馬 浩，劉昌杰，錢奇峰，葛敬文，強玉華，殷 悅

(1.浙江省氣候中心，浙江 杭州 310017； 2.浙江大學 地球科學學院，浙江 杭州 310027； 3.麗水市氣象臺，浙江 麗水 323000)

高溫熱浪是我國南方地區(qū)夏季頻發(fā)的災害性天氣氣候事件之一[1]。高溫的影響與其持續(xù)時間密切相關，短暫或偶發(fā)高溫的影響是有限的，然而一旦出現連續(xù)高溫，則會在很大程度上妨害社會生產生活的有序運行。持續(xù)性高溫不僅波及多個行業(yè)，導致供電供水緊張、作物生長受限、建筑施工困難、生產效率降低、交通事故多發(fā)、旅游人數減少、商品大量滯銷[2-6]；更是人體健康的重大威脅，氣溫不斷升高使機體熱平衡調節(jié)功能受阻，容易引起中暑、誘發(fā)心腦血管疾病，嚴重時甚至導致死亡[7-9]。在全球自然災害排名中，高溫熱浪位列第7，成為破壞人類生存環(huán)境的主要災害之一[10]。

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)第五次評估報告指出，1880—2012年全球平均氣溫升高了0.85℃，增暖趨勢與第四次評估報告的結論相比進一步增大，1983—2012年可能是北半球過去1400年中最暖的30年[11-13]。IPCC進一步指出，“非常確信”自20世紀中期開始亞洲等地區(qū)高溫熱浪頻次增長顯著，并且這種增長趨勢將持續(xù)整個21世紀[14]?！兜诙螝夂蜃兓瘒以u估報告》同樣指出，1880年以來，中國陸地表面平均氣溫上升0.5～0.8℃，與全球增暖速率大體相當；但1951～2009年間平均氣溫上升1.38℃，增暖幅度明顯高于全球和北半球[15-16]。

在氣候變暖背景下，高溫熱浪事件顯著增多且強度增強[17-22]，特別是2000年之后持續(xù)性高溫熱浪頻繁發(fā)生，引起了政府和公眾的高度關注，從而掀起了持續(xù)性高溫熱浪的研究熱潮[23-28]。我國近年來成為高溫熱浪的“重災區(qū)”，先后于2003年和2013年爆發(fā)了大范圍、持續(xù)性極端高溫事件，高溫熱浪席卷廣大南方地區(qū)，多地出現40℃以上的破紀錄高溫。已有研究針對這兩次大規(guī)模高溫熱浪的觀測事實和成因機理開展了深入分析，指出西太平洋副熱帶高壓(以下簡稱西太副高)異常偏強偏西偏北、南亞高壓偏東、水汽輸送偏弱、垂直下沉運動增強、冷空氣活動減弱是持續(xù)性高溫形成的重要原因[10, 29-35]，并進一步探討了中高緯度環(huán)流、熱帶環(huán)流、臺風活動、平流層過程等因子對副熱帶高壓持續(xù)異常的貢獻[36-37]。2017年夏季，我國南方地區(qū)再次出現大面積強高溫事件[38]，對包括浙江在內的長江中下游及江南地區(qū)造成嚴重影響，前人對此次極端高溫熱浪的觀測事實及物理成因分析較少，一定程度上導致對2017年高溫認識不足；更為重要的是，隨著氣候動力學研究的不斷深入，西太副高與南方高溫之間的對應關系已為學界所熟知(副高異常偏強偏西易引發(fā)南方地區(qū)大面積高溫)，然而對不同的高溫事件而言，何種因素驅動了副高的變化、具體作用過程和機理如何是一個“個性化問題”、需要深入研究，對2017年夏季南方高溫來說，引起副高變異和調整的動力機制尚不明晰。

