夏季北大西洋海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際變化關(guān)系的年代際減弱

摘要" 基于1961—2020年Hadley海溫資料、CN05.1逐日最高氣溫資料和NCEP／NCAR再分析資料，利用奇異值分解（singular value decomposition，SVD）和回歸分析等統(tǒng)計(jì)方法，研究了夏季北大西洋海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際變化關(guān)系的年代際變化。研究表明，當(dāng)夏季北大西洋中緯度海溫正（負(fù)）異常、副熱帶海溫負(fù)（正）異常，即北大西洋偶極型（North Atlantic dipole，NAD）海溫異常正（負(fù)）位相時(shí)，長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)增加（減少）。二者關(guān)系在20世紀(jì)80年代末期之后發(fā)生年代際減弱。進(jìn)一步的研究結(jié)果表明，在1961—1988年，夏季NAD海溫異常可以激發(fā)從北大西洋出發(fā)沿歐亞中高緯向東傳播的大氣遙相關(guān)波列，在東亞上空產(chǎn)生反氣旋／氣旋環(huán)流異常。東亞反氣旋／氣旋環(huán)流異常引起長(zhǎng)江流域上空氣流垂直運(yùn)動(dòng)變化，并通過(guò)垂直運(yùn)動(dòng)引起的熱力作用等，影響長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)的變化。而在1989—2020年，夏季NAD海溫異常激發(fā)的歐亞中高緯大氣遙相關(guān)波列強(qiáng)度減弱，東亞上空的反氣旋／氣旋環(huán)流異常的強(qiáng)度也相應(yīng)減弱，從而使得NAD海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)之間的聯(lián)系減弱。NAD海溫異常激發(fā)的歐亞中高緯遙相關(guān)波列強(qiáng)度在20世紀(jì)80年代末期之后的減弱可能與NAD海溫異常振幅的減弱有關(guān)。

關(guān)鍵詞極端高溫;海表溫度;北大西洋;長(zhǎng)江流域;年際變化;年代際減弱

2024-08-30收稿，2024-09-22接受

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42175034）

引用格式：蔣圓圓，李忠賢，倪東鴻，等，2024.夏季北大西洋海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際變化關(guān)系的年代際減弱［J］.大氣科學(xué)學(xué)報(bào)，47（6）：881-891.

Jiang Y Y，Li Z X，Ni D H，et al.，2024.Interdecadal weakening of the relationship between summer North Atlantic sea surface temperature anomalies and extreme high temperature days in the Yangtze River basin［J］.Trans Atmos Sci，47（6）：881-891.doi：10.13878／j.cnki.dqkxxb.20240830002.（in Chinese）.

在全球變暖背景下，極端天氣氣候事件呈現(xiàn)明顯的增多趨勢(shì)（丁一匯和王會(huì)軍，2016）。長(zhǎng)江流域作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集的地區(qū)，高溫災(zāi)害頻發(fā)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人民生活造成重大影響（孫博等，2023）。學(xué)者們針對(duì)長(zhǎng)江流域極端高溫成因展開了大量研究，指出西太平洋副熱帶高壓（Wang et al.，2024）、南亞高壓（Zhang et al.，2023）、東亞反氣旋（Wang et al.，2023）等大氣內(nèi)部變率及海溫異常（Chen and Zhou，2018）等外強(qiáng)迫因子是影響高溫的重要因素。

北大西洋位于歐亞大陸上游，其局地海氣作用可以引起上空大氣環(huán)流異常，并通過(guò)中高緯大氣波列對(duì)歐亞氣候產(chǎn)生影響（Palmer and Sun，1985;Wu et al.，2011;孫建奇，2014;于怡秋等，2022;李忠賢等，2024）。已有不少學(xué)者研究了夏季北大西洋海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫的聯(lián)系（王文等，2017;Zhang et al.，2024）。例如，Zhu et al.（2022）研究指出，夏季北大西洋高緯度與中緯度海溫異常反向變化與長(zhǎng)江流域極端高溫變化存在較好的相關(guān)性。袁媛等（2018）認(rèn)為，盛夏北大西洋中緯度海溫偏暖時(shí)，東亞副熱帶西風(fēng)急流異常減弱，可能是導(dǎo)致長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)增加的重要因素。此外，也有部分學(xué)者強(qiáng)調(diào)了夏季熱帶北大西洋海溫對(duì)長(zhǎng)江流域極端高溫存在顯著影響（王慧美等，2021）。

