摘要 2021年7—8月中國東部雨帶演變特征與氣候平均季風(fēng)北推進(jìn)程存在顯著差異。其中，7月降水正異常中心位于江淮-華北地區(qū)，8月則南移至華中地區(qū)。2021年中國東部降水異常偏多且存在月際差異主要與7（8）月西北太平洋副熱帶高壓（西太副高）偏北偏東（偏南偏西）、東亞副熱帶西風(fēng)急流偏北（偏南）以及南亞高壓持續(xù)東伸相關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步研究表明，熱帶對流的活躍位置和北大西洋的增暖加強(qiáng)是影響其降水中心南移的主要原因。2021年7月熱帶大氣低頻振蕩（MJO）在海洋性大陸地區(qū)活躍對應(yīng)其熱帶海洋性大陸對流異常偏強(qiáng)，激發(fā)北傳的類太平洋-日本（PJ）型遙相關(guān)波列，使得西太副高偏北偏東，有利于西北太平洋水汽在江淮-華北地區(qū)輻合，導(dǎo)致其降水偏多。8月，新發(fā)展MJO在熱帶印度洋上空對流異常持續(xù)偏強(qiáng)，加強(qiáng)局地經(jīng)向環(huán)流，使得中國35°N以南至西北太平洋地區(qū)出現(xiàn)異常下沉運(yùn)動，有利于西太副高南移西伸。此外，2021年8月北大西洋海溫（SST）異常偏暖激發(fā)對流層高層向東南傳播的Rossby波，有利于南亞高壓加強(qiáng)和東亞副熱帶西風(fēng)急流加強(qiáng)南移。因此，8月降水中心南移至華中地區(qū)。CFSv2預(yù)測系統(tǒng)（6月起報）結(jié)果能預(yù)測7月江淮-華北大部分地區(qū)降水偏多，但預(yù)測的8月華中南部地區(qū)降水偏少與實況相反。這可能是由于模式能夠較好再現(xiàn)7月海洋性大陸熱帶對流活動影響江淮-華北地區(qū)降水的過程，但不能預(yù)測2021年8月熱帶印度洋對流活動和北大西洋海溫異常偏暖對華中地區(qū)降水的影響。

關(guān)鍵詞7—8月中國東部極端降水;月際演變和差異;CFSv2可預(yù)測性;環(huán)流異常;熱帶對流和MJO;北大西洋海溫

2021年7—8月中國東部雨帶呈現(xiàn)七月北上八月南撤的演變特征，與氣候平均季風(fēng)北推進(jìn)程存在顯著差異。其中，2021年7月河南發(fā)生特大暴雨過程，8月長江流域出現(xiàn)極強(qiáng)洪澇災(zāi)害，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。已有研究針對2020年和2021年超強(qiáng)江淮梅雨、2021年7月河南暴雨過程開展系統(tǒng)和深入的分析（劉蕓蕓和丁一匯，2020;Cheng et al.，2022;Zhao et al.，2022），但對2021年7—8月中國東部降水異常月際演變成因和機(jī)制及其可預(yù)測性研究相對較少。此外，2021年7—8月中國東部降水異常月際演變特征導(dǎo)致該年夏季季節(jié)平均降水和月際尺度降水預(yù)測更為復(fù)雜和困難。因此，研究2021年7—8月中國東部極端降水月際演變成因及可預(yù)測性十分重要。

作為東亞夏季風(fēng)的重要組成部分，西北太平洋副熱帶高壓（以下簡稱西太副高）、南亞高壓和東亞副熱帶西風(fēng)急流是東亞地區(qū)夏季降水的重要影響因子（Tao and Chen，1987;Chang et al.，2000a，b;Zhou and Yu，2005;魏維等，2012;陸日宇等，2013;Wang et al.，2023）。當(dāng)夏季西太副高位置偏南偏西（偏北偏東），長江流域降水偏多（少），華北地區(qū)降水偏少（多）（Li et al.，2017;Zhao et al.，2022）。此外，南亞高壓位置偏北（南）時，華北地區(qū)降水偏多（少），長江流域降水偏少（多）（魏維等，2012）。東亞副熱帶西風(fēng)急流異常偏南時，長江中下游地區(qū)降水偏多，華北地區(qū)降水異常偏少（李崇銀等，2004;Zhang et al.，2006;楊蓮梅和張慶云，2008;陸日宇等，2013）。