浙江省地處江南地區(qū)東部，是我國高溫熱浪的多發(fā)地區(qū)之一，近年來極端高溫事件頻現、杭州成為長江流域新的“火爐”[39-40]。已有研究主要針對2003年和2013年兩次全省性極端高溫熱浪事件開展分析，從多個方面刻畫了這兩次事件的異常特征，并指出西太副高的顯著西伸、南亞高壓持續(xù)偏東、西風急流位置偏北、影響臺風偏少、冷空氣活動偏弱是持續(xù)性高溫熱浪形成的重要原因[41-44]，然而目前為止對2017年夏季極端高溫熱浪的研究十分缺乏。本文擬對浙江省2017年夏季高溫熱浪時空演變特征及其物理成因開展分析，深入挖掘引起西太副高異常變化的環(huán)流系統(tǒng)及其作用機制，以期對此次高溫熱浪的過程和機理形成較為清晰和完整的認識。

1 資料選取和方法介紹

1.1 資料選取

本文所使用的資料主要包括：(1)1973—2017年浙江省66個常規(guī)氣象站的逐日觀測數據，包括最高氣溫、平均氣溫、降水量、降水日數、日照時數等變量，站點分布情形見圖1；(2)美國國家環(huán)境預報中心(National Centers for Environmental Prediction, NCEP)提供的2017年NCEP/NCAR再分析數據(以下簡稱NCEP資料)[45]，分辨率為2.5°×2.5°，包括2 m氣溫、位勢高度、水平風速等變量，以及對應的氣候平均值(常年值)；(3)美國海洋大氣局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)提供的2017年向外射出長波輻射(Outgoing Longwave Radiation, OLR)數據以及對應的常年值；(4)國家氣候中心提供的2017年西太副高環(huán)流特征量(面積、強度、脊線位置和西伸脊點)逐日監(jiān)測數據及常年值。

圖1 研究區(qū)域站點分布Fig.1 Spatial distribution of observational stations used in Zhejiang province

1.2 方法介紹

由于氣候診斷分析的常用方法已為學界所熟知，因此不再贅述，以下主要介紹本文所使用的特殊分析方法。

按照世界氣象組織的統(tǒng)一標準，氣候平均值(常年值)應采用歷史上最近整30年的樣本平均值，每10年更新一次；因此文中采用1981—2010年平均值作為氣候平均態(tài)。中國氣象局規(guī)定日最高氣溫≥35.0℃為一個高溫日，同時指出各省市區(qū)可以根據本地天氣氣候特征制訂高溫標準；大量研究表明35℃閾值對南方地區(qū)是適用的[27, 46-47]，因此本文沿用這一定義，同時規(guī)定當浙江省內有1個以上站點出現35℃以上高溫時記為1個浙江高溫日。高溫熱浪又稱高溫酷暑，通常指持續(xù)多日(一般應達到3 d以上)的高溫過程。

為了合理表征逐日高溫熱浪強度，我們采用黃卓等[48]提出的熱浪指數(記為Hi)作為刻畫逐日高溫熱浪強度的核心指標。具體計算公式如下：

(1)

(2)

式中Ta為環(huán)境溫度，RH為空氣相對濕度。在判斷當日是否炎熱時，一般應考慮一天中的極端情形，因此在計算炎熱指數時Ta取當日極端最高溫度。當極端最高溫度在33℃以上時，可以開始計算炎熱指數。在計算炎熱臨界值時，首先利用1981—2010年5—9月的逐日氣象資料，計算其中日最高氣溫大于33℃樣本的炎熱指數，并進行升序排列，選取第50分位數作為當地的炎熱臨界值。分位數的計算采用下面的經驗公式：

(3)

有效積溫(Effective Accumulated High Temperature, EAHT)原本是農業(yè)和生態(tài)學中的概念，近年來有研究指出可以用有效積溫來衡量高溫熱浪強度[27, 46]，因此本文也將有效積溫作為高溫熱浪強度的參考指標之一。在設定的計算時段(如7—8月)中，某站的EAHT可定義如下：

(4)

2 結果分析

2017年浙江高溫表現出明顯的階段性分布特征、月際變化顯著。高溫日數主要分布在7—8月、均超過25 d，其次為9月、達到15 d(圖2)，盛夏7—8月是一年中高溫最突出的時段，因此以下重點分析盛夏(7—8月)高溫熱浪觀測特征及其環(huán)流成因。

