引言

在全球变暖背景下，极端天气、气候事件频繁发生，对重大天气、气候事件的成因分析已经成为气候业务服务的重要内容之一(李清泉等，2013)。了解和掌握气候系统关键异常信号及其气候影响机理，分析气候异常的成因，对正在发生或刚发生过的气候异常事件及时进行诊断分析(高辉等，2008；张培群等，2009；艾婉秀等，2010；贾小龙等，2011；王朋岭等，2012; 2015；王遵娅等，2013; 司东等，2014)，有利于加深对气候异常形成机制或机理的认识，同时为气候预测提供参考。

本文将主要从海温异常和大气环流异常两方面来分析产生我国2015年气候异常的原因，揭示其可能的成因机制。

1 资料

本文主要使用了国家气候中心的“气候系统监测-诊断-预测-评估系统”提供的资料和产品及1961—2015年NCEP/NCAR的2.5°×2.5°水平分辨率的逐日高度场、温度场、风场和比湿场等再分析资料。中国地区的气温、降水资料来源于中国气象局国家气象信息中心整编的中国地区台站观测气候数据集。本文使用的各要素的气候平均值为1981—2010年平均值。

2 2015年中国气候的主要特征

2015年，我国气温创历史新高，为1961年以来最暖的一年，降水总体偏多，气候属偏好年景。暴雨洪涝、干旱等灾害总体偏轻，与近15年相比，因灾造成死亡人数和受灾面积明显偏少，气象灾害属于偏轻年份^①。

① 中国气象局，国家气候委员会.2015.中国气候公报.

2015年，全国平均气温较常年偏高0.9℃，为1961年以来最高值，东北、华南年平均气温均为历史最高，西北、华北为次高值；四季气温均偏高。全国平均降水量643 mm，较常年偏多3%；降水时空分布不均，长江中下游、华南及西北大部降水偏多，东北、西南、西北东部、海南降水偏少；冬、夏季降水偏少，春季接近常年同期，秋季偏多明显。2015年，华南前汛期开始晚、结束早、雨季短、雨量偏少；梅雨入梅时间偏早，出梅时间偏晚，梅雨期降水偏多；华北雨季开始晚、结束早，降水量为近13年来次少；华西秋雨开始早、结束早、雨量偏少，表现为“南多北空”特点，华西北部出现空汛。从流域看，长江、珠江流域降水量偏多，其中长江流域偏多12%，为近17年来最多；辽河和黄河流域均偏少。

2015年，南方暴雨过程多，夏季出现南涝北旱，上海、南京等多个城市内涝重；华北、西北东部及辽宁夏秋连旱影响较重；11月江南、华南出现强降雨，秋汛明显；盛夏，新疆出现持续高温天气，但长江中下游地区连续两年出现凉夏；登陆台风偏少，但登陆台风强度强，“彩虹”造成损失重。2015年，我国共出现11次大范围、持续性霾过程，11—12月我国中东部雾-霾持续时间长、范围广、污染程度重，11月27日至12月1日华北、黄淮等地的雾-霾天气过程为2015年最严重的一次。

3 海温异常 3.1 太平洋海温

2015年，赤道中东太平洋大部海温异常偏暖，厄尔尼诺事件持续发展。

2015年1—3月，赤道中太平洋海温呈现出显著偏暖的状态，此时，赤道东太平洋地区海温基本接近正常，特别是Niño 1+2区局地海温在2月出现了一次冷水波动；4—10月，赤道中东太平洋海温明显上升，厄尔尼诺事件显著发展，暖海温中心由赤道中太平洋东移至赤道东太平洋地区(图 1)；特别是9—11月，Niño Z区(李晓燕等，2000)海表温度距平指数连续3个月达到或超过2.0℃。截至11月(2014年5月至2015年11月)，本次厄尔尼诺事件累计海温指数已达23.0℃，为一次超强厄尔尼诺事件，成为历史上最强的厄尔尼诺事件。

年内，在赤道中东太平洋暖水波动的过程中，赤道西太平洋海温维持中性状态；南方涛动指数(southern oscillation index, SOI)除4月外一直维持负值(图 2)，其中5—10月南方涛动指数为显著的负值，表明热带大气对赤道中东太平洋暖水波动的响应显著。

