长江流域非典型少雨型主汛期环流特征及其影响机制分析
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Analysis of circulation characteristics and influencing mechanisms of atypical below-normal precipitation type during main flood season over the Yangtze River Basin
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责任编辑: 黄小燕;校对:邓祖琴
收稿日期: 2025-12-22 修回日期: 2026-03-23
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Received: 2025-12-22 Revised: 2026-03-23
作者简介 About authors
王海燕(1983—),女,高级工程师,主要从事天气预报及流域气象服务相关工作。E-mail: whz427@126.com。
为深入分析长江流域主汛期非典型少雨情况下的前兆信号和环流影响机制,本文基于1990—2025年汛前气候因子分析,筛选出与2025年(主汛期6—8月少雨年)气候外强迫相似的2023年,利用多源观测与再分析资料,对比分析2025年和2023年雨情、水情及大气环流特征。结果表明:两年主汛期均呈现降水总量偏少、梅雨偏弱、来水偏少特征,且2025年梅雨期更短、降水偏少更多。两年主汛期西太平洋副热带高压(简称副高)持续偏西,总体不利于水汽向长江流域大规模输送。二者差异在于:2025年南亚高压位置整体更偏北,6—7月副高显著北跳,导致梅雨期缩短;7—8月南亚高压与西风急流的协同作用减弱,台风主要登陆华南,削弱向长江流域的水汽输送,导致中下游降水偏少。2023年副高脊线位置接近气候平均态,南亚高压南北摆动幅度大但偏北程度较弱,西风急流更强,高空辐散抽吸作用明显强于2025年。
关键词:
To further investigate precursor signals and circulation mechanisms for the main flood season with atypical below-normal precipitation over the Yangtze River Basin, this study identifies 2023 as an analog year with similar external climate forcing to 2025, which was characterized by below-normal rainfall during the June-August main flood season, based on analyses of pre-flood-season climate factors from 1990 to 2025. Using multi-source observational and reanalysis datasets, a comparative analysis of precipitation, hydrological conditions, and atmospheric circulation characteristics is performed for 2023 and 2025. The results show that both main flood seasons exhibited below-normal total precipitation, weaker Meiyu rainbands, and reduced river inflows. Compared with 2023, a shorter Meiyu duration and much less precipitation occurred in 2025. During the main flood seasons of the two years, the western Pacific subtropical high (WPSH) persisted in a westward position, which was generally unfavorable for large-scale water vapor transport toward the Yangtze River Basin. Differences in dominant mechanisms between the two years are concluded as follows: The shortened Meiyu in 2025 resulted from both the northward-positioned south Asian high (SAH) and the pronounced northward jump of WPSH during June-July. The precipitation deficits in 2025 in the middle and lower reaches of the Yangtze River Basin were attributed to the weakened moisture transport which resulted from the weakened synergistic effects of SAH and the westerly jet during July-August, and southward landfall of typhoons over South China. In contrast, the WPSH ridge line in 2023 was near its climatological mean position. Characterized by larger meridional oscillations but weaker northward displacement of the SAH and a stronger westerly jet stream, 2023 featured markedly stronger upper-level divergence and pumping-effect over the Yangtze River Basin than 2025.
