2016年夏季—2017年春季全國(guó)氣候趨勢(shì)展望*

彭京備　 布和朝魯　 陳 紅　 郎咸梅　 馬潔華　 鄭 飛中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所 北京 100029

2016年夏季—2017年春季全國(guó)氣候趨勢(shì)展望*

彭京備 布和朝魯 陳 紅 郎咸梅 馬潔華 鄭 飛
中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所 北京 100029

2016 年 5 月，超強(qiáng)厄爾尼諾（El Ni?o）事件已經(jīng)結(jié)束。預(yù)計(jì)，2016 年夏季，我國(guó)主雨帶位于長(zhǎng)江中下游地區(qū)。盡管長(zhǎng)江流域降水量偏多，但發(fā)生類似 1998 年夏季全流域性大洪水的可能性不大。2016 年冬季至 2017 年春季，赤道中東太平洋可能處于拉尼娜（La Ni?a）狀態(tài)，有利于2016/2017 年冬季我國(guó)大部分地區(qū)氣溫偏低，2017 年春季我國(guó)北方地區(qū)沙塵天氣正常略偏多。

超級(jí)厄爾尼諾，短期氣候預(yù)測(cè)，防災(zāi)減災(zāi)

我國(guó)地處東亞季風(fēng)區(qū)，氣象災(zāi)害頻發(fā)。氣象災(zāi)害是影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展最嚴(yán)重的自然災(zāi)害。研究表明，1994—2013 年我國(guó)氣象災(zāi)害造成的死亡人口和直接經(jīng)濟(jì)損失占所有自然災(zāi)害的比例分別為 55% 和 87%［1］。短期氣候趨勢(shì)預(yù)測(cè)主要針對(duì)跨季度的溫度、降水及氣象災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)防災(zāi)減災(zāi)有著重要的意義。

目前，國(guó)際上的短期氣候預(yù)測(cè)的通用做法有 2 種：（1）發(fā)展大型數(shù)值模式，如歐洲、日本和韓國(guó)；（2）建立統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行直接預(yù)測(cè)或?qū)?shù)值模式結(jié)果進(jìn)行動(dòng)力降尺度。由于影響東亞地區(qū)大氣環(huán)流、氣溫和降水的因子眾多，數(shù)值模式對(duì)東亞氣候預(yù)測(cè)技巧低。統(tǒng)計(jì)模型依賴于預(yù)報(bào)因子與預(yù)報(bào)量關(guān)系的穩(wěn)定性，受其他因子的作用和氣候系統(tǒng)的年代際變化影響，預(yù)報(bào)因子與預(yù)報(bào)量的關(guān)系穩(wěn)定性通常會(huì)發(fā)生變化。因此僅使用數(shù)值模式或統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行東亞地區(qū)的短期氣候預(yù)測(cè)是不合適的。我國(guó)氣象學(xué)家發(fā)展了一套動(dòng)力模式結(jié)果結(jié)合統(tǒng)計(jì)模型的預(yù)測(cè)系統(tǒng)。

