付強(qiáng) ，石劍 ，徐夢(mèng)陽，艾陽，錢維宏

(1.北京大學(xué)物理學(xué)院大氣與海洋科學(xué)系，北京 100871；2.中國人民解放軍31099部隊(duì)，北京 100080；3.中國海洋大學(xué)物理海洋教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100；4.中國海洋大學(xué)海洋與大氣學(xué)院，山東 青島 266100)

1 引 言

我國東北由于其優(yōu)越的土壤和氣候環(huán)境條件成為中國重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)之一。20世紀(jì)下半葉以來，在全球變暖的背景下，極端天氣事件頻發(fā)給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們的生產(chǎn)、生活帶來了巨大影響[1]。東北地區(qū)是中國受全球氣候變化影響最顯著的地區(qū)之一，升溫趨勢(shì)最快，但東北地區(qū)的氣溫升高和降水增多總體有利于當(dāng)?shù)氐南募Z增產(chǎn)[2-4]。李輯等[5]通過研究東北地區(qū)夏季氣溫對(duì)全球氣候變暖的響應(yīng)后指出，近50 多年來東北地區(qū)夏季以普遍增暖為特征，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過夏季全球、北半球以及東北亞地區(qū)的增暖程度。在區(qū)域分布上，他們進(jìn)一步指出，東北地區(qū)的東北部增暖強(qiáng)于西南部。秦玉琳等[6]的研究結(jié)果表明，東北地區(qū)高溫頻數(shù)上升趨勢(shì)明顯，且其南部、東北部和西北部高溫頻數(shù)存在年際和年代際差異。Zhu 等[7]使用經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)（EOF）分解的方法對(duì)我國東部夏季極端高溫日數(shù)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)東北和中國南部極端高溫事件頻次異常相反的偶極型分布特征，是中國東部夏季極端高溫事件的第一模態(tài)。張英華等[8]對(duì)夏季極端高溫日數(shù)變化的特征研究后發(fā)現(xiàn)，中國東部夏季極端高溫日數(shù)整體呈現(xiàn)增多趨勢(shì)，其中以東北、內(nèi)蒙古中東部和東南沿海增多趨勢(shì)最明顯，而江淮、黃淮地區(qū)增多趨勢(shì)最不明顯，甚至呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。

在東北地區(qū)氣溫與大氣環(huán)流關(guān)系的研究方面，孫建奇等[9]研究發(fā)現(xiàn)東北南部和北部夏季氣溫的變化有差異，東北北部夏季氣溫與東亞夏季風(fēng)存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，而東北南部與東亞夏季風(fēng)的關(guān)系則不明顯。盧秉紅等[10]的研究發(fā)現(xiàn)東北夏季氣溫與極渦面積和強(qiáng)度指數(shù)之間的年代際變化基本呈相反的變化關(guān)系。張茜等[11]認(rèn)為歐亞春季積雪面積可以影響東北上空500 hPa位勢(shì)高度，進(jìn)而對(duì)東北地區(qū)的夏季氣溫產(chǎn)生影響。Tao 等[12]對(duì)發(fā)生在2018年7月底—8月初我國東北地區(qū)的極端高溫事件研究后發(fā)現(xiàn)，西北太平洋副熱帶高壓（簡稱西太副高）的西伸北跳與南亞高壓的位置東伸導(dǎo)致的東北地區(qū)上空的反氣旋異常，是此次高溫事件的主要成因。另外，鄭維忠等[13]指出熱帶西太平洋暖池和中緯西太平洋的前期海溫變化與東北地區(qū)夏季氣溫有著密切聯(lián)系。

