2022年夏季中國高溫干旱氣候特征及成因探討

孫博 王會軍 黃艷艷 尹志聰 周波濤 段明鏗

摘要 ?2022年夏季，中國中東部發生了極端高溫干旱氣候異常，給經濟、農業、人民生活造成了嚴重影響。本文回顧了此次高溫干旱氣候異常的時空特征，分析了其主要成因。2022年夏季，中國中東部區域平均的極端高溫頻次、日最高溫度平均值、高溫日數等指標均達到了1979年以來的最大值，區域平均降水則達到了1979年以來的最低值。此次氣候異常主要是由于夏季中國中東部受強大的高壓系統控制，與偏強的西太副高、中緯度的西風帶擾動以及熱帶海溫的影響有關。此外，本文探討了全球增暖趨勢對極端高溫事件增多的影響，以及未來中國地區高溫和干旱事件的可能變化。

關鍵詞 ?高溫干旱; 極端事件; 西太副高; 西風帶; 海溫; 全球變暖

2022年夏季，全球大范圍創下高溫記錄，中國、美國等大多數北半球國家出現了40 ℃以上極端高溫，多地最高氣溫突破歷史極值。2022年6月13日—8月30日，我國中東部出現自1961年有完整氣象觀測記錄以來綜合強度最強的高溫過程，高溫持續時間長，極端性強。7—8月，長江中下游及川渝地區夏伏旱影響范圍廣、強度大（http：／／www.cma.gov.cn／2011xwzx／2011xqxkj／2011xkjdt／202209／t20220927_5106189.html）。

上述高溫干旱氣候給經濟、農業、人體健康以及人民生活造成了嚴重影響（https：／／www.mem.gov.cn／xw／yjglbgzdt／202209／t20220917_422674.shtml）。四川地區遭遇了大范圍長時間的高溫干旱天氣，水電大幅減發，8月天然來水電量由同期約9億千瓦時下降至約4 5億千瓦時，減幅達50％。重慶等地出現了40 ℃以上極端高溫，引發了多處森林火災，造成大量人員轉移安置。極端干旱導致中國最大淡水湖鄱陽湖的水位6—8月下降了近10 m。此外，持續的高溫導致浙江、四川、河南等地多人確診熱射病，引起了社會的廣泛關注。

極端氣候事件與諸多影響因素有關，包括大氣環流的內部變率（如西太副高和中緯度西風帶的變異）、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）等（Zhu et al.，2020a，2020b，2022）。而且，這些因素可能具有不同的時間尺度，包括年際、年代際甚至更長時間尺度的信號（Mallapaty，2022）。

因此，為了深入理解中國地區的高溫干旱氣候，本文將回顧2022年夏季中國高溫干旱氣候的時空特征，分析本次高溫干旱氣候的主要成因，并探討未來中國地區高溫干旱氣候的可能變化。

1 ?2022年夏季中國東部高溫干旱事件的時空特征

2022年6—8月，中國中東部地區（100°～ 123°E ，24°～36°N）極端高溫事件頻次明顯偏多（圖1a），日最高溫度平均值相比往年明顯偏高（圖1b），且日最高氣溫超過35 ℃的高溫日數明顯偏多（圖1c），長江中下游流域最為顯著。1979年以來，中國中東部區域平均的夏季極端高溫事件頻次、日最高溫度平均值以及高溫日數呈顯著增加趨勢，并伴隨著年際變化（圖1d—f）。極端高溫事件頻次的增加趨勢為1 6次／（10 a），日最高溫度平均值的增加趨勢為0 3 ℃／（10 a），高溫日數的增加趨勢為2 4 ?d／（10 a） ，均通過了99％置信度顯著性檢驗。2022年夏季，上述指標均達到1979年以來的最高值。區域平均的極端高溫頻次達到了22次，遠高于氣候態的4 3次;區域平均的日最高溫度平均值達到了32 2 ℃;區域平均的高溫日數達到了31 0 d，遠多于氣候態的13 1 d。上述結果表明2022年夏季中國中東部的高溫事件具有較強的極端性。

