2022 年夏季四川持續高溫干旱特征及成因分析

高 潔，肖紅茹*，郭善云

（1.四川省氣象臺，四川 成都 610072；2.高原與盆地暴雨旱澇災害四川省重點實驗室，四川 成都 610072）

人類活動引發的氣候變化造成更頻繁、更嚴重的極端天氣和氣候事件[1]。近幾十年來，全球高溫災害明顯增多且強度增強，極端性顯著[2-3]，伴隨出現北極海冰不斷減少、格陵蘭冰蓋加速融化、海平面不斷上升，北美洲北方針葉林火災頻發、亞馬遜熱帶雨林頻繁干旱[4]。高溫不僅對全球生態系統造成不可逆轉的影響，對人類生存健康及國民經濟均構成嚴重威脅[5]。

全球變暖趨勢仍在持續，中國升溫速率高于全球平均水平，是氣候變化敏感區[6]。研究表明，20 世紀90 年代開始我國強高溫熱浪較集中，21 世紀以來高溫熱浪尤為嚴重[7-12]，2003、2007、2013、2017 年均發生明顯高溫熱浪事件[13-15]。2022 年夏季，北半球經歷了史無前例的高溫干旱，我國出現有氣象記錄以來最強的全國性（除東北地區）高溫過程和長江中下游及川渝地區大范圍強伏旱[16]，中央氣象臺首次發布高溫紅色預警，全國14.9%的氣象站日最高氣溫達到或超過歷史極值[17]。2022 年夏季四川省突破高溫極值站數位列全國之首[18]，全省高溫日數歷史同期最多，平均氣溫、最高氣溫歷史最高，降水量歷史最少；極端高溫干旱持續疊加，造成岷江、大渡河、渠江枯水為有實測記錄以來最嚴重的年份，水電發電量腰斬，供需嚴重失衡[19]，秋糧和柑橘等水果產量損失嚴重，多人確診熱射病，多地發生森林火災；據四川省防汛抗旱指揮部統計，全省20 個市（州）138個縣（市、區）761.6 萬人受災，因旱飲水困難需救助121.4 萬人，農作物受災面積達52.2 萬hm2，直接經濟損失48.0 億元，為均值的7.5 倍，旱情為近10 年最重。

受氣候變化影響，四川地區高溫熱浪頻次、強度顯著增加，21 世紀10 年代以來更是進入高發期[20]。2006 年川渝地區遭受特大高溫伏旱，2011、2016—2018、2021 和2022 年四川經歷了持續高溫熱浪考驗，氣候變暖和極端高溫干旱復合事件引起人民群眾越來越多的關注[21-22]。眾多學者從氣候特征方面分析了四川高溫日和高溫強度[23-24]、高溫熱浪及環流分型[20，25-26]、極端高溫[27-28]等的時空分布及變化周期，也有針對2006、2016 年典型年份持續高溫特征及環流異常的天氣診斷分析[29-30]。2022 年夏季高溫干旱天氣是1961 年以來四川持續時間最長、影響范圍最廣、強度最大、危害最為嚴重的的極端高溫伏旱天氣氣候事件，已有針對全國、長江流域和西南地區此次高溫過程的研究都有關注到川渝地區高溫極端性[16，31-32]。為應對極端高溫發生常態化帶來的挑戰，有必要對四川此次極端高溫干旱過程發展演變、環流形勢和天氣系統相互作用特征進行詳細分析，深入理解高溫干旱天氣成因和致災機理，凝練高溫天氣預報著眼點，為四川區域高溫干旱預測預警和相關決策部門開展防災減災工作提供理論依據。

1 資料和方法

1.1 資料

所用資料為四川省氣象探測數據中心提供的1961—2022 年夏季（6—8 月）四川省155 個國家氣象站逐日平均氣溫、最高氣溫及降水量資料。由中國氣象局國家氣候中心提供的逐日綜合氣象干旱指數（MCI）數據及CIPAS（Climate Interactive Plotting and Analysis System） 系統（http：//10.1.65.248/#/main/homePage）西太平洋副熱帶高壓（簡稱“西太副高”）指數[33]、南亞高壓指數（http：//cmdp.ncc-cma.net/station/extension.php）逐日資料。環流數據使用NCEP/NCAR 聯合制作的逐日再分析資料，空間分辨率為2.5°×2.5°，垂直方向100 和500 hPa 的位勢高度資料。采用1991—2020 年氣候平均值作為氣候態。