前人對(duì)東北地區(qū)溫度變化研究主要集中于三個(gè)方面：一是近地面氣溫的變化趨勢(shì)；二是站點(diǎn)高溫日數(shù)的分布特征；三是高溫與環(huán)流變化之間的關(guān)系描述。盡管前人已對(duì)東北地區(qū)的溫度變化特征有了較廣泛的研究，但是對(duì)大幅度偏離氣候態(tài)的高強(qiáng)度、大范圍和持續(xù)性的區(qū)域極端增暖和降溫事件的分析討論較少。尹小剛等[14]的研究表明高溫是影響東北主要農(nóng)作物玉米產(chǎn)量的主要?dú)夂蝻L(fēng)險(xiǎn)之一，東北玉米全生育期內(nèi)的高溫與玉米氣象單產(chǎn)之間均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，玉米營養(yǎng)生長期（5—6月）和生育后期（9—10月）的高溫風(fēng)險(xiǎn)要高于花期（7—8月）。因此，本文研究1980—2019年夏季半年（5—10月）在我國東北及鄰近地區(qū)的高強(qiáng)度、大范圍和持續(xù)性的極端暖事件，探究地面極端暖事件對(duì)應(yīng)的對(duì)流層大氣擾動(dòng)指示信號(hào)及其前期演變規(guī)律，為極端暖事件的中期預(yù)報(bào)提供參考。本文在第2 部分介紹資料和方法，第3 部分給出發(fā)生在我國東北及鄰近地區(qū)的高強(qiáng)度、大范圍和持續(xù)性的極端暖事件個(gè)例的統(tǒng)計(jì)時(shí)空特征，第4部分分析極端暖事件與大氣環(huán)流之間的關(guān)系，第5部分是本文的結(jié)論和討論。

2 資料和方法

本文使用的日均地表溫度是美國國家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA）下屬國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）和美國大氣研究中心（National Center for Atmospheric Research，NCAR）提供的逐日2.5 °×2.5 °格點(diǎn)再分析資料[15]。為驗(yàn)證該再分析資料的準(zhǔn)確性，本文同時(shí)使用了中國氣象局基于全國國家級(jí)臺(tái)站（基本、基準(zhǔn)和一般站）的氣溫觀測(cè)資料同化的中國地面氣溫0.5 °×0.5 °格點(diǎn)數(shù)據(jù)集。利用兩種資料對(duì)1980—2019年暖事件的對(duì)比，分析發(fā)現(xiàn)暖事件在中國區(qū)域內(nèi)的分布是一致的（圖1）。考慮到暖事件的空間范圍會(huì)超越站點(diǎn)資料區(qū)域，為便于計(jì)算暖事件的覆蓋面積，本研究中取用了NCEP/NCAR再分析資料。

圖1 兩種資料對(duì)東北暖事件期間地表溫度距平（等值線和陰影，4 ℃間隔）的比較

大氣環(huán)流再分析數(shù)據(jù)使用的是NCEP/NCAR Reanalysis 2 提供的 2.5 °×2.5 °格點(diǎn)資料[16]，有 17個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣壓層次，從1 000 hPa 至10 hPa。本文主要分析的大氣變量是：海平面氣壓、位勢(shì)高度、溫度和水平風(fēng)場(chǎng)。氣候場(chǎng)的計(jì)算使用了1981—2010年共30年的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)變量的擾動(dòng)（距平）值為日平均原始值與對(duì)應(yīng)日30年平均氣候值的差值[17]。

