正高度異常對應(yīng)的中國大部分地區(qū)為異常的下沉運動（圖1c），且除東南沿海外，中國大部地區(qū)850 hPa為正異常的溫度平流（圖1d）。該區(qū)域的負(fù)溫度平流距平僅出現(xiàn)在2022年6月，且與該月該區(qū)域的溫度負(fù)距平對應(yīng)一致；2022年7、8月為顯著的正溫度平流，也與區(qū)域相應(yīng)的氣溫偏高一致。由2022年中國夏季高溫異常中心在長江流域的分布看，低層溫度平流正異常對于2022年夏季高溫異常也有較大的貢獻(xiàn)。

由北半球300 hPa高度場（圖2a）看，2022年夏季歐亞中高緯存在一個從北大西洋到青藏高原及中國東部上空的距平波列，對應(yīng)在青藏高原到中國東部為強的正異常中心。在低層850 hPa（圖2d），青藏高原南側(cè)為東風(fēng)異常，中國東部為顯著的南風(fēng)異常。即對應(yīng)南亞季風(fēng)偏弱，東亞夏季風(fēng)偏強。中國東部的南風(fēng)異常與圖1d中國東部大部分區(qū)域的正溫度平流對應(yīng)一致。

3 熱帶強迫

2022年夏季西太副高異常偏強和西伸，南亞高壓異常偏強并向東擴展。那么造成2022年夏季西太副高和南亞高壓如此異常的原因是什么呢？由圖3a可見，2022年夏季海溫在熱帶東太平洋、西印度洋偏低，而在熱帶大西洋和西太平洋到東印度洋為正異常。2022年1—8月，熱帶太平洋呈現(xiàn) La Ni?a 型海溫異常。拉妮娜年西太副高一般偏北偏弱。雖然暖背景下La Ni?a年西太副高也偏強偏西（西伸脊點大約在120°E），但2022年夏季西太副高加強，異常西伸30°以上（西伸脊點大約在100°E），導(dǎo)致長江及華南地區(qū)大范圍的高溫干旱。由2022年夏季熱帶大氣大尺度響應(yīng)異常（圖3）看，850 hPa勢函數(shù)異常主要在熱帶大西洋和東太平洋，熱帶西太平洋的勢函數(shù)異常相對較弱；而在200 hPa，熱帶大西洋、西太平洋和東太平洋的勢函數(shù)異常都明顯。有研究表明北大西洋與中國夏季極端高溫存在密切關(guān)系[19]，其實熱帶大西洋異常可以引起北大西洋濤動（North Atlantic Qscillation，NAO）型環(huán)流異常[20-23]，進而通過遙相關(guān)影響到東亞環(huán)流和氣候異常。計算850 hPa熱帶區(qū)域（10°S～10°N，50°W～0°）平均的勢函數(shù)異常作為熱帶對大氣強迫作用的指數(shù)，可得到熱帶大西洋指數(shù)，記為ATI。由圖4可見，ATI指數(shù)存在較大的年際變化，特別是2017年以來的變幅增大明顯。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化ATI絕對值大于1.0的年份，選取典型的正負(fù)異常年，分別為：1989、1995、1999、2008、2020、2021、2022/1992、2001、2002、2004、2012、2014、2015年。

