2022 年夏季四川持续高温干旱特征及成因分析

高 洁，肖红茹*，郭善云

（1.四川省气象台，四川 成都 610072；2.高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室，四川 成都 610072）

人类活动引发的气候变化造成更频繁、更严重的极端天气和气候事件[1]。近几十年来，全球高温灾害明显增多且强度增强，极端性显著[2-3]，伴随出现北极海冰不断减少、格陵兰冰盖加速融化、海平面不断上升，北美洲北方针叶林火灾频发、亚马逊热带雨林频繁干旱[4]。高温不仅对全球生态系统造成不可逆转的影响，对人类生存健康及国民经济均构成严重威胁[5]。

全球变暖趋势仍在持续，中国升温速率高于全球平均水平，是气候变化敏感区[6]。研究表明，20 世纪90 年代开始我国强高温热浪较集中，21 世纪以来高温热浪尤为严重[7-12]，2003、2007、2013、2017 年均发生明显高温热浪事件[13-15]。2022 年夏季，北半球经历了史无前例的高温干旱，我国出现有气象记录以来最强的全国性（除东北地区）高温过程和长江中下游及川渝地区大范围强伏旱[16]，中央气象台首次发布高温红色预警，全国14.9%的气象站日最高气温达到或超过历史极值[17]。2022 年夏季四川省突破高温极值站数位列全国之首[18]，全省高温日数历史同期最多，平均气温、最高气温历史最高，降水量历史最少；极端高温干旱持续叠加，造成岷江、大渡河、渠江枯水为有实测记录以来最严重的年份，水电发电量腰斩，供需严重失衡[19]，秋粮和柑橘等水果产量损失严重，多人确诊热射病，多地发生森林火灾；据四川省防汛抗旱指挥部统计，全省20 个市（州）138个县（市、区）761.6 万人受灾，因旱饮水困难需救助121.4 万人，农作物受灾面积达52.2 万hm2，直接经济损失48.0 亿元，为均值的7.5 倍，旱情为近10 年最重。

受气候变化影响，四川地区高温热浪频次、强度显著增加，21 世纪10 年代以来更是进入高发期[20]。2006 年川渝地区遭受特大高温伏旱，2011、2016—2018、2021 和2022 年四川经历了持续高温热浪考验，气候变暖和极端高温干旱复合事件引起人民群众越来越多的关注[21-22]。众多学者从气候特征方面分析了四川高温日和高温强度[23-24]、高温热浪及环流分型[20，25-26]、极端高温[27-28]等的时空分布及变化周期，也有针对2006、2016 年典型年份持续高温特征及环流异常的天气诊断分析[29-30]。2022 年夏季高温干旱天气是1961 年以来四川持续时间最长、影响范围最广、强度最大、危害最为严重的的极端高温伏旱天气气候事件，已有针对全国、长江流域和西南地区此次高温过程的研究都有关注到川渝地区高温极端性[16，31-32]。为应对极端高温发生常态化带来的挑战，有必要对四川此次极端高温干旱过程发展演变、环流形势和天气系统相互作用特征进行详细分析，深入理解高温干旱天气成因和致灾机理，凝练高温天气预报着眼点，为四川区域高温干旱预测预警和相关决策部门开展防灾减灾工作提供理论依据。

1 资料和方法

1.1 资料

所用资料为四川省气象探测数据中心提供的1961—2022 年夏季（6—8 月）四川省155 个国家气象站逐日平均气温、最高气温及降水量资料。由中国气象局国家气候中心提供的逐日综合气象干旱指数（MCI）数据及CIPAS（Climate Interactive Plotting and Analysis System） 系统（http：//10.1.65.248/#/main/homePage）西太平洋副热带高压（简称“西太副高”）指数[33]、南亚高压指数（http：//cmdp.ncc-cma.net/station/extension.php）逐日资料。环流数据使用NCEP/NCAR 联合制作的逐日再分析资料，空间分辨率为2.5°×2.5°，垂直方向100 和500 hPa 的位势高度资料。采用1991—2020 年气候平均值作为气候态。