1.2 方法

高溫日是指某站日最高氣溫Tmax≥35 ℃的日期。

四川盆地單站持續高溫短期評定辦法[34]：綿陽、德陽、成都、雅安、眉山、樂山6 市某國家站連續3 d或以上日最高氣溫Tmax≥35 ℃，廣元、南充、巴中、達州、廣安、遂寧、資陽、內江、自貢、宜賓、瀘州11 市某國家站連續3 d 或以上Tmax≥38 ℃。當盆地17 個市中有9 個或以上滿足該市一半以上國家站達到持續高溫標準，規定為盆地一次區域性持續高溫過程[34]。

依據中華人民共和國國家標準《氣象干旱等級》氣象干旱綜合指數（MCI）等級的劃分標準[35]，將氣象干旱劃分為無旱、輕旱、中旱、重旱、特旱5 個等級。

2 2022 年夏季四川高溫特征

2.1 高溫時空演變特征

2022 年夏季，四川省155 個國家站中有128 站出現高溫天氣，占比82.1%，累計出現35 ℃以上高溫4 577 站次，40 ℃以上922 站次。圖1 為四川全省夏季平均最高氣溫及不同臨界值高溫站數逐日演變過程。高溫出現在6 月27 日—8 月28 日，期間有短暫間歇，共計持續64 d，可分為3 個高溫時段：6月27—30 日為高溫萌芽階段，持續時間短，高溫站數少，強度不大；7 月4—17 日為發展階段，高溫強度明顯增強，共計14 d、累計高溫1 273 站次，其中38 ℃以上504 站次，40 ℃以上79 站次，最高氣溫43.4 ℃；18 日開始經過近一周間歇，7 月24 日—8 月28 日高溫再次發展并達到過程最強，持續36 d、累計高溫3 004 站次，其中38 ℃以上1 598 站次，40 ℃以上848 站次；高溫強度于8 月20—23 日達到峰值，全省持續4 d，40 ℃以上高溫＞60 站，盆地平均最高氣溫維持在40.0～40.9 ℃，數站多次更新本站最高氣溫歷史紀錄。

統計全省高溫日數及最高氣溫分布站數（表1）發現，＞38 ℃的高溫主要出現在四川盆地，且高溫日數及強度均呈自西向東逐級遞增趨勢。高溫日數＞50 d 的有24 站，占高溫總站數的18.8%，主要出現在盆地東部；30～49 d 占比最大，為50.0%，盆地西部和東部均有出現；20～29 d 的有22 站，分布在盆地西部；川西高原和攀西地區高溫日數一般≤20 d，大值區主要分布在靠近盆地或干熱河谷區域。全省81站（占全省52.3%）日最高氣溫＞40 ℃，大部分出現在盆地（占盆地76.7%），17 站（占全省11.0%）＞43 ℃，主要出現在盆地南部和東北部。

表1 2022 年四川省夏季高溫日數及最高氣溫分布站數及主要地理部位

2.2 高溫極端性

分析35 ℃以上高溫最長連續日數空間分布（圖2a）發現，盆地西部大部連續日數為15～22 d，盆地西部偏東地區到盆地東部大部為21～32 d，達州、廣安、資陽、內江、自貢、瀘州6 市部分地方可達35～37 d；盆地東部40 ℃以上高溫最長連續日數普遍＞7 d，瀘州、自貢、內江、資陽、廣安5 市大部＞15 d，渠縣、廣安、興文、合江4 縣（市）持續40 ℃以上高溫達18 d，為歷史同期最長（圖2b）。統計最高氣溫極值發現，全省101 站（占全省65.2%）最高氣溫突破本站歷史極值（圖2c），其中廣元、德陽、成都、眉山、樂山、遂寧、資陽、內江、自貢9 市所有國家站均突破歷史極值。全省累計達到或超過高溫極值366 站次，達到或超過極值5 次及以上站點主要分布在盆地西部，簡陽最多，達11 次。此外，盆地85 站（占盆地82.5%）高溫日數達建站以來同期最多（圖2d）。2022 年夏季四川平均氣溫、最高氣溫和高溫日數均位列歷史同期第一位。