2022年6月，華北和西北地區的極端高溫事件頻次、日最高溫度平均值、高溫日數相比氣候態偏多／大，但長江以南地區大部分站點的上述指標沒有顯著異常。7月，中國中東部大部分站點的極端高溫事件明顯偏多，區域平均的極端高溫事件頻次、日最高溫度平均值以及高溫日數均達到或接近1979年以來的最高值。8月，中國中東部絕大部分站點的極端高溫事件頻次、日最高溫度平均值、高溫日數明顯偏多／大，以長江中下游流域最為嚴重，區域平均的上述指標遠遠超過了1979年以來的其他年份。

在降水方面，2022年6—8月，中國中東部大部分站點降水量偏少（圖2a），且無雨日數偏多（圖2b）。1979年以來，中國中東部區域平均的夏季降水量（圖2c）和無雨日數（圖2d）均表現出了較明顯的年際和年代際變化，長期變化趨勢不明顯。2022年夏季，中國中東部區域平均的累計降水量達到了1979年以來的最低值421 2 mm，低于2013年夏季南方旱災期間的434 1 mm。區域平均的無雨日數達到了1979年以來的第二高值57 d，略低于2013年的58 d。

2022年6月和7月，江淮流域大部分站點降水偏少、無雨日數偏多，東南沿海地區降水偏多、無雨日數偏少。8月，中國中東部的降水明顯偏少且無雨日數明顯偏多，區域平均的降水量和無雨日數分別達到了1979年以來的最低值和最高值。

總的來說，2022年8月中國中東部的高溫干旱氣候異常最為嚴重，69 3％站點的極端高溫頻次達到了1979年以來的最高值，6 9％站點的降水量達到了1979年以來的最低值。

2 成因分析

2 1 西太副高的影響

西北太平洋副熱帶高壓（西太副高）是位于西北太平洋地區對流層中下層的永久性高壓系統，主要呈現為東西扁長形，是影響中國夏季氣候最重要，也是最直接的大氣環流系統之一（陶詩言，1963;Huang et al.，2018;Guan et al.，2019）。作為強大的高壓系統，西太副高的主要控制區域為下沉運動，以晴好天氣為主;而其外緣西側以偏南風為主，可以源源不斷地為我國輸送大量的水汽，在與北來的冷空氣交匯時，容易形成大范圍的陰雨天氣（Lu，2004;Lu and Lin，2009;Huang et al.2015）。因此，異常的副高可以導致中國不同地區極端高溫、干旱或者洪澇等災害的發生發展。如2013年夏季西太副高的異常西伸導致長江流域被下沉運動控制，造成了該地區嚴重的高溫干旱氣候異常（王文等，2017）。

從氣候態來看，夏季西太副高的主要范圍位于北太平洋西部，6月其脊點約位于20°N，并于7月北抬至25°N左右，8月略有北移同時伴隨著東退，與中國東部雨帶的移動相一致。2022年6月，西太副高的強度和范圍與氣候態基本一致（圖3a），來自熱帶海洋的水汽沿其西北側進入華南地區。此時，華南地區被低壓所控制，對流活動偏強（圖3d），導致華南降水偏多。7月，西太副高開始增強并向西北方向延伸，西伸脊點比氣候態偏西約10°左右。此時的華南和長江流域被異常高壓控制（圖3b），對流活動減弱（圖3e），為7月中國中東部的高溫干旱天氣提供了有利條件。8月，西太副高不但沒有東退，反而繼續增強和西伸，其西伸脊點甚至移動至青藏高原西部，比氣候態偏西約50°（圖3c）。中國中東部受極強的異常高壓控制（圖3c），對流活動顯著偏弱（圖3f），導致8月中國中東部發生了極為嚴重的高溫干旱天氣。