目前，已有多種關(guān)于極端高溫日的定義方式。其中，我國氣象部門利用的是極端高溫日標(biāo)準(zhǔn)，即日最高氣溫大于或等于 35 ℃[18-19]。Gong 等[20]和梁梅等[21]采用的是百分位閾值法，通常取95 或者90 百分位。同時(shí)，也有研究利用原始擾動(dòng)（即距平）和標(biāo)準(zhǔn)化擾動(dòng)描繪高溫事件[22]，原始場(chǎng)擾動(dòng)可以很好地反映偏離瞬變氣候態(tài)的天氣現(xiàn)象，且對(duì)垂直擾動(dòng)結(jié)構(gòu)的刻畫更加準(zhǔn)確，可以很好地指示地面上發(fā)生的極端天氣，而標(biāo)準(zhǔn)化的擾動(dòng)能夠反映事件相對(duì)歷史事件的強(qiáng)度[23]。為更合理地篩選偏離氣候態(tài)較大的極端增暖事件，本文采用Shi等[24]的定義，綜合考慮日平均溫度異常的強(qiáng)度、覆蓋面積和持續(xù)時(shí)間等指標(biāo)來確定夏半年的暖事件。本文中選取的中國東北及其鄰近區(qū)域范圍是115～135 °E，37.5～55.0 °N。為客觀識(shí)別出偏離氣候態(tài)幅度大且影響范圍廣的極端事件，本文暖事件的選取需同時(shí)滿足兩個(gè)條件：（1）日均溫度擾動(dòng)大于等于7 ℃，且達(dá)到此閾值的覆蓋面積超過50 萬平方千米；（2）持續(xù)天數(shù)達(dá)到5天以上，中間至多間斷一天。暖事件期間某天的增暖強(qiáng)度定義為該日暖事件覆蓋區(qū)域的溫度擾動(dòng)平均值與覆蓋面積之積（單位：105km2·℃）。綜合強(qiáng)度指標(biāo)是整個(gè)暖事件持續(xù)期間內(nèi)逐日增暖強(qiáng)度之和（單位：105km2·℃）。

3 時(shí)空特征

3.1 時(shí)間分布特征

根據(jù)上節(jié)的定義，本文篩選出1980—2019年40年夏半年（5—10月）的暖事件共計(jì)16個(gè)（表1）。統(tǒng)計(jì)顯示，1980年代沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的暖事件，1990年代有 2 次，2000年代有 5 次，2010年代多達(dá) 9 次暖事件，占到了40年以來總事件的50%以上。因此，該地區(qū)的暖事件呈現(xiàn)出年代際增多的變化趨勢(shì)，特別是最近3年，每年都有2 次暖事件發(fā)生，占到了總事件數(shù)的近40%。綜合強(qiáng)度指標(biāo)最強(qiáng)的4次事件都是發(fā)生在最近10年中，表明極端暖事件的強(qiáng)度也在近年來有所增強(qiáng)。這與Zheng 等[25]的研究結(jié)果一致，表明2017年和2018年整個(gè)北半球都經(jīng)歷了異常的暖夏，各地極端高溫事件頻發(fā)。

表1 中國東北及鄰近地區(qū)1980—2019年夏半年極端暖事件

從發(fā)生暖事件的月份來看，5—6月和9—10月是發(fā)生極端暖事件更為頻繁的月份，其中5—6月7 次；9—10月8 次，占到了所有事件的90%以上，而傳統(tǒng)意義上的夏季（7—8月），只發(fā)生了一次偏離氣候均值超過7 ℃的極端暖事件。這主要是由于7—8月的高溫事件中日均溫度擾動(dòng)很少可以大范圍地達(dá)到本文的選取標(biāo)準(zhǔn)，以及東北區(qū)域氣候態(tài)的逐日標(biāo)準(zhǔn)差變化形態(tài)有關(guān)，也與李娜等[26]的研究一致。從持續(xù)時(shí)間來看，所選事件差異不大，均為5～8天，平均為6.3天。5—6月和9—10月是東北地區(qū)的兩個(gè)過渡季節(jié)，如此大幅度的增暖事件會(huì)對(duì)農(nóng)作物造成大的傷害，所以是值得分析的。

