2022年夏季我國高溫干旱特征及其環(huán)流形勢分析

林 紓，李紅英，黃鵬程，段欣妤

（1.蘭州區(qū)域氣候中心，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅省酒泉市氣象局，甘肅 酒泉 735000）

引言

剛剛過去的2022年夏季，用“干熱”來形容再恰當(dāng)不過了。與往年汛期重點關(guān)注大江大河汛情不同，2022年夏季我國氣候總體表現(xiàn)溫高雨少，除華南前汛期珠江流域和6月松遼流域出現(xiàn)汛情外，其他江河流域基本平穩(wěn)，長江流域降水量較常年同期偏少32.5%，為1961年以來歷史同期最少；太湖流域降水量較常年同期偏少47.3%，為歷史同期第4少；7—8月，長江中下游及川渝地區(qū)夏伏旱影響范圍廣、強度大。6月13日至8月30日，我國中東部出現(xiàn)自1961年有完整氣象觀測記錄以來綜合強度最強的高溫過程，高溫持續(xù)時間長、極端性強［1］。7月21日至8月30日中央氣象臺連續(xù)41 d發(fā)布高溫預(yù)警，其中連續(xù)發(fā)布高溫紅色預(yù)警12 d。此次高溫過程，突破歷史極值的地區(qū)主要分布在我國西部、華中、華東和兩廣地區(qū)20個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）［2］。不僅如此，今年夏季世界各地高溫也層出不窮。早在4—5月，印度和巴基斯坦迎來了極端熱浪天氣事件，印度3月氣溫創(chuàng)下了1901年以來最熱紀錄［3］；6月以來，西班牙、法國、意大利、英國、德國、葡萄牙等歐洲多國接連遭受40.0℃以上的極端高溫天氣，部分地區(qū)刷新有氣象記錄以來的同期紀錄［4］；高溫?zé)崂诉€從美國南部和西部向中部、東部蔓延，在美國西南部和中西部地區(qū)多地最高氣溫高達40.0℃左右［5］；南極也未能幸免，大部分地區(qū)6月氣溫遠高于平均水平，海冰覆蓋面積較歷史同期大幅銳減［6］。大范圍強高溫及其引發(fā)的干旱，造成水資源供給、電力供應(yīng)以及人畜飲水困難，作物減產(chǎn)，甚至引發(fā)山火等，嚴重影響了人們正常生活和身體健康，危害性極大。

我國夏季氣候的影響機制異常復(fù)雜，每年各種影響系統(tǒng)位置、強弱、持續(xù)時間等的變化都可能引發(fā)大范圍或區(qū)域高溫、干旱或洪澇等災(zāi)害［7-14］。研究指出，中亞地區(qū)極端高溫事件的強度和次數(shù)在1967年前后發(fā)生年代際轉(zhuǎn)折，轉(zhuǎn)折后的強度顯著高于轉(zhuǎn)折前，轉(zhuǎn)折后次數(shù)轉(zhuǎn)為正趨勢［15］。顯然，這個轉(zhuǎn)折點明顯早于全球氣候變暖的突變時間。1961—2017年，我國熱浪次數(shù)、日數(shù)大體呈“南高北低”的空間格局；除淮河流域外，高溫?zé)崂四昀鄯e日數(shù)呈顯著增多趨勢，且7月全國熱浪的持續(xù)性增強，以北方和東南地區(qū)最顯著［16］。長江流域是我國夏季高溫頻發(fā)地區(qū)，1961—2010年高溫?zé)崂舜螖?shù)、持續(xù)時間、強度整體均呈現(xiàn)先減后增的趨勢［17］。21世紀以來，川渝、江南等地區(qū)的高溫?zé)崂舜螖?shù)、強度和持續(xù)時間均呈現(xiàn)增加趨勢［18-20］；即使在夏季干熱的西北地區(qū)，其高溫演變特征也基本與我國其他地區(qū)同步，且高溫開始時間有提前、結(jié)束時間有推后的趨勢［21-22］。綜上所述，氣候變暖背景下我國大部分地區(qū)高溫天氣過程發(fā)生次數(shù)增加、強度明顯增強。

從影響機制上看，西太平洋副熱帶高壓（簡稱“西太副高”）是我國夏季大部區(qū)域高溫干旱最主要和最直接的影響系統(tǒng)，高溫的范圍、持續(xù)時間、強度都與其東西、南北位置和控制面積及強度有密切關(guān)聯(lián)；其次，大陸高壓東伸和西風(fēng)帶高壓脊對我國西部地區(qū)高溫有影響［22］；青藏高原熱源中心（850 hPa）氣溫高、梯度大，暖平流強，致使高原下游地區(qū)高溫強度大［23］。南亞高壓也是我國夏季重要的影響系統(tǒng)，其與西太副高的強度、面積指數(shù)變化均呈顯著正相關(guān)，而脊點平均位置變化具有“相向而行、相背而去”的互動趨勢［24-28］。通常，我國絕大部分地區(qū)高溫天氣發(fā)生在7—8月，且7月的高溫日數(shù)多于8月［29-33］，而2022年長江流域的高溫天氣于7月下旬開始發(fā)展，并持續(xù)到整個8月，高溫范圍、持續(xù)時間、強度均在8月中旬前后達到頂峰，伴隨溫度持續(xù)升高，造成蒸散明顯加快、土壤和植被失水迅速［7］，干旱程度快速升級。2022年夏季我國高溫時段、范圍、強度極端異常及8月干旱加重是如何造成的？特點是什么？環(huán)流形勢怎樣？與以往存在哪些異同？為此，本文利用最新資料做了一些針對性工作，希望能夠得到一些啟示，以期為未來的高溫干旱預(yù)測和服務(wù)提供有益幫助。