3.2 印度洋海温

2015年的热带印度洋海温的发展表现出两个特点。首先是全区一致的暖海温异常，这一模态是热带印度洋海温距平的最主要模态。从逐月的全区一致模态指数的演变中可以发现(图 3a)，热带印度洋的全区一致增暖模态大约从3月开始发展，之后逐步增强，一直到12月发展到最强。其次是热带印度洋偶极型海温模态，这一模态从2015年4月开始由负位相转为正位相，之后正位相逐步增强，其在9月发展到最强，之后逐步减弱(图 3b)。

2015年受赤道中东太平洋厄尔尼诺事件以及热带印度洋全区一致的暖海温异常和印度洋偶极子正位相的影响，夏季西太平洋副热带高压(以下简称副高)异常偏强、偏西、偏南，导致2015年我国南方降水偏多而北方降水偏少。

4 北半球大气环流异常及其影响 4.1 北半球大气环流季节异常 4.1.1 2014/2015年冬季

从东亚冬季风强度演变的年代际特征上看(图 4)，目前东亚冬季风处于偏强时期，2008年冬季至2013年冬季连续6年强度偏强。而2014年冬季以来，东亚冬季风突然由强转弱，2015年冬季，冬季风指数为-0.22，较常年同期略偏弱。季内，冬季风强度变化显著，初冬强度偏强，而隆冬和后冬主要表现为强度偏弱。西伯利亚高压强度表现为与东亚冬季风一致的年代际变化特征，目前同样处于偏强的年代际背景下，但2015年冬季，其强度指数为-0.58，与东亚冬季风连续两年强度偏弱一致(图略)。逐日监测表明，西伯利亚高压基本表现出与冬季风一致的季内变化特征，前冬强度偏强，之后主要表现为强度偏弱，但在1月下旬至2月上旬出现一次阶段性强度增强(图略)。

受东亚冬季风强度和西伯利亚高压强度整体偏弱影响，2015年冬季，全国平均气温-2.3℃，较常年同期(-3.4℃)偏高1.1℃，是1961年以来第四高年，与2002年并列，仅次于1999、2007和2009年(图 5)。除西藏西部局部、青海南部局部及海南南部等地气温偏低0.5~2℃外，全国其余大部分地区气温接近常年或偏高，其中内蒙古、华北东部、黄淮、华中、新疆北部和青海中东部等地偏高1~2℃，局部地区偏高2℃以上(图 6)。季内，与冬季风强度变化相对应，我国气温阶段性变化显著，初冬冷、隆冬和后冬暖(王东阡等，2015)。

4.1.2 春季

2015年春季，北极涛动(AO)基本维持较强的正位相，使得亚洲中高纬地区为正高度距平控制，盛行纬向平直西风气流，不利于冷空气南下影响我国，造成全国大部分地区偏暖。2014年5月开始的厄尔尼诺事件对2015年华南前汛期入汛偏晚产生了一定的影响。2015年春季厄尔尼诺事件持续发展，赤道中太平洋海温明显偏高、对流活跃，上升运动明显。受此影响，在赤道西太平洋地区盛行下沉运动，同时，赤道东印度洋海温也明显偏高，两者共同作用有利于副高偏强、偏西。从500 hPa环流来看，3—4月副高西伸脊点异常偏西(位于100°E附近)(图 7a)，暖湿气流沿着西太平洋副高外围输送主要影响中印半岛及孟加拉湾等地，而华南地区由于没有充分的水汽供应(图 7b)，造成降水异常偏少，致使华南前汛期入汛偏晚(邵勰等，2015)。

4.1.3 夏季

我国夏季降水异常特征与2014/2015年发生的厄尔尼诺事件及印度洋海温偏暖密切相关。2015年6月以来，受厄尔尼诺和印度洋海温持续偏暖的共同影响，副高总体呈现强度偏强，位置偏西、偏南的特征(图 8a)，导致夏季风向北推进不足。受副高偏强、偏南和东亚夏季风总体偏弱的影响，来自低纬地区的暖湿水汽主要向我国长江流域及其以南地区输送，而向北输送至我国华北和东北地区的水汽较弱(图 8b)。此外，在500 hPa高度场上，我国中东大部地区主要受高空槽控制，冷空气活动相对活跃。冷暖气流在我国长江流域及其以南地区交汇，使得该区降水偏多，而华北至东北地区降水明显偏少，夏季降水总体呈现“北少南多”的分布型(王东阡等，2016)。