為進一步分析2022年夏季環(huán)流異常的成因，對ATI典型正負(fù)異常年和La Ni?a/El Ni?o年的環(huán)流進行合成分析。在300 hPa正負(fù)ATI典型年合成的位勢高度差值圖（圖2b）上，從北大西洋到中國東部上空存在顯著的波列結(jié)構(gòu)異常，其中在中國東部到青藏高原的正高度異常有利于夏季南亞高壓的偏強東伸。850 hPa風(fēng)場（圖2e）上，在中國東部為顯著的南風(fēng)異常，反映東亞夏季風(fēng)偏強；在南亞的低緯度地區(qū)為明顯的東風(fēng)異常，表明南亞夏季風(fēng)偏弱。La Ni?a/El Ni?o年合成的300 hPa位勢高度差值圖（圖2c）上，北大西洋到亞洲同樣存在波列型環(huán)流異常，但在東亞不明顯；850 hPa風(fēng)場（圖2f）上，其環(huán)流異常特征與ATI典型年合成差值（圖2e）很相似，在中國東部也為顯著的南風(fēng)異常，在南亞的低緯度地區(qū)為明顯的東風(fēng)異常。與2022年夏季300 hPa高度場和850 hPa風(fēng)場（圖2a、d）對比可見：2022年高層高度場異常與ATI典型年合成差值的分布相似，只是強度更強；但與La Ni?a/El Ni?o年合成差值差別較大；850hPa風(fēng)場上，2022年夏季風(fēng)場在南亞及中國東部與ATI及La Ni?a/El Ni?o年合成差值都類似，反映東亞夏季風(fēng)偏強，南亞夏季風(fēng)偏弱。由500 hPa垂直速度場（圖2g）可見，2022年熱帶大西洋、印度洋到熱帶西太平洋存在異常的上升運動，ATI典型年（圖2h）和La Ni?a/El Ni?o年合成差值場（圖2i）表現(xiàn)出類似的特征，但La Ni?a/El Ni?o年合成的顯著區(qū)主要在90°E以東的印度洋到西太平洋。三者在90°E以東的熱帶垂直環(huán)流相似，其對南亞到中國東部的低層環(huán)流的影響也類似；但2022年夏季及ATI典型年在青藏高原南側(cè)的70°～90°E附近存在較強的垂直上升運動，其可能對南亞高壓異常偏強有重要作用。