Keywords:
本文引用格式
王海燕, 王孝慈, 张灵, 周耘逸, 孟英杰.
WANG Haiyan, WANG Xiaoci, ZHANG Ling, Zhou Yunyi, MENG Yingjie.
0 引言
长江流域是我国第一大流域,是支撑长江经济带发展的核心腹地,其防洪安全、供水安全、粮食安全及生态安全直接关系到国家战略全局。政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)第六次评估报告指出,在全球变暖背景下,强降水事件发生频率和强度显著增加,干旱、暴雨等极端天气气候事件呈现多发、重发及并发态势(周波涛和钱进,2021;张存杰等,2024)。在此气候背景下,长江流域汛期旱涝并存、旱涝急转以及极端复合气候事件发生频率明显增加(Qin et al., 2020;夏智宏和陈笑笑,2025)。复合事件往往由多种过程在时间和空间上相互作用所致(Zscheischler et al., 2018),例如,2022年主汛期长江流域遭遇了极端少雨与极端高温叠加事件,导致流域性重大干旱(张强,2022)。这类极端事件频发使得基于传统统计规律的汛期预测与风险评估不确定性增加,给防灾减灾工作的提前研判与精细化安排带来更大难度。
目前,针对长江流域汛期降水预测的研究主要聚焦于关键先兆因子的识别与应用。研究表明,长江流域主汛期降水异常受到海-气-冰等多圈层外强迫因子的协同影响。其中,北太平洋年代际振荡(Pacific Decadal Oscillation,PDO)和厄尔尼诺—南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)是太平洋海气系统最典型的年代际和年际变率信号,可直接影响东亚夏季风强度及其季节内变化(Mantua et al.,1997; Kao and Yu, 2009),二者协同作用常被用于解释中国夏季降水的异常分布(陈文等,2018;张雯等,2020)。此外,春季北大西洋海温异常可通过激发纬向遥相关波列影响东亚气候(张雯等,2023)。青藏高原的热力与动力作用对亚洲天气气候演变具有深远影响(Yao et al., 2019);高原积雪作为关键下垫面因子,可通过改变地表反照率和土壤湿度,影响东亚夏季风推进和西太平洋副热带高压(简称副高)位置,进而调制中国降水时空分布(张人禾等,2016;李延等,2023)。以2022年长江流域极端干旱为例,其主要外强迫背景包括前期拉尼娜事件的持续、印度洋偶极子负位相的发展以及春季青藏高原西北部积雪的显著偏少,这些因子共同导致了副高异常偏强西伸、南亚高压偏强东移,形成了不利于降水的大尺度环流配置(李忆平等,2022)。而不同干旱年份的环流结构存在显著差异是干旱空间差异的主要原因(李永华等,2009;彭京备等,2016;何慧根等,2025)。
上述研究主要集中于典型干旱事件(降水量较历史同期偏少20%以上),对非典型少雨事件(降水量偏少幅度在20%以内)的关注相对不足。非典型少雨年往往缺乏强烈且清晰的外强迫前兆信号,环流异常特征不如典型干旱年显著,极易被常规预测模型忽略,其预测难度大但现实危害不容忽视。2025年长江流域主汛期(6—8月)面雨量较常年偏少7.1%,呈现“旱涝不均、旱重于涝”的非典型少雨特征:6月降水正常略偏多,但7—8月中下游地区高温少雨叠加,气象干旱快速发展,对流域水资源调度及干旱期用水保障构成较大压力。鉴于此,本文基于海温、积雪等外强迫因子,遴选1990年以来与2025年汛前气候因子相似的年份,并对比研究相似年的雨情、水情和环流演变特征,旨在揭示主汛期非典型少雨的成因,以期为今后类似气候背景下的主汛期预测提供科学依据。
1 资料与方法
1.1 资料
(1)采用美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)发布的1990—2025年逐月Niño3.4指数(5°S—5°N,120°W—170°W区域平均海表温度距平)和PDO指数,用于表征太平洋海温及年代际背景特征。同期逐月热带印度洋全区一致海温模态(Indian Ocean Basin-Wide mode,IOBW)及热带北大西洋模态(Tropical North Atlantic,TNA)数据来自国家气候中心官网。
(2)降水资料由国家气象信息中心提供,包含长江流域729个国家气象观测站2025年及对比年份6—8月08:00—08:00(北京时,下同)日降水资料(对比年份依据1.2节相似年筛选方法确定),流域分区和各站点位置如图1所示。面雨量采用算术平均法计算。暴雨过程依据区域性暴雨过程评估方法(全国气候与气候变化标准化技术委员会,2022),结合长江流域强降水特点,定义如下:当某日有20个及以上的相邻国家气象观测站(站间距离≤350 km)出现暴雨(日降水量≥50 mm),计为一个区域性暴雨日,相邻站点构成一个区域性暴雨站组;若当日区域性暴雨站组几何中心与前一日站组几何中心间距不超过1 050 km,则判定为同一区域性暴雨过程持续,否则计为新的区域性暴雨过程。
图1
图1
长江流域气象站及水文站分布
Fig.1
Distribution of meteorological and hydrological stations in the Yangtze River Basin
(3)水情资料来源于长江水利网,包含2025年及对比年份6—8月每日08:00主要控制站水位、流量及三峡水库入库流量数据。三峡水库作为长江上游关键控制性水利枢纽,能集中反映上游来水及水库调蓄特征;汉口站地处长江中游腹地,承接上游来水与中游支流汇入的双重影响,可代表中游水情变化;大通站地处长江下游入海口附近,可代表下游水情状态(图1)。据此选取三峡水库、汉口站和大通站分别代表长江上游、中游和下游水情特征,30 a流量和水位均值为1991—2020年同期平均值。
