引言

我国中东部地处亚洲季风区，自然条件复杂，气候变化剧烈，旱涝灾害给我国经济发展造成严重损失，给人民生活造成巨大影响(黄荣辉等, 2006；封国林等，2013)。而且在全球增暖的背景下，气候异常和极端气候事件更是频发，大范围的旱涝等气候灾害频繁发生，给国民经济和人民生命财产造成的损失还在增加。面对严峻的事实，若能对这些旱涝事件做出较准确的预测，就可以尽早地采取应对措施，减轻气候灾害所带来的严重后果，尤其是夏季旱涝灾害的预测对我国的防灾减灾具有重要意义。认识夏季气候的特征及其变化(赵俊虎等，2012；陈丽娟等, 2013, 2016；柯宗建等，2014；孙林海等，2015；袁媛等，2017；郑志海等，2009)，加深对气候异常的机理认识，为提高汛期预测的准确率，更好地为政府和公众提供服务，具有重要意义。

2017年夏季，全国平均降水量348.6 mm，较常年同期(322.6 mm)偏多8.1%，为1998年(394.7 mm)之后最多；夏季，全国平均气温21.7℃，较常年同期(20.9℃)偏高0.8℃，与2006、2010和2013年并列为1961年以来第二高，仅次于2016年(21.8℃)。西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)显著偏强，为1951年来第二高值，仅次于2010年；东亚夏季风偏弱。2017年夏季降水和气温与北半球大气环流系统有着怎样的联系？主要多雨带位于长江以南的可能原因是什么？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

本文所用到的资料包括中国气象局国家气候中心整编的逐月降水和气温资料，台风资料来自中央气象台，大气环流资料为NCEP/NCAR逐月再分析资料(Kalnay et al, 1996)，水平分辨率为2.5°×2.5°，积雪和极冰监测资料来源于国家气候中心气候监测业务应用资料。海温的空间资料为美国国家海洋和大气管理局(NOAA)提供的扩展重建的全球海温数据(ERSST.V4), 网格分辨率为2°×2°(Huang et al, 2015)，海温指数采用国家气候中心的ENSO监测标准定义。如无特别说明，变量的气候值均为1981—2010年平均。西太副高强度采用刘芸芸等(2012)的定义，取10°N以北，110°E~180°范围内500 hPa高度中588 dagpm特征等值线围成的面积与范围内所有格点高度值减去587 dagpm差值的乘积总合。东亚副热带夏季风强度指数采用张庆云等(2003)定义，即将东亚热带季风槽区(10°~20°N，100°~150°E)与东亚副热带地区(25°~35°N，100°~150°E)平均的850 hPa风场的纬向风距平差作为季风指数。

2 2017年夏季我国气候异常特征

2017年夏季，全国平均降水量348.6 mm，较常年同期(322.6 mm)偏多8.1%，为1998年(394.7 mm)之后最多(图 1a)。从空间分布来看，主要呈南、北两条多雨带：江南大部、广西大部、云南东部、贵州东南部、华北西部、西北中部和东北部、新疆西南部、西藏中西部等地偏多2成至1倍，局地偏多1倍以上；东北东南部及内蒙古中东部、河南中部、湖北中部、重庆南部、新疆东部等地偏少2~5成(图 1b)。

雨季进程总体呈偏晚的特征，2017年华南前汛期于4月20日开始，较常年(4月6日)偏晚14 d。南海夏季风于5月第4候爆发，爆发时间较常年(5月第5候)略偏早。西南雨季于6月15日开始，开始时间较常年(5月26日)偏晚20 d。江淮流域不同区域梅雨开始和结束有很大的差异，江南区梅雨期为6月4日至7月5日，时间长度为32 d，梅雨雨量为491.9 mm。与气候平均值相比，入梅偏早4 d，出梅偏早2 d，雨期偏长2 d，雨量偏多34.6%；长江中下游区梅雨期为6月21日至7月5日，时间长度为15 d，梅雨雨量为166.4 mm。与气候平均值相比，入梅偏晚7 d，出梅偏早7 d，雨期偏短14 d，雨量偏少40.8%；江淮区梅雨期为6月30日至7月10日，长度为11 d，梅雨雨量为116.2 mm。与气候平均值相比，入梅偏晚9 d，出梅偏早4 d，雨期偏短13 d，雨量偏少56.1%。华北雨季于7月21日开始，较常年(7月18日)偏晚3 d，于8月11日结束，较常年(8月18日)偏早7 d，雨季内平均降水量为97.5 mm，较常年(135.7 mm)偏少28.2%。