圖2 為近40年中綜合強(qiáng)度最強(qiáng)的前3個(gè)暖事件在夏半年的平均強(qiáng)度、覆蓋范圍和相鄰兩天異常中心之間距離的時(shí)間序列。三次極端暖事件分別發(fā)生在 2010年 6月 23—29日，2019年 9月 25日—10月 2日和 2018年 5月 28日—6月 3日（粉紅色陰影區(qū)域）。三個(gè)夏半年事件的最大區(qū)域溫度擾動(dòng)均值都接近或超過10 ℃。2010年和2019年的較強(qiáng)暖事件中最大單日覆蓋面積達(dá)到2×106km2，占所研究區(qū)域面積的一半。2010年發(fā)生了2 次較強(qiáng)的暖事件，增暖覆蓋范圍大于5.0×105km2的天數(shù)有23天，其中有14天達(dá)到了暖事件標(biāo)準(zhǔn)；兩次暖事件期間（填色）的異常中心移動(dòng)均不明顯（圖2a）。2019年增暖覆蓋大于 5.0×105km2的范圍有 22 天，同樣有14 天達(dá)到暖事件強(qiáng)度，兩次暖事件（填色）發(fā)生在9月下旬—10月（圖2b）。另外，這兩次極端暖事件期間，溫度異常中心的移動(dòng)是比較明顯的。2018年的兩次暖事件（填色）分別發(fā)生在5月和10月，增暖覆蓋范圍大于5.0×105km2的天數(shù)高達(dá)28天；2018年的整個(gè)5月溫度都是持續(xù)的正異常，超過7 ℃的天數(shù)占比高達(dá)80%（圖2c），這一植物生長季的高溫對(duì)東北地區(qū)的生產(chǎn)和生活等方面會(huì)造成極大的影響。5月中上旬增暖的異常中心移動(dòng)比較明顯，但月末的暖事件移動(dòng)得不明顯。

為表明東北地區(qū)近40年極端暖事件的整體演變規(guī)律，本文進(jìn)一步分析極端暖事件綜合強(qiáng)度的年際變化（圖3）。該結(jié)果清晰地展示了研究區(qū)域夏季極端暖事件的逐年累積強(qiáng)度呈現(xiàn)出顯著增強(qiáng)的趨勢(shì)，這一結(jié)果與秦玉琳等[6]和張英華等[8]的研究一致。其中，1980 和1990年代極端事件的累積強(qiáng)度明顯較本世紀(jì)偏弱，主要原因是上世紀(jì)發(fā)生極端暖事件的頻次較少。2010年為40年來強(qiáng)度最強(qiáng)的一年，由于在該年夏季發(fā)生了兩次高強(qiáng)度的極端事件。另外，2019、2018、2017年分別位于累積強(qiáng)度的2、3、4位，且累積強(qiáng)度逐年增強(qiáng)。盡管這3年中每年也有兩次極端暖事件發(fā)生，但是其強(qiáng)度偏弱，導(dǎo)致累積強(qiáng)度弱于2010年。2010年夏天也是西歐發(fā)生強(qiáng)烈熱浪和莫斯科持續(xù)性森林大火的夏季[27]。

3.2 空間分布特征

圖4 為上述三次最強(qiáng)暖事件中增暖覆蓋面積最大日的地表溫度擾動(dòng)的水平分布。三次東北地區(qū)出現(xiàn)的暖事件只是更大范圍上暖事件的部分。其中，2010年6月26日溫度擾動(dòng)達(dá)到10 ℃以上的區(qū)域東西貫穿了研究區(qū)域的北部并向西延伸到了蒙古中部，同期新疆大部地區(qū)和西西伯利亞地區(qū)正在經(jīng)歷大范圍的低溫過程，華中、華南地區(qū)沒有明顯的溫度異常信號(hào)（圖4a）。在2019年9月27日（圖4b），東北的溫度擾動(dòng)最大中心值達(dá)到14 ℃以上，溫度正異常一直向西延伸穿過蒙古到達(dá)中亞地區(qū)，在新疆西部形成了兩個(gè)正溫度擾動(dòng)值大于10 ℃的中心，而正溫度擾動(dòng)超過6 ℃的地區(qū)占了研究區(qū)域的 2/3。在2018年 6月 1日（圖 4c），東北地區(qū)的溫度正異常和西北地區(qū)的低溫異常形成了偶極子型分布。通過對(duì)三次最強(qiáng)事件的個(gè)例分析表明，盡管它們?cè)跂|北及周邊地區(qū)展示出一致的強(qiáng)增暖特征，但在其它周圍地區(qū)的冷暖異常的具體分布是顯著不同的，這也表現(xiàn)出每個(gè)暖事件的特殊性。