1.2 方法

高温日是指某站日最高气温Tmax≥35 ℃的日期。

四川盆地单站持续高温短期评定办法[34]：绵阳、德阳、成都、雅安、眉山、乐山6 市某国家站连续3 d或以上日最高气温Tmax≥35 ℃，广元、南充、巴中、达州、广安、遂宁、资阳、内江、自贡、宜宾、泸州11 市某国家站连续3 d 或以上Tmax≥38 ℃。当盆地17 个市中有9 个或以上满足该市一半以上国家站达到持续高温标准，规定为盆地一次区域性持续高温过程[34]。

依据中华人民共和国国家标准《气象干旱等级》气象干旱综合指数（MCI）等级的划分标准[35]，将气象干旱划分为无旱、轻旱、中旱、重旱、特旱5 个等级。

2 2022 年夏季四川高温特征

2.1 高温时空演变特征

2022 年夏季，四川省155 个国家站中有128 站出现高温天气，占比82.1%，累计出现35 ℃以上高温4 577 站次，40 ℃以上922 站次。图1 为四川全省夏季平均最高气温及不同临界值高温站数逐日演变过程。高温出现在6 月27 日—8 月28 日，期间有短暂间歇，共计持续64 d，可分为3 个高温时段：6月27—30 日为高温萌芽阶段，持续时间短，高温站数少，强度不大；7 月4—17 日为发展阶段，高温强度明显增强，共计14 d、累计高温1 273 站次，其中38 ℃以上504 站次，40 ℃以上79 站次，最高气温43.4 ℃；18 日开始经过近一周间歇，7 月24 日—8 月28 日高温再次发展并达到过程最强，持续36 d、累计高温3 004 站次，其中38 ℃以上1 598 站次，40 ℃以上848 站次；高温强度于8 月20—23 日达到峰值，全省持续4 d，40 ℃以上高温＞60 站，盆地平均最高气温维持在40.0～40.9 ℃，数站多次更新本站最高气温历史纪录。

统计全省高温日数及最高气温分布站数（表1）发现，＞38 ℃的高温主要出现在四川盆地，且高温日数及强度均呈自西向东逐级递增趋势。高温日数＞50 d 的有24 站，占高温总站数的18.8%，主要出现在盆地东部；30～49 d 占比最大，为50.0%，盆地西部和东部均有出现；20～29 d 的有22 站，分布在盆地西部；川西高原和攀西地区高温日数一般≤20 d，大值区主要分布在靠近盆地或干热河谷区域。全省81站（占全省52.3%）日最高气温＞40 ℃，大部分出现在盆地（占盆地76.7%），17 站（占全省11.0%）＞43 ℃，主要出现在盆地南部和东北部。

表1 2022 年四川省夏季高温日数及最高气温分布站数及主要地理部位

2.2 高温极端性

分析35 ℃以上高温最长连续日数空间分布（图2a）发现，盆地西部大部连续日数为15～22 d，盆地西部偏东地区到盆地东部大部为21～32 d，达州、广安、资阳、内江、自贡、泸州6 市部分地方可达35～37 d；盆地东部40 ℃以上高温最长连续日数普遍＞7 d，泸州、自贡、内江、资阳、广安5 市大部＞15 d，渠县、广安、兴文、合江4 县（市）持续40 ℃以上高温达18 d，为历史同期最长（图2b）。统计最高气温极值发现，全省101 站（占全省65.2%）最高气温突破本站历史极值（图2c），其中广元、德阳、成都、眉山、乐山、遂宁、资阳、内江、自贡9 市所有国家站均突破历史极值。全省累计达到或超过高温极值366 站次，达到或超过极值5 次及以上站点主要分布在盆地西部，简阳最多，达11 次。此外，盆地85 站（占盆地82.5%）高温日数达建站以来同期最多（图2d）。2022 年夏季四川平均气温、最高气温和高温日数均位列历史同期第一位。

