引言

我国处于东亚季风区，秋季是东亚夏季风环流向冬季风环流转变的过渡期，同时也是秋收秋种的重要阶段，因此秋季气候异常对我国粮食生产和人民生活安全具有重要的影响，秋季气候异常的诊断分析对于我国气候预测有重要的参考价值。进入秋季，随着东亚夏季风系统的减弱南撤，西北太平洋副热带高压(以下简称西太副高)南撤，南海和西北太平洋热带气旋活跃程度逐渐减弱，同时中高纬度冷空气活跃程度不断增强。在夏季风和冬季风的转换期，热带和副热带与中高纬环流的配置更加复杂多变，易造成我国秋季的区域性气候异常以及季节内变率增大导致的灾害。例如华西秋雨异常、江南地区秋涝或秋旱、南方高温等等，形成仅次于夏季的气象灾害(谌芸和施能，2003；张顾炜等，2016；齐冬梅等，2020)。因此加强秋季气候异常的诊断，理解不同的环流配置对秋雨异常的影响具有科学意义和防灾减灾部署价值(贾小龙等，2008；竺夏英和宋文玲，2017；支蓉等，2018；赵俊虎和王永光，2019；孙林海和王永光，2020；杨明珠和陈丽娟，2021；李多和顾薇，2022)。

在全球变暖的背景下，我国秋季气温和降水具有明显的多时间尺度变化特征(王春学等，2015；梁萍等，2019；Zhi et al, 2020)。已有研究表明，秋季气候不仅受到海温等外强迫因子的影响(谌芸和施能，2003；刘宣飞和袁慧珍，2006a; 2006b；顾薇等，2012；韩晋平等，2013；Gu et al，2015)，还受到青藏高原热源异常(陈忠明等，2001)、西太平洋暖池热含量(郑然等，2018)等因子的作用, 以及中高纬度大气环流异常(周游等，2016；Wang and Zhou, 2019)的调制，因此造成秋季复杂的年际和季节内变化特征。本文从2022年秋季及季内我国主要气候特征出发，通过诊断分析造成气候异常的大气环流及外强迫信号，探讨造成2022年秋季气候异常的可能成因，为今后的气候预测和服务提供参考。

1 资料与方法

本文使用1961—2022年的中国逐日气温和降水观测资料，数据来源于国家气象信息中心整编的中国地区2400个台站观测气候数据集(任芝花等，2012)。此外，还使用了1961—2022年美国国家环境预报中心和美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的2.5°×2.5°水平分辨率的逐月大气环流再分析资料(Kalnay et al，1996)和美国国家海洋大气局(NOAA)提供的1982—2022年逐月海温资料(Reynolds et al，2007)。文中部分图形出自国家气候中心开发的“气象灾害影响评估系统”和新一代气候监测预测分析系统(CIPAS3.0)。如无特别说明，文中的气候态为1991—2020年的平均值。主要分析方法有线性相关，显著性检验为t检验等(黄嘉佑，2000)。

2 2022年秋季我国主要气候异常特征

2022年秋季(9—11月)，全国平均气温为11.2℃，较常年同期(10.3℃)偏高0.9℃(图 1)，为1961年以来历史同期最高。除西藏西南部局地气温偏低0.5~1℃外，全国其余大部地区气温接近常年同期到偏高，其中长江中下游及其以南大部、吉林东部、内蒙古中西部、陕西北部、宁夏大部、甘肃中东部、新疆东部和西南部等地偏高1~2℃，而江西西部、湖南南部、广西东北部等地甚至偏高2~4℃(图 2a)。湖南、福建、贵州、广东、江西、广西气温均为1961年以来历史同期最高，新疆、湖北为次高。从季节内气温距平来看，各月气温距平有一定的变率，尤其是北方地区变率较大。9月，除西藏西南部和东部局部、西南地区大部、江苏南部和浙江北部等地气温偏低外，全国气温以偏高为主，其中湖南大部、江西西部、内蒙古大部、新疆大部、甘肃北部等地偏高2~4℃(图 2b)。9月，我国南方出现了3次区域性高温过程，分别是9月5—13日、16—20日、27日至10月4日。其中9月5—13日的区域高温过程综合强度达到特强，覆盖国土面积143万km²，影响人口达5.5亿。10月，气温高低分布不均，我国中东部地区长江以南大部气温偏高，而长江以北大部气温以偏低为主(图 2c)。11月，我国大部气温偏高，其中东北地区西北部和东南部、华北东部局部和西南部、华东、华南、华中大部、西南地区东南部等地偏高2~4℃(图 2d)。