(4)采用欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)发布的2025年及对比年份6—8月ERA5逐日再分析资料,水平分辨率为0.25°×0.25°,垂直方向为17层。主要使用500 hPa、700 hPa和200 hPa的位势高度、风场及比湿资料。文中所涉及的气候态均以1991—2020年同期平均值作为参考,距平为研究时段相对于气候态的偏差。
1.2 方法
采用基于关键气候外强迫因子的相似年筛选方法,遴选1990年以来与2025年汛前外强迫信号高度相似的历史年份。该方法遵循“从年际最强信号到年代际背景,再到区域海温及陆面过程”的逐级叠加原则,把研究样本限定在综合外强迫特征相近的范围内。
(1)识别年际尺度主导信号。基于赤道中东太平洋海温指数及大气环流响应特征,识别2025年汛前的ENSO状态或事件类型,并以此为基准筛选历史同期具有相同特征的年份。
(2)确定年代际背景场。分析2025年PDO的位相特征,在步骤(1)筛选出的样本中,进一步保留PDO位相与2025年一致的年份。
(3)匹配区域海温模态。比较印度洋、北大西洋及热带北大西洋等关键区海温,筛选出与2025年春季海温配置相似的样本。
(4)确定陆面强迫特征。对比各候选年份前冬、前春青藏高原积雪面积分布特征,剔除与2025年差异显著的样本,最终确定综合相似年。
2 非典型少雨年筛选及其外强迫特征
2.1 海温背景
图2
图2
2025年春季海平面气压平均场(黑色等值线)及其距平(填色)(a,单位:hPa),纬向风-垂直速度合成(矢量,单位:m·s-1)及垂直速度(填色,单位:10-2 Pa·s-1)距平场(b)
Fig. 2
Mean sea level pressure (black contours) and its anomalies (color shaded) (a, Unit: hPa), anomaly fields of composite zonal wind-vertical velocity (vectors, Unit: m·s-1) and vertical velocity (the color shaded, Unit: 10-2 Pa·s-1) (b) in spring 2025
鉴于大气对冷海温异常存在明显响应,筛选出1990年以后发生、并于次年结束的弱拉尼娜事件共计7次,其结束年份依次为1996、2001、2006、2009、2018、2021、2023年。图3为1990年1月—2025年7月逐月PDO指数及弱拉尼娜事件当年8月至次年7月Niño3.4、IOBW、TNA海温距平演变。可以看出,PDO处于2000年以来整体负位相的年代际背景,在经历2014—2016年阶段性偏正波动后,自2017年起再度维持负位相并持续至2025年,其中2025年6、7月PDO负位相强度分别居历史同期第5强和第1强。在弱拉尼娜事件叠加PDO冷位相的背景下,同时结合春季IOBW正位相与TNA偏暖特征,2025年的综合相似年份判定为2021年和2023年。
图3
图3
1990年1月—2025年7月逐月PDO指数及弱拉尼娜事件当年8月至次年7月Niño3.4、IOBW、TNA海温距平演变
Fig.3
Monthly PDO index from January 1990 to July 2025, and evolution of Niño3.4, IOBW, and TNA sea temperature anomalies from August of the weak La Niña event year to July of the subsequent year
2.2 青藏高原积雪面积变化
表1 1990—2025年弱拉尼娜事件结束年份对应的前冬及当年春季青藏高原积雪面积距平
Tab.1
| 弱拉尼娜事件结束年 | 积雪面积距平 | |
|---|---|---|
| 前冬 | 当年春季 | |
| 1996 | -0.11 | -0.22* |
| 2001 | -0.37* | -0.08 |
| 2006 | -0.21* | -0.07 |
| 2009 | -0.34* | -0.06 |
| 2018 | -0.20* | 0.16 |
| 2021 | -0.27* | -0.17* |
| 2023 | -0.14 | -0.03 |
| 2025 | -0.05 | 0.17 |
注:*表示面积偏小程度居前15名。
3 雨情、水情特征
3.1 雨情特征
已有研究(Yin et al., 2024)表明,传统意义上的梅雨天气正逐步弱化,其连续性和稳定性下降,间歇性晴热高温与强降水过程交替出现,表现出明显的“非典型”特征。
表2 2025年和2023年6—8月长江流域及其上游、中下游降水距平
Tab.2
| 流域 | 2025年 | 2023年 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6—8月 | 6月 | 7月 | 8月 | 6—8月 | 6月 | 7月 | 8月 | |
| 全流域 | -7.1 | 11.1 | -23.9 | -10.2 | -3.9 | -10.0 | -0.6 | 0 |
| 上游 | -0.8 | 5.3 | -11.5 | 5.5 | -4.5 | -25.1 | 4.3 | 5.7 |
| 中下游 | -11.0 | 13.8 | -32.0 | -22.5 | -3.3 | -2.5 | -3.7 | -4.1 |
图4
图4
2025年(a)和2023年(b)6—8月长江流域降水距平空间分布(单位:%)
Fig.4
Spatial distribution of precipitation anomaly over the Yangtze River Basin from June to August in 2025 (a) and 2023 (b) (Unit: %)
