长江中游夏季高温异常的大气环流和海温特征

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2024)-04-0553

干旱气象 ›› 2024, Vol. 42 ›› Issue (4): 553-562.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2024)-04-0553

长江中游夏季高温异常的大气环流和海温特征

陈笑笑¹^,²(), 黄治勇¹(), 秦鹏程³, 夏智宏³, 姚瑶¹, 汤兴芝¹, 汪应琼¹

1.中国气象局气象干部培训学院湖北分院，湖北武汉 430074
2.中国气象局武汉暴雨研究所/暴雨监测预警湖北省重点实验室，湖北武汉 430205
3.武汉区域气候中心，湖北武汉 430074

收稿日期:2023-06-27 修回日期:2023-09-12 出版日期:2024-08-31 发布日期:2024-09-13
通讯作者: 黄治勇（1969—），男，湖北武汉人，研究员，主要从事暴雨和高温机理研究工作。E-mail: hzyqxj@126.com。
作者简介:陈笑笑（1995—），女，湖北武汉人，工程师，主要从事气候变化与数值模拟研究工作。E-mail: 1823392134@qq.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(41971026);中国气象局创新发展专项(CXFZ2023J051);干部学院科技发展基金项目(2023CMATCQN13)

Atmospheric circulation and sea surface temperature characteristics of summer high temperature anomaly in the middle reaches of the Yangtze River

CHEN Xiaoxiao¹^,²(), HUANG Zhiyong¹(), QIN Pengcheng³, XIA Zhihong³, YAO Yao¹, TANG Xingzhi¹, WANG Yingqiong¹

1. Hubei Branch of China Meteorological Administration Training Center， Wuhan 430074， China
2. Hubei Key Laboratory for Heavy Rain Monitoring and Warning Research， Institute of Heavy Rain， China Meteorological Administration， Wuhan 430205， China
3. Wuhan Regional Climate Center， Wuhan 430074， China

Received:2023-06-27 Revised:2023-09-12 Online:2024-08-31 Published:2024-09-13

摘要/Abstract

摘要：

全球变暖加剧了气候系统的不稳定性和极端天气的频发，“热岛效应”和高温热浪的叠加，给人们的生命安全和经济生产造成巨大损失，本文利用1971—2022年长江中游234个站点日降水量和最高气温数据、美国国家环境预报中心/国家大气研究中心（National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research，NCEP/NCAR）再分析资料和美国国家海洋和大气管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration， NOAA）海表温度（简称“海温”）资料，分析夏季高温异常年的大气环流特征及其与海温的关系。结果表明：近52 a来尤其是进入21世纪，长江中游夏季高温日呈显著增加趋势，年均高温日为19 d。其中，2022年高温日数最多达74 d，与近30 a气候态平均相比，距平百分率高出163%，1987年高温日最少仅5 d。夏季高温日偏多年，在副极地波导的遥相关波列影响下，东亚大陆高压增强，反气旋性环流控制长江中游地区，同时东亚夏季西风急流位置偏北，促使西太平洋副热带高压西伸北抬，强烈的下沉运动抑制低层对流发展，辐射增温作用明显。高温日数与赤道北印度洋、北大西洋和中低纬西太平洋海温，尤其是夏季海温呈正相关关系，与赤道中东太平洋海温呈负相关。从前冬开始赤道北印度洋和北大西洋海温持续偏高，中低纬西太平洋海温逐渐开始升高，同时夏季赤道中东太平洋呈异常La Ni?a状态，有利于长江中游夏季高温日异常偏多。

关键词: 高温日数, 长江中游, 大气环流, 海温异常

Abstract:

The continuous high temperature is affecting China’s environment, economy and social production in varying degrees. Based on the daily precipitation and maximum temperature data of 234 meteorological stations in the middle reaches of the Yangtze River from 1971 to 2022, the reanalysis data from National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research and sea surface temperature (SST) data from National Oceanic andAtmospheric Administration, the characteristics of atmospheric circulation in summer high temperature anomaly years and its relationship with SST are analyzed. The results are as follows: The summer high temperature days in the middle reaches of the Yangtze River presented a significantly increasing trend in the past 52 years, especially since the beginning of the 21st century. The annual average number of high temperature days in summer in the middle reaches of the Yangtze River was 19 days. In 2022, the number of high temperature days in summer was the most (74 days), compared with the average climate state in the past 30 years, the anomaly percentage is 163 % higher, and in 1987 it was only 5 days. Under the influence of the teleconnection wave train of the subpolar waveguide, the East Asian continental high pressure is enhanced, and the anticyclonic circulation controls the middle reaches of the Yangtze River. At the same time, the position of the East Asian summer westerly jet is northward, which promotes the west Pacific subtropical high to extend westward and northward. The strong sinking motion suppresses the development of low-level convection, and the radiation warming effect is obvious. As a result, the high temperature days in summer in the middle reaches of the Yangtze River are abnormally more. The high temperature days in summer in the middle reaches of the Yangtze River are positively correlated with SST (especially in summer) of the equatorial northern Indian Ocean, the North Atlantic and the mid-low latitude western Pacific. Beside, the summer high temperature days are negatively correlated with SST of the equatorial central and eastern Pacific. From the beginning of the previous winter, the SST of the equatorial northern Indian Ocean and the North Atlantic continues to be high, and the SST of the western Pacific in the middle and low latitudes gradually begins to increase. At the same time, the equatorial central and eastern Pacific is in an abnormal La Nina state in summer, which is conducive to abnormally more high temperature days in the middle reaches of the Yangtze River.