圖2 2022 年四川省夏季35 ℃（a）和40 ℃（b）以上高溫最長連續日數空間分布及達到或超過高溫極值次數（c）和高溫日數歷史同期第一位站點（d）空間分布

根據四川盆地區域持續高溫短期預報業務評定辦法，篩選出1961—2022 年共出現9 次區域持續高溫過程（表2），盆地區域持續高溫過程主要出現在21 世紀，頻率呈顯著增長趨勢，其中2022 年出現2次，尤其是2022 年8 月8—25 日高溫過程持續天數、38 ℃以上高溫日均站數及40 ℃以上高溫累計站次均位列歷史第一位，過程40 ℃以上高溫累計站次達833 站次，是排位第二的2006 年8 月持續高溫過程的8.5 倍，過程單站日最高氣溫出現在渠縣，為44 ℃，打破四川省日最高氣溫歷史紀錄。且2022 年分別在7、8 月連續出現2 次高溫過程，持續時間及強度均為歷史罕見。

表2 1961—2022 年四川盆地歷史持續高溫過程

3 2022 年夏季四川干旱特征

2022 年夏季四川出現極端持續高溫同時，降水量為1961 年以來歷史同期最少，7、8 月無區域性暴雨過程發生，盆地東部大部7 月持續15 d 左右、8月持續20 d 以上無降水。從逐月降水距平百分率空間分布（圖3a～3c）可知，7、8 月全省降水顯著偏少，6—8 月降水偏少大值中心呈自北向南移動變化趨勢。6 月降水偏少區域主要集中在盆地北部和阿壩州，較常年同期偏少20.0%～40.0%，7 月全省降水偏少狀態最顯著，大部地區較常年同期偏少40.0%以上，盆地除東北部外大部地區和甘孜州部分地區偏少60.0%～90.0%，8 月全省大部降水持續偏少，盆地和甘孜州大部地區偏少40.0%以上，盆地南部偏少60.0%～90.0%。

圖3 2022 年夏季四川6 月（a）、7 月（b）、8 月（c）降水距平百分率及6 月20 日（d）、7 月15 日（e）、8 月23 日（f）氣象干旱指數（MCI）等級分布

持續極端高溫少雨造成四川氣象干旱呈跳躍式發展，結合圖4 和圖3d、3e、3f 可知，6 月中旬后期四川區域氣象干旱開始出現，主要分布在盆地北部和阿壩州東部，以輕到中旱為主，無特旱站點；7 月開始干旱快速發展，重特旱站點增長明顯，與第二階段高溫過程相對應，15 日左右重特旱站數達該月峰值，主要分布在盆地中部北部、阿壩州及攀西地區南部；8 月上旬后期至下旬旱情迅速增強，19—27日全省90.0%以上站點出現不同程度干旱，58.0%以上達重旱及以上，23 日為該時段峰值，全省148 站出現旱情，重旱及以上有113 站，特旱有68 站（為7月峰值的4.3 倍），盆地和川西高原幾乎所有地區旱情達重旱及以上，旱情嚴重程度為1961 年以來之最，干旱的發展與高溫少雨發展趨勢一致。

圖4 2022 年6—8 月四川省氣象干旱等級（MCI）站數逐日演變

4 2022 年夏季四川高溫干旱成因

極端氣候事件的發生通常與大氣環流的持續異常有關，夏季南亞高壓（100 hPa）和西太副高（500 hPa）對東亞地區的大氣環流和天氣氣候都有著重要影響，它們的南北移動和東西進退與我國中東部夏季旱澇密切相關[29，36-40]。