圖2 浙江省2017年各月高溫日數分布Fig.2 The number of high-temperature days over Zhejiang province for each month in 2017

2.1 基本氣候特征

從盛夏基本要素特征來看(圖3(a))，大部地區(qū)平均氣溫偏高1℃以上，浙北大部、金華北部偏高2℃以上，紹興站偏高3℃以上，共有10站破歷史同期最高紀錄，可見盛夏整體氣溫異常偏高。與之相應，除開化外，全省各地日照時數均偏多且大部地區(qū)偏多40 h以上(圖3(b))，日照偏多造成的輻射增溫是形成高溫熱浪的有利條件；同時各地降水均偏少且大部地區(qū)偏少20%以上(圖3(c))，共有48站降水日數偏少(圖3(d))、約占全省站點總數的72.7%，降水偏少不利于通過云層的遮蔽作用削減到達地面的太陽輻射、易導致近地面氣溫快速上升。就要素之間的相互關系而言，日照偏多、降水偏少是氣溫異常偏高的有利因素。下面針對盛夏高溫特點作進一步分析。

圖3 2017年盛夏7—8月浙江省平均氣溫距平(a)、日照時數距平(b)、降水量距平百分率(c)和降水日數距平(d)空間分布Fig.3 Spatial distribution of mean-temperature anomaly, the number of sunshine hours anomaly, percentage of precipitation anomaly, and the number of precipitation days anomaly over Zhejiang province during July-August, 2017

2.2 高溫氣候特征及極端性分析

2017年盛夏，高溫天氣在浙江持續(xù)發(fā)展。全省大部地區(qū)高溫日數達到30 d以上，浙北南部、浙中中部、麗水北部、溫州部分地區(qū)達到40 d以上，蘭溪、金華、東陽、武義、永康、麗水甚至達到50 d以上(圖4(a))，8站高溫日數破歷史同期最多紀錄；在以海島為主的舟山地區(qū)也出現了20 d以上的高溫，這在以往的觀測記錄中是非常少見的。各站高溫日數均偏多且大部地區(qū)偏多15 d以上，浙北東部、浙中中東部、湖州、遂昌、永嘉、溫州偏多20 d以上(圖4(b))。浙江全省高溫日數達到59 d、較常年同期偏多13.5 d，位居1973年以來歷史排名第1位(注：1973年之后浙江省站點布局基本完善，站點數量達到66個且觀測記錄完整，因此本文的時間序列分析均從1973年開始)(圖4(c))，超過2003年和2013年。危害性高溫(≥37℃)和酷熱高溫(≥40℃)日數分別達到48 d和10 d，位居歷史排名第3位和第6位(圖4(d)，(e))；需要指出的是，危害性高溫和酷熱高溫日數最多的年份均為2003年、分別達到54 d和24 d，其次為2013年，分別達到53 d和23 d；與這兩年相比，2017年危害性高溫日數略偏少、酷熱高溫日數則明顯偏少，說明2017年高溫持續(xù)時間長、但劇烈高溫日數整體上少于2003年和2013年。

圖4 浙江省2017年7—8月各站高溫日數(a)、高溫日數距平(b)空間分布、1973—2017年逐年7—8月全省≥35℃高溫日數(c)、≥37℃危害性高溫日數(d)和≥40℃酷熱高溫日數(e)時間序列Fig.4 Spatial distribution of the number of stational high-temperature days (a), their anomalies (b), in July-August, 2017 over Zhejiang province and time series of the number of provincial high-temperature (≥35℃) days (c), harmful hightemperature (≥37℃) days (d), and extreme high-temperature (≥40℃) days (e) for July-August during 1973-2017

