2020年全球氣候特征及重大天氣氣候事件*

翟建青 代潭龍 王國復

1 國家氣候中心，北京 100081 2 南京信息工程大學氣象災害預報預警與評估協同創新中心，南京 210044

提 要： 2020年，全球主要溫室氣體濃度繼續保持上升趨勢，全球平均溫度較工業化前偏高1.2±0.1℃，列歷史同期第二高。海平面持續上升，且上升速率更快。2020年，海洋熱容量創歷史新高，北極年最小海冰范圍為有記錄以來第二低，7月和10月海冰范圍均創歷史最低紀錄；南極海冰范圍接近長期平均水平。超過80%的海洋區域在2020年經歷了至少一次海洋熱浪，海洋發生“強”海洋熱浪的地區超過“中等”海洋熱浪的地區。年內，非洲薩赫勒地區、非洲之角、印度次大陸及其鄰近地區、中國、韓國和日本以及東南亞部分地區遭受暴雨洪澇；南美內陸多地遭受嚴重干旱，歐洲及澳大利亞、墨西哥等地遭強熱浪影響；北美、南美及澳大利亞發生嚴寒和大雪；北大西洋共生成30個熱帶氣旋，創歷史紀錄。

引 言

世界氣象組織2020年報告(WMO,2020)顯示，2020年全球主要溫室氣體濃度繼續保持上升趨勢，全球平均溫度較工業化前偏高1.2±0.1℃，為歷史第二高；全球海洋持續變暖，全球海洋熱容量為有記錄以來最高，0～700 m海洋熱容量略低于2019年，0～2 000 m海洋熱容量則略高于2019年(NOAA National Centers for Environmental Information，2021)；海平面持續上升，且有速率加快的趨勢；全球海洋熱浪發生面積略低于2019年；7月和10月北極海冰范圍達歷史最低，南極海冰范圍與常年持平。

2020年全球多地發生重大天氣氣候事件，例如北大西洋異常活躍的風暴，非洲和亞洲多地發生暴雨洪澇災害，南美內陸等地出現嚴重的干旱，西歐及俄羅斯、美國、澳大利亞等地發生的高溫熱浪，美國西部、澳大利亞等地發生的野火以及全球各地出現的低溫冷害等，給世界多國社會經濟的可持續發展、人員生命及財產安全帶來不利影響。

在氣候變化背景下，全球極端天氣氣候事件風險將進一步增加(IPCC,2014)。總結和研究全球氣候特征和重大天氣氣候事件特征有利于更好地開展氣象災害風險管理工作，從而實現減輕災害風險(秦大河等，2015；尹宜舟等，2020)。國家氣候中心長期關注中國和全球主要天氣氣候事件的發生發展和影響(孫劭等，2018；2019)，并對極端天氣氣候事件影響及其定量評估技術開展了大量研究(封國林等，2012；姜彤等，2018；中國氣象局氣候變化中心，2020)，本文側重對2020年全球主要氣候特征及發生的重大天氣氣候事件進行綜述。文中所用資料主要來自WMO(2020)、GPCC全球降水量觀測資料集、OISST全球海溫資料集、NCEP/NCAR大氣再分析數據集和美國國家氣候數據中心氣候觀測資料集。

1 全球主要氣候特征

1.1 地表溫度位列歷史第二高

2020年(1—10月)全球平均溫度較工業化前(1850—1900年)基線偏高1.2±0.1℃，為有記錄以來的3個最暖年之一，超過2019年，列歷史同期第二高(2016年為第一高)(圖1)。過去6年(2015—2020年)是有記錄以來最暖的6年，2016—2020年和2011—2020年的平均溫度均是有記錄以來最高。

在空間上，全球大多數陸地區域的溫度高于1981—2010年多年平均值，美國西南部局地、南美洲的北部和西部、中美洲部分地區以及包括中國在內的歐亞大陸溫度均明顯偏高，尤其是歐亞大陸北部部分區域高于常年值5℃；歐洲則是有記錄以來最溫暖的一年。加拿大西部、巴西局地、印度北部和澳大利亞東南部溫度則低于1981—2010年多年平均值(圖2)。