圖4 綜合強(qiáng)度前三個(gè)事件中增暖覆蓋面積最大日2010年6月26日（a）、2019年9月27日（b）和2018年6月1日（c）的地表溫度距平（填色及等值線，單位：℃）

4 環(huán)流特征

為了考察所選極端暖事件對(duì)應(yīng)的大氣環(huán)流特征，本文首先合成分析了所有16個(gè)極端暖事件中增暖覆蓋面積最大日的海平面氣壓和近地面風(fēng)場(chǎng)的特征。從原始場(chǎng)的結(jié)果(圖5a)看，東北區(qū)域以偏南風(fēng)為主導(dǎo)，在新疆北部為一個(gè)閉合的高壓系統(tǒng)，而在北太平洋，主要的環(huán)流系統(tǒng)為阿留申低壓和西太副高。從合成的海平面氣壓距平場(chǎng)（圖5b）可以看到，研究區(qū)域西北部是顯著的低壓擾動(dòng)，東側(cè)日本海至西北太平洋的海上高壓明顯增強(qiáng)，兩個(gè)異常環(huán)流系統(tǒng)之間的東北區(qū)域受異常偏南風(fēng)控制。南風(fēng)帶來的暖平流使研究區(qū)域地表增溫明顯（圖5c）。在北太平洋，阿留申低壓顯著增強(qiáng)，副高主體的強(qiáng)度變化并不明顯。

圖5 所有16次暖事件中最大覆蓋日的合成海平面氣壓（藍(lán)色等值線，間隔2 hPa）和10 m風(fēng)（箭頭）（a），海平面氣壓距平（填色及等值線，間隔2 hPa）和10 m風(fēng)距平（b），925 hPa溫度平流（填色，間隔1×10-5 ℃/s）和風(fēng)（箭頭）（c）

為進(jìn)一步揭示不同垂直層次的環(huán)流特征，本文進(jìn)一步展示了 250 hPa、500 hPa 和 850 hPa 的大氣異常環(huán)流形勢(shì)（圖6）。在東北地區(qū)，位勢(shì)高度呈現(xiàn)超過180 gpm 的顯著正異常，該正異常自對(duì)流層低層一直延伸至對(duì)流層高層，且在250 hPa 最強(qiáng)。該異常高壓伴隨異常的下沉氣流，對(duì)應(yīng)的晴好天氣有利于更多的短波輻射進(jìn)入中低層大氣并加熱地表。另外，該環(huán)流特征下大氣的絕熱增溫顯著。高壓脊系統(tǒng)在整個(gè)對(duì)流層建立和維持，呈現(xiàn)準(zhǔn)正壓結(jié)構(gòu)，但隨高度有一定程度的西傾，有利于極端暖事件的形成。在其東側(cè)，阿留申低壓在整個(gè)對(duì)流層中也顯著增強(qiáng)，但該特征在對(duì)流層低層表現(xiàn)更為明顯。西太副高則退居海上，對(duì)我國東部的影響有所減?。▓D6c）。暖事件開始日850 hPa的風(fēng)場(chǎng)、溫度場(chǎng)合成結(jié)果（圖6c）顯示研究區(qū)域西側(cè)及其西南地區(qū)于開始日受暖脊控制，偏南風(fēng)帶來的暖平流使研究區(qū)域開始增溫。暖事件期間，南風(fēng)持續(xù)至結(jié)束日，槽線靠近研究區(qū)域，偏北風(fēng)帶來的冷平流使得暖事件結(jié)束（圖6f）。從高層的急流特征來看，極端暖事件發(fā)生時(shí)，急流開始加強(qiáng)并東移（圖6a），中心強(qiáng)度超過40 m/s。本文研究的東北區(qū)域位于高空急流入口區(qū)的左側(cè)，次級(jí)環(huán)流有利于該區(qū)域下沉氣流加強(qiáng)（圖7a），通過絕熱增溫和增加短波輻射，進(jìn)而引起地表增暖。此后，隨著事件的發(fā)展，高空急流緩慢自西往東移動(dòng)，研究區(qū)域也逐漸由下沉氣流逐漸轉(zhuǎn)為上升氣流控制（圖7b）。