1 研究區(qū)概況

中國位于亞洲東部、太平洋西岸，陸地國土面積為960萬km2，內(nèi)海和邊海的水域面積約470萬km2，轄23個省、5個自治區(qū)、4個直轄市和2個特別行政區(qū)。境內(nèi)地勢西高東低，西部有世界平均海拔（4000 m以上）最高的青藏高原，為第一階梯；青藏高原以東至大興安嶺、太行山、巫山和雪峰山之間為第二階梯，海拔一般為1000～2000 m；東部寬廣的平原和丘陵為第三階梯。長江（全長6300 km）和黃河（全長5464 km）是最主要的兩條河流。中國氣候復(fù)雜多樣，從南到北跨熱帶、亞熱帶、暖溫帶、中溫帶、寒溫帶5個氣候帶，有溫帶季風(fēng)氣候、亞熱帶季風(fēng)氣候、熱帶季風(fēng)氣候、熱帶雨林氣候、溫帶大陸性氣候和高原山地氣候等類型。夏季，內(nèi)陸地區(qū)干燥酷熱，沿海地區(qū)潮濕悶熱，天氣變化最為劇烈、復(fù)雜，各種災(zāi)害性天氣（如高溫?zé)崂?、雷電、冰雹、雷雨大風(fēng)、洪澇、干旱和臺風(fēng)等）及其引起的次生災(zāi)害多發(fā)生于此時段。

2 資料與方法

所用資料包括4部分：（1）1991—2022年全國2162個氣象站夏季逐日最高氣溫和降水量觀測資料，其中1991—2017年資料來自國家氣象信息中心，而2018—2022年資料則來自CIMISS（China Integrated Meteorological Information Service System）數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)均經(jīng)過質(zhì)量控制，剔除缺測站點，形成兩段站點完全匹配的完整資料。（2）2022年6—8月NCEP（National Centers for Environmental Prediction）/NCAR（National Center for Atmospheric Research）逐日500 hPa再分析資料，空間分辨率為2.5°×2.5°。（3）國家氣候中心CIPAS（Climate Interactive Plotting and Analysis System）系統(tǒng)2022年夏季西太副高、南亞高壓等指數(shù)逐日資料。（4）中國及省（直轄市、自治區(qū)）行政邊界，是基于中華人民共和國自然資源部地圖技術(shù)審查中心標準地圖服務(wù)系統(tǒng)下載的審圖號為GS（2019）1831號的地圖制作，底圖無修改，地圖為高斯-克呂格投影。根據(jù)研究需要，按照地理區(qū)域?qū)⑷珖鴦澐譃槿A東（魯、蘇、皖、滬、浙、贛、閩，452站）、西南（云、貴、川、藏、渝，374站）、西北（陜、甘、寧、青、新，325站）、華中（豫、湘、鄂，270站）、華南（桂、粵、瓊，189站）、華北（京、津、冀、蒙、晉，377站）和東北（黑、吉、遼，175站）共7個區(qū)域。

統(tǒng)計規(guī)則和方法：（1）高溫日是指某站日最高氣溫大于或等于35.0℃的日期。（2）在《區(qū)域性高溫過程監(jiān)測和評價方法》①中國氣象局預(yù)報與網(wǎng)絡(luò)司.區(qū)域性高溫過程監(jiān)測和評價方法（氣預(yù)函〔2019〕63號）中，將高溫站數(shù)占有效監(jiān)測站數(shù)（站點不缺測）的百分比大于或等于3.0%作為全國性高溫過程。本文選用了2162站，故該數(shù)值的3.0%為65站。通過對1991—2022年全國性高溫過程的識別，該閾值在近10 a年際變化小，難以比較出差異，認為閾值偏低，故將其提高到5.0%。另外，地理區(qū)域的高溫過程定義為高溫站數(shù)占有效監(jiān)測站數(shù)的百分比大于或等于9.0%（3倍的3.0%），第一個符合該標準的日期是開始日，最后一個符合的日期是結(jié)束日，持續(xù)時間不少于5 d，整個夏季可存在多個高溫過程。按此標準，全國及7個地理區(qū)域（華東、西南、西北、華中、華南、華北和東北）高溫過程站數(shù)的閾值依次是108、41、34、29、24、17、34、16站。（3）采用《極端高溫監(jiān)測指標》［34］中百分位方法進行極端高溫事件的識別。取氣候標準期（1991—2020年）內(nèi)每年夏季日最高氣溫的極值和次極值，構(gòu)建一個含有60個樣本序列，并按照從小到大進行排序，取第95個百分位數(shù)（即排位第58的數(shù)值）作為日最高氣溫的極端閾值，大于或等于該閾值的事件為極端高溫事件。

3 中國夏季高溫特征

3.1 全國高溫演變特征

從圖1看出，2022年夏季中國高溫發(fā)生范圍和演變過程可見一斑。全國2162站中有1643站出現(xiàn)高溫天氣，占比76.0%，共計出現(xiàn)48 198站次。按照108站（5.0%）的標準，6月13日是全國性高溫開始日，持續(xù)到8月30日，共計79 d。其中，大致可分為3個高溫時段：（1）6月13日至7月3日為第一時段，高溫共計21 d、8840站次，40.0℃以上的471站次，極端最高氣溫為46.6℃（6月23日，吐魯番），且6月25日發(fā)生高溫的站數(shù)最多有855站，達40.0℃以上的有151站。（2）7月4—19日為第二時段，共計16 d、9768站次，有3 d超過800站（7月9日最多為916站），40.0℃以上的334站次（7月14日最多為55站），極端最高氣溫達44.2℃（7月5日，吐魯番）。（3）7月20日至8月30日為第三時段。這一時段的高溫過程最強，共計42 d、27 905站次，有3 d超過900站（8月15日最多為954站），40.0℃以上的2948站次，其中8月11—24日連續(xù)14 d多于100站，9 d多于150站，15日和23日分別達200、220站，極端最高氣溫達46.4℃（7月23日，吐魯番）。