中科院大氣物理所的短期氣候預(yù)測(cè)系統(tǒng)包括：ENSO（厄爾尼諾和南方濤動(dòng)，El Ni?o/Southern Oscillation）預(yù)測(cè)系統(tǒng)，大氣總環(huán)流模式、海氣耦合模式和多個(gè)統(tǒng)計(jì)模型。ENSO 事件不僅導(dǎo)致熱帶地區(qū)正常的對(duì)流及降水分布被打亂，同時(shí)熱帶的異常信號(hào)通過(guò)大氣內(nèi)部動(dòng)力學(xué)過(guò)程傳播，影響中高緯度大氣環(huán)流①http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/analysis_monitoring/impacts/warm_impacts.shtml，是全球氣候年際變化的最主要外強(qiáng)迫，也是跨季度預(yù)測(cè)首要關(guān)注的信號(hào)。大氣所發(fā)展的 ENSO 大樣本集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)能夠提前一年預(yù)測(cè) ENSO 事件的形成、發(fā)展及衰亡過(guò)程，具有國(guó)際一流的預(yù)報(bào)技巧。因此，中科院大氣所的短期氣候預(yù)測(cè)首先由 ENSO 預(yù)測(cè)系統(tǒng)向數(shù)值模式和部分統(tǒng)計(jì)模型提供赤道太平洋地區(qū)的海溫演變。其次，在預(yù)測(cè)海溫異常的強(qiáng)迫下，數(shù)值模式和統(tǒng)計(jì)模型對(duì)大氣環(huán)流形勢(shì)預(yù)測(cè)。根據(jù)對(duì)大氣環(huán)流形勢(shì)的估計(jì)，結(jié)合數(shù)值模式和統(tǒng)計(jì)模型對(duì)氣溫、降水的預(yù)測(cè)，經(jīng)專家討論，最終給出預(yù)測(cè)意見(jiàn)，提供相關(guān)部門（圖 1）。經(jīng)過(guò)多年的預(yù)測(cè)實(shí)踐，這套預(yù)測(cè)系統(tǒng)預(yù)報(bào)效果在國(guó)內(nèi)屬于領(lǐng)先地位。

圖1　中科院大氣物理所短期氣候預(yù)測(cè)系統(tǒng)框圖

1 2014—2016 年的超強(qiáng) El Ni?o 事件及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)國(guó)家氣候中心的監(jiān)測(cè)，2014 年 9 月開(kāi)始的超強(qiáng)El Ni?o 事件于 2015 年 11月達(dá)到峰值，Ni?o 3.4 區(qū)海溫指數(shù)為 2.9℃，此后，El Ni?o 事件呈不斷減弱趨勢(shì)，尤其在2016 年 2 月以后迅速衰減，并已于 2016 年 5 月結(jié)束。事件累計(jì)強(qiáng)度達(dá) 30.2oC。

圖2 是大氣所 ENSO 預(yù)報(bào)系統(tǒng)對(duì) Ni?o 3.4 區(qū)海溫的預(yù)測(cè)。可以看出，2016 年夏季，這次超強(qiáng) El Ni?o 減弱為正常位相，2016 年秋冬季可能轉(zhuǎn)為一次 La Ni?a 事件。這與國(guó)外多家 ENSO 預(yù)測(cè)結(jié)果一致。

圖2　中科院大氣物理所 ENSO 大樣本集合預(yù)報(bào)系統(tǒng)對(duì) Ni?o 3.4 區(qū)海溫異常的預(yù)測(cè)紅線表示預(yù)測(cè)樣本，黑線表示集合預(yù)測(cè)結(jié)果，藍(lán)線表示實(shí)測(cè)

2 2016 年夏季預(yù)測(cè)

2016 年夏季處于超強(qiáng) El Ni?o 衰減年夏季。根據(jù)ENSO 預(yù)測(cè)系統(tǒng)提供的海溫演變，中科院大氣所 2 層、9 層大氣總環(huán)流模式預(yù)測(cè)，夏季西太平洋副熱帶高壓偏強(qiáng)、偏南、西伸脊點(diǎn)偏西（圖3）。海氣耦合模式對(duì)西太平洋副熱帶高壓的預(yù)測(cè)與總環(huán)流模式結(jié)果相同。另外，大氣所 2層、9 層大氣總環(huán)流模式預(yù)測(cè)東亞夏季風(fēng)偏弱，有利于雨帶位置偏南（圖 4）。這樣的預(yù)測(cè)結(jié)果與已有的研究結(jié)果一致［2-5］。

我國(guó)地處東亞季風(fēng)區(qū)，隨著季風(fēng)的向北推進(jìn)，夏季雨帶具有明顯的季節(jié)內(nèi)變化異常。一般可分為：華南前汛期（5月中旬—6月上旬）、長(zhǎng)江梅雨期（6月中旬—7月中旬）和華北雨季（7月下旬—8月）。研究顯示，在 El Ni?o 事件衰減期夏季，梅雨期降水主要集中在長(zhǎng)江以南地區(qū)，華北雨季降水集中在華北東部至東北南部地區(qū)［6，7］（圖 5）。