進一步考察極端最高氣溫。除沿海地區(qū)和海島外，全省大部盛夏極端最高氣溫均達到39℃以上，其中浙北大部、浙中大部、麗水北部、溫州部分地區(qū)共39站達到40℃以上、約占全省站點總數的59.1%，11站達到41℃以上，桐廬甚至達到42℃以上(42.2℃)(圖5(a))，嘉善、桐廬2站破歷史同期最高紀錄。各地極端最高氣溫均較常年同期顯著偏高、大部地區(qū)偏高1.5℃以上，浙北大部、金華大部、溫臺麗(溫州、臺州、麗水)局部地區(qū)共39站偏高2℃以上，10站偏高3℃以上，嘉善甚至偏高4℃以上(4.1℃)(圖5(b))。全省平均極端最高氣溫達到39.7℃、較常年同期偏高2.1℃，位居歷史排名第3位，僅次于2003年(40.1℃)和2013年(40.6℃)，但遙遙領先其它年份(排名第4位的2007年僅有39.2℃)(圖5(c))，說明2017年是統(tǒng)計時段中第三極端高溫年份，2003、2013、2017三年共同構成了極端高溫的“第一集團”。

圖5 浙江省2017年7—8月各站極端最高氣溫(a)及其距平(b)空間分布及1973～2017年逐年7—8月全省平均極端最高氣溫時間序列(c)(單位：℃)Fig.5 Spatial distribution of extreme maximum temperature (a) and its anomaly (b) in July-August, 2017 over Zhejiang province and time series of provincial-mean extreme maximum temperature over Zhejiang for July-August during 1973-2017 (c) (units: ℃)

圖6 1973～2017年浙江省逐年7～8月高溫累積日數(a)和有效積溫(b)Fig.6 Accumulated numbers of stational high-temperature days (a) and EAHT (b) in July-August over Zhejiang province from 1973 to 2017

從逐日高溫站數來看(圖7(a))，2017年盛夏主要形成了7月5～8日、7月10～29日、8月2～30日三次高溫過程，其中第一次為短暫過程(持續(xù)4 d)，后兩次為持續(xù)性過程(分別持續(xù)20 d和29 d)。值得注意的是，在第一次過程中，幾乎沒有出現危害性高溫和酷熱高溫；而在第二次和第三次過程中，均出現了危害性高溫，其中第二次過程中出現了7月12～29日大范圍、持續(xù)性危害性高溫(日均站數達到41.7站)，第三次過程中階段性出現危害性高溫，發(fā)生了8月3～9日、13～21日、24～29日三次危害性高溫過程(圖7(b))；第二次過程中還出現了一次顯著的酷熱高溫(7月21～27日，日均站數達到19站)，第三次過程中酷熱高溫不明顯(圖7(c))。利用黃卓等[48]構建的高溫熱浪指數開展逐日高溫熱浪分析(圖7(d))，可知盡管高溫熱浪在2017年盛夏期間廣泛出現，但重度熱浪(3級)僅出現在第二次和第三次過程中，第一次過程以輕度熱浪(1級)為主、僅出現1 d中度熱浪(2級)。綜上，2017年盛夏浙江極端高溫熱浪主要是由第二次和第三次過程導致的，這兩次過程波及范圍廣、持續(xù)時間長、強度突出，二者先行后續(xù)、相互疊加，是最終形成全省性、長時間高溫熱浪事件的兩次關鍵過程；第一次過程的作用相對次要。

圖7 浙江省2017年7～8月逐日高溫站數(a)、危害性高溫站數(b)、酷熱高溫站數(c)及高溫熱浪指數(曲線)和等級(細柱)(d)Fig.7 Daily number of stations for high-temperature (a), harmful high-temperature (b), extreme high-temperature (c), and heat-wave index (curve) and level (thin bars) (d) during July-August, 2017

