近日，大气科学系气候动力学团队联合国防科技大学，在《National Science Review》 (NSR， IF=18.1) 发表题为“Anthropogenic climate change is causing stronger and more extreme Western Pacific Subtropical High”的研究论文，揭示人为气候变暖使得西太平洋副热带高压（简称“副高”）更强，极端强事件更为频繁，副高与大陆高压打通的机会更大。
该研究聚焦气候变暖背景下副高变异，分析了以前副高趋势研究结论不一致的问题，综合考虑动力和热力过程，提出一个全新的热力-动力协同的副高指数。在多种观测（再分析）及模式数据集中，该指数揭示的副高变异呈现出很好的一致性。
研究背景：副高定义在气候变暖背景下存在不确定性
近年来，东亚地区夏季极端暴雨和持续性高温事件频发，与副高活动异常密切相关。气象业务中常用等压面上的位势高度特征等值线来表示副高，但该方法面临一个问题：在全球变暖背景下，平均温度升高会导致气柱膨胀、位势高度整体抬升。也就是说，即使副高动力环流本身没有明显增强，位势高度也可能因气柱整体增厚而升高，造成副高增强的假象。因此，仅用位势高度特征等值线来刻画副高，可能会混入全球变暖造成的“背景增高”信号。
为避免这一问题，前人提出了基于热力学或动力学的，不同的改进副高定义的方法，例如有的将副高视为暖性高压系统，有的则将其视为反气旋环流系统。但这些研究在刻画副高长期变化趋势上，彼此之间存在明显差异。
利用JPDF（联合概率分布频率）副高定义：识别“真正有天气影响的副高”
副高之所以能够影响东亚天气，是它对应着明确天气效应的环流结构：其控制区内下沉运动增强，容易造成晴空少云和高温热浪；其西北侧西南风与水汽输送、上升运动和雨带配置密切相关。一个合理的副高定义应当能够识别出与天气影响的环流结构。
JPDF方法的提出：首先，构建位势高度与垂直速度的联合概率分布，建立二者之间的物理对应关系；随后，以当前气候态下副高边界所对应的典型下沉运动作为动力约束，逐年计算与相同下沉特征相匹配的位势高度阈值。考虑气候变暖导致位势高度整体升高，该阈值作相应调整，从而剔除大气增厚带来的虚假趋势。该方法并非单纯追踪高压区气压异常或者反气旋环流，而是识别具有典型下沉运动、并与东亚降水、高温异常存在物理联系的副高主体（图1）。
图1 综合考虑位势高度与垂直运动的副高定义方法JPDF
相比以前的定义，该方法所定义的副高与东亚极端降水和高温事件相关性更高。特别地，副高位置与下沉运动和高温区域高度吻合，与强降水及上升运动区域的配置更清晰（图2）。
图2 不同定义下（红色为JPDF定义）副高边界与垂直速度、气温和降水相关的空间分布
预估未来副高将更强，并进一步向西北扩展, 破纪录强副高事件将更加频繁
利用CMIP6数据，预估了副高的未来变化（图3）。随着气候持续变暖，副高将呈现稳健增强趋势。在不同温室气体排放情景下，结果定性一致。在中高排放情景下，副高面积扩大、强度增强、西脊点向西推进，边界整体向西北方向扩展，副高所覆盖的东亚陆地区域范围扩大。
除季节平均变化外，还分析了天气尺度的强副高事件。结果显示，在未来气候情景下，强副高事件不仅会变得更强，而且会更频繁、持续更久。在不同排放情景下，强副高事件发生频率、平均持续时间、最长持续时间、平均强度和最大强度均表现出一致增加。特别地，发生频率和最长持续时间增幅尤为显著，均超过30%。高排放情景下更为明显。强副高事件向亚洲内陆扩展范围更大，更容易与南亚大陆副高贯通，有利触发复杂的反馈过程，导致更极端、更持久的高温或强降水事件。
图3 未来情景下异常强副高事件的空间变化及增长率
亮点
提出了基于JPDF的，一种热力-动力协同的、全新的副高定义方法。所识别的副高与东亚降水和气温异常具有更紧密的物理联系和更高的时空匹配度。基于该定义，增暖背景下副高将稳健增强并向西北扩展，高排放情景下破纪录强副高事件将更频繁、强度更强、持续更久。
本研究为理解全球变暖背景下东亚季风子系统的整体行为，特别是副高变异及其对东亚降水和热浪风险的影响，提供了新的认识框架，也为极端天气归因、模式评估和未来灾害风险预估提供了新的分析思路。
论文第一作者为郑衍欣博士（已毕业，攻读学位期间完成本工作）。李双林教授和国防科大的张邦林教授为通讯作者，合作者还包括国防科大的Jeremy Cheuk-Hin Leung。该研究得到国家自然科学基金项目等资助。
论文信息：Zheng, Y., J. C. Leung , S. Li, and B. Zhang, 2026: Anthropogenic climate change is causing stronger and more extreme western Pacific subtropical high. National Science Review, nwag497, https: //doi.org/10.1093/nsr/nwag497