研究表明，北大西洋海溫異常與歐亞氣溫年際變化關(guān)系存在年代際變化（Wu et al.，2011;Chen and Wu，2017;梁靜等，2023）。例如，Wu et al.（2011）指出，前期春季北大西洋三極型海溫異常與夏季中國(guó)東北氣溫的聯(lián)系在20世紀(jì)80年代末顯著增強(qiáng)。Chen and Wu（2017）提到，春季北大西洋海溫異常在1954—1972年和1996—2014年期間可以顯著影響春季歐亞地表氣溫的變化，而在1973—1991年期間二者的聯(lián)系減弱。那么，夏季北大西洋海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際變化關(guān)系是否存在年代際變化？?jī)烧哧P(guān)系發(fā)生年代際變化的可能物理機(jī)制是什么？針對(duì)上述問(wèn)題，本文擬采用Hadley海溫資料、CN05.1逐日最高氣溫資料及NCEP／NCAR再分析資料，分析夏季北大西洋海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際變化關(guān)系的年代際變化及其可能存在的物理機(jī)制。

1" 資料和方法

本文所使用的資料包括：1）英國(guó)氣象局Hadley中心（The UK Meteorological Office Hadley Center）提供的月平均海表溫度（sea surface temperature，SST）資料（Rayner et al.，2003），水平分辨率為1°×1°;2）國(guó)家氣象信息中心提供的CN05.1高精度格點(diǎn)化逐日最高氣溫資料（吳佳和高學(xué)杰，2013），水平分辨率為0.25°×0.25°;3）美國(guó)NCEP／NCAR（National Centers for Environmental Prediction／National Center for Atmospheric Research）提供的大氣再分析資料（Kalnay et al.，1996），水平分辨率為2.5°×2.5°。以上資料時(shí)間段均為1961—2020年夏季（6—8月）。

對(duì)極端高溫日數(shù)的統(tǒng)計(jì)采用目前通用的百分位閾值法（Zhu et al.，2020），將每個(gè)格點(diǎn)1961—2020年夏季日最高氣溫按升序排列，并將日最高氣溫的95％分位點(diǎn)作為該格點(diǎn)極端高溫的閾值，然后將夏季日最高氣溫超過(guò)該閾值的天數(shù)作為該格點(diǎn)此年夏季的極端高溫日數(shù)。

本文使用到的統(tǒng)計(jì)方法主要包括奇異值分解（singular value decomposition，SVD）、回歸分析等，顯著性水平的檢驗(yàn)方法為Student-t檢驗(yàn)。本文的研究主要針對(duì)年際尺度，所有變量在去除線性趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，使用了9 a滑動(dòng)平均的方法去除了年代際信號(hào)。由于進(jìn)行了濾波處理，在進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)時(shí)計(jì)算了有效自由度，具體公式為：

N*=N1-r1r21+r1r2。（1）

其中：N為樣本數(shù)量；r1、r2分別為兩變量滯后1 a的自相關(guān)系數(shù)（Bretherton et al.，1999）。

本文采用T-N波活動(dòng)通量（Takaya and Nakamura，2001）來(lái)描述中高緯地區(qū)羅斯貝波的傳播路徑，其水平方向的波活動(dòng)通量計(jì)算公式如下：

W=pcosφ2|V|·ua2cos2φψ′λ2-ψ′2ψ′λ2+va2cosφψ′λψ′φ-ψ′2ψ′λφ

ua2cosφψ′λψ′φ-ψ′2ψ′λφ+va2ψ′φ2-ψ′2ψ′φ2。（2）

其中：V=（u，v）表示氣候平均水平風(fēng)場(chǎng)；ψ′表示擾動(dòng)地轉(zhuǎn)流函數(shù)；φ、λ和a分別代表緯度、經(jīng)度和地球半徑;p表示氣壓/（1 000 hPa）。本文的氣候平均風(fēng)場(chǎng)由1961—2020年的風(fēng)場(chǎng)計(jì)算得到；擾動(dòng)地轉(zhuǎn)流函數(shù)則由夏季北大西洋偶極型海溫異常指數(shù)與位勢(shì)高度場(chǎng)的回歸系數(shù)計(jì)算得到。