图5为2025年和2023年6—8月长江流域日降水量沿90°E—122°E平均的纬度-时间剖面。可以看出,长江流域这两年降水都集中在30°N以南地区,6月雨带南北摆动大、雨区重叠度较低,月内降水前少后多;2025年7月主雨区向南回落,2023年7月主雨区则先北抬、后南落,且降水过程明显偏少;2025年8月雨带跨度大且降水集中在上中旬,下旬明显减少,2023年8月中旬之前雨带偏南,下旬降水多于2025年。从长江中下游梅雨看,2025年6月18日入梅,7月1日出梅,梅雨期仅14 d,梅雨量偏少44.1%;2023年6月16日入梅,7月10日出梅,梅雨期24 d,梅雨量仍偏少18.1%。
图5
图5
2025年(a)和2023年(b)6—8月长江流域日降水量沿90°E—122°E平均的纬度-时间剖面(单位:mm)
(红框表示长江流域纬度范围)
Fig.5
Latitude-time sections of daily precipitation averaged along 90°E-122°E over the Yangtze River Basin from June to August in 2025 (a) and 2023(b) (Unit: mm)
(The red box indicates the latitudinal range of the Yangtze River Basin)
2025年6月有4次暴雨过程,雨带跨度大、覆盖面积广,6月初暴雨开始于中下游沿江附近,并于中下旬逐步向汉江下游、乌江、两湖(洞庭湖、鄱阳湖,下同)流域扩展;7月中下游无明显降水,雨带移至长江上游,出现2次暴雨过程,两湖流域南部因受台风影响降水略偏多;8月虽然出现4次暴雨过程,但均为局地热对流天气,暴雨区分散、重叠度低。2023年6月仅发生3次暴雨过程,且集中在后半月,雨带位于汉江、长江下游干流、乌江上游和洞庭湖区,中游沿江附近降水较2025年明显偏少;7月暴雨过程虽然频繁,但雨带南北摆动大,主要集中在长江上游一带,同时洞庭湖流域北部在7月中、下旬各出现一次暴雨过程;8月暴雨区继续维持在长江上游,尤其8月中下旬,岷沱江、嘉陵江、汉江中下游及长江中游干流降雨呈现增多趋势,与2025年有明显不同(表略)。
综上,2025年和2023年长江流域主汛期都呈现“少雨型”特征,但降水时空演变差异显著,2025年6月暴雨频繁且覆盖广、降水偏多,7月则雨带南落导致降水偏少,8月多为分散的局地暴雨,上游偏多、中下游偏少;而2023年6月降水偏少,7月暴雨集中在长江上游、中下游偏少,8月暴雨主要在长江上游和汉江流域,也是上游偏多、中下游偏少。
3.2 水情特征
2025年三峡水库入库流量[图6(a)]在7月上旬前呈波动上升趋势,接近历史同期水平,7月中旬后明显下降,远低于历史同期;2023年6月1—5日入库流量高于历史同期,之后总体低于历史同期。对比来看,2025年6月中旬至7月下旬入库流量总体大于2023年,8月以后则总体小于2023年。两年均未出现入库流量超过45 000 m3·s-1的大洪水过程。
图6
图6
2025年和2023年6—8月三峡水库入库流量(a),以及汉口站(b)、大通站(c)流量与水位日变化
Fig.6
Daily variations of inflow for the Three Gorges Reservoir (a), discharge and water levels at Hankou Station (b) and Datong Station (c) from June to August in 2025 and 2023
2025年和2023年,汉口站和大通站流量均呈现6月波动上升、7月波动回落、8月基本平稳的变化特征[图6(b)、(c)]。两年汉口站最高水位较30 a最高水位均值分别偏低3.61、6.57 m,7月以后流量较历史同期偏低约一半;大通站最高水位较30 a最高水位均值分别偏低1.7、2.8 m,7月中旬以后流量较历史同期同样偏低约一半。汉口站与大通站的水情发展基本一致,两站水位均在梅雨期达到汛期峰值,且明显低于历史均值;2025年8月上旬前,两站来水均大于2023年,8月上旬之后总体小于2023年。
总体而言,2025年与2023年长江流域上游、中游、下游主汛期水情有较高相似性,三峡、汉口及大通3个代表站上游来水总体偏少,其中2023年来水偏少幅度更大。
4 大气环流演变特征
4.1 西风带环流与副高演变特征
副高为对流层中下层动力性高压,其异常强盛且稳定维持时对汛期降水异常起决定性作用(张云帆等,2021;周军等,2023;陈蔚等,2025)。图7为2025年和2023年6—8月逐月500 hPa平均位势高度及其距平场。可以看出,2025年与2023年6月,欧亚中高纬呈“两槽两脊”型,低槽分别位于乌拉尔山和鄂霍茨克海,副高均较常年同期偏强。相比之下,2025年6月欧亚中高纬低槽发展更明显,槽底伸至长江流域,副高略强于2023年,为长江流域6月降水偏多提供了有利的大尺度背景;而2023年6月东北亚至我国东部为浅槽控制,对应流域降水总体偏少,但仍有阶段性降水过程。从副高脊线位置和西伸脊点演变特征(图8)看,2025年6月副高脊线显著偏北,2023年6月则接近常年同期[图8(a)],两年西伸脊点均总体偏西[图8(b)]。
图7
图7
2025年和2023年6—8月逐月500 hPa平均位势高度(黑色等值线)及其距平场(填色)(单位:dagpm)
(红色实线包围区域表示长江流域)
Fig.7
Monthly mean 500 hPa geopotential height (black contours) and its anomalies field (the color shaded) from June to August in 2025 and 2023 (Unit: dagpm)
(The region bounded by the red solid line represents the Yangtze River Basin)
图8
图8
2025年和2023年6—8月副高脊线位置(a)和西伸脊点(b)逐日演变
Fig.8
Daily evolution of the ridge line (a) and the westward extension point (b) of the western Pacific subtropical high from June to August in 2025 and 2023
