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NO.2496-華北超級高溫

文字：風(fēng)云夢遠(yuǎn)

校稿：辜漢膺 / 編輯：板栗

最近兩個月，我國遭遇一波接一波的高溫?zé)崂耍L期不退且沒日沒夜的高溫考驗(yàn)著人們的生理極限。

從數(shù)據(jù)上看，今年上半年我國平均溫度超過35℃的天數(shù)達(dá)到4.1天，比常年同期多了1.9天，約等于翻倍了，達(dá)到1961年以來歷史同期之最。

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分區(qū)域來看，華北、華東北部、華南西部、西南地區(qū)南部最為顯著。尤其是華北地區(qū)，高溫天數(shù)達(dá)到驚人的9.8天，比常年同期多了5.2天。

2023年1月1日至6月30日全國高溫日數(shù)距平分布圖

（圖：中國氣象局）▼

華北極端高溫的直接原因

今年華北的高溫集中在6月14-17日和6月21-30日。尤其是后者，簡直沒有最熱，只有更熱。北京湯河口（41.8℃）、天津大港（41.8℃）等22個站達(dá)到或突破了歷史極值。22-24日，北京南郊觀象臺連續(xù)三天氣溫≥（大于等于）40℃，其中22日南郊觀象臺最高氣溫41.1℃，是建國以來并列第2高值。

人要化了，真的頂不住

（圖：中央氣象臺）▼

7月初的高溫也同樣極端，北京再度出現(xiàn)了2個40℃以上的高溫日。建國以來北京總共有11天40℃以上的高溫，今年至今有5天，占比接近一半。

北京突破40℃很容易被全網(wǎng)討論，而隔壁的河北城市，網(wǎng)上存在感就小很多，但他們的高溫一點(diǎn)也沒少，沿太行山一線，自河北石家莊、邢臺、邯鄲到河南安陽、新鄉(xiāng)、焦作，太行山東麓也出現(xiàn)了顯著高溫?zé)崂耍?月6日的河北平山43.7°C，7日河北武安與河南林州的43.3°C最為突出。

太行山憑一己之力把高溫?fù)踉诹送饷?/p>

（圖：中央氣象臺）▼

事實(shí)上，今年華北的高溫既與厄爾尼諾、全球變暖有一定關(guān)聯(lián)，也和遠(yuǎn)在大西洋的“大氣異常活動”聯(lián)系緊密，多重因素疊加，作用于華北上空的西風(fēng)帶，造就了這個突破歷史極值的酷熱夏天。

該來的還是來了

（圖：wmo）▼

之前的文章中我們講過，中國南北方夏季高溫的成因并不相同，長江流域在梅雨季過后的伏旱，是西太平洋副熱帶高壓控制下的結(jié)果，而華北的高溫?zé)崂思性?月到7月上半月，主要是被西風(fēng)帶波動形成的高壓脊或大陸異常高壓所控制。

比如去年的江西和湖南持續(xù)了數(shù)月的干旱

就是環(huán)繞了整個北半球的副熱帶高壓帶造成的

（圖：中央氣象臺）▼

我們以今年6月22-25日為例，從華北一直到黑龍江，都被異常的暖高壓所控制，包括京津在內(nèi)的華北北部正是其中心地帶。在它的控制下，華北北部出現(xiàn)晴朗少云的天氣，太陽輻射直接給低空加熱，加上高空大氣下沉增溫，導(dǎo)致地面溫度迅速上升，北京、天津雙雙突破40℃，35℃以上的高溫更是遍布華北大地。

此外，部分地區(qū)還被局地下墊面影響，比如城市熱島、背風(fēng)坡下沉增溫、河谷增溫，都會讓局部氣溫變得更高，體感上也更難忍受。

6月22日-25日，對流層低層（850hPa）溫度異常（填色，暖色為偏暖，冷色反之）和對流層中層（500hPa）高度場異常（填色）▼

而這個盤踞在華北上空的暖高壓，其實(shí)是西風(fēng)帶上一個更大尺度的高壓脊的一部分，我們知道，西風(fēng)帶并不總是平直的，當(dāng)產(chǎn)生大幅波動的時候，就會形成一個高壓脊接著一個低壓槽。高壓脊控制的區(qū)域就表現(xiàn)為大氣下沉、晴朗少雨的天氣。

