2022年5月广东气温异常偏低的气候特征及其成因

谢洁宏，胡娅敏，叶梦茜

（1.揭阳市气象局，广东揭阳 522000；2.广东省气候中心，广东广州 510640）

在全球增暖背景下，诸如暴雨、高温、干旱和寒冷等极端天气气候事件越来越频繁，给国家经济与人民生活带来严重的影响与损失［1－2］。近年来，广东省年平均气温频频突破历史记录，2021年全省平均气温23.0℃，较常年（21.9℃）偏高1.1℃，创1951年有气象记录以来最高纪录。21世纪初至20年代，广东5月气温频繁异常偏高，在这样的年代际背景下，2022年5月广东却出现了极端异常低温，实属罕见。

前人关于南方地区低温特征及其成因已取得丰硕研究成果［3－14］，指出极端低温事件的发生与欧亚中高纬地区西伯利亚高压、乌拉尔山高压脊与东亚大槽偏强导致的北方冷空气活跃有关［3－12］，也受到厄尔尼诺－南方涛动（ENSO）等海温气候背景影响［13－14］。近半个多世纪以来，华南地区四季气温整体呈现上升趋势［15－18］。为何在全球气候偏暖的背景下，2022年广东春末气温如此异常？本研究通过分析2022年5月气温异常偏低的气候特点，从海温和大尺度环流异常探讨广东气温异常偏低的可能原因，为我国今后的异常、极端天气的诊断预测提供思路和参考。

1 资料与方法

本研究采用由广东省气候中心提供的86个国家气象观测站的逐日2 m平均气温，用于分析气温实况；应用由美国气象环境预报中心／美国国家大气研究中心（NCEP／NCAR）再分析资料集［19］提供的逐日500 hPa位势高度场、850 hPa水平风场与海平面气压场，水平分辨率为2.5°×2.5°；使用由美国国家海洋和大气管理局（NOAA）提供的向外长波辐射（OLR）［20］（水平分辨率为2.5°×2.5°）与ERSSTv5逐月全球海温（SST）［21］（水平分辨率为1°×1°）。ENSO采用Niño3.4指数（定义为170°W—120°W，5°S—5°N区域平均海温距平）进行表征。气候基准期为1991—2020年。采用线性趋势分析研究气温的年际变化趋势［3，15，18］，采用合成分析研究气温异常偏低年大尺度环流特征［22］。

2 结果与分析

2.1 2022年5月广东气温概况

1961—2022年5月广东气温呈不显著增加趋势（图1a）。20世纪80年代末至20世纪末为低温事件频发时段，其中1978—2000年间共出现11次气温距平值低于1个负的标准差（－0.8℃）；而在增暖明显的21世纪，高温事件成为新常态，2001—2022年出现气温距平值大于1个标准差共计7次。

图1 1961—2022年广东5月气温区域平均年际变化序列（a）；2022年5月广东气温（b）与气温距平（c）空间分布（单位：℃，σ：标准差）

与历史同期相比，2022年5月全省平均气温较历史同期（25.6℃）显著偏低1.9℃，距平值低于2个负的标准差（－1.6℃），为1961年有气象记录以来最冷5月（图1a）。该月全省平均气温23.7℃，各地月平均气温在21.7℃（连山）～25.8℃（徐闻）之间，其中清远中北部、韶关、河源大部、梅州北部、肇庆北部、潮州大部、汕头中南部平均气温在21.7～23.0℃，湛江大部、茂名南部、阳江西部等地在25.0～25.8℃，其余大部分地区23.0～25.0℃（图1b）。全省气温较常年同期偏低1.2～3.2℃，其中清远中北部、韶关、河源、梅州北部、潮州、汕头、汕尾北部、云浮北部等地偏低2.0℃以上；除珠三角周边外，全省其余地区站点气温距平值普遍低于2个负的标准差，占比高达全省站数的67%，其中紫金、阳江、连山等28个县（市）5月平均气温破历史同期最低纪录（图1c）。

2.2 海温

如图2a所示，2020年8月至2021年4月发生了一次拉尼娜事件（Niño3.4指数3个月滑动平均值≤－0.5℃），经过几个月的短暂回温，2021年9月起拉尼娜事件再次发生，且在2022年春季保持偏强状态。2022年5月中低纬海温异常的全球分布显示，赤道中东太平洋海温大部异常偏冷，大片海区为低于1.0℃的负距平海温所控制，为典型拉尼娜分布型（图2b）。