Key words: high temperature days, the middle reaches of the Yangtze River, atmospheric circulation, sea surface temperature anomaly

中图分类号:

P466

陈笑笑, 黄治勇, 秦鹏程, 夏智宏, 姚瑶, 汤兴芝, 汪应琼. 长江中游夏季高温异常的大气环流和海温特征[J]. 干旱气象, 2024, 42(4): 553-562.

CHEN Xiaoxiao, HUANG Zhiyong, QIN Pengcheng, XIA Zhihong, YAO Yao, TANG Xingzhi, WANG Yingqiong. Atmospheric circulation and sea surface temperature characteristics of summer high temperature anomaly in the middle reaches of the Yangtze River[J]. Journal of Arid Meteorology, 2024, 42(4): 553-562.

图/表 7

图1 1971—2022年长江中游夏季高温日距平百分率及其去趋势序列（气候态为1991—2020年的平均值）

Fig.1 The anomaly percentage and its detrended series of summer high temperature days in the middle reaches of the Yangtze River from 1971 to 2022 （The climatological state is the average of 1991-2020）

图2 1971—2022年长江中游夏季高温日异常偏多与偏少年200 hPa高度场（填色，单位：gpm）和纬向风场（等值线，单位：m·s-1）（a）及500 hPa高度场（填色，单位：gpm）和水平风场（箭矢，单位：m·s-1）（b）差值分布（红框为研究区域，打点区域通过α=0.05的显著性检验，下同）

Fig.2 Distribution of differences of 200 hPa height field (the color shaded, Unit: gpm)， zonal wind field (isolines, Unit: m·s-1) (a), 500 hPa height field (the color shaded, Unit: gpm)， horizontal wind field (arrow vectors, Unit: m·s-1) between abnormally more and less years for high temperature days in summer in the middle reaches of the Yangtze River from 1971 to 2022 (The red box is the research area, the dotted areas pass the significance test at α=0.05, the same as below)

表1 东亚夏季西风急流位置指数及其与长江中游夏季高温日异常偏多、偏少年相关系数

Tab.1 Location index of East Asian Summer Westerly Jet and its correlation coefficients with abnormally more and less years for high temperature days in summer in the middle reaches of the Yangtze River

时段	东亚夏季西风急流位置指数		相关系数
时段	偏多年	偏少年	相关系数
夏季	3.401	-1.660	0.517*
6月	0.679	-2.320	0.053
7月	6.822	-1.310	-1.838
8月	2.559	-1.838	0.374*

表2 长江中游夏季高温日偏多年与偏少年西太副高指数差值

Tab.2 The differences between Western Pacific Subtropical High indexes in abnormally more and less years for high temperature days in summer in the middle reaches of the Yangtze River

时段	西太副高指数
时段	面积/km²	强度/（gpm·km²）	脊线/°N	西伸脊点/°E
夏季	25.21*	76.63	2.77*	-12.93*
6月	38.20	108.66	0.78	-7.42
7月	12.46	5.89	3.54*	-12.66*
8月	29.76*	113.52*	3.80*	-17.75*

图3 长江中游夏季高温日异常偏多与偏少年850 hPa垂直速度场（a，单位：hPa·s-1）及OLR（b，单位：W·m-2）差值分布

Fig.3 Distribution of differences of 850 hPa vertical velocity (a, Unit: hPa·s-1) and OLR (b, Unit: W·m-2) between abnormally more and less years for high temperature days in summer in the middle reaches of the Yangtze River

图4 1971—2022年长江中游夏季高温日数与前冬（a）、春季（b）及夏季（c）海温的相关系数分布

Fig. 4 The distribution of correlation coefficient between high temperature days in summer in the middle reaches of the Yangtze River and sea surface temperature in previous winter （a）， spring （b） and summer （c） from 1971 to 2022

图5 长江中游夏季高温日异常偏多与偏少年前冬（a）、春季（b）、夏季（c）海表温度差值分布（单位：℃）

Fig.5 Distribution of differences of sea surface temperatures in previous winter （a）， spring （b）， and summer （c） between abnormally more and less years for high temperature days in summer in the middle reaches of the Yangtze River （Unit： ℃）

参考文献 35

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长江中游夏季高温异常的大气环流和海温特征

Atmospheric circulation and sea surface temperature characteristics of summer high temperature anomaly in the middle reaches of the Yangtze River

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