因此，2022年夏季偏強的西太副高是中國中東部高溫干旱氣候異常的重要原因。尤其是8月極端異常的西太副高，是此次高溫干旱氣候異常諸多指標突破歷史極值的關鍵因素。

2 2 中高緯大氣環流的影響

2022年夏季，亞歐大陸中高緯的大氣環流也表現出了較為明顯的異常，是引起東亞氣候異常的另一個重要因素。6月，烏拉爾山和西西伯利亞的500 hPa位勢高度為負異常，下游的東西伯利亞、中國西北及華北地區500 hPa位勢高度為正異常（圖3a）。這些異常引起中國西北及華北上空出現較強的高壓脊，對流活動減弱（圖3d），從而導致西北和華北地區的極端高溫事件增多。

7月，位于西西伯利亞的低壓異常和位于東西伯利亞的高壓異常進一步東移并且加強（圖3b）。喀拉海上空的高壓異常、西西伯利亞上空的低壓異常、東西伯利亞和東亞中緯度地區上空的高壓異常呈現出“+-+”空間型的大氣波列。諸多研究已表明，北極和亞歐大陸高緯地區的大氣環流異常可通過西北-東南方向傳播的羅斯貝波影響東亞中低緯地區的大氣環流（李惠心等，2021;Li et al.，2022;Sun et al.，2022）。因此，上述“+-+”型大氣波列對7月中國中東部的高壓異常具有重要作用，是中國中東部極端高溫事件增多的原因之一。

8月，原先位于西西伯利亞的低壓異常進一步東移并增強，控制了西伯利亞大部分地區（圖3c）。原先位于東西伯利亞的高壓異常東移至北太平洋，引起北太平洋副熱帶高壓進一步增強（圖3c）。烏拉爾山高壓異常、西伯利亞低壓異常、北太平洋和東亞中緯度高壓異常呈現出“+-+”型的大氣波列，是8月中國中東部高壓異常和高溫干旱氣候異常的重要影響因素。

上述中高緯大氣環流異常與北極氣候異常和中緯度西風帶異常緊密相聯。2022年夏季，北極喀拉海-巴倫支海區域受異常高壓控制，氣溫偏高。亞歐大陸中緯度地區與北極地區之間的經向溫度梯度減弱，引起亞歐大陸高空西風急流經向擾動增加，是6月中國西北-華北地區的高壓脊和7、8月中高緯的“+-+”型大氣波列的重要原因。北極喀拉海-巴倫支海區域偏暖可能與前期春季海冰偏少有關，同時可能受La Nina型海溫異常與北極氣候之間的遙相關作用影響（Sun et al.，2019a;孫博等，2020）。

2 3 熱帶海溫的影響

2022年1—8月，熱帶太平洋呈現明顯的La Nina型海溫異常。6—8月，熱帶中太平洋海溫偏冷，熱帶海洋性大陸附近的海溫偏暖（圖4a）。上述海溫異常引起夏季沃克環流增強，熱帶海洋性大陸上空的對流活動增強，從而激發向北傳播的羅斯貝波，在西北太平洋引起下沉運動異常和反氣旋異常（圖4b;Nitta，1987;Huang，1992）。因此，2022年夏季熱帶太平洋海溫異常對西太副高增強和中國中東部的高溫干旱氣候也有貢獻。這體現了在年際尺度上ENSO對中國夏季高溫干旱氣候異常的重要意義。

但是，值得注意的是，ENSO對東亞夏季氣候的影響是復雜的、不穩定的。一般來說，冬季熱帶太平洋呈現El Nino（La Nina）型海溫異常，西北太平洋多出現反氣旋（氣旋）異常，即太平洋-東亞（PEA）遙相關（Wang et al.，2000）。次年夏季，El Nino（La Nina）型海溫異常衰退，但熱帶印度洋海溫異常會明顯偏暖（冷），可通過激發東傳的開爾文波以及埃克曼輻散機制維持并增強西北太平洋的反氣旋（氣旋）異常（Wu et al.，2009;Xie et al.，2016;Sun et al.，2019b）。