2025年7月,欧亚中高纬环流较为平直,副高较历史同期显著偏强,不利于冷空气持续南下,受其影响,长江流域特别是中下游地区降水偏少。相比之下,2023年7月,北半球中高纬呈多波型分布,东亚槽区较浅,但环流经向度大于2025年,副高偏强程度亦弱于2025年,更有利于冷空气南下。2023年7月副高较2025年7月总体偏南、偏西,更有利于在长江上游及其附近形成阶段性降水。
2025年8月,乌拉尔山以东高压脊异常偏强,副高偏强、西伸并控制我国中南部地区,30°N—60°N环流平直,长江中下游处于不利于降水的大尺度背景下。2023年8月,中高纬环流经向度较2025年明显,但高空槽偏北,未能有效影响长江流域,副高相对减弱并有所东撤。上述环流配置导致两年8月长江上游均降水偏多、中下游均降水偏少,但在空间分布与强度上存在差异。2025年8月副高持续偏北、偏西,降水呈分散性、局地性特征;2023年8月下旬副高仍偏北,但由偏西转为偏东,长江上中游出现强降水过程。
综上,2025年主汛期中高纬环流在6月经向度较明显、7月和8月环流较平直,副高持续偏强,总体偏西、偏北,形成了不利于长江流域(尤其中下游)降水维持的环流背景。2023年主汛期中高纬环流经向度总体大于2025年,副高位置相对偏南、偏西,更有利于冷暖空气在长江上游及其附近交汇,从而形成不同降水格局。
4.2 200 hPa南亚高压与西风急流协同影响
南亚高压的南北进退是调控长江流域降水空间分布的重要因子(张宇等,2013;祝传栋和任荣彩,2023),西风急流与我国夏季雨带的季节内演变有密切关系(张庆云等,2018;储鹏和姚素香,2020),且西风急流的南北移动与南亚高压的南北移动同步(李双吟等,2024)。图9为2025年和2023年6—8月200 hPa南亚高压脊线、纬向风、南亚高压气候平均脊线及沿90°E—122°E平均的水平散度纬度-时间剖面。可以看出,2025年主汛期,南亚高压脊线总体位于气候平均位置以北,7—8月偏北特征更为明显。与之对应,长江流域高空辐散主要出现在6月中下旬,此后辐散强度明显减弱,表明高空动力条件对持续性强降水的支持作用减小。西风急流在6月上旬和8月有两次阶段性加强,但其与南亚高压脊线的配置缺乏稳定协同,高空辐散中心呈间歇性,难以形成持续、稳定的高空抽吸环境。
图9
图9
2025年(a)和2023年(b)6—8月200 hPa南亚高压脊线(黑线)、纬向风(绿线,单位:m·s-1)、南亚高压气候平均脊线(蓝线)及沿90°E—122°E平均的水平散度(填色,单位:10-6 s-1)纬度-时间剖面
(红框表示长江流域纬度范围,下同)
Fig.9
Latitude-time sections of the 200 hPa south Asian high ridge line (black line), zonal wind (green lines, Unit: m·s-1), climatological mean ridge line of the south Asian high (blue line), and horizontal divergence averaged along 90°E-122°E (the color shaded, Unit: 10-6 s-1) from June to August in 2025 (a) and 2023 (b)
(The red box indicates the latitudinal range of the Yangtze River Basin, the same as below)
相比之下,2023年主汛期南亚高压虽也表现出阶段性北抬,但偏北幅度总体弱于2025年,且南北摆动更为明显。长江流域高空辐散信号在6月中下旬、7月下旬、8月上旬和8月下旬有较清晰表现,对应高空动力条件阶段性增强;西风急流在6月上中旬、7月上中旬和8月有3次加强过程,较2025年更频繁,且与南亚高压脊线的配置更加协调,从而有利于高空辐散场的阶段性维持。
总体来看,两年均表现出南亚高压与西风急流随季节演变发生协同南北摆动的特征,但2025年南亚高压整体偏北、急流配置稳定性较差,高空辐散主要集中在主汛期前半段且后期减弱较快;2023年南亚高压南北摆动更明显,西风急流加强过程更频繁,高空辐散信号连续性更好,总体更有利于持续性强降水过程的发生。
4.3 水汽输送与台风活动
图10为2025年和2023年长江上游(90°E—111°E)和中下游(111°E—122°E)区域700 hPa风场、地面至700 hPa垂直积分水汽通量散度的纬度-时间剖面。可以看出,长江中下游水汽辐合强度整体强于上游,但其持续性和空间稳定性存在明显差异。两年6月中下旬,上游和中下游的水汽辐合区均呈现由南向北推进的特征,表明随着副高季节性北抬,低纬暖湿气流逐步向长江流域输送。从长江上游水汽辐合区的演变看,2025年7月上旬南移,7月中下旬整体位于流域南部,8月逐步北抬但辐合强度较弱、维持时间较短[图10(a)];2023年7月中旬同样出现南移特征,随后北抬,至8月表现为多次南北摆动[图10(c)]。从长江中下游水汽辐合演变来看,两年7月均表现出多次由南向北推进的阶段性变化[图10(b)、(d)];8月则差异明显,2025年水汽辐合主要位于流域北部,2023年则多位于流域中南部。
图10
图10
2025年(a、b)和2023年(c、d)700 hPa风场(矢量,单位:m·s-1)、地面到700 hPa垂直积分水汽通量散度(填色,单位:10-5 kg·m-2·s-1)沿90°E—111°E(a、c)、111°E—122°E(b、d)平均的纬度-时间剖面
Fig.10
Latitude-time sections of 700 hPa wind field (vectors, Unit: m·s-1), and vertically integrated moisture flux divergence from the surface to 700 hPa (the color shaded, Unit: 10-5 kg·m-2·s-1) averaged along 90°E-111°E (a, c) and 111°E-122°E (b, d) in 2025 (a, b) and 2023 (c, d)
