李經(jīng)緯 曾剛 楊效業(yè) 張顧煒

摘要 利用層次聚類(lèi)方法對(duì)1979—2016年中國(guó)東北夏季259次極端高溫事件爆發(fā)當(dāng)天的500 hPa高度場(chǎng)進(jìn)行聚類(lèi)分型，并討論了不同類(lèi)型極端高溫事件的環(huán)流演變特征及其與北大西洋海表溫度異常的聯(lián)系。結(jié)果表明，東北夏季極端高溫事件可分為3類(lèi)，即西風(fēng)型、阻塞型和波列型;這3類(lèi)高溫事件在1979—2016年分別發(fā)生了113、89和57次。西風(fēng)型高溫事件的主要環(huán)流特征為極渦偏強(qiáng)，淺脊在準(zhǔn)平直西風(fēng)引導(dǎo)下于西風(fēng)帶內(nèi)東移，當(dāng)反氣旋異?？刂浦袊?guó)東北地區(qū)上空時(shí)，形成高溫天氣;阻塞型極端高溫事件的主要環(huán)流特征為烏拉爾山阻塞高壓偏強(qiáng)，中國(guó)東北地區(qū)位于高壓脊前，西北氣流下沉加熱，導(dǎo)致中國(guó)東北地區(qū)高溫;波列型極端高溫事件的主要環(huán)流特征為歐亞大陸上空為“+-+”波列型環(huán)流異常，中國(guó)東北地區(qū)受反氣旋環(huán)流異常控制，從而形成極端高溫，且因上游波能量的維持，該類(lèi)極端高溫事件的持續(xù)時(shí)間、影響范圍和強(qiáng)度均大于前兩類(lèi)。通過(guò)對(duì)這3類(lèi)極端高溫事件發(fā)生前10～20 d海表溫度異常的合成分析發(fā)現(xiàn)，西風(fēng)型和阻塞型極端高溫事件發(fā)生前，北大西洋無(wú)顯著的海表溫度異常，而波列型極端高溫事件發(fā)生前，北大西洋熱帶海域海表溫度有顯著的正異常，該海域海表溫度異常與波列型極端高溫事件強(qiáng)度呈顯著的正相關(guān)關(guān)系?；貧w分析結(jié)果表明，北大西洋海溫正異常有利于夏季歐亞大陸上空緯向波列型環(huán)流異常的維持，并為波列型高溫事件的發(fā)生提供了有利條件。

關(guān)鍵詞 極端高溫;中國(guó)東北;分類(lèi);海溫異常;北大西洋

極端高溫對(duì)人類(lèi)生存、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水資源和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅（Robine et al.，2008），特別是近20 a來(lái)極端高溫事件頻發(fā)，其中2003年和2010年歐洲的高溫?zé)崂耸录斐闪藬?shù)萬(wàn)人死亡（Poumadere et al.，2005;García-Herrera et al.，2010;Fischer and Knutti，2015）。中國(guó)是深受極端高溫嚴(yán)重影響的國(guó)家之一（談建國(guó)和黃家鑫，2004;張尚印等，2005），極端高溫對(duì)我國(guó)的人民生活、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及生態(tài)環(huán)境等都會(huì)造成重大影響（黃榮輝等，1999;何勇等，2007;姚鳳梅和張佳華，2009;黃榮輝和杜振彩，2010;張可慧等，2011;謝盼等，2015;楊菲，2018）。例如，持續(xù)高溫可以引起農(nóng)作物產(chǎn)量及品質(zhì)下降，也極易引發(fā)森林或草原火災(zāi)。另外，高溫?zé)崂藭?huì)加大供水和電力系統(tǒng)負(fù)荷，影響工業(yè)生產(chǎn)（徐金芳等，2009）。更重要的是，高溫?zé)崂四軐?dǎo)致中暑、熱衰竭、熱痙攣等一系列疾病的發(fā)生，并可誘發(fā)呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)疾病等，從而導(dǎo)致發(fā)病率和死亡率升高（王敏珍等，2012）。隨著溫室氣體的排放增加，全球變暖加劇，高溫?zé)崂耸录陌l(fā)生更加頻繁、強(qiáng)度更強(qiáng)且持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)，已引起各國(guó)政府和科學(xué)界廣泛關(guān)注，并成為氣候變化的研究的熱點(diǎn)之一（Schr et al.，2004;Fischer and Schr，2010;高麗等，2019;江曉菲等，2020）。在全球增暖背景下，我國(guó)東北地區(qū)為增暖顯著區(qū)域，增暖速度高于我國(guó)平均水平（李東歡等，2017），因此理解中國(guó)東北極端高溫的變化特征及其可能機(jī)理將有助于提高我國(guó)短期氣候預(yù)測(cè)水平，為國(guó)家減災(zāi)防災(zāi)和應(yīng)對(duì)氣候變化提供科學(xué)支持。