熱帶中東太平洋海溫（SST）、熱帶印度洋海溫以及北大西洋海溫等外強(qiáng)迫系統(tǒng)通過影響大氣環(huán)流進(jìn)而影響東亞夏季降水。其中，El Ni?o衰減年的夏季西北太平洋存在反氣旋性環(huán)流異常，影響東亞夏季風(fēng)強(qiáng)度和中國東部夏季降水異常（Wang et al.，2000;Li et al.，2011，2017;Xie et al.，2016）。此外，當(dāng)夏季熱帶印度洋表現(xiàn)為全區(qū)一致增暖時，可以激發(fā)東傳至熱帶西太平洋的開爾文波，一方面引起西北太平洋異常反氣旋的加強(qiáng)和維持（Xie et al.，2016;Tang et al.，2021;Zhu et al.，2023）;另一方面，改變西北太平洋上空對流活動，激發(fā)太平洋-日本（Pacific-Japan，PJ）型遙相關(guān)波列影響東亞副熱帶西風(fēng)急流向南（北）移動，導(dǎo)致長江中下游地區(qū)降水增加（減少）（Qu and Huang，2012;Zhou et al.，2021）。此外，前期和同期的北大西洋海溫異?？梢约ぐl(fā)從北大西洋向東延伸至東亞的大氣波列，從而調(diào)制東亞夏季風(fēng)和降水（Li and Ruan，2018;Zhang et al.，2022;Li et al.，2023）。

受東亞夏季風(fēng)向北推進(jìn)的影響，中國東部夏季雨帶存在顯著的季節(jié)內(nèi)變化特征（Wu and Wang，2001）。5月上旬至中旬中國華南地區(qū)前汛期，5月下旬至7月中旬長江流域梅雨，7月下旬至8月上旬，雨帶位于中國北部、朝鮮和西太平洋西部地區(qū)（Ding，2004;Ding and Chan，2005）。東亞夏季風(fēng)主要呈現(xiàn)10～20 d和30～60 d兩類大氣季節(jié)內(nèi)振蕩的特征，其中30～60 d振蕩的貢獻(xiàn)較大（Lau et al.，1988;朱乾根和楊松，1989;Wang et al.，2016）。一般認(rèn)為，10～20 d季節(jié)內(nèi)振蕩與中緯度西風(fēng)帶中的大氣羅斯貝波東傳有關(guān)（Yang et al.，2010;Hu et al.，2016），而30～60 d季節(jié)內(nèi)振蕩與夏季MJO北傳有關(guān)（Zhang，2005;Lee et al.，2013;Li，2014）。此外，夏季熱帶印度洋的對流增強(qiáng)和中國南海至西太平洋的對流抑制會激發(fā)北傳的PJ型羅斯貝波列，在南海北部和北太平洋西部對流層低層引起異常反氣旋，中國北部則為異常氣旋，有利于西太副高西移和加強(qiáng)，造成長江流域和華北地區(qū)降水偏多，而華南地區(qū)降水偏少，反之亦然（Li et al.，2018;Shao et al.，2018;Hao et al.，2020;Zhou and Li，2022）。

已有研究表明，西太副高和臺風(fēng)“煙花”攜帶的大量水汽對2021年7月17—22日河南特大暴雨有重要的影響（Nie and Sun，2022）。其中，菲律賓海熱帶對流活動激發(fā)的PJ波列導(dǎo)致7月西太副高北移，使得河南省上空受東移的低渦控制。同時，在臺風(fēng)“煙花”的配合下有利于水汽在河南上空快速積累（張霞等，2021;Zhou et al.，2022;Hu et al.，2023）。2021年8月，長江流域出現(xiàn)強(qiáng)降水，形成持續(xù)時間較長的“倒黃梅”天氣。這可能與前冬北大西洋SST增暖引起的東北亞地區(qū)異常負(fù)相對渦度和MJO調(diào)制的西太副高增強(qiáng)南移相聯(lián)（Peng et al.，2022;Zhao et al.，2022）。基于此，本文針對2021年7—8月中國東部極端降水月際演變的成因和機(jī)制及其可預(yù)測性開展研究，期望為中國極端降水月際-季節(jié)氣候預(yù)測提供基礎(chǔ)。