2.3 環(huán)流背景分析

西太副高是調制江南地區(qū)夏季高溫的關鍵環(huán)流系統(tǒng)。在副高控制下，容易出現晴熱少雨天氣，通過太陽短波輻射和下沉氣流的增溫作用使氣溫在短時間內迅速升高、引發(fā)高溫事件。從2017年盛夏500 hPa位勢高度距平可以看出(圖8(a))，包括浙江在內的東南沿海地區(qū)為正高度距平所控制、且處于副高脊線籠罩的范圍內，西太副高面積明顯偏大、脊線略偏南且向西大幅伸展至110°E附近，較其常年位置(～130°E)顯著偏西；從逐日演變來看(圖8(c))，整個盛夏期間多數時段浙江地區(qū)為正高度距平所控制，588線盡管在90°E～125°E的寬廣范圍內東西擺動，但多數時段位置偏西、特別是7月上旬前期～下旬前期、8月上旬中期～下旬前期、8月中旬后期～下旬后期持續(xù)偏西；此外氣候監(jiān)測表明，7～8月副高強度整體偏強(圖略)；可見西太副高的增強與西伸是浙江出現異常高溫的直接原因。此外，30°N以北的西北與華北廣大地區(qū)均表現為位勢高度正距平、正距平中心位于蒙古西南部，歐亞中高緯度整體上以平直環(huán)流為主、不利于冷空氣南下(圖8(a))。

陶詩言等[50]早在半個多世紀前就指出，西太副高的西進東退與南亞高壓活動之間存在密切關聯(lián)，二者分處對流層中層與高層，往往表現出“相向而行”和“相背而去”的配置關系：當西太副高向西行進時，南亞高壓向東擴展。從2017年盛夏100 hPa位勢高度場可以看出(圖8(b))，包括浙江在內的整個中國均為正高度距平所控制；南亞高壓面積明顯偏大、脊線位置略偏北且向東伸展至105°E附近、較其常年位置(～95°E)東進了約10個經度；從逐日演變來看(圖8(d))，南亞高壓的持續(xù)性比西太副高更好，除8月上旬末～中旬初的短暫時段外、整個盛夏期間南亞高壓位置均偏東，特別是7月下旬初～8月上旬中期偏東幅度達到20～25個經度，南亞高壓的“東擴”與西太副高的“西進”之間形成了很好的對應。

粗實線和粗虛線分別表征588線(a)和1684(b)線在2017年7～8月及氣候平均的位置；2017年7～8月27°N～32°N經向平均的500 hPa(c)和100 hPa(d)位勢高度距平的經度—時間剖面(單位：10 gpm)，黑色實線和虛線分別表征588線(c)和1684線(d)在2017年7～8月及氣候平均的位置，藍色實線圍成的區(qū)域表示浙江省所在位置圖8 2017年7～8月500 hPa(a)和100 hPa(b)位勢高度場(細實線)及其距平(填色區(qū)域)(單位：10 gpm)Fig.8 Geopotential height (solid thin lines) and its anomaly (shaded regions) during July-August, 2017 at 500 hPa (a) and 100 hPa (b), respectively (units: 10 gpm)

西太副高異常強盛的特征在低層環(huán)流場上也有體現。從850 hPa風場距平可以看出(圖9(a))，大約在(110°E～135°E, 15°N～35°N)的寬廣范圍內形成了顯著的反氣旋式風場異常，覆蓋整個中國東南部。從水汽輸送來看，包括浙江在內的長江以南大部地區(qū)水汽通量散度為正距平，對應水汽輻散，不易成云致雨(圖9(b))。在低層環(huán)流影響下，除浙北部分地區(qū)外，浙江大部盛行下沉氣流(圖9(c))，“下沉增溫”與輻射增溫相疊加，推動浙江氣溫不斷升高、最終觸發(fā)極端高溫事件。

圖9 2017年7-8月850 hPa水平風場距平(a)，單位：m/s、水汽通量散度距平(b)填色區(qū)域，單位：10-8kg/(m2s)；箭頭表征水汽通量矢量距平，單位：kg/(ms)和垂直速度距平(c)向下為正，單位：Pa/sFig.9 Horizontal wind speed anomaly (a) unit: m/s, water vapor flux divergence anomaly (b) shaded, unit: 10-8kg/(m2s); vectors represent water vapor flux anomaly and unit is kg/(ms) and vertical wind speed anomaly (c) downward-positive, (unit: Pa/s) at 850 hPa during July-August, 2017