2" 夏季北大西洋海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際關(guān)系的年代際變化

為了揭示夏季北大西洋海溫年際變化與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際變化之間的耦合關(guān)系，選取1961—2020年夏季北大西洋（85.5°W～0.5°E，0°～65°N）海溫年際變化作為左場(chǎng)、長(zhǎng)江流域（102°～123°E，24°～35°N）極端高溫日數(shù)年際變化作為右場(chǎng)進(jìn)行SVD分析，如圖1所示。SVD第一模態(tài)的協(xié)方差貢獻(xiàn)為63.43％，說(shuō)明SVD第一模態(tài)反映了夏季北大西洋海溫異常和長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)之間最主要的耦合信息。在SVD第一模態(tài)異性相關(guān)系數(shù)分布中，長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)表現(xiàn)為一致的正相關(guān)分布，對(duì)應(yīng)北大西洋中緯度海溫顯著正相關(guān)、副熱帶海溫顯著負(fù)相關(guān)的空間分布。

本文中，將夏季北大西洋中緯度海溫正（負(fù)）異常、副熱帶海溫負(fù)（正）異常的空間分布型定義為北大西洋偶極型（North Atlantic dipole，NAD）海溫異常正（負(fù)）位相結(jié)構(gòu)。為了方便討論，將SVD第一模態(tài)左場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間序列定義為NAD海溫異常（sea surface temperature anomaly，SSTA）指數(shù)，右場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間序列定義為長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)（extreme high temperature days，EHTD）指數(shù)。由圖1c可知，EHTD指數(shù)與NAD海溫異常指數(shù)的年際變化關(guān)系對(duì)應(yīng)較好。根據(jù)計(jì)算可知，兩個(gè)指數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)為0.51，通過(guò)置信度為99％的顯著性檢驗(yàn)。可見，NAD海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際變化之間存在密切聯(lián)系，即當(dāng)北大西洋中緯度海溫正（負(fù)）異常、副熱帶海溫負(fù)（正）異常時(shí)，長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)增加（減少）。

從圖1c中不難發(fā)現(xiàn)，NAD海溫異常指數(shù)與EHTD指數(shù)在1988年之后同位相的年份顯著減少。為了探究二者的耦合關(guān)系是否存在年代際變化，對(duì)兩個(gè)指數(shù)進(jìn)行了21 a滑動(dòng)相關(guān)分析（圖1d）。結(jié)果表明，二者的相關(guān)系數(shù)在1988年之前較強(qiáng)，在1988年之后顯著減弱。將研究時(shí)段劃分為1961—1988年（P1時(shí)期）和1989—2020年（P2時(shí)期）兩個(gè)時(shí)期，以探討NAD海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)在不同時(shí)期的聯(lián)系。計(jì)算結(jié)果表明，P1時(shí)期兩個(gè)指數(shù)的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.68，通過(guò)置信度為99％的顯著性檢驗(yàn);而在P2時(shí)期二者相關(guān)系數(shù)僅為0.28。兩個(gè)時(shí)期的相關(guān)系數(shù)差異顯著，說(shuō)明NAD海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)之間的聯(lián)系存在年代際減弱。

由圖2可知，P1時(shí)期，長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際變化與夏季NAD海溫異常指數(shù)具有較為顯著的正相關(guān)，正相關(guān)系數(shù)的最大數(shù)值超過(guò)0.7;而P2時(shí)期，長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)與夏季NAD海溫異常指數(shù)的相關(guān)性明顯減弱，除了長(zhǎng)江中游和華中地區(qū)存在小范圍顯著相關(guān)外，其他地區(qū)相關(guān)系數(shù)都不顯著。以上結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明，夏季NAD海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際變化在P1時(shí)期聯(lián)系密切，在P2時(shí)期聯(lián)系顯著減弱，即二者的聯(lián)系存在年代際減弱。

3" 夏季北大西洋海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際變化關(guān)系發(fā)生年代際減弱的可能機(jī)制

第2節(jié)的結(jié)果表明，夏季NAD海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際變化的聯(lián)系在20世紀(jì)80年代末發(fā)生了顯著變化，其原因是什么呢？本節(jié)將進(jìn)一步探討其中可能存在的物理機(jī)制。