4.1 100 hPa 環流特征

從2022 年夏季（6—8 月）100 hPa 環流和距平（圖5）可知，6 月南亞高壓中心位于青藏高原，脊線位置在30°N 附近，略偏北，強度達1 680 dagpm以上。7 月南亞高壓明顯偏西偏強，中心主體位于伊朗高原，脊線位置在35°N 附近，明顯偏北，強度達到1 688 dagpm 以上，并配合有10 dagpm 以上的正距平中心。8 月南亞高壓繼續異常偏強，位置偏東，中心主體控制我國，脊線位置在34°N 附近，強度達1 688 dagpm 以上，配合有12 dagpm 以上的正距平中心。四川大部處于1 688 dagpm 線內，1 680 dagpm 特征線東伸到達日本島。根據國家氣候中心監測數據，從南亞高壓中心強度逐日演變（圖6a）可知，中心強度在6 月下旬開始持續增強，7 月中旬和8 月強度顯著偏強；從南亞高壓中心的經度和緯度逐日演變（圖6b、6c）來看，6 月中下旬南亞高壓中心突然東進北跳，7 月中旬異常偏西偏北，8 月異常偏東偏北。6 月20 日南亞高壓斷裂形成東西2個環流中心，西中心位于西亞，逐漸減弱；東中心位于青藏高原，在6 月下旬加強發展，四川處于1 680 dagpm 特征線內或高壓主體東北側強輻散區。7 月4—18 日南亞高壓加強東進，青藏高原存在高中心，11—17 日中心強度＞1 692 dagpm，四川處于中心環流區。8 月南亞高壓在青藏高原的環流中心經過7月下旬西退后再次發展加強，24 日之前我國自西向東大部地方被1 688 dagpm 線控制。南亞高壓在夏季的3 次加強東進正好對應四川高溫天氣從6 月底萌發和7、8 月發展加強的兩段持續高溫過程。

圖5 2022 年6 月（a、b）、7 月（c、d）、8 月（e、f）東北半球100 hPa（a、c、e）和500 hPa（b、d、f）位勢高度場（等值線）及其距平（填色圖）分布（單位：dagpm）

圖6 2022 年6—8 月南亞高壓和西太副高中心強度（a）、西伸脊點經度（b）、脊線緯度（c）、西太副高面積指數和北界指數（d）逐日演變

4.2 500 hPa 環流特征

由6—8 月500 hPa 環流和距平（圖5）可知，歐亞中高緯呈現“兩脊一槽”的形勢。6 月兩脊分別位于東歐平原和貝加爾湖到雅庫茨克上空，槽位于西西伯利亞上空；7 月“兩槽一脊”東移，且2 個脊加強為阻塞形勢；8 月“兩槽一脊”形勢繼續加強并穩定維持，正距平中心由8 dagpm 以上增強到14 dagpm以上。2 個阻塞高壓之間的低槽區存在明顯的負距平中心，表明中高緯西伯利亞地區冷空氣活躍，但主要在45°N 以北活動。

在中低緯度地區，6 月西太副高主體位于海上，伊朗高壓形成。由逐日環流（圖6）可知，6 月上旬后期到下旬前期西太副高和伊朗高壓相向而行，伊朗高壓東進北移，西太副高加強西伸北抬。伊朗高壓的東進促使6 月26—29 日伊朗高原到青藏高原形成東西向高壓帶，四川受青藏高壓前部西北氣流控制，從而形成階段性高溫天氣。7 月伊朗高壓繼續加強東進，2 日青藏高壓閉合環流形成，4 日中心強度＞588 dagpm，且青藏高壓逐漸東進控制四川；同時西太副高加強西伸，7 日兩高打通，至此，伊朗高壓、青藏高壓和西太副高在中低緯度地區連成龐大的高壓帶，并持續到18 日。受西風帶低槽東移影響，18—22 日高壓帶出現短暫中斷，23 日開始中低緯度高壓帶再次建立。整個7 月我國大部地方高度場由正距平控制，其中青藏高原地區為正距平中心，7 月中旬到下旬西太副高異常偏西偏強（圖6），阻擋了來自低緯的水汽向川渝地區輸送，造成四川7 月4—17日持續的高溫干旱天氣。8 月西太副高持續異常西伸北抬，強度更加異常偏強（圖6），588 dagpm 特征線西伸脊點到達90°E 以西，北界平均值由7 月的34.2°N 北擴到38.4°N，中緯度地區青藏高原到我國東部海區受明顯的正距平控制，川渝地區正距平由不足20 gpm 增加到40 gpm，與100 hPa 南亞高壓正距平大值區上下重疊（圖5），川渝地區到長江中下游地區對流層中層到高層均為高壓控制，盛行下沉氣流，且西風帶鋒區維持在50°N 附近，導致整個8 月川渝地區持續的高溫少雨天氣，尤其是23—24日西太副高592 dagpm 線完全控制川渝地區，將川渝持續高溫推上高峰，四川盆地大部地區最高氣溫突破40 ℃，多站高溫突破歷史極值。