圖6 所有16次暖事件開始日的合成分析

圖7 所有16次暖事件沿47.5 °N垂直速度距平（填色，正值為下沉氣流，單位：Pa/s）事件開始日（a）和事件結(jié)束日（b）的合成分析

為進(jìn)一步展示東北地區(qū)夏半年暖事件在對(duì)流層-平流層的溫-壓擾動(dòng)配置，圖8 首先以三次最強(qiáng)的極端暖事件為例，分別沿區(qū)域中心125 °E 和47.5 °N 給出了高度和溫度距平的垂直剖面圖。整體來看，極端暖事件發(fā)生的東北及鄰近地區(qū)從大氣低層向上到平流層都是正的高度異常，在其北側(cè)高緯度地區(qū)伴有一個(gè)強(qiáng)度較弱的低壓擾動(dòng)，二者在經(jīng)向上構(gòu)成一對(duì)高度場(chǎng)的偶極子分布（圖8a～8c）。極端暖事件的強(qiáng)度越強(qiáng)，高度擾動(dòng)的中心強(qiáng)度越大，其垂直方向的位置也略有偏高。不僅如此，正高度擾動(dòng)中心的下方為正溫度異常、上方為負(fù)溫度異常，負(fù)高度擾動(dòng)中心與之相反，這也表明該溫-壓擾動(dòng)的配置符合靜力平衡，與Shi等[24]和Chen 等[22]的結(jié)果一致。在東西方向，最強(qiáng)暖事件的最大增暖覆蓋日發(fā)生在2010年6月26日，東北地區(qū)的高壓擾動(dòng)從地面一直向上延伸到了平流層中上層，高度正擾動(dòng)和溫度正擾動(dòng)?xùn)|西跨越了80 多個(gè)經(jīng)度（圖8d）。高度擾動(dòng)中心在200 hPa 附近，數(shù)值達(dá)到了300 gpm 以上，溫度正擾動(dòng)在對(duì)流層下層更為顯著，中心強(qiáng)度超過12 ℃，且該高值區(qū)一直延伸到地面。2019年9月27日高度擾動(dòng)中心在250 hPa 附近，中心數(shù)值為250 gpm 以上，850 hPa 形成一個(gè)高溫?cái)_動(dòng)中心，位于120 °E附近，強(qiáng)度達(dá)到了15 ℃以上（圖8b、8e）。2018年6月1日，高壓擾動(dòng)和高溫?cái)_動(dòng)緯向控制的范圍都相對(duì)較小，高度擾動(dòng)的強(qiáng)度也較弱，溫度擾動(dòng)中心位于850 hPa附近，強(qiáng)度也可達(dá)到12 ℃。

圖8 三個(gè)最強(qiáng)暖事件中覆蓋面積最大日分別沿125 °E（a～c）和47.5 °N（d～f）高度距平（紅藍(lán)等值線，50 gpm間隔）和溫度距平（填色和白色等值線，3 ℃間隔）的垂直剖面

