2022年夏季中国高温干旱气候特征及成因探讨

孙博 王会军 黄艳艳 尹志聪 周波涛 段明铿

摘要  2022年夏季，中国中东部发生了极端高温干旱气候异常，给经济、农业、人民生活造成了严重影响。本文回顾了此次高温干旱气候异常的时空特征，分析了其主要成因。2022年夏季，中国中东部区域平均的极端高温频次、日最高温度平均值、高温日数等指标均达到了1979年以来的最大值，区域平均降水则达到了1979年以来的最低值。此次气候异常主要是由于夏季中国中东部受强大的高压系统控制，与偏强的西太副高、中纬度的西风带扰动以及热带海温的影响有关。此外，本文探讨了全球增暖趋势对极端高温事件增多的影响，以及未来中国地区高温和干旱事件的可能变化。

关键词  高温干旱; 极端事件; 西太副高; 西风带; 海温; 全球变暖

2022年夏季，全球大范围创下高温记录，中国、美国等大多数北半球国家出现了40 ℃以上极端高温，多地最高气温突破历史极值。2022年6月13日—8月30日，我国中东部出现自1961年有完整气象观测记录以来综合强度最强的高温过程，高温持续时间长，极端性强。7—8月，长江中下游及川渝地区夏伏旱影响范围广、强度大（http：／／www.cma.gov.cn／2011xwzx／2011xqxkj／2011xkjdt／202209／t20220927_5106189.html）。

上述高温干旱气候给经济、农业、人体健康以及人民生活造成了严重影响（https：／／www.mem.gov.cn／xw／yjglbgzdt／202209／t20220917_422674.shtml）。四川地区遭遇了大范围长时间的高温干旱天气，水电大幅减发，8月天然来水电量由同期约9亿千瓦时下降至约4 5亿千瓦时，减幅达50％。重庆等地出现了40 ℃以上极端高温，引发了多处森林火灾，造成大量人员转移安置。极端干旱导致中国最大淡水湖鄱阳湖的水位6—8月下降了近10 m。此外，持續的高温导致浙江、四川、河南等地多人确诊热射病，引起了社会的广泛关注。

极端气候事件与诸多影响因素有关，包括大气环流的内部变率（如西太副高和中纬度西风带的变异）、多圈层相互作用（如热带海-气相互作用和北极冰-气相互作用）等（Zhu et al.，2020a，2020b，2022）。而且，这些因素可能具有不同的时间尺度，包括年际、年代际甚至更长时间尺度的信号（Mallapaty，2022）。

因此，为了深入理解中国地区的高温干旱气候，本文将回顾2022年夏季中国高温干旱气候的时空特征，分析本次高温干旱气候的主要成因，并探讨未来中国地区高温干旱气候的可能变化。

1  2022年夏季中国东部高温干旱事件的时空特征

2022年6—8月，中国中东部地区（100°～ 123°E ，24°～36°N）极端高温事件频次明显偏多（图1a），日最高温度平均值相比往年明显偏高（图1b），且日最高气温超过35 ℃的高温日数明显偏多（图1c），长江中下游流域最为显著。1979年以来，中国中东部区域平均的夏季极端高温事件频次、日最高温度平均值以及高温日数呈显著增加趋势，并伴随着年际变化（图1d—f）。极端高温事件频次的增加趋势为1 6次／（10 a），日最高温度平均值的增加趋势为0 3 ℃／（10 a），高温日数的增加趋势为2 4  d／（10 a） ，均通过了99％置信度显著性检验。2022年夏季，上述指标均达到1979年以来的最高值。区域平均的极端高温频次达到了22次，远高于气候态的4 3次;区域平均的日最高温度平均值达到了32 2 ℃;区域平均的高温日数达到了31 0 d，远多于气候态的13 1 d。上述结果表明2022年夏季中国中东部的高温事件具有较强的极端性。

2022年6月，华北和西北地区的极端高温事件频次、日最高温度平均值、高温日数相比气候态偏多／大，但长江以南地区大部分站点的上述指标没有显著异常。7月，中国中东部大部分站点的极端高温事件明显偏多，区域平均的极端高温事件频次、日最高温度平均值以及高温日数均达到或接近1979年以来的最高值。8月，中国中东部绝大部分站点的极端高温事件频次、日最高温度平均值、高温日数明显偏多／大，以长江中下游流域最为严重，区域平均的上述指标远远超过了1979年以来的其他年份。

在降水方面，2022年6—8月，中国中东部大部分站点降水量偏少（图2a），且无雨日数偏多（图2b）。1979年以来，中国中东部区域平均的夏季降水量（图2c）和无雨日数（图2d）均表现出了较明显的年际和年代际变化，长期变化趋势不明显。2022年夏季，中国中东部区域平均的累计降水量达到了1979年以来的最低值421 2 mm，低于2013年夏季南方旱灾期间的434 1 mm。区域平均的无雨日数达到了1979年以来的第二高值57 d，略低于2013年的58 d。