4 環(huán)流異常的成因

2022年夏季南亞高壓和西太副高異?？赡芘c熱帶大西洋、印度洋到西太平洋的異常垂直環(huán)流有關(guān)。其中熱帶大西洋環(huán)流異?？梢餘AO型環(huán)流異常，再通過遙相關(guān)波列經(jīng)北大西洋、歐亞中高緯度影響青藏高原到中國東部的環(huán)流；而熱帶印度洋到西太平洋上的垂直環(huán)流異常則可以通過經(jīng)向直接環(huán)流影響到西太副高及南亞高壓。為進一步分析熱帶印度洋到西太平洋上空垂直環(huán)流對南亞高壓及西太副高的影響，計算500 hPa（10°S～10°N，60°～100°E）區(qū)域的垂直速度指數(shù)，簡記為WI（圖4）。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化WI序列絕對值大于1.0的年份為典型正/負(fù)異常年（為保持與垂直運動方向一致，這里的指數(shù)取負(fù)號），分別為：1995、1996、1998、2007、2020、2021、2022/1985、1987、1997、2006、2009、2011、2015。而后對ATI、WI典型年、La Ni?a/El Ni?o年700 hPa、500 hPa、200 hPa高度場進行合成分析。由圖5a、d、g可見，700 hPa中以上合成差值在青藏高原到中國東部、南部地區(qū)都是正異常，尤以WI典型年（圖5g）、La Ni?a/El Ni?o年（圖5d）差值顯著。2022年夏季700 hPa（圖5j），在青藏高原到中國東南部同樣為高度正距平，但正異常中心在高原上。500 hPa（圖5b），ATI典型年合成差值正異常范圍向北向西擴展，顯著區(qū)增大；La Ni?a/EL Ni?a年合成差值圖（圖5e）上的顯著正異常區(qū)向東收縮；而WI典型年合成差值的范圍與低層差不多，其在中國東部地區(qū)略有北抬（圖5h）。2022年夏季500 hPa上，正高度場異常范圍向東向北擴展，正異常中心仍在青藏高原上（圖5k）。200 hPa上，ATI典型年合成差值正異常范圍進一步向北向西擴展，顯著區(qū)增大，特別在中國東部地區(qū)出現(xiàn)顯著的正異常（圖5c）；La Ni?a/El Ni?o年合成差值圖上只在伊朗高原存在顯著正異常（圖5f）；而WI典型年合成差值在高原西部到伊朗高原和中國東北地區(qū)存在顯著正異常（圖5i）。2022年夏季200 hPa上，正高度場異常分別在青藏高原西部經(jīng)伊朗高原到阿拉伯海、中國東部上空存在中心（圖5l）。綜上，2022年夏季青藏高原到中國東部的高度異常在低層700 hPa上主要與WI、La Ni?a/El Ni?o年的環(huán)流異常相似；中層500 hPa上則主要與ATI和WI典型年對應(yīng)的環(huán)流相似；高層200 hPa上則主要與ATI典型年對應(yīng)的環(huán)流相似。以上分析表明WI、La Ni?a/El Ni?o年對應(yīng)對流層中低層青藏高原到中國東部的正高度異常，高層青藏高原以西為高度正異常；ATI典型年則對應(yīng)整層青藏高原到中國東部為正高度異常，尤其中國東部地區(qū)高層的正異常。如果把高度場回歸到ATI和WI，并應(yīng)用2022年夏季ATI和WI乘以回歸系數(shù)，可得到指數(shù)擬合的相應(yīng)高度值?？紤]到La Ni?a/El Ni?o年情況類似WI典型年，這里只給出回歸到ATI和WI的值。印度洋到西太平洋的垂直環(huán)流異常對高度異常的貢獻(xiàn)仍體現(xiàn)在中下層青藏高原到中國東部（圖6d—f）；熱帶大西洋對高度異常的貢獻(xiàn)在整個對流層都明顯，在中高層更強（圖6a、—c）。對照2022年夏季高度距平（圖5j、k、l）可見，其與ATI回歸的高度分布更相似。如果僅考慮La Ni?a 年夏季，南亞高壓可能偏強偏西，西太副高偏強但西伸不明顯。如果僅考慮印度洋到西太平洋垂直環(huán)流異常的影響，西太副高易偏強西伸，但南亞高壓不易向東擴展。如果僅考慮熱帶大西洋異常環(huán)流的影響，南亞高壓和西太副高都可能發(fā)生有利于中國東部高溫的異常，即南亞高壓偏強東擴、西太副高偏強西伸。

上述分析表明，熱帶大西洋及印度洋到西太平洋海洋強迫的異常環(huán)流共同導(dǎo)致2022年夏季南亞高壓和西太副高的異常。其中熱帶大西洋可通過中高緯遙相關(guān)波列的傳播影響青藏高原到中國東部，且以對高層的影響更顯著；熱帶印度洋到西太平洋垂直上升運動對中國東部正高度異常的影響主要表現(xiàn)在中低層。由大尺度渦動方程?ζ??t +u?ζ??x+v?ζ??y +βv+fD=0，可知局地渦動的異常變化包括平流項和水平散度項，其與輻散異常的關(guān)系為：?ζ'??t～-fD'。局地水平散度可引起局地渦度的變化，即環(huán)流的變化。由于輻散和輻合要么在高層，要么在低層。為了診斷熱帶印度洋到西太平洋垂直環(huán)流異常的影響，對ATI、WI典型年和La Ni?a/El Ni?o年的700 hPa散度進行合成和回歸分析。由圖7可見，熱帶印度洋到西太平洋的輻合輻散異?？梢杂绊懙降途暥鹊貐^(qū)。ATI、WI典型年和La Ni?a/El Ni?o年及2022年夏季都存在一個自西印度洋垂直下沉異常到青藏高原中西部地區(qū)下沉的波列型異常，其中ATI、WI典型年該波列相對于La Ni?a/El Ni?o年要強，波列向東與東印度洋到西太平洋的異常相連。這與2022年夏季的散度異常分布（圖7b）類似。雖然La Ni?a/El Ni?o年的波列型異常不明顯，但其與ATI、WI典型年都在青藏高原上空主要為輻散異常，高原周圍為輻合異常；在中南半島到南?；緸檎纳⒍犬惓?，對應(yīng)圖2中國東部反氣旋的異常。由回歸到ATI、WI的700 hPa散度場（圖7d、f）可見，自西印度洋垂直下沉異常到青藏高原中西部地區(qū)的正負(fù)相間的波列型異常更清楚，且與2022年夏季的異常分布（圖7b）非常相似。以上分析表明，由低層看，ATI、WI典型年和La Ni?a/El Ni?o年三者都反映了西印度洋及東印度洋到西太平洋區(qū)域的異常強迫對2022年夏季影響中國高溫異常環(huán)流的貢獻(xiàn)，只是ATI、WI典型年在青藏高原南側(cè)的垂直上升運動更強，其對青藏高原正高度異常的貢獻(xiàn)更大。

