引言

东亚冬季风是季风系统的重要组成部分，它与全球范围的大气环流变化相联系。东亚的冬季风主要来自亚洲大陆腹地西伯利亚，东亚冬季风的强度主要取决于西伯利亚高压发展的程度(丁一汇，2013)。东亚冬季风是东亚冬季气候异常的重要影响因子。我国位于东亚季风区，冬季风直接影响我国冬季天气气候特征。东亚冬季风偏强时，我国除西南和东北北部以外的大部分地区气温偏低，强的冬季风还可以影响到中国的华南地区(高辉，2007)。当东亚冬季风强度偏弱时，有利于我国出现暖冬(Chang and Lun, 1982；郭其蕴，1994；高辉，2007)。

2016/2017年冬季，东亚冬季风强度异常偏弱，西伯利亚高压偏弱。与之相对应，我国冬季平均气温为-1.5℃，较常年同期偏高1.9℃，为1961年以来最暖的冬季。季内各月冬季风指数和西伯利亚高压均偏弱，仅在1月中旬和2月上半月出现阶段性偏强。相应，我国气温也呈现出冬季各月均偏高的异常特征。由此可见，我国冬季气温异常与东亚冬季风异常特征有着密切联系(王东阡等，2015；司东等，2014)。2016/2017年我国冬季气温及北半球大气环流系统有着怎样的联系？冬季风偏弱的可能原因是什么？本文将针对以上问题展开分析，并试图揭示其可能的成因。

1 资料和方法

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。高度场和风场的计算使用了1948—2017年美国环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)提供的2.5°×2.5°水平分辨率的逐日大气再分析资料(Kalnay et al，1996)，垂直方向17层(包括1000、925、850、700、600、500、400、300、250、200、150、100、70、50、30、20和10 hPa)。环流特征量资料来自国家气候中心的“气候系统监测-诊断-预测-评估系统”。AO指数定义为1000 hPa位势高度场EOF第一模态的投影系数(Zhou，2001)，阻塞高压采用Tibaldi and Molteni(1990)定义。AO指数及北半球中高纬阻塞高压强度指数的数据和图形引自美国气候预测中心。文中使用的气候平均值时段统一为1981—2010年。

业务上使用的冬季风指数主要有两个，分别是西伯利亚高压强度指数(中国气象局，2012)和冬季风指数(朱艳峰，2008)。选取西伯利亚高压气候平均位置(40°~60°N、80°~120°E)，计算该区域冬季平均海平面气压值，并进行标准化，即得到西伯利亚高压强度指数。冬季风指数(EAWM)定义为EAWM=U500_{(25°~35°N、80°~120°E)}-U500_{(50°~60°N、80°~120°E)}，其中计算得到的EAWM经过标准化处理。

2 2016/2017年冬季我国气温异常特征

冬季，全国平均气温为-1.5℃，较常年同期(-3.4℃)偏高1.9℃，为1961年以来最暖的冬季(图 1)。根据《暖冬等级》(中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会，2008)标准，2016/2017年冬季气温达到暖冬标准，是1951/1952年以来的第20个暖冬。从空间分布来看，全国各地气温普遍较常年同期偏高1~2℃，其中西北地区中部和东部、华北地区西部、江南大部、华南地区北部及新疆中东部、内蒙古中西部、西藏北部和西部等地偏高2~3℃，内蒙古、新疆、西藏的局地偏高3℃以上(图 2)。全国31个省(区、市)冬季平均气温均较常年同期偏高1~2.5℃，其中浙江等13个省(区、市)为历史同期最高值，内蒙古等10个省(区、市)为次高值。

全国气温在2016/2017年冬季3个月均表现出偏高的特征。12月，全国平均气温为-0.7℃，比常年同期(-3.2℃)偏高2.5℃，为历史同期最高。从空间分布来看，全国大部地区气温偏高2~4℃，其中新疆北部、西藏中西部和内蒙古中部局部等地偏高4℃以上(图 3a)。1月，全国平均气温为-3.4℃，比常年同期(-5.0℃)偏高1.6℃，与2014年并列为历史同期第三高。从空间分布来看，全国大部地区气温偏高1℃以上，其中东北中部、内蒙古中部、西北东部、华北西部、江淮、江汉、江南、华南和西南地区东部等地偏高2℃以上(图 3b)。2月，全国平均气温为0.0℃，比常年同期(-1.7℃)偏高1.7℃，为近8年来同期最高。从空间分布看，全国大部气温偏高1~2℃，其中东北北部和西部、西北大部、内蒙古大部、西藏等地偏高2℃以上；而重庆局部、云南东部和海南气温较常年同期略偏低(图 3c)。