表3 2025年和2023年登陆我国并影响长江流域的台风信息
Tab.3
| 生成年份 | 名称 | 生成时间 | 登陆地点 |
|---|---|---|---|
| 2025年 | 蝴蝶 | 6月11日08:00 | 海南省东方市 |
| 丹娜丝 | 7月5日02:00 | 台湾省嘉义县 | |
| 韦帕 | 7月18日凌晨 | 广东省台山市 | |
| 竹节草 | 7月23日20:00 | 上海市奉贤区 | |
| 杨柳 | 8月8日11:00 | 台湾省台东县 | |
| 2023年 | 泰利 | 7月14日11:00 | 广东省湛江市 |
| 杜苏芮 | 7月21日08:00 | 福建晋江沿海 |
综合来看,长江流域的水汽输送主要来源于低纬度地区,输送途径主要依赖于副高外围西南急流或台风外围气流。在两年主汛期副高都偏西的背景下,水汽向流域的大尺度输送条件整体受限,台风扰动差异造成了降水差异。
5 结论与讨论
2025年长江流域主汛期呈现非典型少雨特征,本文基于相似年分析方法筛选出其气候外强迫相似年(2023年),对比两年雨情、水情及大气环流特征并归纳其异同,得到以下主要结论。
(1)两年长江流域主汛期均呈现降水偏少、梅雨偏弱及流域来水少于常年的共同特征。二者差异主要体现在降水时空分布上:2025年6月上游和中下游均偏多、7月上游偏少;2023年6月上游和中下游均偏少、7月上游偏多。相较于2023年,2025年主汛期中下游来水在8月上旬以前偏多、之后偏少。
(2)两年主汛期均受偏西副高控制,抑制了水汽向长江流域的大尺度输送,但中高纬环流形势存在显著差异。2025年主汛期欧亚中高纬环流整体平直,不利于冷空气南下,副高在6月下旬至7月初异常北跳,梅雨期被压缩;7—8月南亚高压与西风急流协同作用减弱,高空辐散动力不足,同时台风多登陆华南,将水汽集中于流域以南,加剧了中下游干旱。2023年欧亚中高纬环流呈多波型,更有利于冷空气南下,从而维持副高位置接近常年但西伸显著;南亚高压南北摆动较大,且总体偏北程度弱于2025年,有利于在长江上游维持高空辐散场;台风活动较少,水汽未被过度分散,支撑了7—8月长江上中游的持续强降水过程。
(3)2025年主汛期“副高偏西偏北—南亚高压偏北—西风急流偏北且2次加强—台风活跃”和2023年主汛期“副高偏西—南亚高压南北摆动大—西风急流3次加强—台风不活跃”的高低空配置,导致了截然不同的降水动力效率。后者高低空系统配合的强度优于前者,尤其8月高空辐散抽吸作用增强,有利于长江上游持续强降水的维持。表明在相似外强迫背景下,中高纬环流结构及其对高低空系统相互作用的调制,是影响降水格局的关键因素。
本文揭示的2025年及2023年主汛期少雨型环流特征,与长江流域历史典型少雨年既有共性又存在显著差异。从共性来看,少雨年均受偏强偏西副高的持续控制(史芳斌等,2002;王文等,2017)。然而,不同少雨年的驱动机制与极端程度存在本质区别。长江流域典型少雨型主汛期的形成往往具有显著且稳定的气候外强迫信号。以2022年历史罕见高温干旱事件为例,该年为拉尼娜事件第三年,在负位相太平洋年代际振荡(PDO)与异常强负位相热带印度洋偶极子(Tropical Indian Ocean Dipole,TIOD)的海温协同异常驱动下,副高异常偏北、西伸并显著增强,南亚高压异常偏大、位置偏东(华文剑等,2025;孙昭萱等,2026)。相较之下,2025年和2023年虽同属少雨年,但其外强迫特征不显著,副高和南亚高压异常强度远不及2022年。本文揭示的少雨型环流是在PDO负位相、弱拉尼娜次年及青藏高原积雪正常的特定气候背景下,中高纬环流系统短期调整与快速转换的结果,属于非典型少雨型主汛期。上述对比表明,相似年方法在识别气候背景一致性方面具有一定优势,但对环流配置差异的刻画仍存在局限。在实际业务预测中,不应仅依赖气候外强迫信号的相似性,还应结合中高纬环流型、关键系统位置及强度等配置进行综合判别,以提升对非典型少雨型主汛期的预测能力。此外,未来还需通过数值模拟等手段,深入探讨海温异常通过遥相关作用影响中高纬环流结构及其协同机制的物理过程。
参考文献
川渝地区夏季气象干旱差异及大气环流成因分析
[J].为揭示川渝地区夏季气象干旱的时空差异及其大气环流成因,基于1981—2023年四川和重庆188个气象站观测资料及气象干旱综合指数(Meteorological Drought Composite Index,MCI)分析四川和重庆夏季干旱的时空演变特征,并结合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)逐月再分析资料及气候系统监测指数资料,从环流形势、水汽输送、西风急流及垂直运动等方面探讨干旱形成机制。结果表明,川渝地区干旱具有同步性强、区域差异显著的特征,四川干旱主要集中在6月和8月,重庆则在7—8月较重;川渝干旱中心主要位于四川盆地,四川东部与重庆表现出一定协同性,川西高原干旱相对较轻。典型干旱年,南亚高压偏强偏北,副热带高压异常偏北,700 hPa水汽输送减弱,区域受下沉运动控制,造成降水显著偏少。不同干旱类型年份的环流异常结构存在显著差异,是干旱空间差异的主要原因。
2022年夏季长江流域极端高温的研究进展与展望
[J].2022年夏季长江流域经历了前所未有的高温热浪,引发科学界的广泛关注。受长达1个多月的破纪录高温与干旱影响,此次极端事件对人类、经济和环境造成了严重损害,加剧了粮食不安全的状况,阻碍了可持续发展。全面认识2022年夏季长江流域极端高温,对于理解全球变暖背景下极端事件变化的原因,认识人类活动和自然变率的影响,以及评估可能面临的气候风险都具有重要的科学意义。首先回顾了2022年夏季长江流域极端高温的主要特征、形成机制和原因,以及近3年来对此次极端高温事件的研究进展,发现2022年夏季长江流域高温是一次罕见的极端热事件,该事件主要是由西太平洋副热带高压和南亚高压等环流异常,“三重”La Niña(连续3年发生的La Niña事件)、大西洋和印度洋等海温强迫,以及土壤湿度—气温等陆气反馈等综合作用造成。除了自然变率的贡献,人类活动也是造成此次事件的主要因素。随着全球变暖,此类极端高温事件将会成为常态。最后,讨论了极端高温相关的研究要点、存在问题以及未来可能的发展方向。