根據(jù)上述數(shù)值模式和統(tǒng)計(jì)模型結(jié)果，我們預(yù)計(jì)，2016 年汛期（6—8月），兩湖地區(qū)降水偏多 2—5 成，可能發(fā)生局地洪澇。長(zhǎng)江流域、江南大部、華北東部、東北中西部、新疆北部和西部以及西藏東南部地區(qū)降水正常略偏多。盡管長(zhǎng)江流域降水量偏多，但發(fā)生類似 1998年夏季全流域性大洪水的可能性不大。預(yù)計(jì)，華南沿海及河套以西地區(qū)降水偏少 2—5 成，我國(guó)其余地區(qū)降水正常略偏少（圖 6）。

圖3　大氣所數(shù)值模式對(duì) 2016 年夏季西太平洋副熱帶高壓的預(yù)測(cè)（虛線為模式氣候年均，實(shí)線為模式預(yù)測(cè)2016年情況）

3 2016/2017年冬季氣候趨勢(shì)預(yù)測(cè)

中科院大氣所 ENSO 預(yù)測(cè)系統(tǒng)預(yù)測(cè)，2016/2017 年冬季可能發(fā)生一次 La Ni?a 事件。研究表明，在 La Ni?a 背景下，有利于冬季中高緯度地區(qū)盛行經(jīng)向環(huán)流，東亞大槽偏強(qiáng)（圖略），西伯利亞高壓加強(qiáng)（圖 7a），我國(guó)大部分地區(qū)為偏北風(fēng)距平所控制（圖 7b），冬季風(fēng)偏強(qiáng)，我國(guó)大部分地區(qū)冬季氣溫偏低［8-11］（圖 7c），有利于北方地區(qū)污染物擴(kuò)散。日本 Frontier 模式預(yù)測(cè)，2016/2017 冬季東印度洋海溫偏高（圖略）。基于東印度洋海溫異常的大氣所統(tǒng)計(jì)模式結(jié)果顯示，冬季南支槽擾動(dòng)強(qiáng)度將增強(qiáng)，有利于我國(guó)南方地區(qū)降水偏多［12］。

圖4　大氣所數(shù)值模式對(duì) 2016 年夏季 850 hPa 風(fēng)場(chǎng)異常的預(yù)測(cè)

圖5 El Ni?o 衰減期對(duì)應(yīng)的 6 月11日—7 月11日（梅雨期，圖a）和 7月12日—8月31日（北方雨季，圖b）我國(guó)東部降水異常

圖6　2016 年夏季我國(guó)降水量變化趨勢(shì)預(yù)測(cè)圖

因此，預(yù)測(cè) 2016/2017 年冬季，我國(guó)大部分地區(qū)氣溫正常略偏低，我國(guó)南方地區(qū)降水正常略偏多，北方地區(qū)霧霾天數(shù)正常略偏少。

圖7　合成的La Ni?a冬季（a）海平面氣壓距平，（b）1 000 hPa風(fēng)場(chǎng)距平，（c）中國(guó)氣溫距平，（d）中國(guó)降水距平百分率。陰影區(qū)如標(biāo)尺所示

4 2017 年春季氣候趨勢(shì)預(yù)測(cè)

大氣所 ENSO 預(yù)測(cè)系統(tǒng)預(yù)測(cè)，2017 年春季赤道中東太平洋仍可能處于 La Ni?a 狀態(tài)。在冷海溫背景下，春季，冷空氣活動(dòng)較為活躍［13］，華北地區(qū)盛行西北風(fēng)距平，有利于氣旋東移影響華北、東北等地（圖8a），華北地區(qū)出現(xiàn)沙塵天氣。而且，冬、春季西北地區(qū)降水偏少（圖7d和圖8c），新疆等地春季氣溫易偏高（圖8b），有利于局地起沙，因此，預(yù)計(jì) 2017 年春季，我國(guó)北方地區(qū)沙塵日數(shù)正常略偏多。