1 數(shù)據(jù)與方法

本文使用的資料主要包括：逐日格點(diǎn)降水?dāng)?shù)據(jù)集CN05.1（吳佳和高學(xué)杰，2013），水平分辨率為0.25°×0.25°;歐洲中期天氣預(yù)報中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts）提供的第五代再分析資料（ERA5;Hersbach et al.，2020），包括位勢高度、溫度、緯向風(fēng)、經(jīng)向風(fēng)和比濕，垂直層次為1～1 000 hPa共37層，水平分辨率為2.5°×2.5°;英國氣象局Hadley中心提供的海溫數(shù)據(jù)，水平分辨率為1°×1°（Rayner et al.，2003）。向外長波輻射（Outgoing Longwave Radiation，OLR）是由NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）提供，水平分辨率2.5°×2.5°。熱帶大氣季節(jié)內(nèi)振蕩（Madden-Julian Oscillation，MJO）指數(shù)資料，采用澳大利亞氣象局提供的RMM實時多變量MJO指數(shù)（All-Season Real-Time Multivariate MJO index;Wheeler and Hendon，2004）。本文研究時段為1979—2021年，其中氣候態(tài)選取1979—2020年。文中各變量異常值分別由距平和月際差異表示，其中距平值是2021年與氣候態(tài)的差值，月際差異表示為8月與7月的差值。

CFSv2（Climate Forecast System，version 2）是全球海-陸-氣-海冰全耦合的氣候預(yù)測系統(tǒng)，其由1982—2010年回報試驗和2011—2021年實時預(yù)測組成，水平分辨率為1°×1°。為了評估氣候模式對2021年中國7—8月降水月際演變過程的預(yù)測能力，本文選取CFSv2每年6月預(yù)測的7月和8月的降水、大氣環(huán)流和海溫數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。為了便于評估模式的預(yù)測能力，本文采用雙線性插值，將模式資料插值成與觀測資料相同的分辨率。

本文采用Takaya and Nakamura（2001）的水平波活動通量（WAF）和整層積分水汽輸送通量（Sun et al.，2011）診斷大氣波動和水汽變化。

其中：g為重力加速度;q為比濕;ps是地表氣壓;pt是上邊界氣壓（pt=300 hPa）;p為氣壓;V=（u，v）表示矢量風(fēng)，u和v分別為緯向和經(jīng)向分量，水汽的垂直積分是從地面到300 hPa層。

2 2021年盛夏中國東部極端降水及月際演變特征和相關(guān)大氣環(huán)流

較1979—2020年氣候平均態(tài)而言，2021年7月中國東部雨帶偏北，降水正異常中心位于江淮-華北地區(qū)（圖1a），其中該區(qū)域（112°～122°E，30°～42°N）平均降水距平為1979年以來歷史第一位（圖1d）。8月中國東部雨帶南移至華中地區(qū)（圖1b），該區(qū)域（105°～120°E，27°～35°N）平均降水距平為1979年以來歷史第二位（圖1e）。2021年7—8月中國東部降水的月際差異（8月減去7月）顯示，相對于7月，江淮及其以北地區(qū)降水減少而以南地區(qū)降水增加（圖1c）。2021年7—8月降水月際演變不同于氣候態(tài)的季風(fēng)北推進(jìn)程，因此本文從距平異常和月際差異角度開展研究。

首先，相對氣候平均態(tài)，2021年7月西太副高整體偏北偏東（圖3a），對流層低層出現(xiàn)類PJ型遙相關(guān)負(fù)位相分布，對應(yīng)中國東南沿海和日本地區(qū)對流層低層分別為氣旋性和反氣旋性環(huán)流異常（圖2a），偏東低空氣流有利于將西北太平洋地區(qū)的暖濕水汽輸送至江淮-華北地區(qū)（圖2b）。在對流層中層，歐洲西部、中國北方以及俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)存在位勢高度正異常，歐亞中高緯環(huán)流經(jīng)向度偏?。▓D3a），同時200 hPa東亞副熱帶西風(fēng)急流出口區(qū)的急流軸較氣候態(tài)偏北（圖3b）。在此環(huán)流形勢下，高緯冷空氣僅能輸送至江淮-華北地區(qū)，伴隨西北太平洋暖濕空氣在該地區(qū)輻合，使得7月江淮-華北地區(qū)降水異常偏多（圖1a）。