图2 2022 年四川省夏季35 ℃（a）和40 ℃（b）以上高温最长连续日数空间分布及达到或超过高温极值次数（c）和高温日数历史同期第一位站点（d）空间分布

根据四川盆地区域持续高温短期预报业务评定办法，筛选出1961—2022 年共出现9 次区域持续高温过程（表2），盆地区域持续高温过程主要出现在21 世纪，频率呈显著增长趋势，其中2022 年出现2次，尤其是2022 年8 月8—25 日高温过程持续天数、38 ℃以上高温日均站数及40 ℃以上高温累计站次均位列历史第一位，过程40 ℃以上高温累计站次达833 站次，是排位第二的2006 年8 月持续高温过程的8.5 倍，过程单站日最高气温出现在渠县，为44 ℃，打破四川省日最高气温历史纪录。且2022 年分别在7、8 月连续出现2 次高温过程，持续时间及强度均为历史罕见。

表2 1961—2022 年四川盆地历史持续高温过程

3 2022 年夏季四川干旱特征

2022 年夏季四川出现极端持续高温同时，降水量为1961 年以来历史同期最少，7、8 月无区域性暴雨过程发生，盆地东部大部7 月持续15 d 左右、8月持续20 d 以上无降水。从逐月降水距平百分率空间分布（图3a～3c）可知，7、8 月全省降水显著偏少，6—8 月降水偏少大值中心呈自北向南移动变化趋势。6 月降水偏少区域主要集中在盆地北部和阿坝州，较常年同期偏少20.0%～40.0%，7 月全省降水偏少状态最显著，大部地区较常年同期偏少40.0%以上，盆地除东北部外大部地区和甘孜州部分地区偏少60.0%～90.0%，8 月全省大部降水持续偏少，盆地和甘孜州大部地区偏少40.0%以上，盆地南部偏少60.0%～90.0%。

图3 2022 年夏季四川6 月（a）、7 月（b）、8 月（c）降水距平百分率及6 月20 日（d）、7 月15 日（e）、8 月23 日（f）气象干旱指数（MCI）等级分布

持续极端高温少雨造成四川气象干旱呈跳跃式发展，结合图4 和图3d、3e、3f 可知，6 月中旬后期四川区域气象干旱开始出现，主要分布在盆地北部和阿坝州东部，以轻到中旱为主，无特旱站点；7 月开始干旱快速发展，重特旱站点增长明显，与第二阶段高温过程相对应，15 日左右重特旱站数达该月峰值，主要分布在盆地中部北部、阿坝州及攀西地区南部；8 月上旬后期至下旬旱情迅速增强，19—27日全省90.0%以上站点出现不同程度干旱，58.0%以上达重旱及以上，23 日为该时段峰值，全省148 站出现旱情，重旱及以上有113 站，特旱有68 站（为7月峰值的4.3 倍），盆地和川西高原几乎所有地区旱情达重旱及以上，旱情严重程度为1961 年以来之最，干旱的发展与高温少雨发展趋势一致。

图4 2022 年6—8 月四川省气象干旱等级（MCI）站数逐日演变

4 2022 年夏季四川高温干旱成因

极端气候事件的发生通常与大气环流的持续异常有关，夏季南亚高压（100 hPa）和西太副高（500 hPa）对东亚地区的大气环流和天气气候都有着重要影响，它们的南北移动和东西进退与我国中东部夏季旱涝密切相关[29，36-40]。