許多研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)夏季極端高溫事件發(fā)生頻次在不同地區(qū)之間的差異較大，北方和西南地區(qū)極端高溫事件頻次增加較快，南方增加較慢（Shen et al.，2017）。我國(guó)東北地區(qū)夏季氣溫變化主要呈現(xiàn)出全區(qū)一致型和南北反向型（侯依玲等，2018），遼寧西部、吉林和黑龍江省出現(xiàn)高溫事件的概率相對(duì)較高（Guo et al.，2019），增溫速度北部大于南部（侯依玲等，2019），極端高溫事件顯著增加（Xiao and Song，2011;Du et al.，2013;Wang et al.，2016）。東北地區(qū)夏季溫度有明顯的年代際變化特征，且在20世紀(jì)90年代中后期發(fā)生突變（沈柏竹等，2012;李洋等，2015）。

已有許多研究對(duì)我國(guó)東北地區(qū)夏季極端高溫的可能成因進(jìn)行了研究，其中東北地區(qū)對(duì)流層中高層存在正位勢(shì)高度異常/反氣旋環(huán)流異常是造成極端高溫事件發(fā)生的直接因素，與反氣旋環(huán)流異常有關(guān)的下沉運(yùn)動(dòng)不僅可以通過(guò)絕熱加熱來(lái)提高氣溫，而且還可以減少云層覆蓋并增強(qiáng)地表的太陽(yáng)輻射（孫建奇等，2011;秦玉琳等，2012;Wang et al.，2018;焦敏等，2019;Tao and Zhang，2019;Ren et al.，2020）。Tao and Zhang（2019）認(rèn)為中國(guó)東北地區(qū)上空的反氣旋異常伴隨的下沉氣流是造成2018年中國(guó)東北夏季高溫事件的主要成因，西北太平洋副熱帶高壓的西伸北跳與南亞高壓的東伸共同導(dǎo)致了該反氣旋異常。同時(shí)，東北地區(qū)的正位勢(shì)高度異常/反氣旋環(huán)流異常也受大氣遙相關(guān)波列影響（Chen and Lu，2014;Chen et al.，2016;Hong et al.，2017;Deng et al.，2018;Tao and Zhang，2019）。Chen et al.（2016）指出中國(guó)東北夏季溫度偏高時(shí)其上空為正高度場(chǎng)異常和弱的西風(fēng)急流，且與歐亞遙相關(guān)波列有關(guān)。有研究指出，影響中國(guó)東北夏季溫度變化的大氣遙相關(guān)波列在不同月份是存在差異的，5—6月是從印度半島傳向東北的波列，7—8月為東亞—太平洋/太平洋-日本（EAP/PJ）波列（Chen and Lu，2014）。Tao and Zhang（2019）指出，來(lái)自北大西洋的波動(dòng)分成兩支向東傳播，一支沿中高緯經(jīng)烏拉爾山地區(qū)向東南方向傳播，另一支向南傳播至地中海附近，而后沿低緯向東傳播，最終兩支波列匯聚在中國(guó)東北地區(qū)上空，加強(qiáng)了該地區(qū)的反氣旋異常。焦敏等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，南亞高壓和西北太平洋副熱帶高壓相向運(yùn)動(dòng)并在遼寧地區(qū)上空重疊是2018年夏季遼寧異常高溫干旱發(fā)生的大尺度環(huán)流成因，且EAP/PJ型和歐亞（EU）型遙相關(guān)是西北太平洋副熱帶高壓異常發(fā)展的直接原因。也有不少研究指出，影響夏季中國(guó)東北上空的反氣旋異常是環(huán)球波列或類(lèi)似絲綢之路波列的一個(gè)重要組成部分（Hong et al.，2017;Deng et al.，2018）。