在全球變暖背景下，ENSO與東亞大氣環流的關系發生了變化。近期一些年份，在La Nina型海溫異常條件下，西北太平洋也會出現反氣旋異常，這與ENSO影響東亞大氣環流的三種不同機制有關（Sun et al.，2019a;孫博等，2020）。這三種機制包括太平洋-東亞遙相關、北太平洋-東亞遙相關以及環北半球遙相關，后兩種機制與太平洋-東亞遙相關所起的作用相反。在20世紀80年代之前，ENSO主要通過太平洋-東亞遙相關機制影響東亞大氣環流。近期，后兩種機制的作用增強，導致ENSO對東亞大氣環流影響的不穩定性增加（Sun et al.，2019a）。

在年代際尺度上，太平洋年代際濤動（PDO）近五年處于負位相（圖4c）。觀測數據和數值模擬結果表明，當PDO處于負位相時，會在南海和菲律賓海引起氣旋異常，并在其北側的東亞中緯度地區引起反氣旋異常，導致中國東部和南方地區產生下沉運動異常和水汽輻散異常，為2022年夏季中國中東部的高溫干旱天氣提供了有利的年代際氣候背景（Zhu et al.，2020b）。

2 4 全球變暖趨勢的影響

IPCC第六次評估報告表明，與工業革命前水平相比，全球平均表面氣溫增幅已經達到了1 ℃左右（IPCC，2021）。近幾十年，全球表面氣溫迅速增加，北半球中高緯地區增溫尤其明顯。1979年至今，中國大部分地區增溫趨勢達到或超過了0 2 ℃／（10 a）， 北方地區增溫比南方地區更加明顯（圖5a—b）。《中國氣候變化藍皮書（2022）》顯示，1951年至今，中國區域平均的表面溫度增加趨勢為0 26 ℃／（10 a），高于全球平均水平，表明中國地區是全球變暖背景下的氣候變化敏感區。此外，歐洲和北美中緯度地區的增溫趨勢也十分顯著，為近些年歐洲和北美地區頻繁發生極端高溫熱浪事件提供了重要氣候條件。

1979年以后，中國中東部地區氣溫迅速增加。區域平均的年平均氣溫增長趨勢為0 26 ℃／（10 a）（圖5c），夏季平均氣溫增長趨勢為0 19 ℃／（10 a）（圖5d），均通過了95％置信度顯著性檢驗。

近幾十年的全球變暖趨勢，尤其是中國地區的顯著增溫趨勢，是2022年夏季中國中東部極端高溫天氣的重要氣候背景。

3 未來變化

隨著全球變暖加劇，未來中國地區的極端高溫事件將顯著增加。過去50年一遇的高溫熱浪會成為10年一遇的事件，變得更為頻繁。IPCC第六次評估報告指出，將全球增溫幅度控制在1 5 ℃以內，將有利于減小全球極端高溫等極端事件的強度和頻次，降低這些極端事件的負面影響。控制全球增暖在1 5 ℃，將令中國極端高溫事件的增幅減少 36％～ 87％（Zhang et al.，2021）。

在干旱方面，CMIP6模式顯示未來中國中東部地區的氣象干旱強度將顯著增加（Ukkola et al.，2020）。最近研究結果（Xue et al.，2023）表明，隨著全球氣候變暖，未來中國地區的干旱會加劇。21世紀中期，中國西北將出現更頻繁的氣象干旱和水文干旱，中國中部的農業干旱增多，但干旱的持續時間及強度變化不明顯。21世紀后期，中國西北會發生持續時間更長且強度更大的氣象干旱和水文干旱。從 21世紀中期到后期，中國西北地區發生的氣象干旱 和水文干旱事件將會更加持續且嚴重，持續時間且強度更大的農業干旱事件也會從西北延伸至南方。

參考文獻（References）

Guan ?W N，Hu H B，Ren X J，et al.，2019.Subseasonal zonal variability of the western Pacific subtropical high in summer：climate impacts and underlying mechanisms［J］.Climate Dyn，53（5）：3325-3344.doi：10 1007／s00382-019-04705-4.

Huang R H，1992.The East Asia／Pacific pattern teleconnection of summer circulation and climate anomaly in East Asia［J］.Acta Meteorol Sin，6（1）：25-37.