4.1.4 2015年秋季

2015年秋季，在500 hPa环流场上，欧亚中高纬度地区呈现“西低东高”的分布型，我国大部地区为高压脊控制，气温偏高。此外，副高偏强、偏西且北界偏北(图 9a)。水汽条件上，受副高西侧异常南风气流的引导，来自西太平洋和南海的水汽向我国输送。此外，来自孟加拉湾的水汽向我国南方输送，两者共同造成我国秋季降水偏多(图 9b) (聂羽等，2015)。

4.2 中高纬度环流系统

2014年12月和2015年5月亚洲极涡面积偏大；2015年1—2月、4月和6—8月，亚洲极涡面积偏小；2015年3月和9—11月接近常年值(图 10)。2014/2015年冬季，东亚大槽位置在2014年12月至2015年1月接近常年，2月偏西。印缅槽强度2月明显偏强，其余月份以偏弱为主。北极涛动以正位相为主。海平面气压距平场分布特征显示，欧亚大陆中高纬总体为负距平控制，北太平洋东部也为负距平控制，阿留申低压强度偏强(图略)。

2015年欧亚和亚洲西风环流指数的月际变化(图 11)表明：2015年1—4月、7月和11—12月亚洲及欧亚地区纬向环流明显占优势，而2014年12月和2015年8—10月亚洲及欧亚主要以经向环流为主。

4.3 副热带环流系统

2014年12月至2015年12月，除2015年2月副高面积偏小、强度偏弱以外，其他月份副高均面积偏大、强度偏强。

副高西伸脊点除在2015年2和7月偏东以外，其他月份均偏西。副高脊线2015年3—7月偏北，而在2月和8—10月偏南(图 12)。总的来说，2015年夏季副高总体特征为面积偏大、强度偏强、西伸脊点偏西，脊线位置偏南。

4.4 热带对流活动

2015年1—4月，强对流活动(通常用射出长波辐射通量距平来表征)由赤道西太平洋东部东移到赤道中太平洋地区，对流活动中心位于日界线及其附近地区。5—6月，对流活动扩展至整个赤道中东太平洋地区。7月，赤道中太平洋地区的对流活动出现中断，对流区位于赤道东太平洋。8—10月，赤道中太平洋地区对流偏强，对流中心位于日界线地区，而赤道东太平洋地区的强对流区则向西收缩至135°W以西。赤道西太平洋地区对流活动自2月开始一直处于偏弱状态，特别是5月以来，随着厄尔尼诺事件的发展，赤道西太平洋地区的对流活动显著偏弱(图 13)。赤道太平洋对流活动的异常分布及演变特征与海表温度的发展演变相对应，反映了热带大气对赤道中东太平洋暖水波动的响应。

5 亚洲夏季风活动

南海夏季风的活动和强度变化，东亚夏季风进程等对我国夏季降水异常的分布均会产生影响。

5.1 南海夏季风

2015年5月第5候以来，索马里越赤道气流和赤道印度洋西风明显增强，从索马里经赤道印度洋、孟加拉湾、中南半岛至南海北部地区的西南暖湿水汽通道已完全建立。可以确认2015年南海夏季风于5月第5候爆发，爆发时间与常年时间(5月第5候)一致。10月第2候，监测区内假相当位温降到临界值(340 K)之下，纬向风已由西风转为东风。经索马里转向的西南季风气流明显减弱撤出南海地区，东北气流开始稳定地占据南海上空。综合分析大气环流形势可以发现，2015年南海夏季风于10月第2候结束，较常年(9月第6候)偏晚2候。

2015年南海夏季风强度指数为-0.9 m·s^-1, 强度偏弱。南海夏季风强度的逐候演变显示，自5月第5候南海夏季风爆发后，除6月第5候至7月第4候、8月第5候和9月第5—6候，强度偏强外，其余时段强度均较常年同期偏弱(图 14)。

5.2 东亚夏季风

针对东亚夏季风活动及对我国东部夏季雨带位置分布影响的复杂性，目前相关科研业务领域有多种不同指数/指标从不同角度和侧面来描述其特征。张庆云等(2003)定义的东亚夏季风指数，采用东亚热带季风槽区与东亚副热带地区6—8月平均的850 hPa风场的纬向风距平差，其能较好地反映夏季中国东部降水的年际变化特征，该指数表明2015年东亚夏季风强度指数为0.1(图 15)，强度接近常年。