圖1 2022年夏季中國高溫站數(shù)逐日演變Fig.1 The daily evolution of number of stations with high temperature in China in summer 2022

統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，2022年夏季全國出現(xiàn)60 d及以上高溫的有49站，其余分段的站數(shù)差異不大，在216～319站之間，占高溫總站數(shù)的13.2%～19.4%，占總站數(shù)的10.0%～14.8%（表1）。

表1 2022年夏季中國高溫日數(shù)分布站數(shù)及占比統(tǒng)計Tab.1 Statistics of station number and its proportion under different distributions of high temperature days in China in summer 2022

3.2 各大地理區(qū)域高溫演變特征

中國地域廣闊、地形復(fù)雜、氣候多樣。從各大地理區(qū)域2022年夏季高溫演變過程（圖2）看出，華東地區(qū)的高溫日從6月16日開始，持續(xù)到8月30日，共計76 d，與全國范圍的高溫過程時間基本一致［圖2（a）］。大致也分為3個高溫時段：6月16日至7月5日［連續(xù)20 d，共計2626站次出現(xiàn)高溫，40.0℃以上的22站次，極端最高氣溫41.7℃（6月25日，山東沾化）］、7月6—19日［連續(xù)14 d，高溫共計3214站次，40.0℃以上的101站次，極端最高氣溫41.6℃（7月12日，浙江余姚）］、7月20日至8月30日［連續(xù)42 d，高溫共計10 652站次，40.0℃以上的923站次，極端最高氣溫42.9℃（7月23日，浙江永嘉）］，影響范圍和強度發(fā)展迅猛，7月下旬到8月高溫站次較7月上中旬增加了2.3倍，其中40.0℃以上的站次增加了9倍。高溫時段內(nèi)日平均高溫站數(shù)達217站，是6大地理區(qū)域中最多的，但40.0℃以上的高溫站次少于西南地區(qū)。另外，該區(qū)域發(fā)生極端高溫事件有239站，共計593次，發(fā)生站數(shù)占該區(qū)域總站數(shù)的52.9%，分別占全國極端高溫事件總站數(shù)和次數(shù)的30.2%、19.8%。

圖2 2022年夏季中國6大地理區(qū)域高溫站數(shù)逐日演變Fig.2 The daily evolution of number of stations with high temperature in six geographical regions of China in summer 2022

西南地區(qū)大致可分為2個高溫時段［圖2（b）］：7月4—17日［連續(xù)14 d，高溫共計1965站次，40.0℃以上的有131站次，極端最高氣溫44.0℃（7月11日，云南鹽津）］、7月24日至8月29日［連續(xù)37 d，高溫共計4917站次，40.0℃以上的有1334站次，極端最高氣溫45.0℃（8月18日，重慶北碚）］。高溫在7月下旬到8月跳躍式發(fā)展，高溫站次增加了1.5倍，40.0℃以上的站次增加了9倍。西南地區(qū)是2022年夏季極端高溫事件的高發(fā)區(qū)域，區(qū)域內(nèi)有201站發(fā)生了1567次極端高溫事件，發(fā)生站數(shù)占該區(qū)域總站數(shù)的53.7%，分別占全國極端高溫事件總站數(shù)和次數(shù)的25.4%、52.2%，其中20次以上的7站，10～19次的73站，5～9次的40站，1～4次的81站。

華中地區(qū)大致可分為3個高溫時段［圖2（c）］：6月5—9日［連續(xù)5 d，高溫共計389站次，40.0℃以上的僅1站次，極端最高氣溫40.2℃（6月6日，河南魯山）］、6月13日至7月3日［連續(xù)21 d，高溫共計2263站次，40.0℃以上的有194站次，極端最高氣溫43.3℃（6月24日，河南焦作）］、7月5日至8月29日［連續(xù)56 d，高溫共計8291站次，40.0℃以上的有462站次，極端最高氣溫44.6℃（8月13日，湖北竹山）］。與華東地區(qū)類似，華中地區(qū)高溫影響范圍迅速發(fā)展擴大、強度增強，7—8月的高溫站次比前期增加了2.7倍。此外，該區(qū)域有175站發(fā)生480次極端高溫事件，發(fā)生站數(shù)占該區(qū)域總站數(shù)的64.8%，分別占全國極端高溫事件總站數(shù)和次數(shù)的22.1%、16.0%。

西北地區(qū)高溫大致可分為4個時段［圖2（d）］：6月11—18日［連續(xù)8 d，高溫共計509站次，40.0℃以上的有26站次，極端最高氣溫46.1℃（6月14日）］、6月21日至7月11日［連續(xù)21 d，高溫共計1723站次，40.0℃以上的有132站次，極端最高氣溫46.6℃（6月23日）］、7月22—30日［連續(xù)9 d，高溫共計558站次，40.0℃以上的有73站次，極端最高氣溫46.4℃（7月23日）］、8月2—21日［連續(xù)20 d，高溫共計1195站次，40.0℃以上的有149站次，極端最高氣溫44.8℃（8月8日和10日）］，各時段的極端最高氣溫均出現(xiàn)在新疆吐魯番。與上述3個地區(qū)不同，西北地區(qū)6月中旬到7月上旬的高溫過程強度最強、范圍最廣，且開始時間比南方地區(qū)略早。此外，該區(qū)域發(fā)生極端高溫事件有81站，共計258次，發(fā)生站數(shù)占該區(qū)域總站數(shù)的24.9%，分別占全國極端高溫事件總站數(shù)和次數(shù)的10.2%、8.6%。