2017年夏季，全国平均气温21.7℃，较常年同期(20.9℃)偏高0.8℃，与2006、2010和2013年并列为1961年以来第二高，仅次于2016年(21.8℃)。除广西大部、新疆西南部气温偏低0.5~1℃外，全国大部地区气温接近常年同期或偏高，其中西北地区东部、黄淮西北部和东南部、江淮大部及内蒙古大部、甘肃西北部、新疆东部、四川东部、重庆西部等地偏高1~2℃(图 2)。

3 夏季降水异常成因

2017年夏季，欧亚中高纬呈现“两槽一脊”环流型，乌拉尔山地区高度场为负距平，高压脊偏弱，而贝加尔湖地区为正距平所控制，日本附近高度场为负距平，东北亚地区为槽区(图 3a)，有利于引导冷空气沿东路南下到长江以南的东部地区, 尤其是在6月该特征更明显(图 5a)。同时，在低纬度地区，西太副高较常年显著偏强偏西，脊线位置偏南，菲律宾附近对流层低层为反气旋环流控制(图 3b)，引导来自西太平洋和南海的暖湿气流沿副高外围向我国长江以南地区输送。冷暖气流在我国长江以南交汇(图 3c)，水汽通量辐合偏强，造成主要多雨带位于我国长江以南地区，降水显著偏多。环流指数监测表明，2017年夏季副高异常偏强(图 4a)，位置偏南，东亚夏季风强度明显偏弱(图 4b), 副高强度仅次于2010年同期，由其带来的水汽输送也很强，是南方降水异常偏多(为1998年之后最多)的重要原因，副高偏强偏南和夏季风的偏弱有利于我国的主雨带位于长江以南(张庆云等，2003；Wang et al, 2008；Gu et al, 2016)。

2017年夏季环流形势存在显著的阶段性变化，6月欧亚地区中高纬盛行“两槽一脊”环流型(图 5a)，低纬地区西太副高显著偏强偏西，脊线位置偏南，季风雨带在西南地区东部至江南地区持续，导致该区域降水偏多，而北方地区在6月上旬受高空槽的阶段性影响，使得西北地区降水偏多。7月，东亚中高纬地区受平直的纬向环流控制，低纬地区西太副高显著偏大、偏强(图 5b)，西南季风水汽输送也偏强，西南地区南部至华南地区降水偏多。其中7月下旬，受低纬地区台风活跃影响，西太副高断裂，西段西伸北抬，引导水汽向北方地区输送，西北地区中部至华北西部降水偏多。8月受副高偏强偏西偏南影响(图 5c)，江淮至江南降水偏多，同时，8月下旬副高的阶段性北抬导致西北至华北降水偏多。另一方面，台风的活跃也与副高的位置和强度密切相连(图略)，2017年夏季台风存在两个活跃阶段，7月下旬台风活跃，有6个台风生成，断裂后的西太副高的西段西伸北抬，引导暖湿气流向我国华北输送，为北方地区的降水提供了充沛的水汽条件；8月下旬，南海至西太平洋对流异常活跃，副高偏北，第13号台风天鸽和第14号台风帕卡西行登陆华南，造成华南南部和西南地区南部降水偏多。