西太副高偏強與異常西伸是造成2017年盛夏浙江極端高溫熱浪的直接原因，然而副高的變化受到哪些因素的影響仍需進一步研究。首先分析全球變暖的影響。楊輝等[36]和李曈等[33]的工作分別指出，2003年和2013年我國南方大范圍極端高溫干旱事件的發(fā)生與全球氣候變暖之間存在一定聯(lián)系。從作用方式而言，氣溫上升有利于全球尺度位勢高度的升高，因而有利于副熱帶高壓的增強。由圖10可以看出，1993年以來，盛夏時段全球平均氣溫(圖10(a))和平均最高氣溫(圖10(b))均表現出顯著的上升趨勢，2017年盛夏全球平均氣溫(25.2℃)和平均最高氣溫(30.6℃)均處于歷史第2高點、僅次于2013年(25.5℃和30.9℃)，說明該年盛夏全球整體熱力狀況突出。從空間分布特征來看(圖10(c))，2017年盛夏整個北半球除歐亞高緯地區(qū)、北美大陸東部及大西洋海盆外，大部地區(qū)氣溫偏高，特別是太平洋海盆、亞歐大陸的中低緯地區(qū)、北美西部基本以偏暖為主，凸顯了全球變暖的大尺度影響。浙江同緯度區(qū)域出現了幾乎覆蓋全球的顯著增溫，且增溫遍及整個對流層；而在100 hPa以上的平流層，則出現了較明顯的降溫(圖10(d))；對流層增溫、平流層降溫是全球變暖的典型特征之一[51]，因而2017年浙江盛夏異常高溫可能與全球變暖存在一定聯(lián)系。

圖10 1971～2017年逐年7-8月全球平均氣溫(a)和平均最高氣溫(b)時間序列以及2017年7-8月平均氣溫距平空間分布(c)和27°N～32°N經向平均氣溫距平的經度—氣壓垂直剖面(d)(黑色實線圍成的區(qū)域表示浙江省所在位置)(單位：℃)Fig.10 Time series of annual global-averaged temporal-mean values of daily-mean (a) and daily-maximum (b) temperature over July-August from 1971 to 2017 and spatial distribution of global temperature anomaly at 2-m height (c) and longitude-pressure plot of 27°N-32°N meridional-mean temperature anomaly (d) black solid lines denote the position of Zhejiang province) during July-August, 2017 (unit: ℃)

作為副熱帶地區(qū)的深厚系統(tǒng)，西太副高的強度和位置必然受到熱帶和中高緯度環(huán)流的調制。圖11給出了2017年盛夏OLR距平的空間分布，可以看出對流增強最顯著的區(qū)域位于海洋性大陸(Maritime Continent, MC)和南海及中南半島(South China Sea and Indo-China Peninsula, SCSICP)。關于MC地區(qū)，有學者指出當MC上空對流增強時，能夠通過改變經向垂直環(huán)流使長江流域及江南地區(qū)下沉氣流增強，從而加強西太副高[52]；此外MC地區(qū)低層輻合、高層輻散的環(huán)流背景能夠在對流層低層激發(fā)低頻波列，使副高位置發(fā)生變化[53]。關于SCSICP地區(qū)，大量氣候動力學研究指出這一地區(qū)的潛熱釋放增強能夠激發(fā)經向遙相關波列、增強西太副高的強度[37, 54-56]。因此，MC和SCSICP地區(qū)的大氣熱源異?？赡苁窃斐晌魈备邚姸群臀恢酶淖兊闹匾?。不僅如此，30°N附近的北太平洋(150°E～180°E)也出現了OLR負距平，它與西太副高之間形成的緯向熱力梯度同樣有利于副高的增強。

圖11 2017年7～8月OLR距平空間分布(單位：W/m2)Fig.11 Spatial distribution of OLR anomaly during July-August, 2017 (unit: W/m2)