500hPa上的等高線及地轉(zhuǎn)風(fēng)示意圖

（左圖為平直的西風(fēng)帶，右圖為發(fā)生擾動后形成的槽脊）▼

6月中下旬華北的的高溫天氣就是拜高壓脊所賜

（6月15日 500hPa 體感溫度）▼

西風(fēng)帶會不會大幅波動，一方面取決于極地和低緯度之間的溫差，這一溫差是西風(fēng)帶得以形成的原動力，溫差減弱就會形成波動。

一方面這種波動又需要一個“擾動源頭“，當(dāng)西風(fēng)帶上某一區(qū)域出現(xiàn)異常的高壓或低壓，就可以通過影響下游環(huán)節(jié)，逐漸激發(fā)西風(fēng)帶長波，進(jìn)而改變天際線以外的遠(yuǎn)方。這種現(xiàn)象通常叫做“遙相關(guān)”。

西風(fēng)帶長波產(chǎn)生的大槽大脊很大程度上決定了北半球的天氣

而短波則可以疊加在長波上造成槽和脊的加深或減弱▼

在北半球的中高緯度大氣，通常有北太平洋、北大西洋兩個最顯著的活動中心。而亞洲大陸天氣過程的那個“擾動源頭”，往往就是從北大西洋一帶啟程，并沿著西風(fēng)急流向東傳播。

急流是狹窄的強(qiáng)風(fēng)帶，通常從西向東吹遍全球

（圖：NOAA）▼

為了能理解西風(fēng)帶長波，以及西風(fēng)帶內(nèi)部上下游之間的關(guān)聯(lián)，我們制作了下面這張圖。

它反映的是6月22-25日、500hPa高度（約9000米高空）、不同地區(qū)對流層高層之間的“遙相關(guān)”。

這其中暖色表示高壓異常，冷色表示低壓異常，箭頭則是西風(fēng)帶長波的“波作用通量”。

6月22-25日500hPa流函數(shù)異常與波作用通量分析▼

從中可以看到，從北大西洋到東北亞，出現(xiàn)了一連串的異常中心，包括格陵蘭與冰島南側(cè)的異常低壓、歐洲的異常高壓、西西伯利亞的異常低壓，以及華北到鄂霍次克海一帶的異常高壓。

而箭頭表示的長波傳播則表明，北大西洋正是那個“擾動源頭”，從這里出發(fā)的長波，呈現(xiàn)出一條“先向東北再向東南”的弧形路徑，并最終導(dǎo)致華北異常暖高壓的形成。

6月22-25日500hPa流函數(shù)異常與波作用通量分析▼

厄爾尼諾的影響

以上是對今年高溫事件直接原因的分析。但如果站在更廣闊的角度，今年全國頻繁的高溫背后，還有更為重要的影響因素：包括正在發(fā)展中的厄爾尼諾事件，以及近一百多年來由人類活動主導(dǎo)的全球變暖。

此外，熱帶印度洋、熱帶外太平洋的海溫、北極海冰的沉浮、歐亞大陸尤其是青藏高原的積雪消長，也都一定程度上影響著夏季華北乃至全國的氣候。

在全球變暖加持下的厄爾尼諾

一次次拉高全球溫度的上限

挑戰(zhàn)著人類忍受的極限▼

那么，今年的厄爾尼諾對華北高溫到底有多大影響？

答案是，有一定影響，但存在很大的不確定性。

我們匯總了歷史上不同年份厄爾尼諾發(fā)展階段的“夏季風(fēng)場”，雖然厄爾尼諾不是影響風(fēng)場的唯一因素，但只要樣本足夠多，這些樣本的共性就能愈發(fā)清晰地指明厄爾尼諾的影響。（就是下方那張合成圖）

將1979年以后厄爾尼諾發(fā)展期的500hPa風(fēng)場圖加以合成，可以看出，東北亞一帶最突出的特征，就是盤踞在東北地區(qū)到日本海一帶的氣旋環(huán)流（藍(lán)框），以及貝加爾湖一帶一個較弱的反氣旋（紅框）。