由高層看，熱帶北大西洋異常強迫是如何影響到青藏高原到中國東部環(huán)流的呢？圖8給出了2022年夏季200 hPa風(fēng)場和250 hPa流函數(shù)。由圖可見，從熱帶大西洋到歐亞在中低緯度、中高緯度分別存在波列結(jié)構(gòu)的異常環(huán)流型。熱帶大西洋垂直環(huán)流的異常首先引起副熱帶緯向風(fēng)的加強（副熱帶急流的異常），異常緯向風(fēng)切變產(chǎn)生異常的氣旋性環(huán)流，并向下游傳播，到青藏高原以西為一反氣旋性環(huán)流異常，有利于南亞高壓向西擴展；另一波列通過引起副熱帶急流的變化向北引起NAO型環(huán)流異常，導(dǎo)致極地急流異常，在北大西洋中高緯度形成異常的氣旋，并向下游傳播，在青藏高原到中國東部地區(qū)為異常的反氣旋環(huán)流，有利于南亞高壓的加強和向東擴展。由緯向風(fēng)速大于25 m/s的等值線可見，典型ATI年緯向風(fēng)速大于25 m/s的等值線相對于氣候值向東、西方向擴展，尤其是向東擴展（圖8a）。2022年夏季緯向風(fēng)速大于25 m/s的等值線向東擴展的范圍最大，表明熱帶大西洋垂直環(huán)流異?？梢詫?dǎo)致東亞急流的增強和向東擴展，但其不是唯一的影響因素。由2022夏季流函數(shù)及波作用量圖（圖8b）可見，從北大西洋中緯度經(jīng)歐亞中低緯度、中高緯度分別存在波列及相應(yīng)的波作用量異常，并向東傳播。其中經(jīng)歐亞中低緯度傳播的波列到黑海附近，為異常的波矢量輻合，不再向東傳播；而經(jīng)歐亞中高緯的波列主要在貝加爾湖附近達(dá)到較強的輻合。由典型ATI年合成的波矢量圖（圖略）可見，經(jīng)歐亞中高緯的波列可以明顯地傳播到貝加爾湖南側(cè)中國東部上空的流函數(shù)正異常中心。這正如T-N波活動通量所揭示的那樣，氣旋/反氣旋區(qū)域構(gòu)成了Rossby波從熱帶向溫帶耗散能量的關(guān)鍵路徑[24]。始于亞熱帶大西洋，北向傳播路徑經(jīng)西歐到達(dá)中國東部地區(qū)；而向南傳播的路徑經(jīng)地中海向黑海傳播。Rossby波列允許能量傳播到中國東部區(qū)域，波通量輻合導(dǎo)致異常的反氣旋環(huán)流，從而有利于南亞高壓的加強和分別向東、向西擴展。