5 結(jié)論

2015/2016 年冬季赤道中東太平洋發(fā)生了一次超強(qiáng)的El Ni?o 事件，已于 2016 年 5 月結(jié)束。預(yù)計(jì)，2016 年夏季赤道中東太平洋的海溫將處于正常位相。2016/2017 年冬季，可能發(fā)生一次 La Ni?a 事件。在這樣的海溫背景下，預(yù)計(jì)，2016 年夏季，我國(guó)長(zhǎng)江流域降水偏多，兩湖地區(qū)可能發(fā)生局地洪澇，但發(fā)生 1998 年的全流域性大洪水可能性不大；2016/2017 年冬季，我國(guó)大部分地區(qū)氣溫正常略偏低，我國(guó)南方地區(qū)降水正常略偏多，北方地區(qū)霧霾天數(shù)正常略偏少。2017 年春季，北方地區(qū)沙塵日數(shù)正常略偏多。

值得注意的是，本文對(duì) 2016 年夏季至 2017 年春季的中國(guó)氣候趨勢(shì)預(yù)測(cè)多考慮本次超強(qiáng) El Ni?o 的影響，對(duì)其他影響因子考慮較少。實(shí)際上，影響我國(guó)氣候的因子還包括印度洋和大西洋等海域的海溫、青藏高原積雪及大氣內(nèi)部動(dòng)力過(guò)程。我們將密切關(guān)注最新的海洋、大氣監(jiān)測(cè)結(jié)果，并對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行訂正。

圖8　合成的La Ni?a 春季（a）1 000hPa風(fēng)場(chǎng)距平，（b）中國(guó)氣溫距平，（c）中國(guó)降水距平百分率。陰影區(qū)如標(biāo)尺所示

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彭京備中科院大氣物理所國(guó)際氣候與環(huán)境科學(xué)中心高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)槎唐跉夂蝾A(yù)測(cè)和災(zāi)害性天氣氣候機(jī)理診斷研究研究。E-mail: pengjingbei@mail.iap.ac.cn

Peng Jingbei Received B.S. degree from Beijing Meteorological Institute， Beijing， China， and M.S. and Ph.D. degrees from Institute of Atmospheric Physics， Chinese Academy of Sciences （IAPCAS）， Beijing， China， in 2009， respectively. Her current research interests include short-term climate prediction and diagnosis study of the mechanism of disastrous weather. Since 2012， she has been a senior engineer with the International Center for Climate and Environment Science （ICCES）， IAPCAS， Beijing， China. E-mail: pengjingbei@mail.iap.ac.cn

Seasonal Outlooks from the Summer of 2016 to Spring of 2017

Peng JingbeiBueh CholawChen HongLang XianmeiMa JiehuaZheng Fei
（Institute of Atmospheric Physics， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100029， China）

The El Ni?o event of 2015/2016 has ended in May 2016. It is estimated that the rainfall belt will be mainly in the middle or lower reaches of Changjiang River in summer of 2016. Though the precipitation over the Changjiang River will probably increase， the extensive flood in summer of 1998 is not likely to recur. La Ni?a is likely to develop from the Northern Hemisphere summer to winter 2016—2017. Given this SST situation， the surface air temperature in winter tend to be anomalously cold over most regions of China， and the dust storm during spring of 2017 will be abnormally frequent over northern China.

super El Ni?o， climate prediction， disaster prevention and mitigation

10.16418/j.issn.1000-3045.2016.07.013

*資助項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐課題（2015BAC03B03），氣象行業(yè)專項(xiàng)項(xiàng)目（GYHY 201406020）
修改稿收到日期：2016年7 月3日