Huang Y Y，Wang H J，Fan K，et al.，2015.The western Pacific subtropical high after the 1970s：westward or eastward shift？［J］.Climate Dyn，44（7）：2035-2047.doi：10 1007／s00382-014-2194-5.

Huang Y Y，Wang B，Li X F，et al.，2018.Changes in the influence of the western Pacific subtropical high on Asian summer monsoon rainfall in the late 1990s［J］.Climate Dyn，51（1）：443-455.doi：10 1007／s00382-017-3933-1.

IPCC，2021.Climate change 2021：the physical science basis［M］／／Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.Cambridge，United Kingdom and New York，NY，USA：Cambridge University Press，.doi：10 1017／9781009157896.

李惠心，孫博，周波濤，等，2021 3月巴倫支海海冰對中國東部8月氣溫偶極子型的影響及機制研究［J］.大氣科學學報，44（1）：89-103. Li H X，Sun B，Zhou B T，et al.，2021.Effect of the Barents Sea ice in March on the dipole pattern of air temperature in August in Eastern China and the corresponding physical mechanisms［J］.Trans Atmos Sci，44（1）：89-103.doi：10 13878／j.cnki.dqkxxb.20201013001.（in Chinese）.

Li H，Sun B，Wang H J，et al.，2022.Joint effects of three oceans on the 2020 super Meiyu［J］.Atmos Ocean Sci Lett，15（1）：100127.doi：10 1016／j.aosl.2021 100127.

Lu R Y，2004.Associations among the components of the East Asian summer monsoon system in the meridional direction［J］.J Meteor Soc Japan，82（1）：155-165.doi：10 2151／jmsj.82 155.

Lu R Y，Lin Z D，2009.Role of subtropical precipitation anomalies in maintaining the summertime meridional teleconnection over the western North Pacific and East Asia［J］.J Climate，22（8）：2058-2072.doi：10 1175／2008jcli2444 1.

Mallapaty S，2022.Chinas extreme weather challenges scientists trying to study it［J］.Nature，609（7929）：888.doi：10 1038／d41586-022-02954-8.

Nitta T，1987.Convective activities in the tropical western Pacific and their impact on the Northern Hemisphere summer circulation［J］.J Meteor Soc Japan，65（3）：373-390.doi：10 2151／jmsj1965 65 3_373.

Sun B，Wang H J，Zhou B T，2019a.Interdecadal variation of the relationship between East Asian water vapor transport and tropical Pacific sea surface temperatures during January and associated mechanisms［J］.J Climate，32（21）：7575-7594.doi：10 1175／jcli-d-19-0290 1.

Sun B，Li H X，Zhou B T，2019b.Interdecadal variation of Indian Ocean Basin mode and the impact on Asian summer climate［J］.Geophys Res Lett，46（21）：12388-12397.doi：10 1029／2019gl085019.

Sun B，Wang H J，Li H X，et al.，2022.A long-lasting precipitation deficit in South China during autumn-winter 2020／2021：combined effect of ENSO and Arctic sea ice［J］.J G R Atmospheres，127（6）：e2021JD035584.doi：10 1029／2021jd035584.

孫博，王會軍，周波濤，等，2020.中國水汽輸送年際和年代際變化研究進展［J］.水科學進展，31（5）：644-653. Sun B，Wang H J，Zhou B T，et al.，2020.A review on the interannual and interdecadal variations of water vapor transport over China during past decades［J］.Adv Water Sci，31（5）：644-653.doi：10 14042／j.cnki.32 1309 2020 05 002.（in Chinese）.

陶詩言，1963.中國夏季副熱帶天氣系統若干問題的研究［M］.北京：科學出版社. Tao S Y，1963.Research on some problems of Chinas summer subtropical weather system［M］.Beijing：Science Press.（in Chinese）.

Ukkola A，De Kauwe M D，Roderick M，et al.，2020.Robust future changes in meteorological drought in CMIP6 projections despite uncertainty in precipitation［J］.Geophys Res Lett，46：e2020GL087820.