2022年6月和7月，江淮流域大部分站点降水偏少、无雨日数偏多，东南沿海地区降水偏多、无雨日数偏少。8月，中国中东部的降水明显偏少且无雨日数明显偏多，区域平均的降水量和无雨日数分别达到了1979年以来的最低值和最高值。

总的来说，2022年8月中国中东部的高温干旱气候异常最为严重，69 3％站点的极端高温频次达到了1979年以来的最高值，6 9％站点的降水量达到了1979年以来的最低值。

2 成因分析

2 1 西太副高的影响

西北太平洋副热带高压（西太副高）是位于西北太平洋地区对流层中下层的永久性高压系统，主要呈现为东西扁长形，是影响中国夏季气候最重要，也是最直接的大气环流系统之一（陶诗言，1963;Huang et al.，2018;Guan et al.，2019）。作为强大的高压系统，西太副高的主要控制区域为下沉运动，以晴好天气为主;而其外缘西侧以偏南风为主，可以源源不断地为我国输送大量的水汽，在与北来的冷空气交汇时，容易形成大范围的阴雨天气（Lu，2004;Lu and Lin，2009;Huang et al.2015）。因此，异常的副高可以导致中国不同地区极端高温、干旱或者洪涝等灾害的发生发展。如2013年夏季西太副高的异常西伸导致长江流域被下沉运动控制，造成了该地区严重的高温干旱气候异常（王文等，2017）。

从气候态来看，夏季西太副高的主要范围位于北太平洋西部，6月其脊点约位于20°N，并于7月北抬至25°N左右，8月略有北移同时伴随着东退，与中国东部雨带的移动相一致。2022年6月，西太副高的强度和范围与气候态基本一致（图3a），来自热带海洋的水汽沿其西北侧进入华南地区。此时，华南地区被低压所控制，对流活动偏强（图3d），导致华南降水偏多。7月，西太副高开始增强并向西北方向延伸，西伸脊点比气候态偏西约10°左右。此时的华南和长江流域被异常高压控制（图3b），对流活动减弱（图3e），为7月中国中东部的高温干旱天气提供了有利条件。8月，西太副高不但没有东退，反而继续增强和西伸，其西伸脊点甚至移动至青藏高原西部，比气候态偏西约50°（图3c）。中国中东部受极强的异常高压控制（图3c），对流活动显著偏弱（图3f），导致8月中国中东部发生了极为严重的高温干旱天气。

因此，2022年夏季偏强的西太副高是中国中东部高温干旱气候异常的重要原因。尤其是8月极端异常的西太副高，是此次高温干旱气候异常诸多指标突破历史极值的关键因素。

2 2 中高纬大气环流的影响

2022年夏季，亚欧大陆中高纬的大气环流也表现出了较为明显的异常，是引起东亚气候异常的另一个重要因素。6月，乌拉尔山和西西伯利亚的500 hPa位势高度为负异常，下游的东西伯利亚、中国西北及华北地区500 hPa位势高度为正异常（图3a）。这些异常引起中国西北及华北上空出现较强的高压脊，对流活动减弱（图3d），从而导致西北和华北地区的极端高温事件增多。

7月，位于西西伯利亚的低压异常和位于东西伯利亚的高压异常进一步东移并且加强（图3b）。喀拉海上空的高压异常、西西伯利亚上空的低压异常、东西伯利亚和东亚中纬度地区上空的高压异常呈现出“+-+”空间型的大气波列。诸多研究已表明，北极和亚欧大陆高纬地区的大气环流异常可通过西北-东南方向传播的罗斯贝波影响东亚中低纬地区的大气环流（李惠心等，2021;Li et al.，2022;Sun et al.，2022）。因此，上述“+-+”型大气波列对7月中国中东部的高压异常具有重要作用，是中国中东部极端高温事件增多的原因之一。

8月，原先位于西西伯利亚的低压异常进一步东移并增强，控制了西伯利亚大部分地区（图3c）。原先位于东西伯利亚的高压异常东移至北太平洋，引起北太平洋副热带高压进一步增强（图3c）。乌拉尔山高压异常、西伯利亚低压异常、北太平洋和东亚中纬度高压异常呈现出“+-+”型的大气波列，是8月中国中东部高压异常和高温干旱气候异常的重要影响因素。

上述中高纬大气环流异常与北极气候异常和中纬度西风带异常紧密相联。2022年夏季，北极喀拉海-巴伦支海区域受异常高压控制，气温偏高。亚欧大陆中纬度地区与北极地区之间的经向温度梯度减弱，引起亚欧大陆高空西风急流经向扰动增加，是6月中国西北-华北地区的高压脊和7、8月中高纬的“+-+”型大氣波列的重要原因。北极喀拉海-巴伦支海区域偏暖可能与前期春季海冰偏少有关，同时可能受La Nina型海温异常与北极气候之间的遥相关作用影响（Sun et al.，2019a;孙博等，2020）。