北大西洋海溫異常可以通過(guò)激發(fā)歐亞大氣遙相關(guān)波列引起東亞地區(qū)的大氣環(huán)流異常，進(jìn)而對(duì)東亞氣候產(chǎn)生影響（Li，2004;Zuo et al.，2013;李忠賢等，2019）。由圖3可知，在兩個(gè)時(shí)期，NAD海溫異常均能激發(fā)Rossby波向下游傳播。波動(dòng)能量首先從北大西洋上空向東傳播至烏拉爾山附近，隨后向東南經(jīng)過(guò)貝加爾湖到達(dá)東亞上空，引起東亞上空大氣環(huán)流異常。與波活動(dòng)通量相對(duì)應(yīng)，在對(duì)流層的中上層，存在從北大西洋經(jīng)烏拉爾山、貝加爾湖到達(dá)東亞上空的遙相關(guān)波列結(jié)構(gòu)，即夏季NAD海溫異常正（負(fù)）位相時(shí)，格陵蘭島與貝加爾湖上空表現(xiàn)為位勢(shì)高度負(fù)（正）異常，烏拉爾山與東亞上空表現(xiàn)為位勢(shì)高度正（負(fù)）異常。

從圖3中可以看出，200 hPa上，P1時(shí)期長(zhǎng)江流域上空的位勢(shì)高度正異常中心最大值達(dá)到20 gpm，P2時(shí)期長(zhǎng)江流域地區(qū)的位勢(shì)高度正異常中心數(shù)值減小至16 gpm。從垂直剖面上來(lái)看，對(duì)流層低層至高層均存在顯著的遙相關(guān)波列結(jié)構(gòu)，然而P2時(shí)期的大氣遙相關(guān)波列振幅較P1時(shí)期減弱（圖4），這可能是NAD海溫異常在P2時(shí)期與長(zhǎng)江流域極端高溫聯(lián)系減弱的原因。

以上結(jié)果說(shuō)明，在P1和P2時(shí)期，NAD海溫異常正（負(fù)）位相均可以激發(fā)Rossby波傳播至東亞地區(qū)，并且在長(zhǎng)江流域上空引起位勢(shì)高度正（負(fù)）異常，利于（不利于）極端高溫的發(fā)生。然而，由于P2時(shí)期NAD海溫異常對(duì)東亞上空環(huán)流異常的影響減弱，從而使得NAD海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)的聯(lián)系減弱。

研究指出，東亞反氣旋環(huán)流異常（高壓異常）是影響長(zhǎng)江流域極端高溫的關(guān)鍵環(huán)流系統(tǒng)之一（Yin et al.，2023）。由圖5可見，P1與P2時(shí)期東亞上空大氣環(huán)流異常具有類似的空間分布。兩個(gè)時(shí)期的流函數(shù)正異常主要分布于東亞地區(qū)上空，負(fù)異常主要位于貝加爾湖上空。東亞上空的流函數(shù)異常強(qiáng)度在兩個(gè)時(shí)期均可以達(dá)到1.2×106 m2·s-1，并伴隨著反氣旋環(huán)流異常和位勢(shì)高度正異常。參考Yin et al.（2023）的定義，本文將東亞?wèn)|部（105°～135°E，30°～40°N）（圖5、圖6中紫色矩形）區(qū)域平均的500 hPa流函數(shù)定義為東亞反氣旋環(huán)流（East Asian anticyclonic circulation，EAA）指數(shù)，該指數(shù)為正（負(fù)）表示東亞反氣旋（氣旋）環(huán)流異常。根據(jù)計(jì)算可知，P1與P2時(shí)期EAA指數(shù)與EHTD指數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.61、0.44，均通過(guò)置信度為95％的顯著性檢驗(yàn)。這意味著兩個(gè)時(shí)期的東亞反氣旋（氣旋）環(huán)流異常與長(zhǎng)江流域極端高溫之間的關(guān)系都非常密切。因此，當(dāng)東亞上空存在反氣旋（氣旋）環(huán)流異常時(shí)，對(duì)應(yīng)東亞上空出現(xiàn)高壓（低壓）異常，此種環(huán)流形勢(shì)有利于（不利于）長(zhǎng)江流域極端高溫的發(fā)生。值得注意的是，EHTD指數(shù)回歸的東亞上空大氣環(huán)流異常強(qiáng)度在P2時(shí)期有所減弱，這與兩個(gè)時(shí)期NAD海溫異常回歸的環(huán)流異常結(jié)果（圖3）基本一致。