Wang B，Wu R G，Fu X，2000.Pacific-East Asian teleconnection：how does ENSO affect East Asian climate？［J］.J Climate，13（9）：1517-1536.doi：10 1175／1520-0442（2000）013<1517：peathd>2 0.co;2.

王文，許金萍，蔡曉軍，等，2017 2013年夏季長江中下游地區高溫干旱的大氣環流特征及成因分析［J］.高原氣象，36（6）：1595-1607. Wang W，Xu J P，Cai X J，et al.，2017.Analysis of atmospheric circulation characteristics and mechanism of heat wave and drought in summer of 2013 over the middle and lower reaches of Yangtze River Basin［J］.Plateau Meteor，36（6）：1595-1607.（in Chinese）.

Wu B，Zhou T J，Li T，2009.Seasonally evolving dominant interannual variability modes of East Asian climate［J］.J Climate，22（11）：2992-3005.doi：10 1175／2008jcli2710 1.

Xie S P，Kosaka Y，Du Y，et al.，2016.Indo-western Pacific Ocean capacitor and coherent climate anomalies in post-ENSO summer：a review［J］.Adv Atmos Sci，33（4）：411-432.doi：10 1007／s00376-015-5192-6.

Xue R，Sun B，Li W，et al.，2023.Future projections of meteorological，agricultural and hydrological drought in China using emergent constaint.（in Press）.

Zhang G W，Zeng G，Yang X Y，et al.，2021.Future changes in extreme high temperature over China at 1 5—5 ℃ global warming based on CMIP6 simulations［J］.Adv Atmos Sci，38（2）：253-267.doi：10 1007／s00376-020-0182-8.

Zhu B Y，Sun B，Wang H J，2020a.Dominant modes of interannual variability of extreme high-temperature events in eastern China during summer and associated mechanisms［J］.Int J Climatol，40（2）：841-857.doi：10 1002／joc.6242.

Zhu B Y，Sun B，Li H，et al.，2020b.Interdecadal variations in extreme high-temperature events over southern China in the early 2000s and the influence of the Pacific decadal oscillation［J］.Atmosphere，11（8）：829.doi：10 3390／atmos11080829.

Zhu B Y，Sun B，Wang H J，2022.Increased interannual variability in the dipole mode of extreme high-temperature events over East China during summer after the early 1990s and associated mechanisms［J］.J Climate，35（4）：1347-1364.doi：10 1175／jcli-d-21-0431 1.

Characteristics and causes of the hot-dry climate anomalies in China during summer of 2022

SUN Bo ?1，2，3 ，WANG Huijun ?1，2，3 ，HUANG Yanyan ?1，2，3 ，YIN Zhicong ?1，2，3 ，ZHOU Botao 1， DUAN Mingkeng 1

1Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters／Key Laboratory of Meteorological Disasters，Ministry of Education／Joint International Research Laboratory of Climate and Environment Change，Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China;

2Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory，Zhuhai 519080，China;

3Nansen-Zhu International Research Centre，Institute of Atmospheric Physics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China

Extreme hot and dry climate anomalies occurred in central-eastern China during the summer of 2022，which had a significant impact on the economy，agriculture，and human community.This paper reviews the spatiotemporal characteristics and causes of this hot and dry event occurrence.During the summer of 2022，the areal mean extreme high temperature frequency，monthly mean daily maximum temperature，and high temperature days reached their highest values since 1979，while the areal mean monthly mean precipitation over central-eastern China reached its lowest since 1979.These climate anomalies are caused by the combined effects of several factors，including anomalous strong western Pacific subtropical highs，increased disturbances in mid-latitude westerlies，and tropical sea surface temperature anomalies.In addition，the paper explores the influence of global warming trend on this extreme event，As well as the future changes in extreme heat and drought in China.

high temperature and drought;extreme events;western Pacific subtropical high;westerlies;sea surface temperatures;global warming

doi：10 13878／j.cnki.dqkxxb.20220916003

（責任編輯：張福穎）