2022年夏季華北區(qū)域的高溫天氣強度較弱，有2次高溫過程，但持續(xù)時間均較短：最強的時段是6月15—26日，持續(xù)了12 d，高溫共計出現(xiàn)1670站次，25日高溫站數(shù)最多，占該區(qū)域總站數(shù)的64.5%；8月1—7日，高溫連續(xù)7 d、共680站次［圖2（e）］。該區(qū)域有73站（主要在河北南部）累計發(fā)生了75次極端高溫事件，發(fā)生站數(shù)占該區(qū)域總站數(shù)的19.4%，分別占全國極端高溫事件總站數(shù)和次數(shù)的9.2%、2.5%。

華南地區(qū)是2022年夏季高溫強度最弱的區(qū)域，40.0℃以上的僅出現(xiàn)2站次。大致分為3個高溫時段：7月10日至8月4日（連續(xù)26 d，高溫共計2492站次）、8月14—19日（連續(xù)6 d，高溫共計399站次）、8月27—31日（連續(xù)5 d，高溫共計300站次），影響范圍和強度逐漸減小、持續(xù)時間逐漸縮短，最強高溫出現(xiàn)在7月中下旬［圖2（f）］。此外，該區(qū)域發(fā)生極端高溫事件的站數(shù)和次數(shù)最少，有23站累計出現(xiàn)28次，發(fā)生站數(shù)占該區(qū)域總站數(shù)的12.2%，分別占全國極端高溫事件總站數(shù)和次數(shù)的2.9%、0.9%。

東北地區(qū)2022年夏季未出現(xiàn)區(qū)域性高溫天氣（圖略）。

縱觀2022年夏季我國高溫日數(shù)分布［圖3（a）］，除青藏高原和東北地區(qū)外，其余大部地區(qū)都出現(xiàn)了不同程度的高溫天氣，高溫日多于70 d的有3站，均位于新疆吐魯番地區(qū)；60～69 d的有46站，分布在陜南東南部、重慶東北部、湖北西部、江西東北部、浙江中南部和福建北部；40～59 d的高溫基本分布在長江流域四川盆地以東和黃淮地區(qū)及福建省；20～39 d的高溫分布在華南地區(qū)、南疆、北疆沿天山西段和黃河流域下游；1～19 d的高溫分布在南疆西北部、甘肅、寧夏、陜北、山西中北部、華北中北部和山東半島。其中，部分站點高溫達40.0℃以上，吐魯番站和吐魯番東坎站出現(xiàn)30 d以上，四川盆地、重慶、陜南東南部、湖北西部和浙江出現(xiàn)10～29 d，而關(guān)中、河南、河北南部、江蘇南部、安徽南部、湖北中東部、湖南和江西大部及福建北部僅出現(xiàn)1～9 d［圖3（b）］。

圖3 2022年夏季中國高溫日數(shù)（a，單位：d）、40.0℃及以上高溫日數(shù)（b，單位：d）和極端高溫事件次數(shù)（c，單位：次）分布Fig.3 Distribution of high temperature days（a，Unit：d）and days of high temperature greater than or equal to 40.0℃（b，Unit：d）and times of extreme high temperature event（c，Unit：times）in China in summer 2022

上述分析可見，2022年中國夏季高溫范圍廣、時間長、強度大，其極端性如何？從圖3（c）看出，792站（占比36.6%）出現(xiàn)了極端高溫事件，20次以上的均在四川盆地（四川簡陽站最多達24次），10～19次的集中在四川盆地、重慶、陜南南部和湖北西部，5～9次的多在川渝地區(qū)，而陜南南部、湖南、湖北和蘇浙閩也有分散性分布，其他區(qū)域較少或未曾出現(xiàn)。

3.3 21世紀以來典型高溫年份對比

1961—2022年夏季全國平均氣溫距平圖［1］顯示，21世紀之前我國夏季平均氣溫均為負距平，故挑選2001—2021年全國夏季高溫總站次位列前5名的年份，將其作為典型高溫年份與2022年作比較。從表2看出，2022年夏季高溫的總站次、持續(xù)時間、極端事件次數(shù)等都遠高于位列第2的2013年，總站次偏多34.5%、持續(xù)時間偏長12 d、極端高溫事件偏多近5倍。

表2 21世紀以來中國夏季高溫特征偏強年份比較Tab.2 Comparison of summer high temperature characteristics in stronger years in China since the 21st century

統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，1991—2020年全國性高溫平均開始時 間 為6月16日，結(jié)束時間為8月23日，平均為23 972站次，極端高溫事件平均151次。21世紀以來，高溫站次位列前茅的都在近10 a，列前5位的年份均超過30 000站次，表明在氣候變暖背景下我國高溫發(fā)生站次明顯增多，2022年跳躍式增加。夏季只有1個長高溫過程的是2022、2017年，但2017年高溫開始時間晚了14 d；有2個高溫過程的是2013年，但第一段維持時間較短，而2018、2019、2016年均有3～4個高溫過程。同時注意到，我國夏季極端最高氣溫均出現(xiàn)在新疆吐魯番，2022年達到極端氣溫的時間比往年最早日期（7月3日）提前了10 d。從高溫發(fā)生區(qū)域來看，華中和華東地區(qū)高溫發(fā)生比例最高，分別占33.0%和29.0%，排列第3的是華南地區(qū)，占21.2%。