進(jìn)一步分析兩個(gè)時(shí)期NAD海溫異常與東亞反氣旋環(huán)流異常的聯(lián)系，如圖6所示。P1時(shí)期的流函數(shù)異常分布與圖5a較為類似，東亞上空為流函數(shù)正異常，其中心強(qiáng)度超過(guò)1.6×106 m2·s-1，風(fēng)場(chǎng)表現(xiàn)為顯著的反氣旋環(huán)流異常;而在P2時(shí)期，東亞地區(qū)500 hPa流函數(shù)正異常明顯減弱，強(qiáng)度低于1.2×106 m2·s-1，同時(shí)反氣旋環(huán)流異常顯著減弱。分別計(jì)算了兩個(gè)時(shí)期EAA指數(shù)與NAD海溫異常指數(shù)的相關(guān)系數(shù)，P1時(shí)期二者的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.50，通過(guò)了置信度為99％的顯著性檢驗(yàn);而P2時(shí)期二者的相關(guān)系數(shù)僅為0.22，相關(guān)性較P1時(shí)期明顯減弱。以上分析表明，在P1時(shí)期，NAD海溫異常對(duì)東亞反氣旋／氣旋環(huán)流異常的影響顯著，從而能對(duì)長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)產(chǎn)生影響;在P2時(shí)期，NAD海溫異常對(duì)東亞大氣環(huán)流的影響減弱，使得NAD海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫的聯(lián)系減弱。

研究表明，東亞反氣旋環(huán)流異常有利于長(zhǎng)江流域上空氣流的垂直下沉運(yùn)動(dòng)（尹澤疆等，2023）。由圖7可知，在P1時(shí)期，從對(duì)流層低層700 hPa至高層100 hPa，長(zhǎng)江流域上空呈現(xiàn)一致的垂直速度正異常，垂直速度正異常中心值達(dá)到3.0×10-3 Pa·s-1，表明該時(shí)期的下沉運(yùn)動(dòng)顯著;而P2時(shí)期長(zhǎng)江流域上空垂直速度也表現(xiàn)為正異常，但其強(qiáng)度與P1時(shí)期相比明顯減弱，數(shù)值減小至1.2×10-3 Pa·s-1，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。

以上結(jié)果說(shuō)明，在P1時(shí)期，當(dāng)NAD海溫異常處于正位相時(shí)，其可以通過(guò)引起東亞反氣旋環(huán)流異常使得長(zhǎng)江流域上空氣流出現(xiàn)顯著的下沉運(yùn)動(dòng)異常，而下沉運(yùn)動(dòng)引起的熱力作用等，有利于長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)增加，反之亦然。而P2時(shí)期，NAD海溫異常與東亞上空的大氣環(huán)流的聯(lián)系減弱，使得東亞反氣旋（氣旋）環(huán)流異常強(qiáng)度減弱，與之相聯(lián)系的長(zhǎng)江流域上空氣流的下沉（上升）運(yùn)動(dòng)及相應(yīng)熱力作用也減弱，使得該時(shí)期NAD海溫異常對(duì)長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)的影響減弱。