2022年秋季降水总体偏少，全国平均降水量为110.6 mm，较常年同期(121.1 mm)偏少8.7%(图 3)。降水空间分布不均，长江中下游及其以南大部、华北北部、西北地区大部、西南地区东部和南部、内蒙古大部、新疆南部等地降水偏少2~8成，局部偏少8成以上；东北地区中南部及山东大部、西藏大部等地偏多5成至2倍(图 4a)。贵州、重庆降水量均为1961年以来历史同期最少，湖南为历史第三少；而西藏降水量为历史同期最多，辽宁为历史次多。从季节内各月降水距平百分率分布(图 4b~4d)可以发现，季节内降水异常变率明显较大。9月，除东北地区东部、华东东部沿海、西南地区东南部和西北部、西藏大部降水偏多外，全国大部地区降水偏少，其中内蒙古中部和西部局部、新疆南部、甘肃北部、青海西北部、华北大部、江南中西部等地降水偏少8成以上，总体呈现中东部和西北偏少而西南偏多的布局(图 4b)。10月，降水总体呈现“南北少，中间多”的三极子特征；异常偏少区域为江南南部、华南东北部、新疆南部、内蒙古西部、西北地区西北部局部、华北中部等地，偏少达8成以上；降水偏多1倍以上区域为黄淮、江淮西部、江汉、西藏大部、东北地区中部等地(图 4c)。11月，我国中东部大部和新疆北部降水明显偏多，而西部大部降水偏少，总体呈现东多西少的特征(图 4d)。

华西秋雨是我国秋季独特和重要的气候事件。根据气象行业标准对华西秋雨监测的定义(中国气象局，2019)，2022年华西秋雨平均降水量为173.9 mm，较常年(198.5 mm)偏少12.4%，但空间分布不均。华西秋雨于8月25日开始，较常年(9月2日)偏早8 d；结束时间为10月31日，较常年(11月3日)偏早3 d; 雨期长度为67 d，较常年(62 d)偏长5 d。华西秋雨监测区(监测分区图见支蓉等，2018)南区(包括湖北西部、湖南西部、重庆、四川东部、贵州北部以及陕西南部)于9月20日进入秋雨季，比气候值(9月9日)偏晚11 d，结束日期较常年偏早2 d，雨期共计41 d，较气候值(54 d)偏短13 d，累计降水量偏少11.1%。华西秋雨北区(包括陕西南部大部、宁夏南部和甘肃南部)于8月25日进入秋雨季，较常年(9月12日)偏早18 d，结束日期较气候值(10月11日)偏晚20 d，雨期共计68 d，累计降水量偏多47.3%(表 1)。即2022年华西秋雨总体表现为雨期较气候值偏长、秋雨量略偏少的特征，其中南区雨期偏短、秋雨偏少，而北区雨期偏长、秋雨偏强，呈现明显的空间不均匀性。

3 2022年秋季气候异常成因分析

以上分析显示2022年秋季，我国气候总体呈现出“暖干”的特点，虽然降水异常空间分布的季节内变率特征显著，但我国南方大部降水偏少、气温偏高的特征较为稳定持续。以下重点从2022年秋季和季内气候异常相关的大气环流特征及海温外强迫的影响分析南方持续暖干的可能成因。