3 2016/2017年冬季北半球环流异常特征

2016/2017年冬季，北半球500 hPa高度场上，三波特征明显，大槽位于北美、欧洲和北太平洋地区(图 4a)。亚洲中高纬地区为“西低东高”高度距平场，纬向环流明显，我国为异常高压脊控制(图 4b)。冬季12、1、2月各月东亚中高纬维持“西低东高”环流型，纬向环流主导，我国大部分地区处在高度场的正距平控制下，不利于冷空气爆发南下(图略)。

4 2016/2017年冬季中高纬大气环流活动及其影响 4.1 东亚冬季风活动及其影响

从东亚冬季风强度演变的年代际特征上看，目前西伯利亚高压和冬季风都处于由强转弱的时期。2016/2017年冬季，西伯利亚高压指数为-0.74，较常年同期偏弱(图 5a)，东亚冬季风指数为-1.27，较常年同期异常偏弱(图 5b)。西伯利亚高压强度与东亚冬季风表现出一致的年代际和年际变化特征。受东亚冬季风强度和西伯利亚高压强度偏弱影响，2016/2017年冬季全国气温表现出异常偏高的特征。

逐日监测表明，季内西伯利亚高压在12月异常偏弱，表明东亚冬季风明显偏弱，影响我国的冷空气活动明显偏弱(图 6)。1月西伯利亚高压总体较常年同期略偏弱，但是月内冬季风环流呈现明显的阶段性变化特征，1—7日西伯利亚高压偏弱，我国中东部大部分地区气温较常年同期偏高4℃以上；8—21日，西伯利亚高压增强，东亚中高纬地区环流经向度加大，我国气温偏高幅度较前期明显下降；22日之后，西伯利亚高压再次减弱，东亚中高纬地区又转为纬向环流，我国大部地区气温明显偏暖。2月西伯利亚高压整体偏弱，仅在2月上半月阶段性偏强。

4.2 冬季AO及阻塞高压异常活动特征及其影响

2016/2017年冬季，北极涛动(AO)指数为1.0，说明2016/2017年冬季AO整体处于正位相(图 7)。季内，AO总体以正位相为主，仅在2月上半月出现了阶段性的负位相(图 8)。12—1月，AO为持续正位相，北极极涡分裂为两个中心，冷空气主要影响欧洲东部及北美大陆北部。2017年2月北极极涡偏向北美地区，主要影响北美地区。

此外，从2016/2017年北半球中高纬阻塞高压强度指数的逐日监测来看，冬季乌拉尔山地区附近阻塞高压不活跃，无持续阻塞高压建立，不利于强冷空气大举南下影响我国(图 9)。

4.3 青藏高原冷源偏弱

2016/2017年冬季青藏高原指数较常年同期偏强，表明高原高度场偏高，尤其是1—2月异常偏强(图 10)。冬季青藏高原为大气冷源，高原高度场异常偏高，冬季冷源作用偏弱，不利于冷空气南下影响我国南方地区。

5 冬季风偏弱的可能原因

2016/2017年冬季，东亚冬季风异常偏弱，我国气温明显偏高。2016年秋季，北极海冰密集度偏小，尤其是巴伦支海—喀拉海区域的海冰较常年同期异常偏小(去线性趋势)。2016年10月巴伦支海—喀拉海区域平均的海冰密集度为1982年以来最小(图 11)。2016/2017年冬季，喀拉海、巴伦支海、格陵兰海、白令海东北部等海区海冰密集度偏小(去线性趋势)。研究表明，前期北极海冰的异常会影响北极地区冬季的热力状况，并通过大气的正、负反馈作用影响中低纬大气环流。秋季西伯利亚边缘海海冰减少，尤其是巴伦支—喀拉海北部海冰偏少，导致海洋热量损失增多和对底层大气加热增强，增强了大气斜压性和不稳定性，通过负反馈机制导致高纬度地区海平面气压和高度场升高，西伯利亚高压加强，东亚气温偏低，9月海冰密集度可作为冬季西伯利亚高压预测的前兆信号(Wu et al，2011；2015；何金海等，2015)。显然，仅有秋季北极海冰偏少，尚无法确定东亚冬季风强弱(Wu et al, 2015)。