為驗(yàn)證上述溫-壓擾動(dòng)配置的魯棒性，本文進(jìn)一步利用合成分析探究了所有16個(gè)暖事件沿125 °E 和和 47.5 °N 的高度和溫度距平的垂直剖面（圖9）。當(dāng)極端暖事件在東北地區(qū)發(fā)生時(shí)，異常的高壓系統(tǒng)覆蓋了從對(duì)流層低層到平流層中上層的整個(gè)氣柱，擾動(dòng)中心位于250 hPa附近。在高度中心的下方為異常暖氣柱，該溫度異常向下延伸至地面，有利于地面極端暖事件的觸發(fā)。暖中心位于850 hPa 附近，強(qiáng)度超過9 ℃；在高度中心的上方則為冷異常，該溫-壓擾動(dòng)配置滿足靜力平衡關(guān)系。在合成場(chǎng)上，盡管異常高壓北側(cè)的低壓系統(tǒng)仍然存在，但是統(tǒng)計(jì)上并不顯著。在東西方向上，異常高壓的跨度超過70個(gè)經(jīng)度，與圖8 的結(jié)果一致。

圖9 所有16次暖事件沿125 °E和47.5 °N高度距平（紅藍(lán)等值線，20 gpm間隔）和溫度距平（填色及白色等值線，3 ℃間隔）垂直剖面的合成分析。字母H和L分別為高度異常正、負(fù)中心;字母W和C分別為溫度異常正、負(fù)中心。

本文進(jìn)一步以250 hPa高度擾動(dòng)和500 hPa溫度擾動(dòng)為例對(duì)上述擾動(dòng)環(huán)流形勢(shì)的演變進(jìn)行合成分析（圖10）。結(jié)果表明最大覆蓋日的前10 天正位勢(shì)高度擾動(dòng)信號(hào)在亞歐交界處開始生成。在超前8～10 天，正高度擾動(dòng)的影響范圍較廣，但是中心結(jié)構(gòu)并不明顯。當(dāng)超前第6天時(shí)，擾動(dòng)中心到達(dá)蒙古北部區(qū)域，且逐漸加強(qiáng)并閉合，中心結(jié)構(gòu)越來越明顯（圖10c）。隨著事件進(jìn)一步發(fā)展，擾動(dòng)高壓中心在峰值日位于東北區(qū)域內(nèi)且強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)（圖10f）。當(dāng)峰值日過后，該高壓系統(tǒng)東移入海，強(qiáng)度也逐漸減弱，與之伴隨的暖事件也逐漸消失。

圖10 所有16次暖事件的250 hPa位勢(shì)高度擾動(dòng)（填色）和500 hPa溫度擾動(dòng)（紅藍(lán)等值線、間隔1 ℃）隨時(shí)間的演變

圖11 展示了所有16 次暖事件的250 hPa 高度擾動(dòng)信號(hào)的傳播路徑。其中，開始于2012年5月8日的暖事件（序號(hào)10），其250 hPa的擾動(dòng)信號(hào)可提前8 天追蹤到；其他15 次暖事件的擾動(dòng)信號(hào)都可提前10 天及以上日數(shù)追蹤到。9 次暖事件傳播路徑自西向東，5次是從西北向東南方向傳播影響東北地區(qū)（圖中編號(hào)分別為1、4、7、14、16），4 次起始于歐洲地區(qū)。另一方面，從擾動(dòng)信號(hào)來源所在的緯帶看，10次暖事件擾動(dòng)信號(hào)起始于中緯度地區(qū)，6 次起始于高緯度地區(qū)。有5 次暖事件的擾動(dòng)信號(hào)先移動(dòng)到東北地區(qū)北側(cè)的高緯度地區(qū)，再南下影響東北地區(qū)（圖11虛線路徑所示）。