3.1 大气环流异常特征

大气环流异常是造成气候异常的直接原因。由于我国降水在2022年秋季内各月变率较大，所以在聚焦季节平均环流异常的同时，还需关注环流异常的季节内变化。从秋季平均500 hPa高度距平场(图 5a)可以看到，亚洲大陆中高纬为北低南高形势，我国大陆上空大部为正高度距平场，有利于我国秋季气温总体显著偏高。西太副高较气候态明显偏强，西伸脊点至100°E及其以西，较常年明显偏西。850 hPa风场距平显示，秋季印度洋上索马里越赤道气流异常偏强，在赤道印度洋上为西风距平，孟加拉湾为气旋性环流异常，而此气旋性环流的北部，孟加拉湾北部至我国西藏为反气旋环流，南风距平显著，为我国西藏降水偏多提供水汽来源。在赤道太平洋中西部为显著东风异常，菲律宾以东为异常反气旋，而在我国南海和台湾附近为异常气旋性环流。在此环流形势影响下，我国东部上空为北风距平，南方大部水汽来源偏弱，降水偏少。

我国南方大部在9—10月降水偏少(刘达和许映龙，2022；渠鸿宇等，2023), 而11月降水偏多，与同期的大气环流异常特征密切相关。图 5b显示9月，在台湾以东为显著气旋性距平环流，受该环流影响我国东部上空以北风距平为主，水汽输送条件差，不利于我国东部降水，其中南方降水也明显偏少。10月，在南海上空为异常气旋，我国南方上空为东北风距平(图 5c)，同样水汽输送条件差，也不利于南方降水。而在11月，南海和菲律宾附近是异常反气旋(图 5d)，这一特征与9—10月异常气旋性环流有明显转折，同时中高纬贝加尔湖及其以东为负高度距平，表明冷空气较为活跃，我国南方在异常反气旋引导的水汽输送和冷空气活动共同影响下，降水由前期偏少转为明显偏多。以上分析表明热带和副热带环流特征在9—10月较为相似，而在11月有明显转折。在这样环流影响下，我国南方大部从9—10月降水偏少转为11月降水偏多，出现较大的季节内变率。鉴于我国南方干旱的同时伴随着气温明显偏高，对工农业生产和人民生活产生了显著影响，将重点分析9—10月南方降水异常偏少的成因。

为深入认识9—10月南方降水异常偏少的原因，进一步分析了影响降水发生的水汽条件和垂直上升运动。由于水汽主要集中在对流层低层，而对流层中层垂直上升运动与降水关系最为紧密，因此重点分析了9—10月的平均850 hPa风场距平和500 hPa垂直速度距平以及水汽通量距平及其散度(图 6)。图 6a表明我国长江以南大部受异常下沉运动控制，对流层(1000~300 hPa)整层积分水汽输送及辐合辐散场(图 6b)显示长江以南为强辐散区。在南海和菲律宾北部为异常气旋环流，我国南方受此异常气旋环流西侧影响，为偏北风至偏东北风距平，来自西北太平洋的水汽输送条件很差，不利于降水发生。西太副高总体偏强、偏西、偏北，同时其由于西北太平洋异常气旋活动而分裂为两段，西段的西伸脊点位于90°E附近，同时孟加拉湾北部到我国南方大部为反气旋性距平环流，因此南方大部受到孟加拉湾北部到西北太平洋环流的共同影响，上空为异常下沉气流，造成南方大部降水偏少。此外，副热带环流异常与热带环流特征有密切联系。图 6a与图 5a在热带印度洋和热带中西太平洋的特征较为相似，即印度洋索马里越赤道急流偏强，赤道印度洋为西风距平，赤道中西太平洋为东风距平；伴随赤道西印度洋异常下沉运动，海洋性大陆附近上空为异常上升运动，热带西太平洋为异常下沉运动。