本文計(jì)算了兩個(gè)時(shí)期的NAD海溫異常指數(shù)方差，發(fā)現(xiàn)P1時(shí)期NAD海溫異常指數(shù)方差為1.39，P2時(shí)期NAD海溫異常指數(shù)方差僅為0.69，前后兩個(gè)時(shí)期方差的差異通過(guò)了顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明兩個(gè)時(shí)期的NAD海溫異常指數(shù)發(fā)生了顯著變化，P2時(shí)期的NAD海溫異常指數(shù)振幅明顯減弱。為了更進(jìn)一步說(shuō)明兩個(gè)時(shí)期的北大西洋偶極型海溫異常的強(qiáng)度存在差異，將P1、P2時(shí)期的NAD海溫異常指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值≥0.8的年份定義為P1、P2時(shí)期的NAD海溫異常正位相年，將P1、P2時(shí)期的NAD海溫異常指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值≤-0.8的年份定義為P1、P2時(shí)期的NAD海溫異常負(fù)位相年，如表1所示。由圖8可知，在兩個(gè)時(shí)期的正位相年，北大西洋海溫異常的空間分布型與圖1a一致，表現(xiàn)為中緯度海溫正異常、副熱帶海溫負(fù)異常的特征，并且P1時(shí)期的中緯度海溫正異常的強(qiáng)度總體大于P2時(shí)期。兩個(gè)時(shí)期的正位相年的海溫差值分布也與NAD海溫異常正位相結(jié)構(gòu)較為相似，說(shuō)明P1時(shí)期的NAD海溫異常振幅更大。在負(fù)位相年，P1時(shí)期的中緯度海溫負(fù)異常中心為-1.6 ℃，而P2時(shí)期中緯度海溫負(fù)異常中心為-1.2 ℃，兩個(gè)時(shí)期的海溫差值分布與NAD海溫異常負(fù)位相結(jié)構(gòu)類似。以上分析說(shuō)明，NAD海溫異常的振幅在P2時(shí)期顯著減弱。

本文結(jié)果表明，在P1時(shí)期，NAD海溫異常可以激發(fā)出明顯的歐亞遙相關(guān)波列，引起東亞反氣旋／氣旋環(huán)流異常，對(duì)長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)產(chǎn)生影響;在P2時(shí)期，NAD海溫異常振幅明顯減弱，其海溫異常對(duì)歐亞遙相關(guān)波列和東亞大氣環(huán)流的影響減弱，從而與長(zhǎng)江流域極端高溫的聯(lián)系減弱。因此，NAD海溫異常對(duì)歐亞遙相關(guān)波列、東亞大氣環(huán)流異常以及長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)影響的年代際減弱可能與NAD海溫異常振幅減弱有關(guān)。

4" 結(jié)論與討論

基于1961—2020年Hadley海溫資料、CN05.1逐日最高氣溫資料和NCEP／NCAR再分析資料，本文使用SVD等方法分析了北大西洋海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際變化關(guān)系的年代際變化及其可能的物理機(jī)制，得到如下主要結(jié)論：

1）SVD分析結(jié)果表明，當(dāng)夏季北大西洋中緯度海溫正（負(fù)）異常、副熱帶海溫負(fù)（正）異常，即NAD海溫異常正（負(fù)）位相時(shí)，長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)增加（減少）。二者關(guān)系在20世紀(jì)80年代末期之后發(fā)生年代際減弱。

2）夏季NAD海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)的年際關(guān)系發(fā)生改變，這歸因于與NAD海溫異常相關(guān)的歐亞遙相關(guān)波列和東亞大氣環(huán)流異常發(fā)生了強(qiáng)度差異。在1961—1988年，夏季NAD海溫異常可以激發(fā)由北大西洋沿歐亞中高緯傳播至東亞地區(qū)的大氣遙相關(guān)波列，導(dǎo)致東亞上空存在反氣旋（氣旋）環(huán)流異常。東亞反氣旋（氣旋）環(huán)流異常引起長(zhǎng)江流域上空氣流垂直運(yùn)動(dòng)變化，并通過(guò)垂直運(yùn)動(dòng)引起的熱力作用等，使得該地區(qū)極端高溫日數(shù)增加（減少）。而在1989—2020年，夏季NAD海溫異常激發(fā)的歐亞中高緯度的大氣遙相關(guān)波列強(qiáng)度減弱，東亞反氣旋（氣旋）異常的強(qiáng)度也相應(yīng)減弱，從而使得NAD海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)的聯(lián)系發(fā)生減弱。

3）NAD海溫異常對(duì)歐亞遙相關(guān)波列、東亞大氣環(huán)流異常和長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)的影響在20世紀(jì)80年代末期之后的減弱可能與NAD海溫異常振幅的減弱有關(guān)。