2021年8月，相對于氣候態(tài)，西太副高強(qiáng)度偏強(qiáng)、位置偏南偏西（圖3d），對應(yīng)西北太平洋地區(qū)對流層低層反氣旋性環(huán)流異常偏強(qiáng)（圖2c），導(dǎo)致水汽沿其西北側(cè)從熱帶海洋輸送至華中地區(qū)，為該地區(qū)降水提供充足的水汽條件（圖2d）。500 hPa位勢高度場上，歐亞中高緯烏拉爾山-中國華北-鄂霍次克海呈現(xiàn)“兩脊一槽”的分布使得環(huán)流經(jīng)向度增大。同時200 hPa東亞副熱帶西風(fēng)急流偏強(qiáng)偏南，有利于中高緯冷空氣南下入侵華中地區(qū)（圖3e）。此外，南亞高壓強(qiáng)度較氣候態(tài)偏強(qiáng)、范圍南擴(kuò)東伸，控制中國35°N以南大部分地區(qū)，華中地區(qū)對流層高層出現(xiàn)輻散異常，該地區(qū)對流上升運(yùn)動發(fā)展（圖3f）。因此，8月的環(huán)流異常使得冷暖空氣在華中地區(qū)交匯，同時該地區(qū)為水汽通量異常輻合區(qū)，華中地區(qū)降水異常偏多（圖1b）。

進(jìn)一步比較2021年7月至8月關(guān)鍵環(huán)流系統(tǒng)的月際差異顯示，較7月而言，2021年8月西太副高強(qiáng)度加強(qiáng)、位置南移西伸（圖3g），導(dǎo)致對流層低層西北太平洋反氣旋性環(huán)流加強(qiáng)（圖2e），有利于西太平洋暖濕水汽輸送至華中地區(qū)（圖2f）。500 hPa歐亞中高緯大氣環(huán)流經(jīng)向度加強(qiáng)（圖3g），同時東亞副熱帶西風(fēng)急流加強(qiáng)南移（圖3h），有利于中高緯冷空氣南下加強(qiáng)。此外，南亞高壓加強(qiáng)東伸，華中地區(qū)對流層高層異常輻散有利于對流上升運(yùn)動加強(qiáng)（圖3i）。因此，2021年7—8月西太副高南移西伸、東亞副熱帶西風(fēng)急流加強(qiáng)南移以及南亞高壓加強(qiáng)東伸是導(dǎo)致中國東部雨帶南移和極端降水月際演變的重要影響系統(tǒng)。

3 影響2021年7和8月極端降水的物理過程

3.1 熱帶對流

2021年6—8月，熱帶西太平洋海溫持續(xù)異常偏暖、熱帶中東太平洋海溫持續(xù)異常偏冷但其異常強(qiáng)度均偏弱（圖略）。然而，2021年7月和8月的熱帶對流活動異常位置存在顯著的月際差異。相較于氣候態(tài)，7月海洋性大陸為顯著的OLR負(fù)異常，該地區(qū)熱帶對流上升運(yùn)動偏強(qiáng)（圖4a）。而8月，OLR負(fù)異常范圍向西擴(kuò)展，熱帶印度洋地區(qū)對流活動偏強(qiáng)（圖4c）。此外，對比7月和8月對流活動月際差異最大地區(qū)位于熱帶印度洋（圖4e）。那么熱帶對流異常及其月際差異對中國東部雨帶南移是否有影響？本文分別定義海洋性大陸（115°～140°E，8°S～0°）和熱帶印度洋（75°～125°E，15°S～5°N）區(qū)域平均OLR標(biāo)準(zhǔn)化時間序列為OLR_MC和OLR_TIO指數(shù)，并將標(biāo)準(zhǔn)化指數(shù)超過±1.0倍標(biāo)準(zhǔn)差的年份定義為偏強(qiáng)和偏弱年。

相對于氣候態(tài)，2021年7月，海洋性大陸地區(qū)對流異?；钴S，500 hPa中國東南沿海-鄂霍次克海及以東地區(qū)存在負(fù)-正位勢高度異常并伴隨北傳的類PJ負(fù)位相波列（圖5a），使得西太副高位置偏北偏東（圖3a）。在對流層低層鄂霍次克海及以東地區(qū)正位勢高度異常偏強(qiáng)，有利于中緯度異常偏東低空氣流引導(dǎo)西北太平洋暖濕水汽向西輸送（圖2a，b），造成江淮-華北地區(qū)降水偏多（圖1a）。此外，臺風(fēng)“煙花”加強(qiáng)對流層低層西北太平洋地區(qū)氣旋性環(huán)流異常，進(jìn)一步使得西北太平洋水汽向江淮-華北地區(qū)輸送加強(qiáng)。