3.2 海温异常及演变的可能影响

谌芸和施能(2003)、刘宣飞和袁慧珍(2006a；2006b)和韩晋平等(2013)研究表明，热带太平洋和印度洋海温异常是影响我国秋季降水异常的重要外强迫因子。在厄尔尼诺/拉尼娜年，我国秋季降水易出现南多北少/南少北多的异常分布特征(刘宣飞和袁慧珍，2006b)。热带太平洋海温分布状态与我国南方秋季降水密切相关，当东太平洋偏暖、西太平洋偏冷时，中南半岛至我国东部为显著的偏南风，加强了我国南方的水汽输送和上升运动，导致我国南方降水偏多；反之我国南方降水偏少(Gu et al，2015)。热带印度洋偶极子往往在秋季达到峰值，对我国西南地区秋季降水产生明显影响(刘宣飞和袁慧珍，2006a；2006b)。

2022年秋季海温距平监测(图 7)显示，在热带太平洋中东部海温较常年偏冷，西太平洋偏暖，呈现西部暖而中东部冷的空间分布特征；热带印度洋为西冷东暖，印度-太平洋暖池区为暖异常。从关键区海温指数逐月演变(图 8)可以看到，2022年7—10月，热带印度洋偶极子(TIOD)为显著负位相，TIOD指数低于-1℃；在11月之后，TIOD负位相明显衰减。同期内，热带太平洋Niño3.4为负值，且低于-0.5℃，表明热带太平洋处于拉尼娜状态。从2020年8月以来，热带太平洋经历了长时间的拉尼娜事件，出现了三次峰值。至2022年秋季，热带太平洋拉尼娜事件和热带印度洋偶极子负位相模态共存，因此在分析对大气环流的影响，尤其是对赤道Walker环流的影响时，需要同时关注两者的协同作用。监测显示2022年11月，TIOD负位相强度已明显衰减，且西北太平洋低层环流在11月与9—10月特征有明显差异，所以图 9a仅给出2022年9—10月赤道Walker环流距平。与两大洋热带海温距平分布相匹配的Walker环流特征显示，显著的上升支位于赤道东印度洋和赤道西太平洋，且合并为一支较为稳定显著的上升气流，而下沉支最为明显的是位于赤道中东太平洋和赤道西印度洋。这与吴国雄和孟文(1998)提出的印度洋-太平洋齿轮式耦合环流高度相似，只是海温位相相反，相应Walker环流的上升和下沉方向也相反。即2022年9—10月，在海洋性大陆上空为上升支，赤道印度洋对流层上空形成逆时针环流，而在赤道太平洋上空形成顺时针环流，印度洋上季风环流和太平洋上Walker环流形成齿轮式耦合，环流更加稳定，影响也更加显著。上升支在经向与局地Hadley环流耦合。图 9b表明在经向环流上，热带附近上升显著且宽广，而下沉支位于25°~30°N附近，有利于西太副高偏强，与图 6的西太副高特征显示一致。9—10月，在副热带强下沉气流作用下，有利于我国南方大部气温偏高、降水偏少。

局地Hadley经向环流在我国南方下沉支加强，使得西太副高偏强，为我国南方降水偏少提供环流条件，TIOD负位相和拉尼娜状态对此环流的加强均起到一定作用，但TIOD事件和ENSO循环对我国东部降水的空间分布有何具体影响？图 10给出了秋季TIOD和Niño3.4指数与同期我国降水的相关系数分布。对比图 10a和10b可以发现，TIOD事件影响我国降水异常通过信度检验的区域主要位于江南西部和西南地区东部，而厄尔尼诺/拉尼娜影响高相关区域主要在江南大部和华南北部。与图 4a降水实况对应可以发现，2022年秋季我国南方降水显著偏少与TIOD负位相和拉尼娜事件的联合发生有密切关系，其中江南西部持续降水偏少，可能与TIOD负位相的影响更密切。正因为两者的协同贡献，使得我国南方的干旱事件表现为面积大、强度强、持续时间长的特征。

从以上分析表明，秋季印太暖池异常偏暖，热带太平洋中东部偏冷，赤道印度洋西部偏冷，对应赤道印度洋上空纬向季风环流和太平洋上空Walker环流之间显著的耦合特征(图 11)：印度洋上空为逆时针，太平洋上空为顺时针，上升支是海洋性大陆上空，伴随着上升支的局地Hadley环流的下沉支位于我国30°N以南，使得我国南方大部受强下沉气流影响而降水持续偏少。