4 中國夏季干旱特征

4.1 全國干旱演變特征

通常，干旱與高溫相輔相成，2022年夏季在不同時段發(fā)生了不同程度的干旱。從6—8月逐旬降水距平百分率分布（圖4）上看，中國夏季降水量大致呈“北澇南旱”的分布特征，東北、華北地區(qū)及西北地區(qū)東北部降水普遍偏多，除7月下旬外，其他各旬在北方地區(qū)均有不同范圍的多雨區(qū)。具體來說，6月上中旬，我國主要受旱區(qū)在甘肅河?xùn)|地區(qū)、河套地區(qū)以及黃淮地區(qū)和山東半島，之后東北地區(qū)、華北大部及山東半島降水異常偏多，緩解了上述大部分地區(qū)的干旱。6月下旬開始到8月末，北疆及東疆干旱持續(xù)發(fā)展，其中7月干旱影響范圍大、強度強。整體來看，大范圍的干旱始于6月上旬、結(jié)束于7月中旬，但7月中旬到8月中旬在甘肅隴中偏南地區(qū)仍有小范圍干旱。其中，內(nèi)蒙古中部地區(qū)在6月中旬和7月中下旬有大范圍干旱，8月上旬干旱明顯減弱；整個7—8月西藏中東部地區(qū)持續(xù)干旱；從7月下旬開始長江流域干旱開始小范圍發(fā)展，伴隨高溫范圍和強度的不斷發(fā)展，到8月末與西藏旱區(qū)連成一個從西藏中部到長江入?？诘母珊祹?，該旱帶跨越35個經(jīng)度（87°E—122°E），且南、北邊界大致在22°N、33°N（廣東省除外），影響了整個長江和淮河流域，干旱影響范圍和強度歷史罕見，造成長江上游重慶段河床出露、北碚區(qū)發(fā)生山火。同時，四川持續(xù)高溫干旱少雨，嚴重影響了水利發(fā)電，導(dǎo)致部分地方用電用水困難［35-36］。

（a）6月上旬，（b）6月中旬，（c）6月下旬，（d）7月上旬，（e）7月中旬，（f）7月下旬，（g）8月上旬，（h）8月中旬，（i）8月下旬（a）the early June，（b）the middle June，（c）the late June，（d）the early July，（e）the middle July，（f）the late July，（g）the early August，（h）the middle August，（i）the late August

4.2 全國及各大地理區(qū)域干旱演變特征

參考《氣象干旱等級》（GB/T 20481—2017）［37］中基于降水量距平百分率（precipitation anomaly，PA）月尺度的干旱等級劃分標準，自定義了旬尺度的干旱等級劃分標準（表3），繪制了全國及發(fā)生嚴重干旱的5大地理區(qū)域2022年夏季逐旬干旱等級站數(shù)占比（各干旱等級發(fā)生站數(shù)占該區(qū)域總站數(shù)的百分比）演變圖（圖5），并統(tǒng)計了重旱及以上等級的占比（表4）。

表3 基于降水量距平百分率旬尺度的干旱等級劃分標準Tab.3 The classification standard of drought grades with ten-day scale based on precipitation anomaly percentage

結(jié)合圖5和表4看出，6月上旬到7月中旬，全國已有部分區(qū)域出現(xiàn)干旱，但干旱整體范圍較小、強度較弱［圖5（a）］；7月下旬到8月中旬旱情迅速發(fā)展，重旱及以上等級站數(shù)占比由7月中旬的近20.0%，逐漸發(fā)展到7月下旬的28.4%、8月上旬的36.5%，直到8月中旬的47.5%，隨后8月下旬快速減少到17.2%。華東地區(qū)干旱等級的演變［圖5（b）］與全國基本一致，但華東地區(qū)各旬重旱及以上等級占比都在20.0%以上（6月上旬除外），其中8月上中旬接近6成。華中地區(qū)干旱等級在6—7月各旬分布不穩(wěn)定，8月迅速發(fā)展［圖5（c）］，8月上中旬重旱及以上等級占比在8成左右，盡管眾多區(qū)域在8月下旬干旱明顯減弱，但該區(qū)域的重旱及以上等級占比仍接近4成。西南地區(qū)有2個干旱峰值時段，分別是7月上旬和8月中旬［圖5（d）］，重旱及以上等級占比分別達4成和7成。西北地區(qū)地域廣闊，發(fā)生干旱的區(qū)域大致在新疆和甘肅河?xùn)|地區(qū)，且重旱及以上等級占比分別在6月中旬和7月上旬為3～4成，8月上中旬達4～5成［圖5（e）］。華南地區(qū)的干旱時段在7月中下旬［圖5（f）］，而華北地區(qū)的干旱僅出現(xiàn)在6月上旬（圖略）。

表4 全國及各大地理區(qū)域2022年夏季各旬重旱及以上等級站數(shù)占比Tab.4 Proportion of station with severe drought and above to total station number in each ten-day of summer 2022 in the whole China and its geographical divisions單位：%

圖5 2022年夏季全國及5大地理區(qū)域干旱等級站數(shù)占比逐旬演變Fig.5 The ten-day evolution of proportion of station with different drought grades to total station number in the whole China and its five geographical divisions in summer 2022

綜上可見，2022年夏季我國大部區(qū)域重旱及以上等級占比最多的時段主要在7月下旬到8月中旬，僅華北地區(qū)發(fā)生在6月上旬，其中華東、華中和西南地區(qū)都出現(xiàn)在8月中旬，華中地區(qū)占比最大，這與高溫范圍最大、極端性最強的時段基本相對應(yīng)。綜合圖2和圖5來看，并非高溫一出現(xiàn)就伴有干旱，在華東、華中和西南地區(qū)發(fā)生嚴重干旱的前期，都有3次10～21 d不等的高溫時段，且高溫過程時間基本連續(xù)，給后期高溫持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，也加劇了空氣和土壤水分的蒸發(fā)散失，嚴重的干熱導(dǎo)致干旱迅速發(fā)展。