盛夏亚洲大陆上空急流变化的两类模态及其与东亚大气环流异常的联系
[J].基于NCEP/NCAR月平均再分析资料, 利用EOF分解方法揭示出1960 -2019年7 -8月亚洲大陆上空西风急流变化的两类主要模态, 并利用合成方法研究了两类模态与东亚大气环流异常的联系及其气候效应。研究结果表明, 夏季亚洲大陆上空西风急流变化的第一模态为纬向风以急流轴为界南北的反位相变化, 主要表现为急流整体的南北移动; 第二模态为纬向风以青藏高原为界在东西方向上的反相变化, 主要表现为急流轴的西南(西北)-东北(东南)向倾斜, 该结论不同于以往大多数研究将第二模态定义为急流的强度变化。通过对大气环流异常的分析发现, 急流的南北移动对应南亚高压同步的南北移动以及西太平洋副热带高压范围的变化, 急流向南移动时, 南亚高压脊线偏南, 同时西太平洋副热带高压向南扩张, 急流向北移动时则相反, 该模态主要影响亚洲地区40°N以南的降水异常以及贝加尔湖一带、 东亚和南亚的温度异常。第二模态即纬向风以青藏高原为界的反相变化主要伴随着南亚高压强度的东西振荡, 急流轴呈西南(西北)-东北(东南)向倾斜时, 南亚高压东侧(西侧)位势高度增强, 该模态与西亚高纬度地区、 中亚以及印度半岛的降水异常有关。此外, 第二模态具有一定的特殊性, 可影响整个欧亚大陆的气温, 并呈现双偶极子型的异常分布。
2022年夏季长江流域重大干旱特征及其成因研究
[J].干旱是影响范围最广的自然灾害之一。2022年夏季发生在长江流域的异常高温干旱事件不仅强度大,而且持续时间长,是一次罕见的重大干旱事件,对我国的社会经济造成了十分严重的影响。鉴于这次事件的极端性,本文在客观分析此次事件演变特征的基础上,揭示大气环流和外强迫异常对此次高温干旱的可能影响。研究发现,气象干旱指数及土壤湿度监测结果一致表明本次旱情从6月开始出现,7月迅速发展,进入8月后范围进一步扩展、强度进一步加剧。与此同时,流域内整体气温偏高,部分地区高温日数超过40 d。此外,夏季整个流域的蒸散量距平是1960年以来的历史第二高值(仅次于2013年高温伏旱),进一步加剧了长江流域的水分亏缺程度。从环流特征来看,夏季西太平洋副热带高压异常偏强西伸、极涡面积偏小及强度偏弱、南亚高压偏强东移,共同导致长江流域的水汽输送条件偏弱、下沉气流盛行,使得整体条件不利于降水发生。而前期拉尼娜事件的持续、印度洋偶极子负位相的出现以及春季青藏高原西北部积雪负异常的持续,可能是导致今年夏季环流异常的主要外强迫因子。
1961-2022年长江流域复合极端气候事件演变特征
[J].全球变暖加剧了极端气候事件及其复合灾害的发生,对生态环境和社会经济造成的影响日趋严重。基于长江流域1961—2022年逐日气象观测数据,采用百分位阈值法识别极端气候事件,并从时间和空间2个维度构建4类主要复合极端气候事件,系统分析长江流域复合事件的时空分布及演变特征。结果表明:①长江流域热浪-干旱复合事件发生频次和年均日数空间分布总体呈“上游源区低、中下游大部高”,区域性热浪-干旱事件平均每年发生1.8~1.9次,单次事件平均持续日数9.6~9.9 d,最长持续日数53~59 d,近62 a来发生频次和持续日数均呈增加趋势,其中上游增加趋势更显著。②长江流域旱涝急转事件发生频次空间分布呈“上游低、中下游高”,上游发生频率约10 a 3遇,中下游约10 a 6遇,近62 a来发生频次总体呈微弱增加趋势,其中中下游增速是上游的2倍。③长江流域雨涝-热浪复合事件发生频次空间分布呈“上游源区低、中下游大部高”,上游发生频率约10 a 5遇,中下游约10 a 7遇,近62 a来呈显著增加趋势。④长江上游雨涝-中下游雨涝复合事件每年均有发生,年均发生频次和日数分别为3.7次、25 d,近62 a来总体呈波动增加趋势。整体而言,在气候变化背景下,长江流域复合极端气候事件呈趋多增强的趋势,长江上游与温度相关的极端事件加剧程度更突出,中下游地区与雨涝相关的极端事件加剧程度更突出,21世纪以来各类复合事件极端性显著增加,研究成果可为长江流域应对气候变化和灾害风险管理提供科学依据。
近60 a中国极端天气气候事件变化趋势及2023年特征分析
[J].对不同区域极端天气气候事件变化规律的研究,有助于提高我国防灾减灾能力和有效应对气候变化风险。利用我国均一化的2 254个气象观测站逐日观测资料,分析评估近60 a和2023年我国及其各区域(未包含港澳台地区)发生的极端高温、极端低温、极端干旱、极端降水和极端台风等极端天气气候事件(简称“极端事件”)的时空特征。结果表明,1961年以来,我国极端事件总体呈下降趋势,其中1970—1990年代初下降趋势明显,1990年代后期以来增加趋势明显;极端高温事件呈显著增加趋势,进入21世纪后增加趋势更加明显;极端低温事件呈减少趋势;极端降水事件总体呈增加趋势;极端干旱事件呈下降趋势且阶段性特征明显;近60 a来受台风影响出现的极端风速和降水事件呈减少趋势,主要由极端台风风速事件减少造成,而极端台风降水事件呈缓慢上升趋势。2023年我国极端事件每站平均发生139次,比气候平均值偏多28.3%。其中,极端高温事件平均发生79次(偏多76.8%),为1961年以来历史最多年;极端低温事件平均发生20次(偏少23.8%);极端降水事件平均发生14次,极端干旱事件平均发生26次,都接近常年平均值;极端台风事件平均发生0.41次(偏多4.2%),主要以极端台风降水事件为主。2023年极端事件主要出现在西南地区、江南西部、华南西部、西北地区中部和北部、内蒙西部、京津冀等地,其中四川东部、贵州南部、甘肃西部、内蒙西部等地超过200次。极端事件增多的主要原因是极端高温事件和极端干旱事件增多。综合等级指数分析表明,极端事件高危险区域主要位于南方地区,特别是东南沿海地区,近60 a综合等级指数增加的区域主要位于西南地区到东北地区南部这个过渡带上。2023年高危险区域主要出现在西南地区和西北地区中北部。
科学解读“2022年长江流域重大干旱”
[J].今年从6月开始持续到目前的整个长江流域的干旱事件,不仅对农业和能源等各方面影响十分严重,而且干旱发展过程和影响特征还表现出许多与以往不同的独特性,对其进行科学分析十分必要。鉴于此,该文试图在科学与科普同时兼顾的基础上,分别从新常态与反常态两个视角,从干旱的表现特征、形成机制、影响特点及从中得到的启示与思考等方面,对当前还在肆虐的2022年长江流域严重干旱事件进行一些简单的科学解读,以促进社会公众对此次干旱事件的科学认识。