為了進(jìn)一步驗證1979—2020年7月海洋性大陸強(qiáng)的熱帶對流異常年份對7月中國江淮-華北地區(qū)降水的影響，本文利用OLR_MC指數(shù)異常偏強(qiáng)（1985，1989，2013，2017年）和偏弱（1980，1982，1987，2002，2006，2015年）年份進(jìn)行合成分析。結(jié)果顯示，7月海洋性大陸熱帶對流異常偏強(qiáng)時，在對流層中層激發(fā)北傳的類PJ波列（圖5b），對應(yīng)對流層低層江淮-華北地區(qū)東側(cè)至華南地區(qū)為反氣旋環(huán)流異常，西北太平洋地區(qū)為氣旋性環(huán)流異常（圖6a），有利于將熱帶海洋的暖濕水汽向北輸送至江淮以北地區(qū)，該地區(qū)水汽通量輻合（圖6b），江淮以北地區(qū)降水偏多和雨帶北移（圖6c）。

2021年8月，較氣候態(tài)而言，熱帶印度洋對流異常偏強(qiáng)，通過局地經(jīng)向環(huán)流使中國35°N以南至西北太平洋地區(qū)（100°～150°E，10°～20°N）出現(xiàn)異常下沉運(yùn)動（圖4d），有利于西太副高偏強(qiáng)、位置偏南偏西（圖3d）。對應(yīng)850 hPa中國東南沿海至西北太平洋地區(qū)的反氣旋性環(huán)流異常偏強(qiáng)偏西（圖2c），有利于熱帶西太平洋的水汽沿其西北側(cè)輸送至華中地區(qū)，該地區(qū)水汽通量異常輻合（圖2d），降水偏多（圖1b）。

OLR_TIO指數(shù)異常偏強(qiáng)（1988，1995，1996，1998，2010，2016年）和偏弱（1981，1982，1994，1997，2002，2006，2011，2019年）年份合成的各變量異常場顯示，8月熱帶印度洋對流通過引起局地經(jīng)向環(huán)流導(dǎo)致西太副高偏南偏西（圖7a，b），對應(yīng)對流層低層西北太平洋反氣旋異常使得華中地區(qū)水汽輻合（圖6d，e），該地區(qū)降水偏多（圖6f）。因此，2021年7月海洋性大陸熱帶對流活動可能使得江淮-華北地區(qū)降水異常偏多，而8月華中地區(qū)極端降水是由熱帶印度洋對流異常偏強(qiáng)造成。

進(jìn)一步分析2021年7—8月熱帶對流月際差異如何影響中國東部雨帶南移。相較于7月，2021年8月熱帶印度洋OLR加強(qiáng)，加強(qiáng)的局地經(jīng)向環(huán)流異常更有利于西太副高南移西伸（圖3g、4e），850 hPa西北太平洋地區(qū)加強(qiáng)的反氣旋性環(huán)流異常導(dǎo)致輸送至華中地區(qū)水汽增多（圖2e、f），因此造成中國東部雨帶南移，華中西部地區(qū)降水增多（圖1c）。2021年8月減7月月際差異的OLR_TIO指數(shù)異常偏強(qiáng)（1987，1988，1996，2009，2016年）和偏弱（1981，1984，1993，1997，2007，2012，2020年）年份合成的各變量場與2021年月際差異的物理過程一致（圖5b、6g、6i，7c、7d）。因此，2021年熱帶對流位置的月際差異是造成中國東部極端降水月際演變與氣候平均季風(fēng)北推進(jìn)程存在顯著差異的影響因子。研究發(fā)現(xiàn)，2021年7—8月熱帶對流異常的位置變化主要與MJO活動有關(guān)，7月MJO從熱帶印度洋向西太平洋移動，在海洋性大陸（第5位相）上空活躍并逐漸東移消亡。8月一次新的MJO活動始于熱帶印度洋（第2位相）并在其上空持續(xù)活躍，強(qiáng)度較氣候態(tài)偏強(qiáng)（圖8）。