图2 1991年1月—2022年7月Niño3.4海温指数（阴影，黑色实线为3月滑动平均值）逐月演变（a）与2022年5月海温异常空间分布（单位：℃）（b）

研究表明，拉尼娜事件可以通过影响赤道中东太平洋地区的海气相互作用，触发异常大气环流，有利于东亚地区环流经向度加大，使得影响我国冬春季的冷空气较常年活跃［13－14］，因此，拉尼娜事件可能是造成2022年5月欧亚中高纬环流经向度持续偏大的原因，这为中高纬冷空气频繁南下提供了有利的条件，给2022年广东5月气温异常偏低提供了气候背景。

2.3 大气环流

持续的大气环流异常是导致广东省大范围气温异常的直接原因［3－12］。本研究将进一步分析引起2022年5月广东异常低温的大尺度环流异常特征，并探讨其与历史异常低温年份之间的差异（图3）。定义平均气温距平值小于基准期1.5个负的标准差为气温异常偏低年份，除2022年外，共挑选出广东5月气温异常偏低年5年（1979、1981、1984、1990、1999年）。

图3 广东5月气温异常偏低年500 hPa高度场异常（填色：异常值，等值线：平均值，单位：gpm）（a、b），海平面气压异常（阴影，单位：hPa）（c、d），850 hPa风场异常（矢量，单位：m／s）与向外长波辐射异常（阴影，单位：W／m2）（e、f）a、c、e.常年；b、d、f.2022年

气温异常偏低年（图3a、c、e），欧亚中高纬地区对流层中层环流经向度偏大，整体呈现“两浅槽一浅脊”的分布形势，此时蒙古地区表现为正异常环流，东亚大槽较常年偏深（图3a），配合地表蒙古高压异常与中国东南部高压异常（图3c），偏强的东亚大槽配合地表高压脊共同引导了北方冷空气的频繁南下，使广东地区受异常偏北风影响（图3e），冷平流效应致使气温偏低。不难发现，除受中高纬环流冷平流作用外，期间广东周边对流活动增强（图3e）而导致的云层增厚也是引起气温偏低的原因之一，云量增多可削减地表所受光照时间缩短，从而削减了日晒（地表非绝热加热）与大气下沉增温（绝热加热）作用，导致气温无法上升。

与气温异常偏低年相比（图3a），2022年5月欧亚中高纬环流经向度明显偏大（图3b），自西向东维持着“负－正－负－正”分布的异常Rossby波列模态，为“两深槽两深脊”的分布形式。异常Rossby波列致使乌拉尔山高压脊显著东移，其东侧强盛偏北气流使堆积在东西伯利亚及以北地区的干冷空气得以频繁南下，异常波列同时致使东亚大槽偏西偏深，深低压槽控制东西伯利亚至中国东南地区，冷空气沿槽后偏北气流不断南侵低纬地区。与气温异常偏低年相比，2022年5月东亚大槽强度明显大于气温异常偏低年（图3a－b），意味着更强的冷空气活动，而两者海平面气压场分布则较为相似（图3c－d）。总之，中高纬大尺度环流形势共同导致了5月广东地区强盛的东北风异常（图3f），显然偏北分量较气温异常偏低年更大（图3c），即冷平流效应更强。此外，5月来自南海的偏南暖湿气流有所加强（图3f），较气温异常偏低年更为活跃（图3e），暖湿水汽与北方干冷空气在广东上空对峙，导致云量增厚、降水增加，削减了日晒与大气下沉增温效应，配合强冷平流降温作用（图3b，d），导致该次罕见异常低温气候事件的发生（图1）。由图2可知，期间热带海洋性大陆与热带西太平洋地区海温异常偏高，这可能有利于对流层低层局部水分含量的增加，从而降低局地静力稳定度，而有利于中国南部周边地区对流活动（云量）的增加。

总之，上述研究表明，2022年5月欧亚中高纬大气环流持续异常（冷空气频繁南侵）与低纬偏南暖湿气流活跃是造成期间广东罕见低温的直接原因。与气温异常年相比，2022年5月欧亚中高纬环流引导的南下冷空气更加强劲且影响范围更为偏南，而热带暖湿水汽北上分量更加充足。

3 结论

2022年5月广东气温创1961年以来最低值，全省多达67%的站点气温距平值低于2个负的标准差，历史罕见。从大尺度环流场上看，期间欧亚中高纬环流经向度偏大，对流层中层乌拉尔山高压脊偏东偏强，东亚大槽偏西偏深，地表蒙古高压偏强，这些均有利于东西伯利亚及以北地区冷空气南侵至低纬地区，广东受强盛冷平流影响。同时低纬偏南暖湿气流活跃，冷暖气团交汇导致广东云量增多，强冷平流降温配合减弱的日晒增温与下沉增温导致该次罕见低温事件的发生。

前期赤道中东太平洋持续的冷海温事件（拉尼娜事件）可能是造成2022年5月欧亚中高纬环流经向度持续偏大的原因，这为中高纬冷空气频繁南下提供了良好的气候背景，值得进一步的研究。