5結(jié)論與討論

本文分析了2022年夏季引起中國大范圍高溫環(huán)流異常的成因，主要得出以下結(jié)論：

（1）2022年夏季南亞高壓偏強，并分別向東、西方向擴展；西太副高偏強，西伸異常。2022夏季為La Ni?a 年，但熱帶大西洋垂直上升環(huán)流相對西太平洋更強，且熱帶印度洋到西太平洋熱帶垂直上升環(huán)流異常也偏強。

（2）2022年熱帶大西洋、印度洋到西太平洋上空垂直環(huán)流異常和La Ni?a共同作用，使得夏季南亞高壓和西太平洋副高極端異常。La Ni?a及印度洋到西太平洋熱帶垂直環(huán)流異常對應(yīng)對流層中低層青藏高原到中國東部的正高度異常，高層青藏高原以西為高度正異常；熱帶大西洋異常垂直環(huán)流異常對應(yīng)整層青藏高原到中國東部為正高度異常，尤其中國東部地區(qū)高層的正異常。即2022年，La Ni?a和印度洋到西太平洋垂直環(huán)流異常有利于南亞高壓和西太平洋副高的偏強西伸；熱帶大西洋環(huán)流異常則既有利于南亞高壓的加強及東擴，也有利于西太平洋副高偏強西伸。

（3）印度洋到西太平洋垂直環(huán)流主要通過局地經(jīng)向Hadley環(huán)流影響青藏高原到中國東部的環(huán)流異常，表現(xiàn)為青藏高原到中國東部中低層為顯著的輻散異常；熱帶大西洋則通過引起緯向風(fēng)異常（急流異常），激發(fā)遙相關(guān)波列并向下游傳播。北大西洋經(jīng)歐亞中低緯度、中高緯度分別存在一波列及相應(yīng)的波作用量異常。其中經(jīng)歐亞中低緯度的波列傳播到黑海附近，為異常的波矢量輻合，影響到青藏高原的西側(cè)環(huán)流異常；而經(jīng)歐亞中高緯的波列主要在貝加爾湖附近達(dá)到較強的輻合，可影響到青藏高原到中國東部的環(huán)流異常。

熱帶大西洋及其上空的環(huán)流異?？梢酝ㄟ^激發(fā)的Rossby波列，一方面通過引起中東緯向風(fēng)異常，經(jīng)副熱帶急流的波流相互作用及其能量的傳播引起青藏高原以西里海附近的反氣旋異常；另一方面，通過引起NAO型環(huán)流異常，經(jīng)極地急流的波流相互作用及其能量的傳播，影響青藏高原到中國東部上空的環(huán)流異常[22-23]。熱帶印度洋到西太平洋上空的垂直環(huán)流異常則通過直接的局地Hadley環(huán)流影響到里海、青藏高原到中國東部的環(huán)流異常[25-26]。以上因子共同作用使得2022年夏季南亞高壓偏強，并分別向東、西方向擴展，高空急流也表現(xiàn)為加強、向東向北擴展；西太副高偏強，向西擴展。由于多種因素的共同作用導(dǎo)致了環(huán)流的極端異常，致使中國大范圍受西太副高控制，晴空并伴有異常的下沉運動和暖平流，氣溫偏高。一般La Ni?a年熱帶西太平洋垂直上升運動加強，為什么2022年夏季熱帶大西洋的垂直環(huán)流更強？在對2021/2022年冬季環(huán)流及華南降水異常的成因分析中同樣發(fā)現(xiàn)了熱帶大西洋垂直環(huán)流的加強，且其對青藏高原及中國氣候有重要的影響[19]。熱帶大西洋和印度洋垂直環(huán)流異常的幅度近3 a來持續(xù)增大，其對夏季高溫環(huán)流異常的影響值得關(guān)注。此外，關(guān)于熱帶各大洋之間熱帶強迫年際變率的變化，以及它們之間的聯(lián)系與中高緯環(huán)流和東亞氣候的關(guān)系需要進一步的研究。且現(xiàn)階段對于極端降水和干旱事件同步頻發(fā)的觀測、診斷和模擬等方面也需深入研究[27-28]。

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