1.2 全球海洋持續變暖，海平面高度與2019年相當

海洋熱容量是地球系統熱量積累的一種量度，大約90%的熱量儲存于海洋。隨著溫室氣體濃度增加，地球系統積累大量能量，增加的能量使海洋變暖，隨之而來水的熱膨脹又導致海平面上升。2019年全球海洋0～2 000 m深度持續變暖，創歷史新高。中等深度(700～2 000 m)海洋熱儲量增加的速度與0～300 m深度熱儲量增加的速度相當。海洋變暖速率在過去20年表現出顯著的增長。此外，有明確跡象表明，在過去60年里，700 m以下海洋的熱量吸收與熱容量隨時間的增加趨勢有關。2010—2019年，0～2 000 m深度的海洋升溫速率達到了歷史最高，為1.2(0.8)±0.2 W·m-2(WMO，2020)。2020年全球海洋熱容量與2019年相比基本持平，為有記錄以來最高；0～700 m深度的海洋熱容量略低于2019年，0～2 000 m深度的海洋熱容量則略高于2019年；6個最高的熱容量都發生在過去6年(2015—2020年)；2020年，北大西洋和南大西洋以及太平洋、印度洋和南大洋局部區域的海洋升溫速率更高(NOAA National Centers for Environmental Information，2021)。

圖1 全球平均溫度距平(相對于1850—1900年 平均值)時間序列(WMO,2020)Fig.1 Global average temperature anomalies (compared to the 1850-1900 average; WMO, 2020)

圖2 2020年全球平均溫度距平 (相對于1981—2010年平均值) 空間分布(WMO,2020)Fig.2 Spatial distribution of global average temperature anomalies in 2020 (compared to the 1981-2010 average; WMO, 2020)

2020年全球平均海平面與2019年相當。年末，全球平均海平面有小幅下降，這主要是因為降雨將海水從海洋轉移到陸地上，暫時降低了全球平均海平面。在區域尺度上，海平面繼續不均勻上升；1993年1月至2020年1月，馬達加斯加以東印度洋、新西蘭以東太平洋及阿根廷拉普拉塔/南美洲巴西里約熱內盧以東的南大西洋等南半球區域上升趨勢最為強烈。

1.3 全球海洋熱浪發生面積低于2019年和2016年，北極海冰范圍持續偏低

2020年，除格陵蘭島南部大西洋和東赤道太平洋外，82%的海洋經歷了至少一次海洋熱浪，低于2019年(84%)和2016年(88%)的峰值，大部分海洋至少經歷了一次“強”海洋熱浪(海洋熱浪分為中等、強、嚴重和極端四個等級)。年內任意一天，全球均有大約五分之一的海洋發生海洋熱浪，這與2019年相似，但略低于2016年的峰值(23%)。此外，東北太平洋半持續性暖區在2020年再現，該暖區在2013年左右形成并持續至2016年(WMO,2020)。

3月5日，北極海冰范圍達到全年最大，超過1 500 萬km2。9月15日北極海冰范圍為全年最小，僅為374萬km2，為有記錄以來第二低，也是北極海冰范圍第二次縮小到400萬km2以下(2012年最小面積為339萬km2)；7月和10月，北極海冰范圍達歷史最低水平。南極海冰仍然接近長期平均水平；3月2日，南極觀測到最小海冰范圍(273萬km2)，出現時間較常年偏晚；9月28日為全年最大范圍，有1 895萬km2；9月和10月南極平均海冰范圍均高于常年平均水平(WMO,2020)。

2 全球重大天氣氣候事件

2.1 暴雨洪澇

2020年，非洲和亞洲多地發生暴雨洪澇災害。

非洲地區。3—5月(“長雨季”)，非洲之角大部分地區降水量遠高于平均水平；夏季季風期間，從塞內加爾到蘇丹，薩赫勒地區絕大多數地區的降水量高于平均水平。上述區域多地發生洪澇災害，其中蘇丹和肯尼亞受影響最嚴重，造成肯尼亞285人死亡，蘇丹155人死亡，80多萬人受影響。此外南蘇丹、埃塞俄比亞、索馬里、烏干達、乍得、尼日利亞、尼日爾、貝寧、多哥、塞內加爾、科特迪瓦、喀麥隆和布基納法索均有人員傷亡或人口大規模流離失所。許多湖泊和河流達到歷史高水位，如5月的維多利亞湖和尼亞美的尼日爾河及9月喀土穆的藍尼羅河。其他因暴雨洪澇導致生命損失的地區還有剛果民主共和國和盧旺達(4月和5月)以及也門(7月)。9月5日，塞內加爾的霍姆博勒日降水量達到225.8 mm，為有記錄以來當地降水量最大的一天。