正是热带海温对副热带环流的影响相对稳定，且热带海温的可预报性较高，可以通过预测热带海温，再进一步预测我国秋季气候，尤其是南方降水和气温的异常趋势。这个思路在2022年秋季预测中有很好的实践应用，为今后热带海温对我国秋季气候的影响积累了典型年的预报经验。

4 结论和讨论

利用观测台站资料和再分析资料，回顾了2022年中国秋季气候特征，分析了相关大气环流异常，并从海温异常外强迫因子角度探寻可能的原因，得到了以下主要结论：

2022年秋季全国平均气温为11.2℃，较常年同期(10.3℃)偏高0.9℃，为1961年以来历史同期最高。2022年秋季降水总体偏少，全国平均降水量为110.6 mm，较常年同期(121.1 mm)偏少8.7%。秋季气候总体呈现暖干的特征。降水空间分布不均匀，尤其是长江中下游及其以南大部及华北北部、西北地区大部、西南地区东部和南部、内蒙古大部、新疆南部等地降水明显偏少。2022年华西秋雨总体表现为雨期较气候值偏长、秋雨量略偏少特征，但空间分布不均匀，其中秋雨北区雨期偏长、秋雨偏强，而南区雨期偏短、雨量偏少。秋季降水的季节内变率较大，9月全国大部降水偏少，10月降水总体呈现南北少、中间多的特征，长江中下游及其以南大部地区由于温高雨少，气象干旱严重。11月降水有明显转折，我国中东部大部降水偏多，而西部大部降水偏少。

大气环流异常特征是造成2022年秋季我国气候异常的直接原因。索马里越赤道气流偏强，赤道印度洋上空为西风距平，赤道太平洋中西部为显著东风异常，菲律宾以东为异常反气旋，而在我国南海和西北太平洋为异常气旋性环流。在此影响下，我国东部上空为北风距平，西北太平洋的水汽输送条件差，导致我国南方大部降水偏少。季节内环流的阶段性变化特征显著，9—10月南海为异常气旋性环流，南方上空为偏北风距平，来自南海和西北太平洋的水汽输送条件差，大部地区降水偏少。11月南海上空转为异常反气旋，南方上空低层是西南风距平，同时贝加尔湖及其以西为负高度距平场，冷空气偏强，我国中东部大部降水增多。

海温外强迫分析表明，2022年秋季热带中东太平洋处于拉尼娜状态以及热带印度洋偶极子(TIOD)负位相的协同作用对热带和副热带大气环流产生显著的影响。秋季印度-太平洋暖池异常偏暖，热带太平洋中东部偏冷，赤道印度洋西部偏冷，对应赤道印度洋上空纬向季风环流和太平洋上空Walker环流之间显著的齿轮耦合特征：印度洋上空为逆时针，太平洋上空为顺时针，上升支是海洋性大陆上空，伴随着上升支的局地Hadley环流的下沉支位于我国30°N以南，使得我国南方大部受强下沉气流影响而降水持续偏少。TIOD显著影响区域为江南西部和西南地区东南部，ENSO显著影响区域是江南大部和华南北部，即TIOD的显著影响区域更偏西。2022年秋季我国南方降水异常偏少受到TIOD负位相和拉尼娜状态的协同影响。

我国秋季处于东亚夏季风向冬季风的转换季节，季节内变率大。而2022年9—10月和11月，我国南方大部降水出现明显差异，与中高纬环流以及副热带环流的季节内转变关系密切，其中11月TIOD负位相衰减迅速可能对副热带环流起到一定作用，有研究表明热带低频振荡活动的强弱和活跃位相也可能对季节内变率产生重要影响，有必要进行深入的研究。此外，本文主要从海温强迫的角度讨论其对秋季气候的影响，其他的外强迫信号也可能起到重要作用。监测显示2022年9—10月，青藏高原中东部潜热通量异常偏强(图略)，对同期及后期环流的影响也值得进一步研究。