Contrasting eastern-Pacific and central-Pacific types of ENSO
[J].Surface observations and subsurface ocean assimilation datasets are examined to contrast two distinct types of El Niño–Southern Oscillation (ENSO) in the tropical Pacific: an eastern-Pacific (EP) type and a central-Pacific (CP) type. An analysis method combining empirical orthogonal function (EOF) analysis and linear regression is used to separate these two types. Correlation and composite analyses based on the principal components of the EOF were performed to examine the structure, evolution, and teleconnection of these two ENSO types. The EP type of ENSO is found to have its SST anomaly center located in the eastern equatorial Pacific attached to the coast of South America. This type of ENSO is associated with basinwide thermocline and surface wind variations and shows a strong teleconnection with the tropical Indian Ocean. In contrast, the CP type of ENSO has most of its surface wind, SST, and subsurface anomalies confined in the central Pacific and tends to onset, develop, and decay in situ. This type of ENSO appears less related to the thermocline variations and may be influenced more by atmospheric forcing. It has a stronger teleconnection with the southern Indian Ocean. Phase-reversal signatures can be identified in the anomaly evolutions of the EP-ENSO but not for the CP-ENSO. This implies that the CP-ENSO may occur more as events or epochs than as a cycle. The EP-ENSO has experienced a stronger interdecadal change with the dominant period of its SST anomalies shifted from 2 to 4 yr near 1976/77, while the dominant period for the CP-ENSO stayed near the 2-yr band. The different onset times of these two types of ENSO imply that the difference between the EP and CP types of ENSO could be caused by the timing of the mechanisms that trigger the ENSO events.
Western North Pacific tropical cyclones suppress Maritime Continent rainfall
[J].
A Pacific interdecadal climate oscillation with impacts on salmon production
[J].
Assessing concurrent effects of climate change on hydropower supply, electricity demand, and greenhouse gas emissions in the Upper Yangtze River Basin of China
[J].
Recent third pole’s rapid warming accompanies cryospheric melt and water cycle intensification and interactions between monsoon and environment: Multidisciplinary approach with observations, modeling, and analysis
[J].
Traditional Meiyu-Baiu has been suspended by global warming
[J].
Future climate risk from compound events
[J].
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