5.3 我国东部季风雨带的进退特征

2015年5月第1—5候，我国东部雨带主要维持在华南地区，5月第6候，随着副高的北抬，夏季风推进至我国江南地区, 我国江南进入梅雨季节，入梅日期较常年偏早。随着副高的持续北抬，我国长江和江淮地区分别于6月第3候和第4候入梅。6月第5候，华南前汛期结束，结束时间较常年偏早。7月第2—3候，副高突然南撤，7月第4候副高再次北抬，7月第5候华北雨季开始，开始时间偏晚。同时，我国江淮地区出梅。7月第6候，长江和江南地区相继出梅。出梅时间均较常年偏晚。8月第3候，副高和东亚季风开始逐渐南撤，季风雨带也开始南移。8月第4候，华北雨季结束。随着季风的进一步南撤，8月第5候，我国华西地区降水明显增多，华西秋雨开始。10月第2候，华西秋雨结束。随着北方冷空气南下影响我国华南沿海和南海地区，夏季风开始撤离南海地区，南海夏季风结束(图 16)。

6 台风活动异常

2015年，西北太平洋和南海上共有27个台风(中心附近最大风力≥8级)生成，比常年(25.5个)偏多1.5个，其中6个登陆我国，较常年(7.2个)偏少1.2个。初台、终台登陆时间均略偏早；台风登陆时强度大；强台风彩虹致灾重。“苏迪罗”是今年造成人员伤亡最大的台风，“彩虹”是造成经济损失最重的台风。全年台风共造成57人死亡或失踪，直接经济损失602.6亿元。2015年台风造成直接经济损失与近10年接近，死亡人口明显偏少^②。

② 中国气象局，国家气候委员会.2015.

2015年台风登陆强度为1973年以来最强。全年有6个台风登陆我国，其中有4个首次登陆强度达强台风级别。台风登陆我国时平均最大风速39.6 m·s^-1，为1973年以来最大。第13号台风苏迪罗于8月8日先后在台湾和福建沿海登陆，登陆强度分别为强台风和台风级别。“苏迪罗”深入内陆影响范围广，带来的风雨强度大并造成严重灾害。第22号台风彩虹于10月4日以强台风级别在广东湛江沿海登陆，登陆时中心附近最大风力15级(50 m·s^-1)，中心最低气压940 hPa。“彩虹”是有气象记录以来10月登陆广东的最强台风，也是10月进入广西内陆的最强台风。

7 结论

对2015年冬季至秋季的主要海洋和大气环流异常及其对中国气温、降水的影响分析发现：

2015年4—10月，赤道中东太平洋海温明显上升，厄尔尼诺事件显著发展，截至11月，这次厄尔尼诺事件累计海温指数已达23.0℃，发展成一次超强厄尔尼诺事件，成为历史上最强的厄尔尼诺事件。此外，热带印度洋的全区一致增暖模态持续增强，而热带印度洋偶极型海温模态从2015年4月开始由负位相转为正位相，之后正位相逐步增强。2015年受赤道中东太平洋厄尔尼诺事件以及热带印度洋全区一致的暖海温异常和印度洋偶极子正位相的影响，副高异常偏强、偏西、偏南，导致2015年夏季我国南方降水偏多而北方降水偏少和南涝北旱的出现。

2015年冬季，欧亚中高纬地区盛行纬向环流，以平直西风气流为主，我国上空主要受正高度距平控制，东亚大槽偏东，不利于冷空气南下影响我国。2015年冬季风较常年偏弱。受东亚冬季风强度偏弱影响，冬季，全国平均气温较常年同期偏高。季内，冬季风强度变化显著，初冬强度偏强，而隆冬和后冬主要表现为强度偏弱。

2015年南海夏季风于5月第5候爆发，爆发时间与常年时间一致，于10月第2候结束，较常年偏晚2候。2015年，华南前汛期开始晚、雨季短、雨量偏少；西南雨季开始晚、结束晚、雨量少；梅雨入梅时间明显偏早，出梅时间显著偏晚，梅雨期降水显著偏多；华北雨季开始晚、结束早，降水量为近13年来次少；华西秋雨开始早、结束早、雨量偏少，表现为“南多北空”特点，北部出现空汛。

致谢：感谢国家气候中心其他同事对于本文的贡献。