南海海洋研究所在北半球夏季高溫成因方面取得進展

近日，中國科學院南海海洋研究所熱帶海洋環境國家重點實驗室（LTO）王春在研究員團隊的鄭佳喻博士與王春在研究員在北半球夏季高溫成因方面取得了新進展。相關結果在地球科學研究領域1區學術期刊—地球物理研究快報（Geophysical Research Letters）上發表。

近年來，北半球的夏天極端破紀錄高溫事件頻發，極端高溫事件帶來的經濟損失和人員傷亡也有增加趨勢。科學家前期研究表明北半球夏季表面氣溫受到溫室效應、厄爾尼諾-南方濤動、北大西洋濤動等因素的影響。然而，在厄爾尼諾-南方濤動事件或者北大西洋濤動事件缺席的情況下，2017年夏季和2018年夏季的北半球仍然很熱，並且表面氣溫呈現出不同的空間分布特徵。這表明，北半球夏季高溫成因機制還不清楚，因此需要進行進一步的研究。

該研究利用遙相關性圖的方法，對北半球夏季500 hPa位勢高度進行研究，發現和定義了北半球夏季7種主要的大氣環流型，分別是北大西洋型、歐洲型、東大西洋型、西大西洋型、楚科奇海-北美型、北極-北美型和波弗特海-西伯利亞型。基於定義的7種大氣環流型和全球變暖信號，使用逐步回歸方法，成功地重建了與觀測一致的夏季北半球表面氣溫異常的空間分布。分析表明，由大氣環流型引起的氣候自然變率和全球變暖共同造成了北半球的夏季高溫，而其中氣候自然變率的貢獻與全球變暖的貢獻相當甚至更大。進一步的研究表明，對定義的7種大氣環流型的準確預測，有助於對北半球夏季高溫分布的預報。該研究有力推動了北半球夏季高溫和大氣環流型的研究發展，並為北半球夏季的高溫預報提供了新思路。

該研究結果也成功解釋了今年北半球的夏季高溫，2019年北半球夏季是1950以來最熱的夏季（圖1），其中歐洲南部地區和西伯利亞地區的氣溫都較往年高很多，甚至打破歷史記錄。研究發現，今年夏季北大西洋型處於正位相，而波弗特海-西伯利亞型處於正位相。北大西洋型的正位相對於歐洲南部的夏季高溫有貢獻，而波弗特海-西伯利亞型的正位相對西伯利亞的夏季高溫起作用（圖2）。這也進一步驗證了所定義的大氣環流型用於解釋北半球夏季高溫的有效性，表現出了很強的研究價值和應用前景。

圖1 北半球夏季(6-8月)平均表面氣溫的時間序列

圖2 2019年夏季北半球夏季的表面氣溫異常（填色）和500 hPa風場異常（矢量）

簡而言之，該研究發現和定義了夏季高溫背景下北半球主要的大氣環流型，並揭秘了北半球夏季高溫的成因，這對北半球夏季高溫的研究和預報具有重要的意義。該研究由國家自然科學基金重點項目、中科院（百人計劃、先導專項）、廣東省領軍人才項目等項目共同資助完成。