許多研究討論了海表溫度異常對(duì)東北極端高溫的影響，其中尤其以大西洋以及太平洋海溫異常的影響關(guān)注最多。Dong et al.（2016）針對(duì)東北亞溫度/極端溫度在1990s中期后的增暖現(xiàn)象進(jìn)行了數(shù)值模擬，指出海溫/海冰的變化能解釋增暖信號(hào)的76%。Zuo et al.（2013）認(rèn)為，北大西洋海溫三極子模態(tài)異常可以激發(fā)準(zhǔn)正壓波列并向下游歐亞大陸傳播，最終影響東北及其附近地區(qū)的氣候。我國(guó)東北高溫?zé)崂耸录憩F(xiàn)為與ENSO-Modoki顯著相關(guān)的年際變化（胡心佳等，2016），在中部型El Nio年，東北高溫?zé)崂耸录l次偏高（李艷等，2018）。中國(guó)東北夏季氣溫與西北太平洋的日本海及黑潮延伸區(qū)海域海溫相關(guān)密切（李菲等，2010;莊園煌等，2018）。

但是，以往研究大多將中國(guó)東北地區(qū)高溫事件歸為一類(lèi)進(jìn)行分析，很少對(duì)這些高溫事件進(jìn)行分類(lèi)來(lái)研究。因而，本文利用層次聚類(lèi)分析方法，對(duì)中國(guó)東北地區(qū)夏季極端高溫事件發(fā)生時(shí)的環(huán)流異常進(jìn)行分型，并依此對(duì)這些高溫事件進(jìn)行分類(lèi)，進(jìn)而探究不同類(lèi)型極端高溫的環(huán)流演變特征及其與北大西洋海表溫度異常的關(guān)系。

1 資料和方法

1.1 資料

統(tǒng)計(jì)極端高溫事件所使用的逐日最高溫度來(lái)源于格點(diǎn)化數(shù)據(jù)集CN05.1（吳佳和高學(xué)杰，2013），該數(shù)據(jù)集是基于2 400余個(gè)中國(guó)地面氣象臺(tái)站的觀測(cè)資料插值得到的，水平分辨率為0.25°×0.25°。所使用的高度場(chǎng)及水平風(fēng)場(chǎng)資料來(lái)源于歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心供的ERA-Interim再分析資料（Dee et al.，2011），水平分辨率為2.5°×2.5°。以上資料選取時(shí)間段為1979—2016年夏季（6—8月）。本文使用的逐日海溫資料為美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局提供的OISST（Optimum Interpolation Sea Surface Temperature）數(shù)據(jù)集（Reynolds and Smith，1994），水平分辨率0.25°×0.25°，選用時(shí)間為1982—2016年。

1.2 中國(guó)東北極端高溫事件定義

將中國(guó)東北區(qū)域（115°～135°E，40°～55°N）分為9個(gè)5°×5°的網(wǎng)格，如圖1所示，對(duì)每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的逐日最高溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域平均處理，以避免局地加熱造成的個(gè)別格點(diǎn)溫度異常，當(dāng)一個(gè)及以上網(wǎng)格的日升溫大于1.5倍當(dāng)日標(biāo)準(zhǔn)差（當(dāng)日標(biāo)準(zhǔn)差是指基于1979—2016年的該日最高溫度的標(biāo)準(zhǔn)差），且當(dāng)日溫度距平大于1.5倍當(dāng)日標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)，視為一次極端高溫事件發(fā)生，溫度日距平低于1.5倍標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)視為該次極端高溫事件結(jié)束。