2 3 热带海温的影响

2022年1—8月，热带太平洋呈现明显的La Nina型海温异常。6—8月，热带中太平洋海温偏冷，热带海洋性大陆附近的海温偏暖（图4a）。上述海温异常引起夏季沃克环流增强，热带海洋性大陆上空的对流活动增强，从而激发向北传播的罗斯贝波，在西北太平洋引起下沉运动异常和反气旋异常（图4b;Nitta，1987;Huang，1992）。因此，2022年夏季热带太平洋海温异常对西太副高增强和中国中东部的高温干旱气候也有贡献。这体现了在年际尺度上ENSO对中国夏季高温干旱气候异常的重要意义。

但是，值得注意的是，ENSO对东亚夏季气候的影响是复杂的、不稳定的。一般来说，冬季热带太平洋呈现El Nino（La Nina）型海温异常，西北太平洋多出现反气旋（气旋）异常，即太平洋-东亚（PEA）遥相关（Wang et al.，2000）。次年夏季，El Nino（La Nina）型海温异常衰退，但热带印度洋海温异常会明显偏暖（冷），可通过激发东传的开尔文波以及埃克曼辐散机制维持并增强西北太平洋的反气旋（气旋）异常（Wu et al.，2009;Xie et al.，2016;Sun et al.，2019b）。

在全球变暖背景下，ENSO与东亚大气环流的关系发生了变化。近期一些年份，在La Nina型海温异常条件下，西北太平洋也会出现反气旋异常，这与ENSO影响东亚大气环流的三种不同机制有关（Sun et al.，2019a;孙博等，2020）。这三种机制包括太平洋-东亚遥相关、北太平洋-东亚遥相关以及环北半球遥相关，后两种机制与太平洋-东亚遥相关所起的作用相反。在20世纪80年代之前，ENSO主要通过太平洋-东亚遥相关机制影响东亚大气环流。近期，后两种机制的作用增强，导致ENSO对东亚大气环流影响的不稳定性增加（Sun et al.，2019a）。

在年代际尺度上，太平洋年代际涛动（PDO）近五年处于负位相（图4c）。观测数据和数值模拟结果表明，当PDO处于负位相时，会在南海和菲律宾海引起气旋异常，并在其北侧的东亚中纬度地区引起反气旋异常，导致中国东部和南方地区产生下沉运动异常和水汽辐散异常，为2022年夏季中国中东部的高温干旱天气提供了有利的年代际气候背景（Zhu et al.，2020b）。

2 4 全球变暖趋势的影响

IPCC第六次评估报告表明，与工业革命前水平相比，全球平均表面气温增幅已经达到了1 ℃左右（IPCC，2021）。近几十年，全球表面气温迅速增加，北半球中高纬地区增温尤其明显。1979年至今，中国大部分地区增温趋势达到或超过了0 2 ℃／（10 a）， 北方地区增温比南方地区更加明显（图5a—b）。《中国气候变化蓝皮书（2022）》显示，1951年至今，中国区域平均的表面温度增加趋势为0 26 ℃／（10 a），高于全球平均水平，表明中国地区是全球变暖背景下的气候变化敏感区。此外，欧洲和北美中纬度地区的增温趋势也十分显著，为近些年欧洲和北美地区频繁发生极端高温热浪事件提供了重要气候条件。

1979年以后，中国中东部地区气温迅速增加。区域平均的年平均气温增长趋势为0 26 ℃／（10 a）（图5c），夏季平均气温增长趋势为0 19 ℃／（10 a）（图5d），均通过了95％置信度显著性检验。

近几十年的全球变暖趋势，尤其是中国地区的显著增温趋势，是2022年夏季中国中东部极端高温天气的重要气候背景。

3 未来变化

随着全球变暖加剧，未来中国地区的极端高温事件将显著增加。过去50年一遇的高温热浪会成为10年一遇的事件，变得更为频繁。IPCC第六次评估报告指出，将全球增温幅度控制在1 5 ℃以内，将有利于减小全球極端高温等极端事件的强度和频次，降低这些极端事件的负面影响。控制全球增暖在1 5 ℃，将令中国极端高温事件的增幅减少 36％～ 87％（Zhang et al.，2021）。

在干旱方面，CMIP6模式显示未来中国中东部地区的气象干旱强度将显著增加（Ukkola et al.，2020）。最近研究结果（Xue et al.，2023）表明，随着全球气候变暖，未来中国地区的干旱会加剧。21世纪中期，中国西北将出现更频繁的气象干旱和水文干旱，中国中部的农业干旱增多，但干旱的持续时间及强度变化不明显。21世纪后期，中国西北会发生持续时间更长且强度更大的气象干旱和水文干旱。从 21世纪中期到后期，中国西北地区发生的气象干旱 和水文干旱事件将会更加持续且严重，持续时间且强度更大的农业干旱事件也会从西北延伸至南方。

参考文献（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，孙博，周波涛，等，2021 3月巴伦支海海冰对中国东部8月气温偶极子型的影响及机制研究［J］.大气科学学报，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.

孙博，王会军，周波涛，等，2020.中国水汽输送年际和年代际变化研究进展［J］.水科学进展，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）.

陶诗言，1963.中国夏季副热带天气系统若干问题的研究［M］.北京：科学出版社. 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，许金萍，蔡晓军，等，2017 2013年夏季长江中下游地区高温干旱的大气环流特征及成因分析［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

（責任编辑：张福颖）