最近,南方的暴雨洪涝牵动着许多人的心,6月24日、25日,中央气象台连续两天发布暴雨红色预警,这是最高级别的暴雨预警信号。
今年入春以来,我国南方仿佛就和暴雨洪涝杠上了,仅4~5月就经历了14次区域性暴雨过程袭击,尤其是华南四月前汛期的特大暴雨,在广东北江流域地区造成了有历史记载以来第二大的洪水,仅次于2022年大洪水。进入五月下旬以来华南开启龙舟水后,暴雨变本加厉,在广西广东福建等地屡屡造成洪水和地质灾害。
如今,长江流域的梅雨天气也正式开始,强度也是强于常年,已经在部分地方造成洪水。
大家不禁想问,今年我国南方到处暴雨洪水的底层逻辑是什么?暴雨洪涝越来越多了吗?
(6月19日,漓江出现1998年以来最大洪水 图片来源:新华网)
1、南方暴雨来袭,为何如此凶猛?
说起今年的洪涝,这不得不提到今年五月份结束的厄尔尼诺事件。
厄尔尼诺-南方涛动 (El Niño-Southern Oscillation, ENSO) 是发生在热带太平洋区域的大尺度的海洋与大气相互作用的现象,实际上结合了赤道太平洋中东部异常偏冷的拉尼娜事件和异常偏暖的厄尔尼诺事件,以及大气方面南太平洋两侧塔希提站-达尔文站气压差波动为基础的南方涛动。
(今年2月全球海温距平场,此时热带太平洋还是厄尔尼诺状态,可见赤道太平洋地区偏暖 图片来源:见左上方水印)
从2023年5月开始的中等强度厄尔尼诺事件在2023年12月达到峰值,在2024年5月趋于结束,强度为历史第五强。国家气候中心预计,2024年夏季赤道中东太平洋可能进入拉尼娜状态,未来可能形成的拉尼娜事件大概率为弱到中等强度。
2、厄尔尼诺今年5月已结束,但对我国汛期降水的影响更明显
虽然厄尔尼诺已经在五月份结束,但是由于厄尔尼诺发生的地区是在赤道太平洋,离我国有一定距离,我国天气和气候通过热带纬圈环流及热带与热带外大气的相互作用,也就是大气桥或大气遥相关机制才会受影响。
什么叫大气桥和遥相关呢?通过大气环流对海温异常的响应,通过大气环流或者驻波将异常影响到全球其他海区,这样将两个不同海区海温异常像桥梁一样联系在一起,称之为“大气桥”。一个区域的大气环流异常可以引起距离遥远的另一个区域的大气环流异常,这种遥远距离的大气环流变化与异常间的相关联称为“遥相关”,而遥相关通常就通过大气桥联系起来。
这种遥相关需要时间,所以大气响应具有一定的延后性,因此,目前我国主汛期(6~8月)的天气依然受到赤道太平洋厄尔尼诺的影响。
根据气候统计资料表明,我国在厄尔尼诺次年的夏季,容易发生洪涝灾害,特别是长江流域和江南地区的梅雨有显著的增强作用。
历史上的强梅雨洪涝年有1954年、1969年、1983年、1998年、2016年、2020年等。其中1983,1998,2016,2020都和厄尔尼诺相关。
3、厄尔尼诺的“余威”如何影响南方?
厄尔尼诺和我国南方洪涝的对应关系的内在逻辑非常复杂。
一般来说,受到厄尔尼诺影响,西太平洋副热带高压强度偏强、位置偏南,有利于海洋水汽沿着其西北侧向我国输送,北印度洋和西北太平洋的海温偏高,海水蒸发量变大,为强降水过程的频发提供了水汽条件。
具体来说,我国中东部处于东亚季风区,而对于东亚季风区而言,厄尔尼诺事件在衰减期可以通过造成赤道西太平洋海温异常,从而导致该地区沃克环流异常影响副热带西北太平洋副热带高压活动,以及通过位于热带西北太平洋与东亚地区的太平洋-日本型(Pacific-Japan Pattern,PJ)遥相关,从而引起东亚季风区夏季气候异常。
(影响夏季西太副高年际变率的5个关键海区,来自何超等)
北太平洋异常反气旋(WNPAC)是连接中东太平洋海温异常增暖(厄尔尼诺现象)和东亚气候的重要桥梁,因此维持该地区异常反气旋的活动对于东亚季风区的夏季气候有明显的联系。
在厄尔尼诺事件衰减期,很多海气相互作用的反馈机制可以维持西太平洋的反气旋活动,例如印度洋-西太平洋电容器效应:这是指印度洋海温异常通过特定的物理过程影响东亚天气和气候的现象:热带印度洋的海温偏暖,通过激发出大气赤道的开尔文波,在热带西北太平洋诱发出埃克曼辐散,导致西北太平洋异常反气旋的维持与增强。同样的热带大西洋也有类似的机制对西北太平洋的反气旋造成影响。
异常反气旋会叠加在气候态西太副高之上,使西太副高增强。在夏季西太副高偏强时,其脊线位置偏南,强大的西太副高使南方的锋面雨带稳定少动,同时反气旋环流西侧的异常偏南风向我国南方地区输送大量水汽,使南方降水偏多。同时在厄尔尼诺发生的次年,中纬度西风带的经向度偏强,有利于冷空气南下,容易和暖湿气流交汇形成更激烈的锋面雨带。
(全球年平均气温走势图,来自NOAA)
这几年来,诸如暴雨、高温这类极端天气仿佛越来越频繁。其一是由于全球变暖主导的气候特征变化使得极端天气在不断加剧,这使得人类在短短一百多年内的各种气象纪录在不断被打破。在2023年,受到厄尔尼诺的影响,全球平均气温创下新的纪录,而2024年截至目前大有打破2023年纪录而继续拿下新高的趋势。
而互联网的发展,移动拍摄设备更加丰富,自媒体的爆发使得这些天气新闻传播更加便捷也让我们更多了解到了各地频发的极端天气。
其实暴雨洪涝的预测难度在逐步下降,在传统超级计算机数值预报不断进步更新的同时,人工智能AI在气候天气模型中的运用也使得预报比以前更加精确。但是即便如此,我们并不能避免此类灾害的发生,其一是大气属于混沌系统,我们虽然能对暴雨等天气做到更准确的大尺度的趋势预测,但是小尺度精确到每个县市区的预测误差依然不小。其二是面对行星尺度的大气环流系统(副热带高压),我们人类还没有改变其的能力,只能做到灾前尽量防御,把损失降到最低。
参考文献:
何超, 周天军, 吴波. 2015. 影响夏季西北太平洋副热带高压年际变率的关键海区及影响机制[J]. 气象学报, 73(5): 940-951
作者:等风,地球科学内容创作者
审核:周兵,国家气候中心研究员,中国气象局气象服务首席专家
出品:科普中国
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