4.1 100 hPa 环流特征

从2022 年夏季（6—8 月）100 hPa 环流和距平（图5）可知，6 月南亚高压中心位于青藏高原，脊线位置在30°N 附近，略偏北，强度达1 680 dagpm以上。7 月南亚高压明显偏西偏强，中心主体位于伊朗高原，脊线位置在35°N 附近，明显偏北，强度达到1 688 dagpm 以上，并配合有10 dagpm 以上的正距平中心。8 月南亚高压继续异常偏强，位置偏东，中心主体控制我国，脊线位置在34°N 附近，强度达1 688 dagpm 以上，配合有12 dagpm 以上的正距平中心。四川大部处于1 688 dagpm 线内，1 680 dagpm 特征线东伸到达日本岛。根据国家气候中心监测数据，从南亚高压中心强度逐日演变（图6a）可知，中心强度在6 月下旬开始持续增强，7 月中旬和8 月强度显著偏强；从南亚高压中心的经度和纬度逐日演变（图6b、6c）来看，6 月中下旬南亚高压中心突然东进北跳，7 月中旬异常偏西偏北，8 月异常偏东偏北。6 月20 日南亚高压断裂形成东西2个环流中心，西中心位于西亚，逐渐减弱；东中心位于青藏高原，在6 月下旬加强发展，四川处于1 680 dagpm 特征线内或高压主体东北侧强辐散区。7 月4—18 日南亚高压加强东进，青藏高原存在高中心，11—17 日中心强度＞1 692 dagpm，四川处于中心环流区。8 月南亚高压在青藏高原的环流中心经过7月下旬西退后再次发展加强，24 日之前我国自西向东大部地方被1 688 dagpm 线控制。南亚高压在夏季的3 次加强东进正好对应四川高温天气从6 月底萌发和7、8 月发展加强的两段持续高温过程。

图5 2022 年6 月（a、b）、7 月（c、d）、8 月（e、f）东北半球100 hPa（a、c、e）和500 hPa（b、d、f）位势高度场（等值线）及其距平（填色图）分布（单位：dagpm）

图6 2022 年6—8 月南亚高压和西太副高中心强度（a）、西伸脊点经度（b）、脊线纬度（c）、西太副高面积指数和北界指数（d）逐日演变

4.2 500 hPa 环流特征

由6—8 月500 hPa 环流和距平（图5）可知，欧亚中高纬呈现“两脊一槽”的形势。6 月两脊分别位于东欧平原和贝加尔湖到雅库茨克上空，槽位于西西伯利亚上空；7 月“两槽一脊”东移，且2 个脊加强为阻塞形势；8 月“两槽一脊”形势继续加强并稳定维持，正距平中心由8 dagpm 以上增强到14 dagpm以上。2 个阻塞高压之间的低槽区存在明显的负距平中心，表明中高纬西伯利亚地区冷空气活跃，但主要在45°N 以北活动。

在中低纬度地区，6 月西太副高主体位于海上，伊朗高压形成。由逐日环流（图6）可知，6 月上旬后期到下旬前期西太副高和伊朗高压相向而行，伊朗高压东进北移，西太副高加强西伸北抬。伊朗高压的东进促使6 月26—29 日伊朗高原到青藏高原形成东西向高压带，四川受青藏高压前部西北气流控制，从而形成阶段性高温天气。7 月伊朗高压继续加强东进，2 日青藏高压闭合环流形成，4 日中心强度＞588 dagpm，且青藏高压逐渐东进控制四川；同时西太副高加强西伸，7 日两高打通，至此，伊朗高压、青藏高压和西太副高在中低纬度地区连成庞大的高压带，并持续到18 日。受西风带低槽东移影响，18—22 日高压带出现短暂中断，23 日开始中低纬度高压带再次建立。整个7 月我国大部地方高度场由正距平控制，其中青藏高原地区为正距平中心，7 月中旬到下旬西太副高异常偏西偏强（图6），阻挡了来自低纬的水汽向川渝地区输送，造成四川7 月4—17日持续的高温干旱天气。8 月西太副高持续异常西伸北抬，强度更加异常偏强（图6），588 dagpm 特征线西伸脊点到达90°E 以西，北界平均值由7 月的34.2°N 北扩到38.4°N，中纬度地区青藏高原到我国东部海区受明显的正距平控制，川渝地区正距平由不足20 gpm 增加到40 gpm，与100 hPa 南亚高压正距平大值区上下重叠（图5），川渝地区到长江中下游地区对流层中层到高层均为高压控制，盛行下沉气流，且西风带锋区维持在50°N 附近，导致整个8 月川渝地区持续的高温少雨天气，尤其是23—24日西太副高592 dagpm 线完全控制川渝地区，将川渝持续高温推上高峰，四川盆地大部地区最高气温突破40 ℃，多站高温突破历史极值。