4.3 21世紀以來典型高溫年份干旱比較

圖6統(tǒng)計了21世紀以來典型高溫年份的干旱狀況?？梢钥闯觯?022年7月中旬到8月中旬全國重旱及以上等級的站數(shù)占比分別是19.4%、28.4%、36.5%和47.5%，故以至少連續(xù)3旬占比大于或等于20.0%或連續(xù)2旬占比大于或等于30.0%作為1個重旱時段進行對比。對比發(fā)現(xiàn)，僅2013年7月下旬到8月中旬（占比分別為21.1%、27.0%和30.3%）和2016年8月中旬到下旬（占比分別為36.6%和30.6%）各出現(xiàn)1次全國性重旱，但重旱的持續(xù)性和影響范圍遠不及2022年夏季；5 a中重旱最大占比是2013年6月中旬（43.2%），但其前后兩旬占比均不到15.0%，而2016年7月下旬（占比40.2%）也類似。

圖6 中國典型高溫年夏季不同干旱等級站數(shù)占比逐旬演變Fig.6 The ten-day evolution of proportion of station with different drought grades to total station number in summer of typical high temperature years in China

另外，統(tǒng)計了各大地理區(qū)域5個典型高溫年夏季重旱及以上等級狀況（表5）?？梢钥吹?，各大區(qū)域5個典型高溫年夏季重旱及以上等級的平均站數(shù)占比為5.5%～13.9%，均明顯小于2022年；在典型高溫年份，華中和華東地區(qū)夏季干旱程度高于西北地區(qū)，這與夏季影響我國高溫干旱的西太副高影響范圍、強度等有直接關(guān)系，華中和華東地區(qū)更易受西太副高控制，而只有西太副高強盛且西伸北抬時才會直接影響到西北地區(qū)。從5 a重旱及以上發(fā)生的旬?dāng)?shù)來看，華中地區(qū)最多為27旬、4個重旱時段，時間最長是2019年7—8月，持續(xù)了2個月；其次是華東地區(qū)24旬、2個重旱時段；北方3個地區(qū)為12～19旬、2～3個重旱時段，而西南和華南地區(qū)沒有重旱時段。華中、西南和華南地區(qū)均在2022年夏季重旱及以上站數(shù)占比最大，分別在8月中旬和7月下旬，而華東地區(qū)則在2018年7月中旬（占比63.5%）、西北地區(qū)在2016年8月中旬（占比54.9%）、東北地區(qū)在2016年7月上旬（占比59.1%）、華北地區(qū)在2019年8月下旬（占比54.4%）。從典型年份重旱時段來看，6月中下旬、7月下旬到8月中旬是重旱發(fā)生較集中的時段，8月中旬站數(shù)占比最大，2022年也是8月中旬的重旱影響范圍最大、強度最強。2022年7月下旬之后，高溫發(fā)展迅猛，并持續(xù)到8月末，是其他年份所不及的?？梢姡邷貙Ω邷貐^(qū)域的干旱發(fā)展起到“推波助瀾”的作用。

5 環(huán)流形勢特征

5.1 500 hPa環(huán)流

從2022年夏季（6—8月）各月500 hPa位勢高度場及距平（圖7）看出，各月歐亞大陸環(huán)流形勢整體較為相似，其中高緯地區(qū)均呈“兩脊一槽”形勢，6月西面的高壓脊在東歐上空，7月東移到烏拉爾山地區(qū)，并加強維持到8月，正距平中心值由不足80 gpm增大到150 gpm以上；6月東面的高壓脊位于中國上空，7月東移至日本海北部或形成階段性阻塞高壓，正距平中心值超過80 gpm，至8月高壓脊繼續(xù)東移到鄂霍次克海南部的太平洋海域，正距平中心值超過100 gpm。此外，中高緯地區(qū)穩(wěn)定維持的“兩脊一槽”形勢，在7月中旬和8月下旬分別在烏拉爾山地區(qū)和鄂霍次克海形成阻塞高壓，盡管2個高壓中心之間冷空氣活躍，但強盛的副熱帶高壓系統(tǒng)將冷空氣阻擋在50°N以北；至8月下旬極地強冷空氣與前期到達蒙古國和遠東地區(qū)的強冷空氣匯合南壓，造成中國北方地區(qū)出現(xiàn)階段性異常低溫。

在中低緯度地區(qū)，6月西太副高不斷西伸北抬，伊朗高壓不斷東伸北抬（6月5日在青藏高原上形成完整的大陸高壓）或階段性與西風(fēng)帶脊在里海至巴爾喀什湖一帶合并，東移后形成的異常強盛暖高壓造成我國大范圍、致災(zāi)強的高溫過程，對應(yīng)6月我國平均氣溫較常年同期偏高0.9℃，為1961年以來歷史同期最高［38］。7月，西太副高強度偏強及西伸脊點位置持續(xù)偏西、偏北；除西伯利亞、蒙古國和俄羅斯遠東地區(qū)為負距平外，歐亞其余大部地區(qū)均為正距平，其中10 gpm以上的正距平區(qū)位于我國40°N以南至東南亞部分地區(qū)上空，20 gpm以上的正距平區(qū)控制我國西南、青藏高原和南疆地區(qū)，中心在阿富汗，中心值超過30 gpm。對應(yīng)7月我國平均氣溫較常年同期偏高1.0℃，為1961年以來歷史同期次高，降水北多南少，南方多地氣象干旱露頭［39］。8月，西太副高位置偏北更加明顯，西伸脊點在8月上旬位于80°E附近，并持續(xù)到月末；10 gpm以上的正距平區(qū)范圍持續(xù)擴大，幾乎覆蓋了我國除東北、華北北部以外的所有區(qū)域，20 gpm以上的正距平區(qū)位于西北地區(qū)東部、西南地區(qū)東北部、華東、華中及華北南部上空，中心值超過40 gpm，40 gpm的等值線控制在江淮地區(qū)。對應(yīng)8月我國平均氣溫較常年同期偏高1.3℃，為1961年以來歷史同期最高，高溫日數(shù)異常偏多，區(qū)域高溫過程持續(xù)影響我國，加之降水偏少23.1%，長江流域等地區(qū)氣象干旱持續(xù)發(fā)展［40］。