2017年夏季，贝加尔湖地区高度场异常偏高，加之盛夏西太副高断裂，西段西伸北抬，冷空气活动偏弱，我国大部气温明显偏高，尤其是在我国的北方地区。气温呈现显著的阶段性特征，6月受东路冷空气偏强的影响，冷暖气流在我国西南地区东部至江南地区交汇，造成6月我国东部主要多雨带维持在这一地区，气温偏低。7月全国平均气温较常年同期偏高1.3℃，是我国自1961年以来最热7月；全国平均高温(35℃以上)日数、日最高气温，也创下了1961年以来历史同期的新纪录。从空间分布来看，在长江流域和北方地区气温都偏高1℃以上，但造成北方和南方地区高温的原因有所不同。北方高温和中纬度环流型有关，南方高温和副高有关。7月上中旬(1—20日)，北方地区高温显著，主要受到东亚中纬度平直的纬向环流的影响，北方地区上空受到高度场正异常的控制，冷空气活动弱，气温显著偏高，降水偏少，其中西北、东北、华北大部地区气温偏高2~4℃。而7月下旬(21—31日)，副高断裂，西段西伸北抬，使得江南至黄淮的大部分地区受副高西段控制，盛行下沉气流，出现持续性高温。上中旬和下旬，我国均有大范围的高温区，使得7月平均气温异常偏高。8月上中旬欧亚中高纬仍维持纬向型环流，冷空气弱，我国气温以偏暖为主。

今年的主要多雨带位于长江以南，与异常偏强偏西的西太副高、偏弱的夏季风配合欧亚中高纬的“两槽一脊”环流型密切相关。2017年1—3月，西太副高强度接近常年同期略偏弱，但从4月开始至8月副高持续偏强。其中夏季(6—8月)副高偏强程度列1951年以来第二位，仅次于2010年；副高西伸达到111.2°E，比气候平均值(119.5°E)明显偏西。今年副高偏强西伸的特征可能受到年代际尺度和年际尺度信号共同的影响。在全球变暖背景下，副高于20世纪70年代末经历了以增强西伸为显著特征的年代际转折，统计研究认为这种年代际的增强西伸与海温的变化有关，尤其是受到热带印度洋—西太平洋的海表温度年代际增暖驱动(Hu, 1997; Zhou et al, 2009; Gong and Ho, 2002; Gu et al, 2016)。

赤道中东太平洋海温的演变型对夏季降水有重要的影响(Zheng et al, 2016)，通常El Niño次年的夏季西太副高强度偏强且位置偏西偏南，副热带西北太平洋低层为异常反气旋，有利于向长江流域输送水汽(陈烈庭，1977；陶诗言和张庆云，1998；Chang，2000)；而在El Niño发展期，赤道中太平洋暖海表温度异常是影响西太副高的主要因子；在El Niño衰减期，中太平洋对西太副高作用快速减弱，热带印度洋、热带西北太平洋和海洋性大陆附近海区海表温度作用增强(Wang et al，2000；Xie et al，2009；Chung et al，2011)。从年际信号上来看，从2016年到2017年赤道中东太平洋海温的年际变化对主要多雨带位于长江以南有重要贡献。2016年8月赤道中东太平洋海温进入拉尼娜状态，2017年2月海温转为偏暖(图 6b)，春季暖海温发展迅速(图 6a)，且偏暖持续到7月，即赤道中东太平洋海温由前冬的冷水转换为春、夏季的暖水。根据国家气候中心ENSO监测标准中的Niño3.4指数，1951年以来的冷水向暖水转换的年份有1951、1957、1963、1965、1968、1972、1976、1979、1986、1990、1993、1997、2002、2006、2009和2014年，共16年，按国家气候中心的四类雨型划分标准(孙林海等，2005)，发现冷水向暖水转换的16年中主要呈现两种雨型特征，1951、1957、1963、1965、1972、1986、1990和2009年共8年为淮河多雨的Ⅱ类雨型，而1968、1993、1997、2002、2006和2014年共6年为江南南部和华南多雨的Ⅳ类雨型。仔细分析上述年份发现，出现Ⅱ类雨型的年份基本都集中在20世纪80年代以前，而Ⅳ类雨型主要出现在80年代以后。高辉(2006)研究发现，淮河降水与ENSO事件的关系发生了年代际突变。因此分析了在赤道中东太平洋冷水转暖水的年份中80年代前后分布型的差异，在80年代以前，降水偏多主要分布在黄淮、内蒙古中部和西南地区西南部，长江流域降水偏少(图 7a)；而在80年代以后，降水主要位于长江以南地区，西南地区东部、江汉、华北等地降水偏少(图 7b)。进一步分析80年代前后赤道中东太平洋冷水转暖水年份的海温分布(图 8)，80年代以前，前冬赤道中东太平洋海温偏低的范围很广，日界线以东地区海温均为负距平，且印度洋地区海温在前冬也偏低明显(图 8a)。而80年代以后的前冬赤道中东太平洋的冷海温主要位于东太平洋地区，日界线附近海温为接近常年同期，印度洋海温接近常年同期略偏低(图 8b)。2016/2017年冬季赤道中东太平洋和印度洋的海温与20世纪80年代以后的前冬海温分布类似。在目前的年代际背景下，海温分布也有利于副高的增强，主要多雨带偏南。赵树云等(2017)的研究也表明，在赤道中东太平洋冷水位相结束且当年发展成El Niño事件的年份，华北雨季降水易偏少，主要多雨带位于南方。