為了證實典型區(qū)域熱源的作用，進一步考察垂直環(huán)流異常。不難發(fā)現(圖12(a))，盛夏期間與浙江同緯度的北太平洋中部激發(fā)出異常偏強的上升氣流、中心位于160°E～170°E，它與中國東部及西北太平洋區(qū)域(120°E～135°E)之間形成的局地異常緯向環(huán)流(類Walker環(huán)流)有助于增強副高的下沉氣流。從經向環(huán)流來看(圖12(b))，MC地區(qū)的上升氣流明顯增強，同時20°N～30°N的中國東南沿海地區(qū)下沉氣流增強，二者之間形成了局地異常經向環(huán)流(類Hadley環(huán)流)，同樣有利于副高下沉氣流的增強；此外，在500 hPa以上的對流層高層，10°N附近和15°N～20°N之間也分別出現了異常下沉和上升氣流、形成了對流層上部的異常經向環(huán)流，這一異常經圈環(huán)流的形成機理以及對西太副高的調制作用尚不明晰，值得在今后的研究中深入分析。

圖12 2017年7～8月27°N～32°N經向平均風場距平的經度—氣壓垂直剖面(a)和118°E～123°E緯向平均風場距平的緯度—氣壓垂直剖面(b)(單位：m/s)Fig.12 Longitude-pressure plot of 27°N-32°N meridional-mean wind (u, w) anomaly (a) and latitude-pressure plot of 118°E-123°E zonal-mean wind (v, w) anomaly (b) during July-August, 2017 (units: m/s)

再來看中高緯度環(huán)流系統(tǒng)。中高緯度的冷空氣活動能夠在相當程度上影響副熱帶系統(tǒng)，冷空氣南下的過程往往伴隨著西太副高的東退減弱甚至崩潰[57]。圖13(a)給出了2017年盛夏期間200 hPa緯向風速及其距平，可以看出東亞副熱帶地區(qū)主要表現為平直環(huán)流、緯向環(huán)流偏強；與常年相比，中緯度西風急流中心(u≥30 m/s)的位置略偏北，從而西風帶中的短波槽脊活動不易影響到副熱帶地區(qū)，有利于西太副高強度和位置的穩(wěn)定維持[34, 37, 57]。此外，從100 hPa環(huán)流圖上可以看出(圖13(b))，盛夏期間極渦位置明顯偏向西半球，說明東半球冷空氣活動整體偏弱，不易對副熱帶系統(tǒng)造成顯著影響。

圖13 2017年7～8月200 hPa緯向風速(細等值線)及其距平(填色區(qū)域)(a)，單位：m/s，粗實線和粗虛線分別表征2017年7～8月和氣候平均的30 m/s等風速線)和100 hPa位勢高度(b)，單位：10 gpm)Fig.13 Zonal wind speed (contours) and its anomaly (shaded regions) at 200 hPa ((a) units: m/s, solid and dashed thick lines represent contours of 30 m/s in July-August, 2017 and for climatology, respectively)) and geopotential height at 100 hPa ((b) unit: 10 gpm)) during July-August, 2017

除了受到強盛副高的持續(xù)控制，從氣候條件而言，2017年盛夏浙江出現異常高溫還有兩個有利條件：一是出梅偏早。2017年浙江于7月6日出梅，較常年(7月10日)偏早4天，出梅偏早意味著較早進入晴熱高溫時段，有利于高溫開始偏早、高溫日數偏多。二是影響臺風較少且強度較弱。除7月底～8月初連續(xù)受到09號臺風“納沙”和10號臺風“海棠”的影響之外(影響期間強度分別為臺風級和熱帶風暴級)，整個盛夏期間再無影響臺風；影響臺風偏少一方面有利于副高位置和強度的穩(wěn)定維持，另一方面也難以通過臺風造成的大風和強降水緩解高溫。從年代際背景來看，2017年盛夏亦處于影響臺風和登陸臺風均偏少的年代際背景之下，如圖14所示。

圖14 1951～2017年浙江省逐年7～8月影響臺風(a)和登陸臺風(b)個數Fig.14 Time series of annual number of influential and landing typhoons in July-August for Zhejiang province during 1951-2017

