南北方一起高温，但下周有人烤熟，有人凉快了

近期，新一轮高温再度来袭，全国各地持续开启“炙烤模式”。回望整个七月，热浪不断涌来。

在7月上旬，北方多地和四川盆地出现了历史同期少有的高温天气；而自7月中旬以来，南方多地出现了多次高温热浪过程。其中上一周的高温中心位于长江三角洲和四川盆地东部等地，如7月13日上海追平了1873年以来的最高温度（40.9°C）。

而这一周高温中心南退，但热度不减，浙江中南部、福建大部等地都出现了接近或刷新历史纪录的高温，福州、温州、台州等地更是超过40°C。

是谁开启了“炙烤”模式？高温还会持续多久？本文将对南方7月中旬以来高温过程进行简要分析，并给出全国范围内高温过程的展望。

南北方都热，但气象成因并不一样。

南方大部（除四川盆地）主要被副热带高压控制所致，而北方和四川盆地，则更多与大陆高压和西风带内的暖脊有关。

副热带高压可以说是高中地理课本就已出现的老朋友了。不过在气象学上，副热带高压不仅是半球三圈环流里横贯副热带地区的气压带，还是在全球有着具体的多个中心的天气系统——先前的南方高温热浪，就是偏强的西北太平洋副热带高压控制所致。

图1. 7月8日-7月17日的500hPa（对流层中层）等压面高度场（等值线，单位gpm）与高度场偏离1991-2020年平均值的距平（填色，单位gpm）。图中5880等值线包围的区域就是副热带高压的主体区，覆盖我国南方到西太平洋。背景填色则表明南方的高度场偏高，反映出副热带高压和它所致的热浪偏强。

副热带高压并不罕见，但今年额外强势。当前反常演变的拉尼娜事件，必须要背一个首要的锅。

拉尼娜和厄尔尼诺也是高中地理课本的老熟人了，它们可以说是赤道中东太平洋海温异常如影的两面，其中拉尼娜事件对应着赤道中东太平洋海温的持续偏低。而这一次的拉尼娜在时间演变上非常特殊——历史上绝大部分事件，都在第一年的北半球夏秋季发展，冬季达到顶峰，随后在第二年开春时逐渐衰减；但当前的事件在去年秋季发展后，并未在今年春季衰减，而是进一步略有增强，并在5月达到了强度顶峰。

图2. 反映厄尔尼诺/拉尼娜事件的监测区逐月海表温度距平。可以看到今年春季负距平仍在增强，代表拉尼娜事件的反常发展。丨NOAA

万里之外海洋的炎凉，是如何影响到我国的气候呢？当拉尼娜事件增强发展时，赤道中东太平洋海表温度进一步下降，并导致上方大气变冷收缩下沉形成地面高压。同时为增强的气压梯度，导致了向西跨越赤道太平洋的信风明显增强。在赤道附近增强的信风诱发了北侧的异常反气旋，并与同为对流层中低层反气旋性质的副热带高压叠加，使得副热带高压显著增强。

图3. 同图1时段，但为对流层低层风场的距平。可以看到赤道太平洋信风显著偏强（顺着黑色箭头）与偏强的副热带高压（红圈标出）。

此外，当赤道中东太平洋海温偏冷且出现更强的下沉气流同时，处在赤道太平洋西岸的马来群岛，却因为海温的偏高和岛屿地形的作用出现更强劲的上升气流。这一上升气流会通过南北向的环流圈作用，导致北侧副热带地区出现更显著的下沉，从而有利于低空副热带高压的增强。这在近期的环流异常里也有明显的体现。

图4. 拉尼娜事件发展下，马来群岛上升气流对西北太平洋副热带高压影响示意图。丨Jiang et al.(2019)

图5. 同图1，但为105°E-125°E（我国中东部）区域内，垂直运动距平（填色，单位Pa/s）和南北向垂直环流圈的风场距平。黑色圈标出30°N附近显著下沉区域，有利于我国南方副热带高压增强。

大陆高压这个气象学名词，相对副热带高压陌生很多。简单而言，当进入夏季，亚洲大陆内部大片荒漠被阳光炙烤，形成一个显著的热源；当这一地面热源显著加热而这些热空气抬升进入高空聚集，形成了这个位于对流层中上层的大陆高压。

大陆高压通常稳定在伊朗高原等地；但如果伊朗高原北侧的中亚出现了环流变化，可能导致它携带着当地的暖气团东移进入我国，而从高空下沉造成的气团增温，也加剧了地面的高温。

