东北亚地区在2018年夏季经历了自1979年以来第二炎热的夏季，极端高温天气席卷了包括我国东北、朝鲜半岛和日本等地区。我院徐邦琪教授、博士生钱伊恬与美国NOAA/GFDL的Murakami博士合作，探讨了热带季节内振荡（MJO）对该次热浪生成和维持的贡献和机制过程，并利用S2S预报模式，评估了MJO对热浪的次季节预报能力的影响。研究发现，2018年七月中下旬时，热带西太平洋出现了异常活跃的MJO对流（图1a），其通过激发沿东亚海岸向北的Rossby波列，有利东北亚地区高压异常的出现和维持，通过下沉运动引发的局地非绝热加热，和晴空增加太阳辐射，从而引起了东北亚地区持续性高温热浪的发生（图1b）。通过敏感性试验证实，当热带西太平洋MJO去除后，东亚沿岸的波列和东北亚的高压异常消失，东北亚地区并无高温异常出现。评估东亚地区两家（CMA和JMA）参加WMO S2S预报计划的预报数据发现，当模式能对MJO强度和对流位置预报正确时，对于东北亚的热浪事件预报技巧也较高。以上成果发表于Journal of Climate。

图1（a）2018年夏季的MJO位相演变，蓝色、红色、绿色和橙色分别代表7月1日–10日、7月11日–20日，7月21日–31日和8月1日–14日。（b）2018年7月11日–8月14日东北亚热浪发生期间30–90天带通滤波的500 hPa位势高度场（gpm）和SAT（K）。

除了MJO外，大气内部较长周期的变率（如：ENSO、PDO、AO等）也是导致2018年东北亚高温发生的可能因子，加之人类活动引发的气候变化一直也被认为是热浪发生的重要原因。为了明确自然变率和人类活动对该次热浪发生的相对重要性，基于GFDL Forecast-oriented Low Ocean Resolution（FLOR）模式分别进行了两组多集合成员的模拟试验：一组为包含了自然和人类活动在内所有强迫作用的All Forcing（AllForc）模拟试验，共有35个集合成员；另一组试验将人类强迫作用固定为1941年的值，共有30个集合成员，称为1941 Forcing（1941Forc）试验。通过比较两组试验中与2018年热浪强度相当的热浪发生概率（图2a–c深蓝色粗线以右柱状的总和），计算由人类活动造成的归因比例（the fraction of attributable risk，FAR），FAR值的变化范围为-∞到1，当FAR值越接近1，说明人类活动对热浪发生的作用越大。试验中FAR值的范围为0.78–0.82，说明类似于2018年东北亚热浪这种过去40年只发生两次的极端热浪事件，若没有人类活动的作用基本不可能发生；而在人类活动的影响下，到2050年这种强度的热浪事件将约每四年发生一次（图2d–f中最右边的浅灰色柱状），并且大气内部自然变率的影响（图2d–f中彩色实心圆和空心圆之间的距离）小于人类活动的作用（图2d–f中最右边的浅灰色柱状）。以上成果发表于Bulletin of the American Meteorological Society，第一作者为我院博士生钱伊恬，通讯作者为徐邦琪教授，该工作与NOAA/GFDL的Murakami博士和Kapnick博士合作完成。

图2 三套再分析（黑色线），1941Forc（天蓝色柱状）和AllForc （粉色柱状）在1980–2018年期间（a）TAnom，（b）extreme HWDs和（c）modest HWDs的概率分布频率。深蓝色粗线代表AllForc中第95百分位的值。FARAllForc的值显示在图中右上角。（d）TAnom，（e）extreme HWDs和（f）modest HWDs在过去阶段（1941–1979）、现在阶段（1980–2018）和未来阶段（2019–2050）的PAllForc（浅灰色柱状）和P1941Forc（深灰色柱状）。实心（空心）圆和三角代表了PAllForc在ENSO（蓝色），PDO（绿色）和AO（深粉色）在现在阶段和未来阶段处于正（负）位相的条件概率。

论文信息：

Hsu, P. -C., Y. Qian, Y. Liu, H. Murakami, and Y. Gao. (2020) Role of abnormally enhanced MJO over the Western Pacific in the formation and subseasonal predictability of the record-breaking Northeast Asian heatwave in the summer of 2018. J. Climate, 33, 3333–3349. doi: 10.1175/JCLI-D-19-0337.1.

Qian, Y., H. Murakami, P. -C. Hsu, and S. B. Kapnick. (2020) Effect of anthropogenic forcing and natural variability on the occurrence of the 2018 heatwave in Northeast Asia [in “Explaining Extreme Events of 2018 from a Climate Perspective”]. Bull. Amer. Meteor. Soc., 101(1), S77–S82. doi:10.1175/BAMS-D-19-0156.1.