亞洲地區。1月，印度尼西亞遭受洪水災害，雅加達的哈利姆機場日降水量達377 mm(1月1日)，為1996年以來最多。印度遭受自1994年以來最多雨的兩個季風季節之一，6—9月印度全國平均降水量較多年平均水平高9%。8月，巴基斯坦降水量為有記錄以來最多的一個月，8月28日卡拉奇-費薩爾的降水量為231 mm，為卡拉奇地區有記錄以來日降水量最高。印度、巴基斯坦、尼泊爾、孟加拉國、阿富汗和緬甸死亡人數超過2 000人。中國長江流域季風季節持續降雨，6—7月尤其多雨，造成嚴重洪澇，影響長江干流及支流，三峽大壩以最大泄洪能力泄洪，經濟損失超過150億美元，造成至少279人死亡。夏季朝鮮半島季風季節同樣多雨，韓國夏季為歷史第三多雨季。7月，日本西部部分地區遭受嚴重洪水影響。10月和11月，東南亞部分地區遭受嚴重暴雨洪澇，越南中部受影響最重，并向西蔓延至柬埔寨。

圖3 2020年1—9月全球總降水量在歷史基準期 (1951—2010年)百分位序列中的位置 (WMO,2020)Fig.3 Position of global total precipitation from January to September 2020 in the percentile sequence of the historical based period (1951-2010) (WMO, 2020)

2.2 高溫熱浪、干旱和野火

2020年，南美內陸多國遭受干旱、熱浪和野火；北美洲及俄羅斯西伯利亞地區遭遇高溫、干旱和野火；歐洲多地發生嚴重干旱和高溫事件；亞洲多地遭遇高溫；澳大利亞和新西蘭遭受高溫干旱和大火。

南美內陸受干旱影響最嚴重的地區包括阿根廷北部、巴拉圭和巴西西部邊境地區。1—8月，阿根廷東北部地區發生有記錄以來的第二強干旱，同期，巴拉圭的降水量也遠低于歷史平均水平。據估計，巴西農業損失接近30億美元，阿根廷、烏拉圭和巴拉圭的損失則更大。1—3月，秘魯北部也經歷了干旱。隨著干旱的持續，強熱浪在9月底和10月初席卷上述地區，并向東部和北部延伸，覆蓋了巴西大部分內陸地區。10月5日，巴西的庫亞巴、庫里蒂巴、貝洛奧里藏特和巴拉圭的亞松森等多地氣溫達到有記錄以來最高。從年中開始，阿根廷、巴拉圭和巴西3個國家都發生了嚴重的野火，其中部分最嚴重的野火發生在巴西西部的潘塔納爾濕地。

在北美洲，4月，強熱浪影響加勒比海地區和墨西哥；4月12日，韋吉塔斯的氣溫達到39.7℃，創古巴紀錄，哈瓦那也達到38.5℃的歷史最高溫度；墨西哥東部多地氣溫超過45℃；9月，多米尼加、格林納達和波多黎各的高溫天氣均創下國家和地區紀錄。7月25日，加拿大尤里卡的溫度達到了創紀錄的21.9℃，斯瓦爾巴群島機場的氣溫達到了21.7℃。7—9月，美國西南部為有記錄以來同期最熱、最干燥的時段。加利福尼亞州和俄勒岡州西部發生最具破壞性的火災，超過8 500座建筑被毀，41人死亡。8月16日，死亡谷氣溫達到54.4℃，這是過去80年里已知的世界最高氣溫；9月6日，伍德蘭山氣溫達49.4℃，是大洛杉磯地區的歷史最高氣溫。年內，俄羅斯大部地區異常溫暖，尤其是西伯利亞；1—8月，俄羅斯平均氣溫比多年平均氣溫高出3.7℃，較2007年最高紀錄還高1.5℃；在西伯利亞北部部分地區，氣溫較多年平均水平高出5.0℃或更多。受高溫天氣影響，西伯利亞北部許多地區發生了大規模野火，導致北極夏季與野火相關的碳排放達到創紀錄的水平，而氣溫升高也導致俄羅斯北極海岸的海冰消退異常早。

春、夏季，歐洲中北部部分地區發生干旱。4月，羅馬尼亞和白俄羅斯發生有記錄以來最嚴重干旱，德國和捷克共和國發生歷史第二嚴重干旱；3月13日至4月24日瑞士日內瓦經歷了創紀錄的43 d干旱；8月，西歐發生高溫熱浪；法國北部發生僅次于2019年的高溫熱浪，荷蘭德比爾特連續8 d溫度超過30℃。