4 结论与讨论

文章总结了2017年夏季降水和气温的主要特征，分析了对应的北半球大气环流特征及其对我国主要天气气候的影响，初步讨论了环流异常的可能原因。主要结论如下：

(1) 2017年夏季，全国平均降水量348.6 mm，较常年同期(322.6 mm)偏多8.1%，为1998年(394.7 mm)之后最多，东部地区降水呈南、北两条多雨带，长江以南地区和西北、华北等地降水偏多。夏季，全国平均气温21.7℃，较常年同期(20.9℃)偏高0.8℃，与2006、2010、2013年并列为1961年以来第二高，仅次于2016年(21.8℃)，尤其是北方大部分地区偏高1~2℃。在7月下旬和8月下旬两个时段，台风阶段性活跃，生成和登陆集中。

(2) 2017年夏季，欧亚中高纬呈现“两槽一脊”环流型，尤其是6月更显著，乌拉尔山地区高度场为负距平，高压脊偏弱，而贝加尔湖地区为正距平所控制，日本附近高度场为负距平，有利于引导冷空气沿东路南下到长江以南的东部地区。同时，在低纬度地区，西太副高较常年同期显著偏强偏西，脊线位置偏南，菲律宾附近对流层低层为反气旋环流控制，引导来自西太平洋和南海的暖湿气流沿副高外围向我国长江以南地区输送。冷暖气流在我国长江以南交汇，水汽通量辐合偏强，造成主要多雨带位于我国长江以南地区，降水显著偏多。关键环流指数监测表明，2017年夏季副高异常偏强，强度仅次于2010年，东亚夏季风强度明显偏弱。

(3) 今年主要多雨带偏南的特征可能受到年代际尺度和年际尺度信号共同的影响。首先，在全球变暖背景下，副高于20世纪70年代末经历了年代际转折，增强西伸。副高这种年代际变化主要受到热带印度洋—西太平洋的海表温度年代际增暖驱动，副高的增强西伸有利于多雨带偏南。年际信号上，2016年8月赤道中东太平洋海温进入拉尼娜状态，2017年2月海温转为偏暖，春季暖海温发展迅速，且偏暖持续到盛夏，即赤道中东太平洋海温发展由前冬的冷水转换为春夏季的暖水。分析发现赤道中东太平洋由冷水向暖水转换与我国降水的关系存在年代际变化，在80年代以前有利于黄淮地区多雨，而在80年代后有利于长江以南地区多雨。年代际和年际的共同作用使得多雨带位于长江以南的特征更明显。关于年代际和年际信号对我国雨带的影响机理还需进一步研究。