南方大部的高温将继续，但中心将逐渐从如今的浙江福建一带转移到长江中下游地区；而华北部分地区也将在月底加入高温行列。相比之下，西部地区（西北地区和四川盆地）高温则只有本周中的一段时间出现。

在本周，南方大部的事态正向着极度烤熟的方向发展了——随着北侧能制衡副热带高压的冷涡消亡，副热带高压开始明显增强北抬（图6-7蓝圈），长江中下游地区将再度被副热带高压控制，不少地区气温将轻松达到37℃以上；到月底，甚至华北部分也将被高温笼罩，不过相对南方而言气温偏低些许。而随着副热带高压中心北移，最近显著高温的福建、广东、江西等地高温将在今日达到顶峰，随后虽然高温稍有减弱，但每日最高气温依然接近或达到37℃。

图6. 北京时间7月26日8时欧洲模式分析的500hPa等压面高度场（等值线，单位gpm）与850hPa等压面温度场（填色，单位℃）。蓝圈为长期盘踞南方的副热带高压，绿圈为大陆高压。

图7. 同图6，但为7月31日预报结果。蓝圈为已经向北延伸的副热带高压。

与此同时，随着北侧西风带槽脊的更替影响，西部地区又将迎来增强的大陆高压（图6绿圈）。在它的影响下，西北地区大部和四川盆地也将在本周中迎来短暂的高温，不过由于这一天气系统持续时间有限，高温也不如南方大部持久。

图8. 中央气象台对7月26日最高温度的预测

图9. 同图8，但为7月29日结果

要些许改变当前的局面，需要倚靠海洋的力量。西北太平洋副热带高压偏强不仅导致了我国南方的高温热浪，也导致了热带西北太平洋海温显著升高，最终在长期的沉寂后有新的台风呼啸。目前数值预报已有7月底台风趋于活跃的信号，即使不直接影响我国，也将在一定程度上促进副热带高压减弱和较凉爽的东南风影响沿海地区，对于东南沿海的降温有明显帮助；但南方内陆地区的高温，很可能仍将持续。

图10. 北京时间7月26日10:00的卫星云图

在更长期的展望上，由于前文提及拉尼娜出现反季节的发展，太平洋信风也长期偏强。可以预见今年夏季后期，副热带高压也将总体呈现明显偏强态势，南方大部（甚至包括北方部分地区）的高温也将更加长久且猛烈，需要注意防暑降温工作。

对于一次高温热浪过程，由于它持续时间（数日到半个多月）和空间范围（数十万到数百万平方千米）相对有限，我们很难直接地将它与由人类活动主导、全球范围内自完备工业化以来持续一百多年的气候变化关联。但如果问到未来数十年的高温热浪频率和强度的趋势，则可以用气候变化的趋势解释。

气候变化对于全球气温的影响，不仅在于平均气温的升高，更在于气温偏离常态的极端性（统计学以方差/标准差衡量）显著增强，表现为极端高温和极端低温频率都有增加，其中极端高温因为变暖的趋势更加频繁。

图11. 北半球夏季气温在不同时段的分布谱。可以看出随着时间推移，平均值上升的同时出现了样本方差变大，即极端事件变多的特征（尤其以极端偏热事件更显著）。

关于这一现象的解释很多，如气候变化下北极的升温相对于北半球极地外更大，导致极地和热带间温差缩小，并使得由这一温差驱动的强劲西风带减弱，使得冷暖空气南来北往时受到的阻碍更小；此外，当平均温度升高，大气能容纳的水汽含量（饱和水汽压）也将上升，而更多的水汽凝结时也会释放更多的热量，进而直接加热空气或驱动大气环流的变化。

图12. 左图：不同纬度带气温在1880-2020年的变化（相对于1951-1980年平均的距平值）。右图：当西风带减弱后更容易发生的南北向冷暖气团起伏。图片来源：NASA/NOAA

那么今年初的汤加火山有影响么？由于它喷发的火山灰和硫酸盐气溶胶质量很有限，并未造成显著的全球气候效应。而且即使造成影响，也应当是气溶胶进入平流层后，反射部分阳光而导致地面略有降温（阳伞效应）——嗯，看来今年火山没有助我们凉快点……

烈日当空，流金铄石，这些或许是这个夏季平凡的一幕。在直接的天气过程原因背后，却也可能无言地承载着气候变化下，愈发频繁极端的热浪。或许，留给我们思考与做出应对气候变化的时间，已很有限了。

作者：风云梦远

编辑：Owl、Luna

题图来源：中央气象台

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