3.2 北大西洋海溫

Zhao et al.（2020）顯示除熱帶信號以外，中高緯信號對東亞夏季降水也有重要的影響。相較于氣候態(tài)，2021年北大西洋海溫異常場顯示，7月北大西洋地區(qū)（NA，30°W～0°，58°～75°N）出現(xiàn)偏弱的暖海溫異常（圖9a）。

而在8月，北大西洋海溫偏暖異常超過1.0倍標(biāo)準(zhǔn)差（圖9b）。相較于7月，8月北大西洋海溫關(guān)鍵區(qū)增暖顯著，最大正異常值超過1.2 ℃（圖9c）。那么8月北大西洋海溫是否通過影響東亞副熱帶西風(fēng)急流、南亞高壓的強(qiáng)度和位置進(jìn)而影響華中地區(qū)降水？

大氣羅斯貝波波源診斷分析顯示，2021年8月北大西洋對流層高層出現(xiàn)負(fù)渦度異常，有利于其上空產(chǎn)生波源（圖10b），對應(yīng)其波源區(qū)也存在向東南傳播的羅斯貝波，并伴隨西歐-烏拉爾山-中國西北-中國35°N以南地區(qū)“負(fù)-正-負(fù)-正”位勢高度異常（圖10a），有利于8月東亞副熱帶西風(fēng)急流較氣候態(tài)偏南偏強(qiáng)（圖3e），引導(dǎo)中高緯冷空氣南下，與偏南的暖濕空氣于華中地區(qū)交匯（圖2c）。同時，也使得8月南亞高壓較氣候態(tài)偏強(qiáng)東伸，有利于華中地區(qū)高層異常輻散（圖3f），低層異常輻合，對流上升運(yùn)動發(fā)展，該地區(qū)8月降水異常偏多（圖1b）。進(jìn)一步分析2021年7—8月增強(qiáng)的中高緯波列對環(huán)流異常月際差異及中國東部8月雨帶南移的影響。8月較7月北大西洋上空200 hPa負(fù)渦度異常增強(qiáng)有利于Rossby波加強(qiáng)，中國35°N南北的正-負(fù)位勢高度異常增強(qiáng)（圖10c、d），南亞高壓加強(qiáng)東伸和東亞副熱帶西風(fēng)急流加強(qiáng)南移（圖3h、i），有利于加強(qiáng)華中西部地區(qū)冷暖空氣輻合和對流上升運(yùn)動（圖2e、f），使得8月該地區(qū)降水增多和雨帶南移（圖1c）。

4 2021年7、8月極端降水月際轉(zhuǎn)變的可預(yù)測性

2021年7—8月降水月際演變和差異導(dǎo)致我國夏季季節(jié)平均降水預(yù)測更具復(fù)雜性和挑戰(zhàn)?；诖耍疚睦肅FSv2預(yù)測系統(tǒng)6月起報的結(jié)果，進(jìn)一步分析2021年7—8月中國東部降水月際間演變及其關(guān)鍵系統(tǒng)和物理過程的預(yù)測能力?；诒疚挠^測結(jié)果顯示，2021年7—8月中國東部極端降水呈現(xiàn)7月北上8月南撤的月際演變特征，這主要與熱帶對流活躍位置的月際演變導(dǎo)致西太副高由偏北轉(zhuǎn)為偏南，以及北大西洋海溫增暖導(dǎo)致東亞副熱帶西風(fēng)急流加強(qiáng)南移和南亞高壓加強(qiáng)東伸有關(guān)。

首先，本文分析CFSv2模式對2021年7—8月中國東部降水月際演變預(yù)測結(jié)果顯示，相較于觀測，CFSv2能一定程度預(yù)測2021年7月中國江淮-華北西北部和南部地區(qū)降水偏多，但未能再現(xiàn)其東部地區(qū)降水偏多的特征（圖11a、d），同時CFSv2模式未能再現(xiàn)8月華中南部地區(qū)降水偏多（圖11b、e）以及從7月到8月中國東部雨帶南移的特征（圖11c）。

