“雙碳”目標下我國東部地區冬季氣候異常研究

蔣 碩 豆京華

（河北省信息工程學校 河北保定 071000）

引言

東亞地區是世界上顯著的季風區。東亞冬季風作為北半球冬季最活躍的環流系統之一，它的異常活動可引起東亞及東南亞的寒潮降溫和災害性雨雪天氣[1]。王振華[2]研究指出，東亞冬季風異常主要存在整個東亞地區冬季風整體偏強（偏弱）或者東亞西北區冬季風偏強（弱）和東南區偏弱（強）的分布型2 種模態。

目前，國內外關于南方降水對ENSO 和東亞冬季風異常的響應研究有很多。陶詩言等[3]認為，在ENSO 暖（冷）期冬季，亞洲上空的環流型不利（有利）于寒潮向南爆發，導致東亞冬季風弱（強），華南地區的降水為正（負）距平。郭其蘊等[4]認為El Ni?o 和La Ni?a 年東亞大陸的氣壓場差異主要表現為冷空氣南下路徑不同，El Ni?o（La Ni?a）年冷空氣路徑偏東（偏西），中國南方多雨（少雨）。施能[5]發現我國整體的冬季降水在強冬季風年偏少，而在弱冬季風年偏多，Wang and Chen[6]通過對多個東亞冬季風指數的分析進一步證實了這一結果。

我國東部地區的冬季降水發生在東亞冬季風環流背景的影響下，降水的變化具有年際變化的特征，對環保、農業、能源、水資源、交通及通訊方面的影響更為突出。同時，面對“雙碳”目標的嚴峻挑戰，亟待做好碳市場與其他關鍵政策節點銜接，鼓勵、引導各地因地制宜自主行動深化低碳轉型，深入探索以低碳轉型驅動高質量發展的協同路徑構建經濟社會、生態環境和氣候治理等協同發展的新格局[7]。因此，有必要對東亞冬季風異常和我國東部降水的關系進行探討。

1 資料與方法

本文所用資料為500hPa 緯向風、高度場資料和850hPa 經向風、緯向風資料，以及925hPa比濕資料、中國160 站的月平均降水量資料。

為了能更加適用于描述中國大陸冬季氣溫變化及降水變化，本文根據朱艷峰[8]的研究，嘗試運用一種表示東亞冬季風強度的指數來分析問題，其定義為式（1）。

2 東亞冬季風的年際和年代際變化

根據上述的東亞冬季風強度指數的定義，圖1 給出了1948～2007 年東亞冬季風強度的變化。當IEAWM>0 時，表明東亞地區500hPa 高度場上中高緯度與中低緯度之間的緯向風切變偏強，東亞地區緯向氣流偏弱，則冬季風偏強；當IEAWM<0 時，表明東亞地區500hPa 高度場上中高緯度與中低緯度之間的緯向風切變偏弱，東亞地區緯向氣流偏強，則冬季風偏弱。

圖1 東亞冬季風強度指數IEAWM 的變化曲線(虛線)和9 點平滑曲線(實線)

為了便于分析問題，本文中將上一年的12月、次年的1 月和2 月看作一個冬季，如1948年的12月、1949年的1月和2月作為1948年冬季。圖1中的IEAWM的變化曲線變化幅度較大，IEAWM較高的年份為1967 年（2.47）、1983 年（2.24）、1954 年（2.05）；IEAWM較 低 的 年 份 為1978 年（-2.54）、1986 年（-1.84）、1996 年（-1.64）。

從圖1 中IEAWM的變化曲線可以直觀地看出，1948 年始至20 世紀80 年代中期，IEAWM基本上為正，即這段時間內東亞冬季風強度偏強；20 世紀80 年代中期以后，IEAWM基本上為負，即這段時間內東亞冬季風偏弱。9 點平滑曲線表現的特征則更加明顯，尤其是20 世紀80 年代中期以后冬季風偏弱的階段。

分析文中計算所得的東亞冬季風強度指數IEAWM，在20 世紀60 年中選取具有代表性的年份研究東亞冬季風的異常變化。選定的強冬季風年份（IEAWM>1.0）為1954 年、1956 年、1966 年、1967 年、1968 年、1974 年、1976 年、1983 年、2004 年和2007 年；弱冬季風年份（IEAWM<-1.0）為1959 年、1978 年、1986 年、1989 年、1991 年、1996 年、2001 年、2002 年和2006 年。

3 東亞冬季風與我國東部地區降水

3.1 強、弱冬季風年的500hPa 高度場特征

強、弱冬季風年的東亞環流系統和天氣特征有明顯的差異。在強冬季風年（見圖2a）500hPa高度距平合成圖上，烏拉爾山東側偏北位置為一正距平中心，烏拉爾山以東的大部分地區為正距平，朝鮮半島與我國東北地區附近有一負距平中心，貝加爾湖以東以南主要為負距平，表明阻塞高壓明顯較強，西太平洋副熱帶高壓偏弱，東亞地區西風環流偏弱，有利于冷空氣南下，有利于東亞大槽南伸加強；在弱冬季風年（見圖2b）500hPa 高度距平合成圖上，其距平合成場的分布與強冬季風年的分布基本相反，烏拉爾山東側附近為一負距平中心，烏拉爾山以東的大部分地區為負距平，貝加爾湖以南的絕大部分地區為正距平，東亞中緯度地區正距平明顯，表明上游高壓脊偏弱，西太平洋副熱帶高壓偏強，東亞地區西風環流偏強，不利于冷空氣南下，不利于東亞大槽的發展。