然而近期研究表明，同样是前期北极海冰偏少的年份，其对冬季中纬度地区的大气环流和气温的影响有所差异，这是由于受到夏季北极大气环流异常状态的影响。夏季北极大气环流在北极海冰偏少影响冬季大气环流变率中起重要调节作用。在相同的北极海冰异常偏少强迫条件下，夏季北极地区反气旋和气旋风场强迫导致模拟结果的明显不同，夏季反气旋强迫使得模拟的气温偏低(Wu et al，2016)。北冰洋表面反气旋风场，以及其上空对流层中、低层平均温度偏高，加强了北极海冰偏少对冬季大气环流变率的负反馈，对西伯利亚高压的加强起促进作用(Wu et al, 2016；武炳义和杨琨，2016)。2016年夏季，北极大气环流的热力和动力状态影响了海冰偏少的滞后影响效果。夏季北冰洋上空对流层中、低层平均温度偏低和前期夏季北极风场的气旋性形态(图 12)减弱了北极海冰偏少对冬季西伯利亚高压的作用，不利于冬季风偏强。

除前期北极海冰影响西伯利亚高压外，冬季北大西洋大气环流变化也与冬季西伯利亚高压变化有关。武炳义和黄荣辉(1999)指出，冬季北大西洋涛动指数(NAO)异常偏高(低)时期, 30°~50°N的亚洲大陆中部气压显著偏低(高)，致使冬季西伯利亚高压和东亚冬季风减弱(增强)以及亚洲大陆北部气温显著偏高(低)。NAO异常变化在亚洲大陆主要影响西伯利亚高压，可能是通过大气遥相关来实现，但反过来冬季西伯利亚高压范围异常变化对NAO没有显著的影响。2016/2017年冬季，NAO指数为2.0(图 13)，比常年同期(0.9) 偏高1.1，NAO的显著增强可能对冬季西伯利亚高压和冬季风偏弱有一定影响。

6 结论

(1) 2016/2017年冬季，全国平均气温为-1.5℃，较常年同期(-3.4℃)偏高1.9℃，为1961年以来最暖的冬季。从空间分布来看，全国各地气温普遍较常年同期偏高1~2℃，其中西北地区中部和东部、华北西部、江南大部、华南北部及新疆中东部、内蒙古中西部、西藏北部和西部等地偏高2~3℃，内蒙古、新疆、西藏的局地偏高3℃以上。季内3个月，全国平均气温均偏高，其中12月全国平均气温为1961年以来历史最高。

(2) 2016/2017年冬季，北半球500 hPa高度场上，大槽位于北美、欧洲和北太平洋地区。亚洲中高纬地区为“西低东高”高度距平场，纬向环流明显，我国为异常高压脊控制。冬季西伯利亚高压指数为-0.74，较常年同期偏弱，东亚冬季风指数为-1.27，较常年同期异常偏弱。冬季北极涛动整体处于正位相，青藏高原高度场偏高。与之相对应，我国出现暖冬。

(3) 2016年秋季至2017年冬季，北极海冰密集度偏小，尤其是巴伦支海—喀拉海区域的海冰较常年同期异常偏小。然而夏季北冰洋上空对流层中、低层平均温度偏低和前期夏季北极风场的气旋性形态减弱了北极海冰偏少对冬季西伯利亚高压的作用，不利于冬季风偏强。夏季北极大气环流在北极海冰偏少影响冬季西伯利亚高压和冬季风中起重要调节作用。冬季NAO指数显著偏强，可能也对西伯利亚高压偏弱和冬季风偏弱有影响。此外，影响西伯利亚高压的因素还有很多，其影响机制还有待于今后进一步深入分析。