相較于觀測，CFSv2模式能較好地預(yù)測2021年7月西太副高偏北及對流層低層西北太平洋-鄂霍次克海及以東地區(qū)氣旋-反氣旋環(huán)流異常的特征（圖12a、c），但未能預(yù)測出8月西太副高偏南以及對應(yīng)的850 hPa西北太平洋反氣旋性環(huán)流異常的變化（圖12b、d）。此外，CFSv2模式未能再現(xiàn)500 hPa中高緯“兩脊一槽”環(huán)流形勢（圖12b）以及對流層高層?xùn)|亞副熱帶西風(fēng)急流偏南偏強(qiáng)和南亞高壓偏東偏強(qiáng)的特征（圖略）。

為什么CFSv2模式對2021年7月中國東部降水預(yù)測好于8月？本文進(jìn)一步分析CFSv2模式對2021年7—8月熱帶對流活動和北大西洋海溫的預(yù)測效能。相較于觀測，模式能較好預(yù)測2021年7月海洋性大陸對流活動偏強(qiáng)，有利于模式較好預(yù)測7月西太副高北抬和江淮-華北地區(qū)降水偏多（圖13a），但對2021年8月熱帶印度洋對流強(qiáng)度預(yù)測較觀測偏弱且預(yù)測對流中心偏南（圖13b），不利于模式對8月西太副高偏南偏強(qiáng)的預(yù)測。此外，模式對2021年熱帶印度洋地區(qū)對流活動月際差異的預(yù)測能力偏差（圖13c），從而導(dǎo)致模式不能預(yù)測7—8月中國東部雨帶南移的特征。

較觀測而言，CFSv2模式低估2021年8月北大西洋海溫偏暖強(qiáng)度（圖13e），也未能預(yù)測出7—8月北大西洋海溫的月際差異異常偏暖的特征（圖13f）。因此，CFSv2模式未能較好再現(xiàn)8月與北大西洋海溫相關(guān)聯(lián)的中高緯“兩脊一槽”環(huán)流形勢以及東亞副熱帶西風(fēng)急流偏南偏強(qiáng)和南亞高壓偏東偏強(qiáng)，從而導(dǎo)致模式未能預(yù)測出8月華中南部地區(qū)降水偏多和7—8月雨帶南移。

5 結(jié)論與討論

2021年7—8月，中國東部地區(qū)雨帶演變特征與氣候平均季風(fēng)北推進(jìn)程存在顯著差異。2021年7月，降水正異常中心位于江淮-華北地區(qū)，8月南移至華中地區(qū)，這兩個區(qū)域的平均降水距平分別為1979年以來歷史第一位和第二位。本文從距平和月際差異角度開展研究，結(jié)果顯示，相較于氣候平均，7月西太副高偏北偏東，東亞副熱帶西風(fēng)急流偏北，西北太平洋地區(qū)的暖濕水汽在江淮-華北地區(qū)輻合，降水偏多。8月西太副高偏南偏西，東亞副熱帶西風(fēng)急流偏強(qiáng)偏南，南亞高壓范圍偏強(qiáng)偏東，使得冷暖空氣在華中地區(qū)交匯，該地區(qū)水汽通量輻合，降水偏多。2021年大氣環(huán)流月際差異顯示，相對于7月，8月西太副高南移西伸，東亞副熱帶西風(fēng)急流加強(qiáng)南移，南亞高壓加強(qiáng)東伸，導(dǎo)致水汽通量在華中地區(qū)輻合加強(qiáng)。

進(jìn)一步分析導(dǎo)致2021年7—8月大氣環(huán)流異常月際差異的成因顯示（圖14），7月MJO東傳對應(yīng)海洋性大陸地區(qū)熱帶對流異常偏強(qiáng)，激發(fā)北傳的類PJ負(fù)位相波列，使得西太副高偏北偏東。8月，新發(fā)展的MJO活動始于熱帶印度洋并在其上空持續(xù)活躍，其上空持續(xù)偏強(qiáng)的對流上升運(yùn)動通過加強(qiáng)局地經(jīng)向環(huán)流，使得中國35°N以南至西北太平洋地區(qū)出現(xiàn)異常下沉運(yùn)動，有利于西太副高南移西伸。此外，2021年8月北大西洋海溫異常偏暖，在對流層高層加強(qiáng)向東南傳播的Rossby波，有利于南亞高壓加強(qiáng)東伸和東亞副熱帶西風(fēng)急流加強(qiáng)南移。因此，2021年中國東部極端降水呈現(xiàn)7月北上8月南移的特征。CFSv2模式僅對7月江淮-華北地區(qū)降水有一定的預(yù)測能力，但不能再現(xiàn)2021年雨帶從7月到8月南移，其中可能原因是CFSv2模式可以預(yù)測7月西太副高偏北及其相關(guān)海洋性大陸對流活動，但對8月熱帶印度洋對流活動和北大西洋暖海溫的預(yù)測能力偏低。