厄爾尼諾事件發(fā)展年夏季

對流層中層（500hPa）風(fēng)場異常合成▼

而華北則位于二者之間，一方面受到氣旋西側(cè)下沉氣流的影響，同時，夾在西側(cè)反氣旋和東側(cè)氣旋之間，會產(chǎn)生“高空負(fù)渦度平流”，其結(jié)果就是晴朗少雨、大氣下沉、頻繁高溫。

但由于多數(shù)厄爾尼諾事件要到冬季才達(dá)到鼎盛期，在發(fā)展年的夏季，強(qiáng)度還比較有限，響應(yīng)的信號強(qiáng)度也較弱，所以只能解釋高溫的一部分成因。

在厄爾尼諾發(fā)展期夏季

我國大部分地區(qū)氣溫都處于偏高的狀態(tài)▼

極端高溫的終極BOSS

相比于起起伏伏的厄爾尼諾和拉尼娜，藏在幕后的全球變暖才是最大的BOSS，雖然全球變暖對于單獨(dú)的高溫事件沒有必然作用，但最近數(shù)十年，越來越強(qiáng)、頻率越來越高的整體升溫已經(jīng)非常明顯。

除了平均氣溫被拉高，偏離常態(tài)的極端氣溫也顯著增強(qiáng)，既有極端高溫也有極端低溫，其中極端高溫更加頻繁。

北半球夏季各站點(diǎn)氣溫距平分布曲線

在不同年代的顯著變化▼

全球變暖和極端高溫，關(guān)于兩者之間關(guān)聯(lián)機(jī)制的解釋有很多，其中認(rèn)可度較高的一種認(rèn)為，在氣候變化下，北極海冰大幅融化，而暴露出來的的海陸表面，比先前被冰面覆蓋時要暗得多，導(dǎo)致反照率下降，吸收了更多熱量，所以北極地區(qū)的升溫，相比低緯度地區(qū)要更嚴(yán)重。

溫度升高導(dǎo)致海冰融化

而海冰融化又促進(jìn)了溫度的升高

這樣的惡循環(huán)導(dǎo)致海冰融化得越來越快▼

2023 年冬季北極海冰低于平均水平

（圖：NASA）▼

這就直接導(dǎo)致極地和熱帶之間的溫差縮小了。

前面我們就提到，極地與熱帶之間的溫差是西風(fēng)帶的原動力，正是這一溫差驅(qū)動的風(fēng)在地轉(zhuǎn)偏向力作用下，轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)勁的西風(fēng)急流，如同一道天塹阻攔在極地和低緯度之間，讓南北兩側(cè)的氣團(tuán)難以輕易逾越。

急流兩側(cè)溫差越大急流越強(qiáng)

溫差越小則急流越弱

（圖：eoas.ubc.ca）▼

當(dāng)這一溫差縮小時，西風(fēng)急流便相應(yīng)減弱，冷暖空氣南來北往的阻礙變小，更容易引發(fā)各處的極端天氣事件。這其中，就包含西風(fēng)帶大幅波動形成的大槽大脊，這也是華北被高壓脊控制的重要?dú)夂虮尘啊?/p>

可以看出在過去40年間北極地區(qū)升溫最為顯著

（圖：NASA）▼

西風(fēng)急流的不同狀態(tài)與南北向熱量交換

總是會伴隨著極端冷暖事件的發(fā)生

（圖：NOAA）▼

我們現(xiàn)在還無法精確預(yù)測未來內(nèi)每一次高溫?zé)崂诉^程的區(qū)域、程度和持續(xù)時間。但可以明確的是，在這樣的氣候變化下，未來數(shù)十年間，這樣的極端高溫只會越來越多，極端程度也越來越強(qiáng)，對人類生活甚至生存的威脅越來越顯著。

面對如此嚴(yán)峻的狀況，人類已沒有置身事外的選擇，唯有攜起手來，共同減少溫室氣體的排放，以盡量減緩全球氣候變化的影響，但要做到這一點(diǎn)，又何其難矣。

*本文內(nèi)容為作者提供，不代表地球知識局立場

END

原標(biāo)題：《華北這么熱，究竟怎么回事？》

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