气候变暖背景下中国南方秋季极端高温急剧上升

《Atmospheric Research》：Sharp rise of autumn heat extremes over southern China in a warmer climate

　　

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  过去55年间，中国南方秋季极端高温显著增强，长江中下游和江西-湖南地区为关键热点区域。
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  加强、西伸及退却延迟的西太平洋副热带高压，与北移的南亚高压和东亚急流共同作用，有利于下沉运动增强、冷空气入侵减少以及高温持续时间延长。
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  类似负相位太平洋年代际震荡和正相位大西洋多年代际震荡的海表温度格局组合，在统计上与近期秋季极端高温的增强存在关联。
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  全球变暖为秋季极端高温的长期增加提供了重要背景条件。

引言

世界气象组织（WMO）正式确认，2025年位列仪器记录以来最暖年份前三，全球平均地表温度较1850–1900年工业化前基准高出1.44°C，进一步巩固了长期全球变暖趋势（WMO, 2026）。过去11年（2015–2025年）是有记录以来最暖的11年，伴随着海洋热含量的持续积累和全球极端天气事件的高频发生。在这种变暖背景下，极端高温事件（HEs）在全球范围内日益频繁、强烈且持续时间延长，对生态安全、农业生产、公共健康和社会经济运转构成了严重威胁（Maxwell等, 2019；Perkins-Kirkpatrick和Lewis, 2020；IPCC, 2021）。

传统上的极端高温研究主要聚焦于夏季极端高温，而秋季极端高温由于其相对较低的频率和强度，长期以来被忽视。然而，持续的全球变暖已深刻改变了季节热特征，延长了暖季持续时间，并在北美、欧洲和东亚引发了频繁的异常秋季高温事件（Sun等, 2018；Ding等, 2022；Ennis和Milrad, 2024；Laimighofer和Formayer, 2024）。秋季是夏冬之间的重要过渡季节，秋季高温异常打破了季节温度转换节律，导致人为住院风险升高、作物产量下降以及陆地生态系统循环紊乱（Taylor等, 2018；Schwarz等, 2020）。

近年来中国夏季极端高温持续加剧，2013年中国东部和2022年长江流域连续出现破纪录的高温事件（Sun等, 2014；Hua等, 2023）。中国南方（SC）涵盖人口密集且经济发达的省份，对高温灾害极为脆弱。此前的研究已记录了南方夏季极端高温在频率、强度和覆盖范围方面的显著上升趋势（Luo等, 2022；Sun等, 2018）。近年来，破纪录的秋季极端高温频繁侵袭该地区，导致电力需求飙升、持续秋季干旱以及严重的生态退化（Hong等, 2023；Li等, 2024）。典型案例包括2021年秋季三次连续的区域性热浪（Chen等, 2022）、2022年影响140万平方公里和5.5亿居民的大规模极端高温（NCC, 2023），以及2024年9月威胁青少年户外健康的极端高温（Xie等, 2025）。最近，2025年秋季又出现了历史性高温事件，全国131个气象站记录到最高气温超过38°C，对当地农业和公共健康造成重大损失（NCC, 2025）。频繁的异常秋季高温凸显了系统研究秋季极端高温变化及其机制的迫切需求。

现有研究表明，区域极端高温事件一般受大尺度暖平流、副热带高压环流异常和海表温度（SST）强迫的调节（Deng等, 2019；Xie等, 2023；Xie等, 2025）。南亚高压（SAH）东扩和西太平洋副热带高压（WPSH）西伸是南方夏季极端高温加剧的主要驱动因素。然而，目前大多数研究聚焦于夏季极端高温，秋季极端高温仅在有限的案例分析中得到记录（Cao等, 2022；Wu等, 2023；Hong等, 2023）。个别案例研究将近期秋季热浪归因于异常WPSH/SAH活动、中高纬度槽扰动和热带海洋异常的联合作用。Ding等（2022）指出，2021年前所未有的秋季极端高温是由于强而西移的WPSH与中高纬度槽的共同作用所致。Chen等（2022）发现，2021年10月初SAH重新加强并向北移动，强度增加且覆盖范围扩大，与向西和向北推进的WPSH重叠，导致南方出现持续异常的极端高温。Hong等（2023）认为，在赤道中东太平洋La Ni?a状态和热带印度洋偶极子负相位的共同影响下，2022年9月至10月WPSH异常强盛并向西延伸，导致中国南方出现秋季极端高温。Xie等（2025）揭示，SAH和WPSH的扩张可能直接促成了2024年9月的极端高温事件。

与相对深入了解的夏季极端高温相比，秋季极端高温的长期变化特征和内在物理机制仍不清楚。本研究探讨两个科学问题：（1）1971–2025年间，中国南方秋季极端高温的频率、强度和空间范围发生了怎样的变化？（2）在变暖气候背景下，与秋季极端高温的发生及近期增强在统计上存在关联的大尺度大气和海洋环流特征是什么？为回答这些问题，本研究采用更新的高分辨率观测数据，全面探索中国南方秋季极端高温的时空演变及其潜在驱动机制，旨在为季节极端高温预测和气候适应提供科学支撑。

各章节摘要

数据

本研究使用的日最高气温数据集来源于中国气象局国家气象信息中心开发的第3版全国地面气象观测数据集，该数据集经过严格的质量控制和均一性订正（Ren等, 2012）。基于数据完整性和连续性，选取中国南方502个气象站（包括江苏省、安徽省、浙江省、福建省、江西省、湖南省、湖北省等以及

区域平均时间趋势

1971–2025年期间，在调整一阶序列自相关后，全部六个高温指数均表现出显著上升趋势（图2，p < 0.05）。区域平均日最高气温（Tmax）和年极端最高气温（TXx）分别以0.38°C/10年和0.40°C/10年的速率显著增加（p < 0.01）。2021–2025年的平均Tmax和TXx达到27.8°C和36.6°C，分别较1971–2000年气候态高4.2%和7.6%。长期变暖趋势上叠加了年际波动，年均最高

结论

基于1971–2025年多源观测和再分析数据集，本研究系统研究了中国南方秋季极端高温事件的时空特征及其相关的大尺度大气和海洋条件。主要结论如下：

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  过去55年间，中国南方秋季极端高温显著增强，所有高温指数均表现出稳健的上升趋势。近年来（2021–2025年）已

CRediT作者贡献声明

王雨洁： 原稿撰写、研究方法、调查研究、形式化分析、概念构思。周静燕： 原稿撰写、形式化分析、数据管理。宋联春： 审阅与编辑、原稿撰写、项目管理、形式化分析。

资金资助

本研究得到国家自然科学基金（42075023）和国家重点研发计划（编号：2019YFC1510400 和 2018YFA0606302）资助。

未被引用的参考文献

中国气象局（CMA）, 2015

Dong等, 2023

Du等, 2020

Gu等, 2015

Hu等, 2020

Liu和Yuan, 2006

Screen, 2017

Wu和Meng, 1998

Wu等, 2020

Zhang等, 2000

Zhou等, 2025

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的可能影响本文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

我们感谢主编切教授和三位匿名审稿人，他们对本文稿的改进提出了非常有价值的建议。

王雨洁|周静燕|宋联春