2 中國(guó)東北夏季極端高溫天氣的環(huán)流分型

采用前節(jié)定義中國(guó)東北極端高溫事件的方法，對(duì)中國(guó)東北地區(qū)1979—2016年夏季的極端高溫事件進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，共得到極端高溫事件259次。利用前節(jié)介紹的層次聚類(lèi)算法對(duì)259次極端高溫事件爆發(fā)當(dāng)日500 hPa位勢(shì)高度異常進(jìn)行聚類(lèi)分析，根據(jù)簇間方差最大原則，1979—2016年夏季中國(guó)東北的極端高溫事件可以被分為3類(lèi)，結(jié)果如圖2所示。第一類(lèi)高溫事件爆發(fā)當(dāng)天極地上空位勢(shì)高度負(fù)異常，即極渦偏強(qiáng)，歐亞大陸上空500 hPa為準(zhǔn)平直西風(fēng)氣流，東北位于淺脊前部，受反氣旋異常控制，易出現(xiàn)極端高溫事件，本文將這類(lèi)事件定義為西風(fēng)型極端高溫事件（圖2b）。

第二類(lèi)極端高溫事件發(fā)生時(shí)，烏拉爾山上空高壓脊向極地發(fā)展，新地島附近上空位勢(shì)高度顯著正異常，形成阻塞型環(huán)流異常的結(jié)構(gòu)，東北位于阻塞異常的前部，西北氣流下沉加熱，使得東北形成阻塞型極端高溫事件。第三類(lèi)極端高溫事件發(fā)生時(shí)，歐亞大陸上空500 hPa位勢(shì)高度異常場(chǎng)表現(xiàn)為“+-+”的波列結(jié)構(gòu)，歐洲上空與中國(guó)東北上空為正高度異常，西伯利亞地區(qū)上空為負(fù)高度異常，形成波列，這類(lèi)極端高溫事件定義為波列型極端高溫事件。1979—2016年共38 a的夏季中，中國(guó)東北共發(fā)生西風(fēng)型極端高溫事件113次，阻塞型極端高溫事件89次，波列型極端高溫事件57次。

分析3類(lèi)極端高溫事件的環(huán)流演變過(guò)程有助于發(fā)現(xiàn)極端高溫事件出現(xiàn)的前期信號(hào)，本文對(duì)3類(lèi)高溫事件爆發(fā)4 d前，2 d前和爆發(fā)當(dāng)天的300 hPa位勢(shì)高度異常進(jìn)行了合成（圖3）。西風(fēng)型極端高溫事件發(fā)生前，300 hPa位勢(shì)高度異常較弱，歐洲及西亞上空為一個(gè)較弱的“+-+”波列結(jié)構(gòu)，爆發(fā)前2 d至爆發(fā)當(dāng)天，波列結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)展加深，在西風(fēng)帶內(nèi)西風(fēng)氣流的引導(dǎo)下東移，反氣旋異常控制在中國(guó)東北上空，在此類(lèi)極端高溫事件發(fā)展過(guò)程中，中高緯度始終處于準(zhǔn)平直的西風(fēng)氣流控制，沒(méi)有較強(qiáng)的槽脊系統(tǒng)。阻塞型極端高溫事件發(fā)生前，烏拉爾山上空高壓脊發(fā)展，位勢(shì)高度正異常不斷加強(qiáng)并向東伸展，爆發(fā)前2 d，東西伯利亞上空有反氣旋異常分裂并逐漸向東南移動(dòng)，在高溫事件爆發(fā)當(dāng)天控制東北區(qū)域上空。波列型極端高溫事件發(fā)生時(shí)，歐亞大陸上空為兩槽一脊型環(huán)流，歐州及日本北部受高壓脊控制，西伯利亞區(qū)域上空為低壓槽，從爆發(fā)前4 d到爆發(fā)當(dāng)天，低壓槽不斷加深并向東擠壓，槽前形成反氣旋環(huán)流異常，構(gòu)成一個(gè)“+-+”的波列型環(huán)流異常結(jié)構(gòu)，歐洲上空與中國(guó)東北上空為正高度異常，西伯利亞地區(qū)上空為負(fù)高度異常，從而造成中國(guó)東北地區(qū)高溫。