綜上，100 hPa 南亞高壓加強東進北移，異常偏北偏強，500 hPa 在7 月中旬之前青藏高壓發展加強東進，與南亞高壓同步移動，上下疊加；7 月中旬到8 月西太副高加強西伸北擴，異常偏西偏強，與南亞高壓相向而行，形成穩定的正壓結構，川渝地區對流層高層到中層長時間盛行下沉氣流，天氣晴好，導致持續高溫少雨，使干旱加重，形成持續伏旱。夏季，當南亞高壓模態表現為西部型時，中心強度為1 688 dagpm 以上，500 hPa 伊朗高壓北移東進，導致青藏高壓發展東移，與南亞高壓上下疊加控制四川，四川地區降水偏少；當南亞高壓模態表現為東部型時，且偏強（中心強度1 688 dagpm 以上）偏北（脊線34°N 以北），與西太副高相向而行，上下疊加控制川渝地區，四川降水偏少[29，37]。以上特征可以作為四川極端高溫干旱預報的重要著眼點。

5 結論

（1）2022 年6 月27 日—8 月28 日四川出現1961 年以來影響范圍最廣、強度最大、持續時間最長、危害最嚴重的極端高溫伏旱天氣氣候事件。全省24 站（占比18.8%）高溫日數＞50 d，主要出現在盆地東部，50.0%的站點高溫日數為30～49 d，主要出現在盆地西部偏東地區到盆地東部；101 站（占比65.2%）日最高氣溫突破本站歷史極值，累計達到或超過極值366 站次，達州渠縣出現44 ℃極端最高氣溫，打破四川省有完整氣象觀測數據以來的日最高氣溫歷史紀錄；7 月下旬—8 月下旬區域高溫事件綜合強度為四川省有完整氣象觀測數據記錄以來最強。持續高溫少雨致全省148 站出現旱情，有113 站出現重旱及以上旱情，特旱有68 站。

（2）南亞高壓異常偏強，北跳東進，7 月中旬前南亞高壓模態為西部型，對流層中層伊朗高壓加強東伸導致青藏高原高壓發展控制四川，是2022 年夏季前期四川高溫干旱主要原因；7 月中旬到8 月底，南亞高壓模態為東部型，與異常偏西偏強的西太副高相向而行，兩個高壓上下重疊形成穩定的正壓結構控制川渝及長江中下游地區，是2022 年盛夏四川極端高溫伏旱主要原因。

（3）亞洲中緯度地區為強大高壓帶，盛行緯向環流，中高緯冷空氣南下和低緯暖濕氣流北上受阻，導致四川地區降水異常偏少是2022 年夏季高溫干旱的間接原因。

（4）南亞高壓北跳東進，中心強度在1 688 dagpm以上，脊線異常偏北（34°N 以北），500 hPa 青藏高壓發展東移，或西太副高加強西伸北抬，與南亞高壓疊加等特征可作為四川極端高溫干旱天氣預報著眼點。

2022 年夏季四川持續高溫干旱天氣極端性特征顯著，本文僅從環流演變和天氣系統相互作用特征初步探討其成因，對引發此次極端天氣氣候事件環流異常的外強迫因子，如印度洋、太平洋、大西洋海溫異常，青藏高原積雪和極冰等及其各圈層協同作用機制及前期預兆尚需做進一步研究。另外，此次過程高溫強度于8 月20—23 日達到峰值，盆地平均最高氣溫維持在40.0～40.9 ℃，數站多次更新本站最高氣溫歷史紀錄，此類天氣現象在四川歷史上極為罕見，其背后的天氣學和動力學影響機理機制，值得做更深入細致的分析。中國高溫熱浪事件以華東和華中地區最集中[8]，但近年來西南地區特別是四川盆地持續高溫熱浪發生頻繁，印度洋海溫及青藏高原熱源影響多大，還有待進一步探討。

致謝：感謝龐軼舒、王春學、肖遞祥、章爾震等同仁對本文的幫助。