近日，中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室（LTO）王春在研究员团队的郑佳喻博士与王春在研究员在北半球夏季高温成因方面取得了新进展。相关结果在地球科学研究领域1区学术期刊—地球物理研究快报（Geophysical Research Letters）上发表。

    近年来，北半球的夏天极端破纪录高温事件频发，极端高温事件带来的经济损失和人员伤亡也有增加趋势。科学家前期研究表明北半球夏季表面气温受到温室效应、厄尔尼诺-南方涛动、北大西洋涛动等因素的影响。然而，在厄尔尼诺-南方涛动事件或者北大西洋涛动事件缺席的情况下，2017年夏季和2018年夏季的北半球仍然很热，并且表面气温呈现出不同的空间分布特征。这表明，北半球夏季高温成因机制还不清楚，因此需要进行进一步的研究。

    该研究利用遥相关性图的方法，对北半球夏季500 hPa位势高度进行研究，发现和定义了北半球夏季7种主要的大气环流型，分别是北大西洋型、欧洲型、东大西洋型、西大西洋型、楚科奇海-北美型、北极-北美型和波弗特海-西伯利亚型。基于定义的7种大气环流型和全球变暖信号，使用逐步回归方法，成功地重建了与观测一致的夏季北半球表面气温异常的空间分布。分析表明，由大气环流型引起的气候自然变率和全球变暖共同造成了北半球的夏季高温，而其中气候自然变率的贡献与全球变暖的贡献相当甚至更大。进一步的研究表明，对定义的7种大气环流型的准确预测，有助于对北半球夏季高温分布的预报。该研究有力推动了北半球夏季高温和大气环流型的研究发展，并为北半球夏季的高温预报提供了新思路。

    该研究结果也成功解释了今年北半球的夏季高温，2019年北半球夏季是1950以来最热的夏季（图1），其中欧洲南部地区和西伯利亚地区的气温都较往年高很多，甚至打破历史记录。研究发现，今年夏季北大西洋型处于正位相，而波弗特海-西伯利亚型处于正位相。北大西洋型的正位相对于欧洲南部的夏季高温有贡献，而波弗特海-西伯利亚型的正位相对西伯利亚的夏季高温起作用（图2）。这也进一步验证了所定义的大气环流型用于解释北半球夏季高温的有效性，表现出了很强的研究价值和应用前景。

图1 北半球夏季(6-8月)平均表面气温的时间序列

图2 2019年夏季北半球夏季的表面气温异常（填色）和500 hPa风场异常（矢量）

    简而言之，该研究发现和定义了夏季高温背景下北半球主要的大气环流型，并揭秘了北半球夏季高温的成因，这对北半球夏季高温的研究和预报具有重要的意义。该研究由国家自然科学基金重点项目、中科院先导专项、广东省领军人才项目等项目共同资助完成。

Zheng, J., and C. Wang*, 2019: Hot Summers in the Northern Hemisphere.  Geophysical Research Letters, 46, doi: 10.1029/2019GL084219.

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2019GL084219