根据中国科学院大气物理所的预测,2017年夏季(6-8月),全国总体降水形势与往年趋于一致,出现大范围洪涝灾害的可能性不大。华南大部、黄淮流域、华北东部、东北南部、东北北部、新疆大部和西藏南部地区降水正常略偏多,其中新疆北部降水偏多2成左右。其他大部分地区降水正常略偏少。另外,预计2017年登陆台风数接近正常。短期气候预测,例如一个季度和一年的气候预测,与人类活动息息相关。
气象灾害是对我国影响最大的自然灾害,我国每年都受到不同程度的干旱、洪涝、台风、暴雨、冰雹等灾害的影响。研究表明,1994—2013年我国气象灾害造成的死亡人口和直接经济损失占所有自然灾害的比例分别为55%和87%。短期气候趋势预测主要针对跨季度的温度、降水及气象灾害进行预测,对防灾减灾有着重要的意义。
目前,国际上短期气候预测的通用做法有2种:(1)发展大型数值模式,如欧洲、日本、美国和韩国;(2)建立统计模型进行直接预测或对数值模式结果进行动力降尺度。但是由于中国地处东亚季风区,影响我国气候的因子众多,数值模式对东亚气候异常的预测准确率仍然满足不了实际需求。对于统计模型而言,它又依赖于预报因子与预报量关系的稳定性。仅使用数值模式或统计模型进行东亚地区的短期气候预测都不能取得较准确的预测信息。
因此,我国发展了一套动力模式和统计模型相结合的预测系统。中科院大气物理所的短期气候预测系统包括:ENSO(El Niño(厄尔尼诺)/Southern Oscillation(南方涛动))预测系统,以及大气环流模式、海-气耦合模式、统计模型和动力-统计模型。ENSO事件是指赤道中东太平洋海表温度异常增暖或变冷。由于海洋巨大的热容量,ENSO事件会对大气环流和全球气候产生巨大影响。
它不仅能导致热带地区正常的对流及降水分布被打乱,同时热带的异常信号通过大气内部动力学过程传播,影响中高纬度大气环流。因此,是全球气候年际变化的最主要外强迫,也是跨季度预测首要关注的信号。
海温与厄尔尼诺事件关系密切,因此,研究人员为了研究,将热带及北太平洋区域海表温度异常变化关键区划分为4个Niño分区,其中包括Niño1+2 区 (90°W~80°W,10°S~0°),Niño3区(120°W~90°W,5°S~5°N),Niño3.4区(160°W~120°W,5°S~5°N)和 Niño4区(160°W~160°E,5°S~5°N)。
根据美国气候预报中心的监测,目前Niño3区海温已在2017年1月中旬左右从冷海温距平转为暖海温距平,位于其西面的Niño3.4区和Niño4区海温仍维持在冷海温距平。中科院大气物理所利用ENSO预测系统向数值模式和部分统计模型对Niño3.4区海温进行预测,2017年春季至夏初,此区海温将维持在正常位相(即海温距平在±0.5℃之间)。
海温能够对大气环流造成巨大影响,根据大气所ENSO预测系统提供的海温演变,结合不同的大气环流模式预测我国北方地区风场。结果显示,这样的风场有利于我国北方地区降水偏多。西太平洋副热带高压是影响我国夏季降水的最重要的环流系统之一,其强度和位置会随着季节变化,是影响大陆水汽的重要系统,主要影响西南气流和东南季风带来的水汽。
同时,西太平洋副高的北侧是北上的暖湿空气与南下的冷空气相交的地带,往往形成大范围的阴雨天气,所以我国东部的降水多发生在它的西北侧。西太平洋副高的移动也就造成了我国降水带的南北移动。例如6月时长江中下游进入梅雨季节,7月其北移黄河下游进入雨季、长江流域进入盛夏,随后8月到达最北端我国华北北部、东北地区进入雨季。而受它控制的地区,有强烈的下沉逆温,使低层水汽难以成云致雨,通常出现高温晴热天气。
根据大气所大气环流模式IAP-AGCM(9L)和IAP-AGCM 4.1、海-气耦合模式NZC-PCCSM4预测结果,2017年夏季西太平洋副热带高压将偏强、偏西,其北界向北扩展,有利于雨带偏北。我国地处东亚季风区,夏季雨带也受其影响,随着季风的向北推进,形成华南前汛期(5月中旬—6月上旬)、长江梅雨期(6月中旬—7月中旬)和华北雨季(7月下旬—8月)。
La Niña(拉尼娜)事件也被成为反厄尔尼诺,主要发生在厄尔尼诺次年,表现为赤道附近东太平洋水温反常下降。目前属于拉尼娜事件衰减期夏季,研究显示华南前汛期和梅雨期降水主要集中在华南地区。积雪是影响我国夏季气候的另一个重要因子。海陆热力差异是产生东亚季风的直接成因。夏季,大陆偏暖,形成低压,海洋相对偏冷,我国盛行偏南风。冬季,海陆热力对比相反,我国盛行偏北风。
当冬季大陆积雪偏多时,春季至夏季融雪慢,大陆升温慢,海陆热力对比降低,夏季风易于偏弱。欧亚大陆积雪和青藏高原积雪是影响我国夏季降水的重要因子,近年来的研究表明,冬季欧亚大陆北部新增雪盖面积与我国夏季气候异常有显著的关系。当冬季新增雪盖面积偏大时,江南至华南地区降水偏少。而且欧亚大陆新增雪盖对我国的气候的影响独立于ENSO事件。
在2017年ENSO状态处于中性的情况下,海洋的信号可能较弱,积雪的影响就可能更为重要。2016/2017年冬,欧亚大陆北部新增雪盖面积为1967年以来的第三个极小值,这有利于华南地区夏季降水偏多。根据大气所ENSO预测系统,2017年春季至初夏,赤道中东太平洋的海温将处于正常位相。在这样的海温背景下,2017年夏季,全国总体形势为降水趋于常年。部分地区可能呈现偏多或偏少的情况。
预计,华南大部、黄淮流域、华北东部、东北南部、东北北部、新疆大部和西藏南部地区降水正常略偏多,其中新疆北部降水偏多2成左右。我国其他大部分地区降水正常略偏少。目前海洋等重要外强迫信号并不显著,因此本文对2017年夏季中国气候趋势的预测存在一定的不确定性。中国科学院大气物理研究院将密切关注最新的海洋、大气监测结果,及时对预测结果进行订正。