圖2 強冬季風年冬季500hPa 高度距平合成場(a)；弱冬季風年冬季500hPa 高度距平合成場(b)(實線為正值，虛線陰影區為負值，單位：gpm)

3.2 冬季風異常與我國東部地區降水

在本文的討論中，我國的東部地區主要劃分在105°～130°E、20°～55°N 范圍內。將標準化之后的東亞冬季風強度指數IEAWM與我國160 站冬季平均降水量資料進行相關分析。我國東部絕大部分地區的冬季降水與冬季風強度之間存在負相關關系，在四川東部和重慶北部地區的負相關最好，負相關系數達到0.3；在華北及其以南的大部分地區負相關系數達到0.2 以上，其余的長江與黃河之間的地區都是弱的負相關；在東北和華南地區除部分地區外也存在弱的負相關關系。總體來說，我國東部大部分地區的冬季降水與東亞冬季風的強度有著負相關的趨勢。

3.3 我國東部地區冬季低層風場的變化

在1948～2007 年這60 年中，根據強、弱東亞冬季風的劃分，合成了強、弱冬季風年850hPa的矢量風距平風場（見圖3）。從圖3a 可見，強冬季風指數年時，在烏拉爾山東部附近有一個距平反氣旋環流中心，西西伯利亞北部存在一個距平高壓脊，除東西伯利亞附近地區為距平東風外，從整個貝加爾湖地區經蒙新高地、內蒙地區和東北地區至河套地區、華北地區、江淮地區和華南地區均為距平偏北風，其中華北地區的距平偏北風最為顯著。因此，在東亞冬季風偏強的年份，西伯利亞高壓較正常年份顯著偏強，我國東部大部分地區出現偏北風加強的形勢，受偏強冷空氣的影響較為明顯，降水可能有所減少。從圖3b可見，弱冬季風指數年時，烏拉爾山西側附近存在一個距平氣旋環流中心，西西伯利亞和中西伯利亞都出現距平偏南風，整個貝加爾湖附近地區也是距平偏南風，我國東部絕大部分地區都是距平偏南風，尤其是在長江中游和部分下游地區，距平偏南風很顯著。因此，在冬季風偏弱的年份，西伯利亞高壓比正常年份弱很多，冷空氣不易南下，而東部地區受來自東南和西南的暖濕氣流的影響比正常年份強，有利于水汽輸送，我國東部大部分地區有可能形成更多的降水。

圖3 強冬季風年冬季850hPa 矢量風距平合成場(a)；弱冬季風年冬季850hPa 矢量風距平合成場(b)(陰影區表示經向風通過90%的信度檢驗，單位：m/s)

3.4 我國東部地區冬季低層水汽的變化

在形成降水的過程中，水汽條件的影響至關重要。強、弱東亞冬季風年低層比濕差異與形成降水的多少密切相關。在冬季風偏弱的年份，我國東部大部分地區925hPa 的比濕比冬季風偏強的年份要高一些，這樣的水汽條件下，降水過程可能偏多，形成降水量可能就會增加。同時，在冬季風偏弱的年份，我國東部大部分地區的降水會偏多；冬季風偏強的年份，由于水汽少些，形成的降水量可能相對就偏少。

4 “雙碳”目標下應完善的措施

實現“雙碳”目標是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革。節約資源是我國的基本國策，是維護國家資源安全、推進生態文明建設、推動高質量發展的一項重大任務。在分析我國東部地區冬季氣溫、降水等氣候變化規律的基礎上，應當緊緊圍繞地方需求，針對不同區域的氣候地理條件和生態條件、不同的經濟發展地區，以及國家重點生態功能區、生態脆弱區、易災區和城市適應氣候變化行動方案確定的重點區域等，分區采取有針對性的措施。如，構建清潔低碳、安全高效的能源體系，強化我國東部地區能源消費及碳排放目標管理，提高資源利用效率，推動零碳能源技術、負排放技術在資源再生領域的應用；推動節能低碳城市和相關基礎設施建設，加快推進冬季清潔取暖推進城鄉建設和建筑領域綠色低碳發展，統籌推進山水林田湖草沙系統治理，嚴格落實相關舉措，持續提升生態碳匯能力；主動適應氣候變化作為實施積極應對氣候變化國家戰略的重要內容，推進和實施適應氣候變化重大戰略，開展重點區域、重點領域適應氣候變化行動，強化監測預警和防災減災能力，努力提高適應氣候變化能力和水平。

結語

我國東部地區冬季氣候異常主要表現為東亞冬季風強度有明顯的年際和年代際變化特征，在20 世紀80 年代中期以前處于偏強階段；在20 世紀80 年代中期以后處于偏弱階段。東亞冬季風偏強時，我國東部大部分地區降水偏少；冬季風偏弱時，降水則偏多。冬季降水多少與西伯利亞高壓、西太平洋副熱帶高壓以及底層風場、水汽條件等密切相關。可通過構建清潔低碳、安全高效的能源體系和推動綠色低碳、循環發展的新模式來減緩氣候變化，并通過節能減排早日實現“雙碳”目標；同時，加快形成節約資源和保護環境的產業結構、生產方式、生活方式、空間格局，減小需求壓力，提升應對氣候變化和極端氣候事件能力，以及應對區域性氣候變化風險。