在亞洲地區，中國臺北于7月24日創下有記錄以來最熱的一天，溫度達39.7℃；6月19日至7月1日，香港遭受連續13個熱夜，日最低氣溫在28℃或以上，其后在7月5—15日又連續發生11個熱夜。9月初，地中海東部發生極端高溫事件，以色列耶路撒冷(42.7℃)和埃拉特(48.9℃)創下歷史最高紀錄。8月17日，濱松41.1℃的氣溫追平了日本國家紀錄。

在澳大利亞,1月4日，悉尼西部的彭里斯氣溫達到48.9℃，是澳大利亞都市區觀測到的最高氣溫，堪培拉在同一天達到44.0℃的歷史新高。澳大利亞東部的大火從2019年下半年一直持續到2020年初，在2月初的大雨后終于得到控制。2019年12月底至2020年2月底，新西蘭發生有記錄以來最長時間的干旱事件。

2.3 嚴寒和大雪

2020年，北美、南美及澳大利亞等多地遭受低溫寒潮。

1月17—18日，北美紐芬蘭發生冬季最嚴重的暴風雪，圣約翰降雪量為75 cm，破單日降雪量歷史紀錄。9月第二周，科羅拉多州低地出現大范圍降雪。10月，落基山脈和中部各州的廣大地區爆發異常低溫和冬季降水；俄克拉何馬城發生破壞性冰暴，導致大半個城市電力中斷，持續數天；10月25日，蒙大拿州的波托馬克市溫度達-33.9℃，為美國氣溫降至-30℃的最早秋日(不含阿拉斯加)。

6月底和7月初，南美洲火地島經歷1995年以來最嚴重的寒潮。7月1日，巴西里奧格蘭德記錄到最高氣溫為-8.8℃，最低氣溫為-16.5℃。8月，巴拉圭部分地區出現創紀錄最低氣溫。巴塔哥尼亞積雪覆蓋范圍為2000年以來第二大，沿火地島海岸部分地區形成海冰。8月，秘魯北部亞馬孫地區的寒潮使卡巴拉科查氣溫達12.8℃，為1975年以來該地區最低氣溫。

8月初，澳大利亞塔斯馬尼亞州出現異常的低海拔降雪；4日朗塞斯頓出現自1921年以來該市最顯著的降雪；7日塔斯馬尼亞州中部高地的利亞文溫度達到-14.2℃，創歷史最低紀錄。

2.4 熱帶風暴和北大西洋颶風

2020年，全球熱帶氣旋數量多于歷史平均水平。截至11月17日，北大西洋共有30個熱帶氣旋生成，是多年平均水平的兩倍多，并打破了2005年創下的紀錄；其他地區的氣旋數量接近或略低于常年平均水平。

除北大西洋和北印度洋外，氣旋強度和壽命的累積能量指數均遠低于長期平均水平，西北太平洋較長期平均水平低50%左右。雖然北大西洋的累積能量季節值高于平均水平，但遠低于季節紀錄。

北大西洋有大量熱帶氣旋登陸。12個氣旋登陸美國，打破歷史紀錄；其中5個在路易斯安那州登陸。8月27日，颶風勞拉(Laura)在路易斯安那州西部的查爾斯湖附近登陸，強度達到4級，對該季度美國影響最重，還造成海地和多米尼加共和國大規模的洪水破壞；共造成3個國家77人死亡，經濟損失達140億美元。11月3日，4級颶風埃塔(Eta)在尼加拉瓜東海岸登陸，并緩慢穿過尼加拉瓜、洪都拉斯和危地馬拉，造成上述地區嚴重洪澇；“埃塔”于11月6日移至近海后再次增強為熱帶風暴，并再次在古巴和美國佛羅里達群島登陸。

4月6日，西南太平洋5級氣旋哈羅德(Harold)在瓦努阿圖共和國北部島嶼登陸，17 000多所房屋受損或被毀，瓦努阿圖大約65%的人口受到影響，30人死亡，盧甘維爾市是受災最重的城市之一。斐濟共和國哈羅德到南維提島主島，以及湯加和所羅門群島也遭受重大損失。

5月20日，熱帶氣旋安攀(Amphan)在孟加拉灣東部的印度—孟加拉國邊界附近登陸，為北印度洋有記錄以來損失最大的熱帶氣旋，給印度造成大約140億美元的經濟損失。印度和孟加拉國兩國有129人喪生。在孟加拉灣，“安攀”達到5級強度，雖然在登陸前減弱為2級風暴，但仍對加爾各答市及其周邊地區造成廣泛破壞。