综上，100 hPa 南亚高压加强东进北移，异常偏北偏强，500 hPa 在7 月中旬之前青藏高压发展加强东进，与南亚高压同步移动，上下叠加；7 月中旬到8 月西太副高加强西伸北扩，异常偏西偏强，与南亚高压相向而行，形成稳定的正压结构，川渝地区对流层高层到中层长时间盛行下沉气流，天气晴好，导致持续高温少雨，使干旱加重，形成持续伏旱。夏季，当南亚高压模态表现为西部型时，中心强度为1 688 dagpm 以上，500 hPa 伊朗高压北移东进，导致青藏高压发展东移，与南亚高压上下叠加控制四川，四川地区降水偏少；当南亚高压模态表现为东部型时，且偏强（中心强度1 688 dagpm 以上）偏北（脊线34°N 以北），与西太副高相向而行，上下叠加控制川渝地区，四川降水偏少[29，37]。以上特征可以作为四川极端高温干旱预报的重要着眼点。

5 结论

（1）2022 年6 月27 日—8 月28 日四川出现1961 年以来影响范围最广、强度最大、持续时间最长、危害最严重的极端高温伏旱天气气候事件。全省24 站（占比18.8%）高温日数＞50 d，主要出现在盆地东部，50.0%的站点高温日数为30～49 d，主要出现在盆地西部偏东地区到盆地东部；101 站（占比65.2%）日最高气温突破本站历史极值，累计达到或超过极值366 站次，达州渠县出现44 ℃极端最高气温，打破四川省有完整气象观测数据以来的日最高气温历史纪录；7 月下旬—8 月下旬区域高温事件综合强度为四川省有完整气象观测数据记录以来最强。持续高温少雨致全省148 站出现旱情，有113 站出现重旱及以上旱情，特旱有68 站。

（2）南亚高压异常偏强，北跳东进，7 月中旬前南亚高压模态为西部型，对流层中层伊朗高压加强东伸导致青藏高原高压发展控制四川，是2022 年夏季前期四川高温干旱主要原因；7 月中旬到8 月底，南亚高压模态为东部型，与异常偏西偏强的西太副高相向而行，两个高压上下重叠形成稳定的正压结构控制川渝及长江中下游地区，是2022 年盛夏四川极端高温伏旱主要原因。

（3）亚洲中纬度地区为强大高压带，盛行纬向环流，中高纬冷空气南下和低纬暖湿气流北上受阻，导致四川地区降水异常偏少是2022 年夏季高温干旱的间接原因。

（4）南亚高压北跳东进，中心强度在1 688 dagpm以上，脊线异常偏北（34°N 以北），500 hPa 青藏高压发展东移，或西太副高加强西伸北抬，与南亚高压叠加等特征可作为四川极端高温干旱天气预报着眼点。

2022 年夏季四川持续高温干旱天气极端性特征显著，本文仅从环流演变和天气系统相互作用特征初步探讨其成因，对引发此次极端天气气候事件环流异常的外强迫因子，如印度洋、太平洋、大西洋海温异常，青藏高原积雪和极冰等及其各圈层协同作用机制及前期预兆尚需做进一步研究。另外，此次过程高温强度于8 月20—23 日达到峰值，盆地平均最高气温维持在40.0～40.9 ℃，数站多次更新本站最高气温历史纪录，此类天气现象在四川历史上极为罕见，其背后的天气学和动力学影响机理机制，值得做更深入细致的分析。中国高温热浪事件以华东和华中地区最集中[8]，但近年来西南地区特别是四川盆地持续高温热浪发生频繁，印度洋海温及青藏高原热源影响多大，还有待进一步探讨。

致谢：感谢庞轶舒、王春学、肖递祥、章尔震等同仁对本文的帮助。