5 總結(jié)和討論

本文研究了中國東北及鄰近地區(qū)（115～135 °E，37.5～55.0 °N）自 1980—2019年（共 40年）夏半年（5—10月）的暖事件?；趶?qiáng)度、覆蓋范圍和持續(xù)時(shí)間的綜合定義，本文共篩選出16次極端暖事件。結(jié)果表明：東北地區(qū)的暖事件呈現(xiàn)出一定的年際和年代變化，近年來其發(fā)生頻率有所增加；從強(qiáng)度來看，最強(qiáng)的三次事件均發(fā)生在近10年，分別為2010年 6月 23—29日、2019年 9月 25日—10月 2日和 2018年 5月 28日—6月 3日。從極端暖事件的月份來看，5—6月和9—10月是發(fā)生暖事件更為頻繁的月份，有7 次極端暖事件發(fā)生在5—6月；8 次事件發(fā)生在9—10月，占到了所選事件的50%。本文綜合利用日平均溫度的暖振幅、覆蓋面積以及持續(xù)時(shí)間等指標(biāo)計(jì)算極端暖事件累積強(qiáng)度的年際變化，發(fā)現(xiàn)東北地區(qū)夏半年極端暖事件呈現(xiàn)出顯著增強(qiáng)和增多的趨勢(shì)，這與秦玉琳等[6]的研究結(jié)果一致。

從大氣環(huán)流角度，極端暖事件期間東北區(qū)域的表層大陸低壓發(fā)展，東側(cè)西北太平洋上的海上高壓增強(qiáng)，二者之間的區(qū)域受異常偏南風(fēng)控制，南風(fēng)帶來的暖平流使東北地區(qū)地表顯著增溫。在對(duì)流層內(nèi)，位勢(shì)高度異常呈現(xiàn)顯著的正異常，該異常自對(duì)流層低層一直延伸至平流層，且在250 hPa附近最強(qiáng)。極端暖事件的強(qiáng)度越強(qiáng)，高度擾動(dòng)的中心強(qiáng)度越大，其位置也略有偏高。高壓脊系統(tǒng)在整個(gè)對(duì)流層建立和維持，呈現(xiàn)準(zhǔn)正壓結(jié)構(gòu)，但隨高度有一定程度的西傾，其伴隨的下沉氣流通過影響短波輻射和絕熱增溫作用導(dǎo)致極端暖事件的形成。正高度擾動(dòng)中心的下方為正溫度異常，該異常暖氣柱可自對(duì)流層上層向下延伸至地表，暖中心位于850 hPa 附近；高度中心的上方則為冷異常，該溫-壓擾動(dòng)配置滿足靜力平衡關(guān)系。從高層的急流特征來看，事件發(fā)生時(shí)，東北區(qū)域位于急流入口區(qū)的左側(cè)，該區(qū)域也有利于下沉氣流的發(fā)生。

在預(yù)報(bào)意義上，本文對(duì)16次暖事件的250 hPa高度擾動(dòng)信號(hào)的傳播路徑進(jìn)行了追蹤。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，除了開始于2012年5月8日的暖事件250 hPa的擾動(dòng)信號(hào)可提前8 天追蹤到，其他15 次暖事件的擾動(dòng)信號(hào)都可提前10 天或者10 天以上追蹤到。另外，超過60%的暖事件擾動(dòng)信號(hào)起始于中緯度地區(qū)，接近30%的擾動(dòng)信號(hào)先移動(dòng)到東北地區(qū)北側(cè)的高緯度地區(qū)，再南下影響東北地區(qū)。從中期模式產(chǎn)品中獲取擾動(dòng)信號(hào)也是一種模式產(chǎn)品的解釋應(yīng)用。當(dāng)前中期模式可以提前7～10 天預(yù)報(bào)出對(duì)流層大氣中的環(huán)流形勢(shì)[22]，便可能從中提前7～10天提取出暖事件的早期信號(hào)。

盡管本文的研究結(jié)果對(duì)豐富東北地區(qū)乃至中緯度地區(qū)極端暖事件的認(rèn)識(shí)有所貢獻(xiàn)，但仍有一系列問題值得進(jìn)一步深入研究。其中，北極海冰對(duì)東北地區(qū)夏季極端暖事件的作用是一個(gè)非常有意義的問題，其影響的季節(jié)性、物理過程和海冰關(guān)鍵區(qū)均是值得探討的。