2021年盛夏中國東部地區(qū)降水異常呈現(xiàn)顯著的極端性特征，臺風(fēng)頻次和強(qiáng)度對月際極端降水的影響不可忽視（史文茹等，2021;唐飛等，2021;Nie and Sun，2022）。同時，本文對北大西洋海溫在極端合成年份的分析表明，北大西洋海溫異常通過南亞高壓和東亞副熱帶西風(fēng)急流可能影響華中地區(qū)極端降水（圖略）。此外，中高緯大氣環(huán)流異?？赡芘c其他強(qiáng)迫因子有關(guān)，如春季北極海冰密度、土壤濕度和歐亞積雪等（Wu et al.，2009;Zhang and Zuo，2011;Zhang et al.，2017），未來有待進(jìn)一步深入研究。此外，動力模式對盛夏降水月際演變的預(yù)測效能較為有限，未來還需要進(jìn)一步提高模式對熱帶對流、西太副高以及中高緯環(huán)流季節(jié)內(nèi)預(yù)測，并發(fā)展有效動力和統(tǒng)計結(jié)合的預(yù)測模型，提高月際-季節(jié)氣候預(yù)測。

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Causes and predictability of the inter-month evolution of extreme precipitation over eastern China in midsummer 2021

Abstract In July-August 2021，the evolution of the rain belt in eastern China deviated significantly from the typical northward progression of the climatological monsoon.The center of positive precipitation anomalies was located in Jianghuai-North China region in July and shifted southward to the Central China region in August.These regions experienced the highest and second-highest average precipitation anomalies on record since 1979，respectively.The inter-month differences in precipitation anomalies were primarily associated with the northeast （southwest） displacement of the western Pacific subtropical high （WPSH），the northward （southward） shift of the East Asian subtropical westerly jet，and the continuous eastward extension of the South Asia high （SAH） in July （August） 2021.The active tropical convection and enhanced warming of the North Atlantic Ocean were key factors influencing the southward shift of the precipitation center.In July 2021，the Madden-Julian Oscillation （MJO） was active over the Maritime Continent，intensifying tropical convection and triggering the northward propagation of a Pacific-Japan-like wave train.This caused the WPSH to shift northeastward，promoting water vapor convergence in the Jianghuai-North China region and resulting in increased precipitation.In August，the MJO reactivation over the tropical Indian Ocean strengthened local meridional circulation，leading to anomalous downward motion from southern China to the northwest Pacific Ocean.This favored the southward and westward extensions of the WPSH.Additionally，anomalously warm North Atlantic Sea surface temperature （SST） in August 2021 simulated the southeastward propagation of Rossby waves in the upper troposphere，intensifying the SAH and causing the East Asian subtropical westerly jet to strengthen and shift southward.Consequently，warm and moist air from the tropical western Pacific converged in Central China，shifting the precipitation center southward in August.The Climate Forecast System，version 2 （CFSv2，reported in June），accurately predicted positive precipitation anomalies for July 2021 in most parts of the Jianghuai-North China.However，it incorrectly predicted negative precipitation anomalies for August in southern China.The model successfully reproduced the northward movement of the WPSH and the influence of tropical convective activity on the Maritime Continent during July precipitation in the Jianghuai-North China.However，it failed to predict the effects of tropical Indian Ocean convection and anomalously warm North Atlantic SSTs in August 2021.Consequently，the model could not replicate the southward and strengthened deviation of the East Asian subtropical westerly jet or the intensified and eastward deviation of the SAH，leading to inaccurate precipitation predictions for Central China in August.The extreme precipitation anomalies in eastern China during midsummer 2021 were significantly influenced by the frequency and intensity of typhoons.Additionally，the predictive efficiency of dynamic models for the inter-monthly evolution of midsummer precipitation was limited.Developing an effective prediction model that integrates dynamic and statistical approaches is necessary to improve monthly-to-seasonal climate predictions in the future.

Keywords extreme precipitation in eastern China in July—August;inter-month evolution and variability;CFSv2 predictability;circulation anomalies;tropical convection and MJO;North Atlantic SST