使用T-N波作用通量診斷分析了這3類(lèi)極端高溫事件爆發(fā)4 d前至當(dāng)天的波活動(dòng)過(guò)程（圖4）來(lái)從動(dòng)力學(xué)角度分析中國(guó)東北地區(qū)這3類(lèi)極端高溫事件的演變機(jī)制。根據(jù)計(jì)算公式，計(jì)算T-N波通量時(shí)選取的背景場(chǎng)為38 a同期的氣候平均流場(chǎng)。擾動(dòng)場(chǎng)體現(xiàn)的是排除該時(shí)期平均的定常波以后的瞬變波部分。3類(lèi)極端高溫事件過(guò)程中的瞬變波活動(dòng)表現(xiàn)出一個(gè)共同點(diǎn)，即瞬變波的活動(dòng)主要沿北路西風(fēng)帶波動(dòng)，該瞬變波列調(diào)控了北支西風(fēng)帶長(zhǎng)波活動(dòng)，主要表現(xiàn)為調(diào)控了槽脊演變。尤其是瞬變波通量方向即能量傳播方向的經(jīng)向分量，對(duì)槽脊系統(tǒng)的強(qiáng)弱和演變起重要調(diào)控作用。對(duì)于西風(fēng)型極端高溫事件發(fā)生前，東歐上空擾動(dòng)迅速加強(qiáng)，能量不斷向下游傳播，使得新疆北部的弱擾動(dòng)?xùn)|移發(fā)展形成淺脊，高溫爆發(fā)當(dāng)天，東北處于反氣旋環(huán)流異?？刂啤Ｗ枞蜆O端高溫事件形成過(guò)程與另外兩類(lèi)不同。阻塞系統(tǒng)位于歐亞大陸北部，中心位于新地島上空附近區(qū)域，阻塞系統(tǒng)位置穩(wěn)定，其西側(cè)的能量輸送使得阻塞不斷發(fā)展加強(qiáng)并從烏拉爾山東側(cè)沿脊線向東南傳播，在高溫事件當(dāng)天的東北區(qū)域上空形成一個(gè)正位勢(shì)高度擾動(dòng)。波列型極端高溫事件的波活動(dòng)過(guò)程體現(xiàn)了明顯的波列特征。高溫爆發(fā)前4 d到前2 d，歐洲上空的擾動(dòng)不斷接收來(lái)自大西洋區(qū)域的能量輸送，歐洲上空的高壓脊得到發(fā)展，能量從歐洲上空的正擾動(dòng)區(qū)域向下游傳播。使得西伯利亞平原上空的負(fù)擾動(dòng)不斷加深，造成低壓槽的加強(qiáng)，波動(dòng)能量的繼續(xù)傳播造成中國(guó)新疆北部區(qū)域在爆發(fā)前4 d出現(xiàn)一個(gè)微弱的正擾動(dòng)，這個(gè)擾動(dòng)不斷加強(qiáng)東移，在爆發(fā)前2 d移動(dòng)至蒙古地區(qū)。在高溫事件爆發(fā)當(dāng)天，正擾動(dòng)發(fā)展并移動(dòng)至東北上空，最終能量的傳輸通道形成了一個(gè)“+-+-”的波列型結(jié)構(gòu)。第三類(lèi)波列型極端高溫事件與第一類(lèi)西風(fēng)型極端高溫事件不同的是，前者歐洲上空和西伯利亞平原上空的擾動(dòng)中心更強(qiáng)，且更穩(wěn)定，中國(guó)東北上空形成正擾動(dòng)后進(jìn)一步向東傳播，在日本上空形成了負(fù)擾動(dòng)中心，使得波列結(jié)構(gòu)繼續(xù)維持。而后者擾動(dòng)中心在西風(fēng)帶內(nèi)均表現(xiàn)出東移的特點(diǎn)，且能量在到達(dá)中國(guó)東北地區(qū)后并未表現(xiàn)出進(jìn)一步向下游傳播的特點(diǎn)。同時(shí)分析這3類(lèi)極端高溫事件地面最高溫度異常的演變可以發(fā)現(xiàn)，西風(fēng)型和阻塞型極端高溫事件主要影響中國(guó)北方區(qū)域，而波列型極端高溫事件發(fā)生時(shí)，表現(xiàn)為全國(guó)性的高溫事件，且強(qiáng)度強(qiáng)于前兩類(lèi)極端高溫事件。