本文所得結(jié)果主要基于觀測(cè)資料的診斷分析，對(duì)于夏季NAD海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際關(guān)系發(fā)生年代際減弱的機(jī)理仍有待于數(shù)值試驗(yàn)的進(jìn)一步驗(yàn)證。此外，本文的研究發(fā)現(xiàn)，NAD海溫異常振幅在20世紀(jì)80年代末期之后顯著減弱，這可能與北大西洋局地海氣相互作用的年代際變化（梁靜等，2023）有關(guān)。研究指出，大西洋多年代際振蕩（Atlantic Multidecadal Oscillation，AMO）和太平洋年代際振蕩（Pacific Decadal Oscillation，PDO）對(duì)我國(guó)華北和中亞等地區(qū)極端高溫具有重要的影響（Zhang et al.，2020;Dong et al.，2023）。那么，AMO和PDO等年代際信號(hào)對(duì)NAD海溫異常與長(zhǎng)江流域極端高溫日數(shù)年際關(guān)系的變化是否具有調(diào)制作用呢？這還需要進(jìn)一步研究。

致謝：本文的數(shù)值計(jì)算得到南京信息工程大學(xué)高性能計(jì)算平臺(tái)的計(jì)算支持和幫助。謹(jǐn)致謝忱！

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·ARTICLE·

Interdecadal weakening of the relationship between summer North Atlantic sea surface temperature anomalies and extreme high temperature days in the Yangtze River basin

JIANG Yuanyuan，LI Zhongxian，NI Donghong，PENG Lixia

Key Laboratory of Meteorological Disaster of Ministry of Education （KLME）／Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters （CIC-FEMD），Nanjing University of Information Science and Technology，Nanjing 210044，China

Abstract" The Yangtze River basin（YRB） is a key region for the occurrence of extreme high temperatures （EHT），which has significant impacts on both human society and ecosystems.The number of EHT days （EHTD） in the YRB exhibits notable interannual variability.Using sea surface temperature （SST） data from the Hadley Center，daily maximum temperature datasets from CN05.1，and reanalysis data from the National Centers for Environmental Prediction／National Center for Atmospheric Research （NCEP／NCAR），this study investigates the relationship between summer North Atlantic SST anomalies （SSTA） and EHTD in the YRB through singular value decomposition （SVD） analysis.Results reveal that the first SVD mode demonstrates a strong relationship between North Atlantic Dipole （NAD） pattern （characterized by positive （negative） SSTAs in the midlatitude and negative （positive） SSTAS in the subtropical North Atlantic） and EHTD in the YRB，accounting for 63.43％ of the total squared covariance.The correlation coefficient between the time series of the first SVD mode for NAD SSTA and EHTD is 0.51，statistically significant at the 99％ confidence level.An interdecadal shift in the relationship between NAD SSTA and EHTD in the YRB occurred in the late 1980s.From 1961—1988，NAD SSTA showed a strong connection with EHTD in the YRB.However，after the late 1980s，this relationship weakened.Further analysis suggests that the interdecadal changes in the NAD SSTA-EHTD relationship are primarily driven by differences in atmospheric circulation anomalies over Eurasia，triggered by NAD SSTA.Before the late 1980s，positive （negative） NAD SSTA induced an atmospheric teleconnection pattern extending from the North Atlantic to East Asia in the middle and upper troposphere，featuring two positive （negative） geopotential height anomaly centers over the Ural Mountains and East Asia，and two negative （positive） centers over Greenland and Lake Baikal.This teleconnection pattern，linked to Rossby wave energy propagation，led to an anticyclone／cyclone circulation anomaly over East Asia，inducing anomalous descending／ascending motion over the YRB，which in turn provided favorable／unfavorable thermal conditions for EHT occurrences.The East Asian anticyclone／cyclone circulation anomaly had a significant influence on EHTD in the YRB.However，after the late 1980s，the aforementioned teleconnection pattern excited by NAD SSTA weakened，reducing the East Asian anticyclone／cyclone circulation anomaly and weakening the NAD SSTA-EHTD relationship.The differences in atmospheric circulation anomalies between the two periods are closely related to the reduced amplitude of NAD SSTA.The reasons behind these weakening of NAD SSTA amplitude remain to be explored.These findings offer valuable insights for understanding and predicting EHTD in the YRB.

Keywords" extreme high temperature;sea surface temperature;North Atlantic;Yangtze River basin;interannual variation;interdecadal weakening

doi：10.13878／j.cnki.dqkxxb.20240830002

（責(zé)任編輯：張福穎）