在低緯度地區(qū)，伊朗高壓和西太副高相向而行，并匯合成1個副熱帶高壓帶。2個高壓“手牽手”的形勢維持較長，阻礙了南部水汽向中緯度地區(qū)輸送，造成我國35°N以南大部地區(qū)持續(xù)高溫和降水異常偏少。然而，在此高壓帶斷裂的短時間內(nèi)，由于西太副高異常偏西，水汽輸送條件有限，其外圍僅產(chǎn)生了以強對流為主的降水天氣，干旱狀況并無改觀。與此同時，北半球低緯度也形成了完整的階段性高壓帶，歐洲和北美高壓也異常偏強，該地區(qū)同樣出現(xiàn)了百年不遇的高溫天氣過程［4］。

另外發(fā)現(xiàn)，中高緯地區(qū)呈經(jīng)向環(huán)流形勢，冷空氣活動比較活躍。其中，7—8月500 hPa高度負距平中心均在蒙古國北部，7月略偏西，中心強度小于-50 gpm，而8月負距平中心在貝加爾湖北側(cè)，其中心強度增強了1倍，達-100 gpm以下。由于中低緯的副熱帶高壓系統(tǒng)異常偏強，明顯阻礙了冷空氣南下，這一點從我國夏季6—8月逐旬的氣溫距平（圖略）上可以看到。盡管2022年夏季我國大范圍持續(xù)高溫，但仍有6旬出現(xiàn)了較大范圍的低溫，7月中下旬和8月下旬約有一半?yún)^(qū)域氣溫偏低。其中，8月下旬我國呈現(xiàn)“冰火兩重天”的狀況，青藏高原、長江流域以及華南地區(qū)氣溫偏高2.0～4.0℃，部分地區(qū)偏高4.0～6.0℃，而我國其他地區(qū)氣溫偏低2.0～4.0℃，表明北方冷空氣勢力并不弱。當(dāng)南北冷暖勢力對峙時，強者勝，2022年夏季500 hPa環(huán)流特征詮釋了這一現(xiàn)象。

5.2 南亞高壓

圖8是2022年夏季南亞高壓中心經(jīng)度、緯度和強度的逐日演變。可以看到，2022年南亞高壓從6月下半月開始控制我國，其中心位置略偏北、東西不穩(wěn)定擺動，7月南亞高壓明顯偏西，而8月轉(zhuǎn)為異常偏東，其中8月19日異常中心位于107°E；中心強度在6月下旬后持續(xù)增強，尤其進入8月后，強度顯著偏強。在100 hPa（圖略）上，8月上半月南亞高壓16 800 gpm特征線東伸脊點位置基本維持在145°E，但在第4候略有西退，第5候又迅速東伸至155°E，并在170°E勘察加半島東南部附近出現(xiàn)1個閉合中心，其中心位置距平值由第5候的135 gpm增強到第6候的195 gpm。整個夏季，南亞高壓的主體始終控制在我國上空，其中心基本穩(wěn)定在三江源區(qū)，中心距平值在120 gpm以上，其中在8月第3候達到峰值（≥16 950 gpm），但在第6候中心位置有所南落、范圍明顯縮小、強度略有減弱，中心距平值降至80 gpm。此外，8月上半月南亞高壓脊線位于32°N，下半月南移至30°N?？梢姡?022年夏季南亞高壓位置整體略偏北、強度偏強約100 gpm，在8月下旬明顯東伸。

綜上可見，高低空的高壓相向而行特征明顯，并于8月中下旬在80°E—120°E范圍內(nèi)疊加，2個高壓脊線位置均在30°N，致使控制我國大范圍的高壓系統(tǒng)呈穩(wěn)定正壓結(jié)構(gòu)，該系統(tǒng)持續(xù)控制整個長江流域，造成長江流域8月出現(xiàn)時間長、范圍大、強度高的異常高溫天氣，高壓中心對應(yīng)的川渝地區(qū)成為40.0℃以上高溫日數(shù)和極端高溫事件的高發(fā)中心。夏季，當(dāng)西太副高和南亞高壓異?？拷鼤r，重疊區(qū)域內(nèi)降水偏少［33］；南亞高壓面積越大，其中心強度越強，東伸越明顯；當(dāng)南亞高壓脊線位置偏北時，我國西南地區(qū)東部夏季降水偏少［26］。2022年夏季南亞高壓形勢完全符合上述特點，可作為高溫干旱預(yù)報的重要著眼點。

6 幾點思考

（1）最低氣溫的影響。研究指出，氣候變暖過程中最低和最高氣溫均在上升，且存在不對稱變化現(xiàn)象，最低氣溫的增溫率明顯高于最高氣溫［41-45］。若出現(xiàn)高溫甚至達到極端高溫事件標準時，那么最低氣溫是否也達到極端最低氣溫的最大值標準？它對極端高溫事件的貢獻怎樣？

（2）高溫與干旱關(guān)系密切。高溫背景下大氣處于干熱狀態(tài)，在日常業(yè)務(wù)中稱之為“干循環(huán)”，這種狀態(tài)下天氣預(yù)報和氣候預(yù)測的思路與一般情況下差別較大?！案裳h(huán)”背景下影響降水的天氣系統(tǒng)會減弱、影響溫度的天氣系統(tǒng)會加強；反之，“濕循環(huán)”背景下影響降水的天氣系統(tǒng)會加強、影響溫度的天氣系統(tǒng)會減弱。這只是業(yè)務(wù)中實踐經(jīng)驗，還需要進一步細致研究，以把握不同天氣氣候背景下的持續(xù)性和轉(zhuǎn)折性。如2022年9月到10月上半月，我國氣溫已有明顯轉(zhuǎn)折，部分地區(qū)階段性低溫明顯；除西南地區(qū)、山東半島和遼東半島降水偏多外，全國大部地區(qū)降水偏少5～9成，已出現(xiàn)夏秋連旱狀態(tài)，干旱狀態(tài)持續(xù)多久？何時轉(zhuǎn)折？是氣象預(yù)報和服務(wù)的關(guān)鍵。