為進(jìn)一步分析這3類(lèi)極端高溫事件對(duì)中國(guó)東北地區(qū)造成影響的程度，合成了它們發(fā)生前5 d至發(fā)生5 d后的日最高溫度日變溫及日最高溫度距平的演變過(guò)程（圖5）。日變溫可以反映高溫事件的持續(xù)性，而日距平則可以反映高溫事件的強(qiáng)度。3類(lèi)極端高溫事件發(fā)生前5 d至前3 d，日最高溫度有降溫趨勢(shì)，結(jié)合上文中的環(huán)流異常演變過(guò)程（圖3）可以發(fā)現(xiàn)，這是由于在極端高溫事件發(fā)生前，中國(guó)東北區(qū)域上空為較弱的負(fù)位勢(shì)高度異常。而在爆發(fā)前2 d至爆發(fā)當(dāng)天，溫度迅速升高，尤其是西風(fēng)型極端高溫事件及波列型極端高溫事件的升溫最強(qiáng)。極端高溫事件發(fā)生后，西風(fēng)型極端高溫事件的日變溫迅速下降，而波列型極端高溫事件的增溫效應(yīng)持續(xù)性最強(qiáng)。這可能是由于上游能量的不斷輸送造成的（圖4i），而西風(fēng)型極端高溫事件和阻塞型極端高溫事件在高溫爆發(fā)后并沒(méi)有持續(xù)的能量維持正擾動(dòng)。從3類(lèi)極端高溫事件發(fā)展過(guò)程中的中國(guó)東北區(qū)域日最高溫度異常演變（圖5b），也可以發(fā)現(xiàn)波列型極端高溫事件造成的高溫效應(yīng)是持續(xù)性最久的。

3 中國(guó)東北夏季極端高溫與北大西洋海表溫度異常的聯(lián)系

第2節(jié)分析表明，中國(guó)東北夏季高溫的出現(xiàn)與上游槽脊系統(tǒng)的發(fā)展有密切聯(lián)系，波能量來(lái)源于歐洲以西的北大西洋區(qū)域。大范圍的環(huán)流異常主要由海溫、海冰、積雪和土壤濕度等外強(qiáng)迫因子所造成，尤其是海溫異常對(duì)大氣大尺度環(huán)流系統(tǒng)的調(diào)控起重要的作用。為了更清楚地了解海溫異常對(duì)東北地區(qū)夏季極端高溫事件的影響，對(duì)高溫事件發(fā)生前一個(gè)月的北大西洋海表溫度與東北地區(qū)最高溫度做滑動(dòng)相關(guān)，可以看出高溫事件發(fā)生前10～20 d北大西洋海溫與東北地區(qū)高溫的相關(guān)性最好，通過(guò)了99%置信度檢驗(yàn)（圖6）。所以，選取東北地區(qū)高溫爆發(fā)前10～20 d平均的北大西洋海溫進(jìn)行3類(lèi)極端高溫事件的海溫異常合成分析（圖7）。由圖7可以清楚地看出，只有波列型極端高溫事件在北大西洋熱帶區(qū)域有顯著的海溫異常，其他兩類(lèi)極端高溫事件在北大西洋無(wú)顯著的海溫異常區(qū)。需要注意的是，由于逐日海表溫度資料的時(shí)間長(zhǎng)度限制（起始年份為1982年），因此，這里的高溫事件相應(yīng)選擇1982—2016年夏季發(fā)生的事件進(jìn)行分析。