9月初，2個熱帶氣旋在幾天內襲擊了朝鮮半島。3日，臺風美莎克(Maysak)在韓國釜山附近登陸，隨后“海神”(Haishen)于7日登陸。2 d內，“美莎克”給韓國濟州島帶來了963.5 mm的降雨，島上陣風高達177 km·h-1。2個熱帶氣旋導致朝鮮半島和日本西部發生嚴重洪澇，造成日本西部一艘船沉沒，41人死亡。

10月和11月不到5周的時間里，8個熱帶氣旋和低氣壓在越南登陸，導致該地區發生大洪水。

11月1日，本季最強熱帶氣旋天鵝(Goni)穿過菲律賓北部，首次登陸時的10 min平均風速為220 km·h-1(或更高)，為有記錄以來最強的登陸氣旋之一，造成至少25人死亡。一周內，臺風環高(Vamco)給馬尼拉和其他地區造成嚴重洪水，67人死亡。

2.5 溫帶氣旋及風暴

2020年造成損失最大的極端事件之一是8月10日發生在美國中西部的一次強對流事件，從南達科他州至俄亥俄州均受到此次事件影響。愛荷華州受災最重，農業損失嚴重，200萬hm2的玉米和大豆作物被夷為平地；錫達拉皮茲市超過90%的建筑遭到破壞。此次強對流事件造成的損失總額估計達75億美元。

1月，嚴重雷暴影響澳大利亞東部。20日，堪培拉發生冰雹災害，最大冰雹直徑為5 cm，導致該市大量汽車和建筑受損；墨爾本東郊發生嚴重冰雹災害；共造成11億美元的經濟損失。10月31日，昆士蘭州發生冰雹災害，布里斯班郊區最大冰雹直徑達14 cm。其他嚴重風暴還包括巴西南部的颮線(6月30日)，該過程中龍卷風、冰雹和風速超過100 km·h-1，造成12人死亡。

2月，溫帶氣旋影響北歐、中歐和西歐，部分地區發生洪澇。10—11日，風暴西婭拉(Ciara)到達歐洲西北部；嚴重風災從愛爾蘭蔓延到瑞典、波蘭和意大利。

10月初，風暴亞歷克斯(Alex)為法國西部帶來極端大風，陣風風速高達186 km·h-1，同時暴雨覆蓋大片區域。3日，英國全國平均日降水量為31.7 mm，為有記錄以來最大。同時在法國和意大利邊界兩側的地中海海岸附近出現極端降水，意大利24 h總降水量超過600 mm，法國超過500 mm。瑞士南部地區也出現了極端降水，24 h降水量達到421 mm。意大利、法國和瑞士3個國家均暴發嚴重山洪。

2020年全球重大天氣氣候事件如圖4所示。

3 結 論

2020年，CO2、CH4和N2O等全球主要溫室氣體濃度繼續保持上升趨勢；全球平均溫度較工業化前(1850—1900年)基線偏高1.2±0.1℃，列歷史同期第二高。海平面持續上升，且近期海平面上升速度更快，部分原因是格陵蘭島和南極洲冰蓋融化加劇；全球超過80%的海洋區域在2020年經歷了至少一次海洋熱浪，海洋發生“強”(43%)海洋熱浪的地區超過“中等”(28%)海洋熱浪的地區。2020年，海洋熱容量創歷史最高紀錄，過去10年海洋變暖速度高于長期平均水平。年內，北極最小海冰范圍為有記錄以來第二低，7月和10月海冰范圍均創歷史最低紀錄；南極海冰范圍接近長期平均水平；格陵蘭冰蓋質量繼續下降，冰損失為有衛星記錄40年來的最高水平。

圖4 2020年全球重大天氣氣候事件示意圖Fig.4 Diagram of global major weather and climate events in 2020

2020年，非洲和亞洲大部分地區發生暴雨和洪澇。非洲薩赫勒地區、非洲之角、印度次大陸和鄰近地區、中國、韓國和日本，以及東南亞部分地區均遭受暴雨洪澇。截至11月17日，北大西洋颶風季節共有30個命名的風暴，創歷史紀錄；同期在美國登陸的風暴數量也創歷史紀錄。2020年，南美內陸的許多地區遭受嚴重干旱，受影響最嚴重的地區有阿根廷北部、巴拉圭和巴西西部邊境地區；歐洲中部發生嚴重干旱。俄羅斯、加拿大、美國、澳大利亞和墨西哥等多國遭遇高溫，美國和澳大利亞發生巨大野火。北美、南美及澳大利亞等地遭遇低溫冷害。南美、中歐和西歐及美國、澳大利亞等多地發生強對流。