（3）2022年夏季西南地區(qū)和長江流域極其異常的高溫干旱，給氣象防災(zāi)減災(zāi)提出更大挑戰(zhàn)，如何防范于未然？西太副高無疑是最直接的影響系統(tǒng)。從圖9看出，21世紀以來夏季西太副高多年處于偏強、偏西狀況，2022年夏季西太副高是1961年以來強度最強、偏西程度位列第2；2個副高環(huán)流特征指數(shù)呈相反走勢，負相關(guān)關(guān)系顯著（通過α=0.001的顯著性檢驗），需要從氣候變暖背景下環(huán)流異常、青藏高原對東亞環(huán)流的影響以及太平洋、大西洋、印度洋海溫異常和極冰等多方面［46-49］，綜合認識各圈層的協(xié)同作用機制及變化和影響系統(tǒng)的極端性，重新認識我國夏季雨帶類型［50-51］特征及其預(yù)測思路和方法。

圖9 1961—2022年夏季西太副高強度（a）和西伸脊點（b）指數(shù)的年際變化Fig.9 Inter-annual variation of intensity（a）and western extension ridge point（b）index of western Pacific subtropical high in summer from 1961 to 2022

（4）2022年夏季伊朗高壓異常東伸北抬，對我國天氣氣候影響很大，但在這方面的研究相對較少，今后需多加關(guān)注。

（5）研究指出，在增溫1.5～2.0℃情況下，中國干旱強度和面積增大，造成的干旱損失將大幅增加［52］。到2010年為止，觀測的全球干旱變化與模式預(yù)測結(jié)果一致，表明由于降水減少和蒸發(fā)增加，未來21世紀陸地的干旱風(fēng)險將繼續(xù)增加［53］。另外，隨著全球不斷升溫，世界性的熱浪可能將越來越頻繁和劇烈，其影響面也將愈發(fā)廣泛，頻發(fā)可能是常態(tài)，應(yīng)對氣候異常未來還需要各部門聯(lián)動。

7 小結(jié)

（1）2022年夏季，全國2162站中有1643站出現(xiàn)高溫天氣，占比76.0%，共計出現(xiàn)48 198站次，高溫從6月13日持續(xù)到8月30日，共計79 d，最強時段出現(xiàn)在8月11—24日，極端最高氣溫46.4℃出現(xiàn)在新疆吐魯番。各大地理區(qū)域中，按照高溫發(fā)生站次、持續(xù)時間、影響范圍、強度等由強到弱綜合排序，依次是華東、西南、華中、西北、華北和華南地區(qū)，東北地區(qū)未出現(xiàn)高溫。

（2）2022年夏季，全國有792站出現(xiàn)極端高溫事件，累計出現(xiàn)3001次，占比36.6%，主要分布在新疆大部、西北地區(qū)東部、長江流域、黃淮地區(qū)和華北南部地區(qū)。其中，20次以上的站點均在四川盆地，最多的是四川簡陽站（24次）。

（3）2022年7月下旬到8月中旬全國旱情迅速發(fā)展，重旱及以上等級站數(shù)占比由7月中旬的19.4%，逐旬依次發(fā)展為28.4%、36.5%、47.5%，隨后干旱顯著減弱，8月下旬占比減少到17.2%。干旱分布特征基本與高溫相似，全國及華東、華中、西南地區(qū)干旱在8月中旬最強，而西北、華南、華北地區(qū)最強分別在8月上旬、7月下旬、6月上旬，東北地區(qū)無旱。

（4）21世紀以來高溫站次位列前面的都在近10 a，表明氣候變暖背景下高溫站次增多。2022年夏季高溫的站次、持續(xù)時間、極端事件等遠多于第2位的2013年，總站次偏多34.5%、持續(xù)時間偏長12 d、極端高溫事件偏多近5倍。

（5）2022年夏季，500 hPa歐亞中高緯度均呈“兩脊一槽”型，7—8月這種形勢愈加穩(wěn)定，并形成階段性阻塞高壓。7月，10 gpm以上正距平區(qū)位于我國40°N以南上空，8月該距平區(qū)擴大到我國除東北以外的所有區(qū)域，中心值超過40 gpm。盡管兩高壓之間冷空氣活躍，但強盛的副熱帶高壓系統(tǒng)將冷空氣阻擋在50°N以北。在低緯度地區(qū)，伊朗高壓和西太副高相向而行，并長時間貫通形成1個高壓帶，且較長時間維持，阻隔了南部水汽向北輸送，造成我國35°N以南大部地區(qū)持續(xù)高溫和降水異常偏少。

（6）2022年夏季，西太副高異常偏西，8月副高西伸脊點維持在80°E，而南亞高壓8月異常偏東，中心經(jīng)度在80°E—120°E之間，2個高壓位置疊加，致使控制我國大范圍的高壓系統(tǒng)呈穩(wěn)定正壓結(jié)構(gòu)，造成8月長江流域長時間、大范圍、高強度的異常高溫天氣，尤其是位于高壓中心下的川渝地區(qū)，成為40.0℃以上高溫日數(shù)和極端高溫事件次數(shù)的高值中心。

致謝：感謝李想、丁婷、葉殿秀、李憶平、張金玉和楊蘇華等同仁對本文的幫助，在此一并致謝。