本文提取了波列型極端高溫事件爆發(fā)當(dāng)天的日最高溫度，在標(biāo)準(zhǔn)化處理后求取了其與前10～20 d平均海溫的相關(guān)關(guān)系（圖8a）?？梢园l(fā)現(xiàn)，超前10～20 d北大西洋海溫關(guān)鍵區(qū)（60°～15°W，0°～25°N）內(nèi)海溫與波列型高溫事件強(qiáng)度有顯著正相關(guān)關(guān)系，兩者的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.38（圖8b）。

為分析關(guān)鍵區(qū)海表溫度影響波列型中國(guó)東北極端高溫事件的可能機(jī)制，本文分別使用波列型極端高溫事件爆發(fā)前10～20 d海溫關(guān)鍵區(qū)的平均海表溫度距平及爆發(fā)當(dāng)天東北平均最高溫度對(duì)環(huán)流場(chǎng)進(jìn)行回歸（圖9）。由圖8a可以發(fā)現(xiàn)，關(guān)鍵區(qū)內(nèi)的海表面溫度正異常有利于激發(fā)歐亞大陸上空的波列。當(dāng)關(guān)鍵區(qū)海表面溫度正異常時(shí)，北大西洋至歐洲上空有遙相關(guān)波列維持，波列分南、北兩路向東傳播，北支波列沿歐洲北部向東傳播，南支波列沿非洲北部，到達(dá)中東地區(qū)后波能量向東北方向傳播，兩只波列在中西伯利亞區(qū)域附近匯合后進(jìn)一步向東南傳播，中國(guó)東北區(qū)域上空位勢(shì)高度顯著正異常，水平風(fēng)場(chǎng)為反氣旋性環(huán)流異常，有利于中國(guó)東北地區(qū)形成高溫天氣。類(lèi)似地，波列型極端高溫事件爆發(fā)當(dāng)天日最高溫度序列回歸環(huán)流場(chǎng)及波作用通量場(chǎng)的結(jié)果（圖9b）同樣表明這類(lèi)高溫事件與歐亞大陸上空的波列傳播是密切聯(lián)系的。

4 討論和結(jié)論

本文統(tǒng)計(jì)得到1979—2016年夏季中國(guó)東北的高溫事件共259次，通過(guò)層次聚類(lèi)算法對(duì)259次高溫事件爆發(fā)當(dāng)天500 hPa位勢(shì)高度異常場(chǎng)進(jìn)行聚類(lèi)分析，根據(jù)簇間獨(dú)立方差最大原則，將高溫事件分為3類(lèi)。其中第一類(lèi)為西風(fēng)型極端高溫事件，共發(fā)生113次，歐亞大陸中高緯度上空為準(zhǔn)平直的西風(fēng)帶，淺脊東移使得東北受脊前氣流影響，形成高溫事件。第二類(lèi)為阻塞型高溫事件，共發(fā)生89次，烏拉爾山及新地島上空位勢(shì)高度正異常，形成阻塞形勢(shì)，反氣旋異常分裂并向東南移動(dòng)，當(dāng)擾動(dòng)移動(dòng)至東北上空時(shí)，形成一次高溫事件。