3 小結與討論

3.1 小結

高溫熱浪是浙江夏季最為典型的氣象災害之一。文中系統(tǒng)研究了2017年盛夏7—8月浙江省極端高溫熱浪的氣候特征及環(huán)流背景，主要結論如下：

(1)2017年浙江高溫主要出現在盛夏7—8月，在此期間全省大部平均氣溫偏高1℃以上，同時日照偏多、降水偏少。大部地區(qū)高溫日數達到30 d以上，全省高溫日數位居1973年以來歷史排名第1位，危害性高溫和酷熱高溫日數也很突出；大部地區(qū)極端最高氣溫達到39℃以上、39站達40℃以上，各地極端最高氣溫均較常年同期顯著偏高。從高溫強度來看，高溫累計日數和有效積溫均居歷史第3位，僅次于2003年和2013年。整體上而言2003、2013、2017三年的高溫日數、極端最高氣溫和高溫熱浪強度均遙遙領先其它年份，說明2017年是歷史上盛夏高溫熱浪最突出的年份之一、極端性明顯。盛夏期間主要形成了7月5—8日、7月10—29日、8月2—30日三次高溫過程，后兩次過程波及范圍廣、持續(xù)時間長、強度突出，是形成異常高溫熱浪的關鍵過程。

(2)西太副高穩(wěn)定偏強偏西是2017年盛夏出現極端高溫熱浪的直接原因，西太副高的“西伸”與南亞高壓的“東進”之間形成了良好的對應。在副高控制下，對流層低層850 hPa上中國東南部—西北太平洋區(qū)域形成了強大的反氣旋式風場異常，浙江地區(qū)盛行下沉氣流，同時水汽輸送減少，“下沉增溫”與“輻射增溫”相疊加，推動氣溫不斷升高。全球變暖是浙江氣溫顯著偏高的潛在熱力因素。出梅偏早和影響臺風偏少也是盛夏出現極端高溫熱浪的利好背景。

(3)西太副高強度和位置的變化與熱帶和中高緯度環(huán)流系統(tǒng)關系密切。熱帶MC地區(qū)對流活動增強，通過改變經向垂直環(huán)流及低頻波列的傳播增強副高；SCSICP地區(qū)潛熱釋放增強能夠激發(fā)經向遙相關波列、增強西太副高的強度；30°N附近的北太平洋與西太副高之間建立的緯向熱力梯度有利于形成異常緯向垂直環(huán)流、也能夠增強副高。中緯度200 hPa西風急流軸略偏北，從而西風帶中的短波槽脊活動不易影響到副熱帶地區(qū)，有利于西太副高的穩(wěn)定維持；極渦位置明顯偏向西半球、東半球冷空氣活動整體偏弱，不易對副熱帶系統(tǒng)造成顯著影響。

3.2 討論

關于臺風對高溫熱浪的影響，通過計算得到盛夏影響臺風個數和高溫日數的相關系數僅為0.04，相關性并不好；說明高溫日數不僅與影響臺風個數有關，還與影響臺風的強度及影響時段有關。2017年影響臺風數量有限且強度較弱無疑是推動極端高溫熱浪形成的有利因素，但臺風影響的強度和時段與高溫熱浪究竟如何對應是一個較為復雜的問題，需要開展細致的研究來闡明其中的定量關系。

從觀測記錄來看，浙江省極端高溫熱浪均發(fā)生在2000年之后(2003年、2013年和2017年)，可見全球變暖的重要影響；不僅如此，極端高溫事件的出現頻率似乎有加快的趨勢(從2003年到2013年間隔10年，從2013年到2017年僅間隔4年)。那么，全球變暖與極端高溫事件的出現頻率之間是否存在某種聯(lián)系[58-60]？具體涉及的時空尺度如何？其中的動力學機理又是什么？這些均是目前缺乏了解的問題。通過數值模擬澄清氣候變暖與極端高溫事件出現頻率之間的內在關聯(lián)，應是未來更有意義的工作。