第三類(lèi)為波列型極端高溫事件，共發(fā)生57次，歐亞大陸上空為兩脊一槽的環(huán)流型，位勢(shì)高度異常呈現(xiàn)“+-+”的波列結(jié)構(gòu)，波列東傳，反氣旋異?？刂茤|北上空，形成高溫事件。其中，波列型高溫事件由于波能量的維持，使得該類(lèi)事件強(qiáng)度最強(qiáng)，影響范圍最大，持續(xù)性最長(zhǎng)。本文發(fā)現(xiàn)波列型極端高溫事件與超前10～20 d的北大西洋熱帶區(qū)域海溫異常有關(guān)，該區(qū)域海溫異常有利于歐亞大陸上空波列的激發(fā)與維持，波列的發(fā)展和東移對(duì)東北形成波列型極端高溫事件提供了有利條件。

本文對(duì)中國(guó)東北夏季極端高溫天氣進(jìn)行了環(huán)流分型，并初步探討了它們的環(huán)流演變，并發(fā)現(xiàn)了波列型極端高溫事件與超前北大西洋海表溫度異常的聯(lián)系，然而并沒(méi)發(fā)現(xiàn)西風(fēng)型極端高溫事件和阻塞型極端高溫事件發(fā)生前在北大西洋存在顯著的海溫異常信號(hào)，是否在其他海域存在顯著海溫異常有待進(jìn)一步研究。另外，本文僅基于統(tǒng)計(jì)診斷分析，未來(lái)仍需采用全球大氣環(huán)流模式進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)去驗(yàn)證北大西洋關(guān)鍵區(qū)海表溫度異常對(duì)中國(guó)東北夏季極端高溫的影響及其物理過(guò)程。

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From 1979 to 2016，Northeast China experienced 259 summer extreme high temperature （EHT） events.This study uses the hierarchical clustering method to classify the 500 hPa geopotential height anomalies of those EHT events and investigates the circulation evolution characteristics of different types of EHT events and their relationships with sea surface temperature （SST） anomalies in the North Atlantic.Results show that summer EHT events in Northeast China can be divided into three types，namely the westerly-type，blocking-type and wave-train-type with the occurrences of 113，89 and 57，respectively.The main feature of atmospheric circulation in the westerly-type EHT events is that there is a stronger polar vortex than normal and a shallow ridge moving eastward along the westerlies.Under the guidance of westerly wind，when the anticyclone anomaly controls over Northeast China，an EHT event is formed.When the blocking-type EHT event occurs，its corresponding atmospheric circulation shows that the blocking high over the Ural Mountain is stronger，and the northwest airflow subsides and heats Northeast China locating in the front of the high ridge，thus leading to the extreme high temperature event in Northeast China.The main circulation characteristics of wave-train-type EHT events are “+-+” wave-train-type circulation anomalies over Eurasia in the troposphere，and Northeast China is controlled by an anticyclone anomaly，resulting in an EHT event.Due to the maintenance of upstream wave energy，the duration，influence range and intensity of the wave-train-type EHT events are greater than those of the first two types.Based on the composites of SST anomalies 10—20 days before the occurrence of three types of EHT events，it is found that there are no significant SST anomalies in the North Atlantic before the occurrence of westerly-type and blocking-type EHT events.Before the occurrence of the wave-train-type EHT event，significant positive SST anomalies in the tropical North Atlantic are observed.There is a significant positive correlation between the SST anomalies in the North Atlantic and the intensity of the wave-train-type EHT event.Results of regression analysis show that the positive SST anomalies in the North Atlantic are conducive to the maintenance of zonal wave-train-type circulation anomaly over Eurasia in summer，which provides favorable conditions for the occurrence of wave-train-type EHT events.

extreme high temperature;Northeast China;classification;sea surface temperature anomaly;North Atlantic

doi：10.13878/j.cnki.dqkxxb.20200322001

（責(zé)任編輯：張福穎）