李慧 吳鵬

西風(fēng)帶急流“較勁兒”是北半球天氣異常的主要推手

近期極端天氣發(fā)生的原因到底是什么？

北極地區(qū)在全球變暖背景下增溫顯著，導(dǎo)致極地與赤道之間的溫度梯度變小。西風(fēng)帶急流位置與強(qiáng)度出現(xiàn)異常，中高緯度環(huán)流系統(tǒng)的經(jīng)向梯度加大，就像原本比較平緩的道路變得陡峭了，大槽、大脊容易發(fā)生和維持。

在北美——

當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)了阻塞高壓形勢(shì)，并長時(shí)間維持，從而在其上游和下游形成深厚的大槽。如此情況下，美國西南部就像被罩上了一個(gè)“鍋蓋”，讓西風(fēng)和季風(fēng)無法順利到達(dá)該地區(qū)。此外，美國西部地區(qū)上空處于高壓籠罩范圍，受太陽輻射等影響，導(dǎo)致在該地區(qū)上空生成大量熱空氣。北美西岸猶如置身于被不斷加熱的鍋里，由此產(chǎn)生高溫天氣。阻塞高壓與其下游深槽相伴隨，在美國東岸深厚的大槽引導(dǎo)冷空氣不斷南下，與來自東部海洋的暖濕氣流交匯，產(chǎn)生持續(xù)強(qiáng)降雨。因此，美國西岸、東岸就出現(xiàn)了“干濕兩重天”的局面。

在歐洲——

強(qiáng)降雨與烏拉爾山阻塞高壓西側(cè)的深厚低值系統(tǒng)控制息息相關(guān)。受大西洋東北部到歐洲北部上空高壓系統(tǒng)阻擋，該低值系統(tǒng)移動(dòng)速度緩慢，“壞天氣”氣旋系統(tǒng)在西歐一帶維持，配合海洋的暖濕氣流不斷流入，并與西部來的冷空氣在德國、法國、比利時(shí)等地上空交匯，由此產(chǎn)生暴雨、大暴雨。

在中國——

2021年主汛期以來（6月1日—7月26日），東北地區(qū)（黑龍江、吉林、遼寧）降水較常年同期偏多13%，內(nèi)蒙古東部偏多28.3%；華北地區(qū)（河北、北京、天津、山西）降水較常年同期偏多52.7%；黃淮地區(qū)（山東大部、江蘇北部、安徽北部、河南大部）偏多15%，河南省平均偏多67.8%。主汛期降雨帶與往年最大的不同在于西南—東北走向的呈現(xiàn)。

6月份以來，東北冷渦較為活躍，與位置偏北的副熱帶高壓配合，在東北地區(qū)“導(dǎo)演”了一場(chǎng)又一場(chǎng)降水過程的發(fā)生。對(duì)于華北和黃淮，降水偏多的關(guān)鍵因素首先是西太平洋副熱帶高壓異常，表現(xiàn)為強(qiáng)度偏強(qiáng)，并且西伸北抬，同時(shí)疊加了中高緯度鄂霍茨克阻塞高壓的影響。此外，西風(fēng)帶西南低渦活躍，不斷向華北、黃淮方向移動(dòng)；太行山和伏牛山加強(qiáng)了極端強(qiáng)降水對(duì)流活動(dòng)的局地抬升效應(yīng)，兩座山的特殊地形對(duì)偏東氣流起到抬升輻合效應(yīng)，強(qiáng)降水區(qū)在河南省西部、西北部山區(qū)穩(wěn)定少動(dòng)，迎風(fēng)坡地形前降水增幅明顯。

美國、德國和中國，看似相隔萬里，但都處于西風(fēng)帶上。西風(fēng)帶環(huán)流發(fā)生了改變，相應(yīng)的各個(gè)環(huán)流系統(tǒng)也隨之調(diào)整，甚至持續(xù)異常。

除去西風(fēng)帶異常的影響，海溫和積雪等外強(qiáng)迫影響因子也不可忽視。2020—2021年秋冬春季發(fā)生了一次中等強(qiáng)度的拉尼娜事件。一般來說，在“拉尼娜現(xiàn)象”的存在和持續(xù)影響下，我國易出現(xiàn)“冷冬熱夏”；在降水方面，易出現(xiàn)“南旱北澇”現(xiàn)象。所以，當(dāng)前我國北方出現(xiàn)的強(qiáng)降雨跟“拉尼娜現(xiàn)象”的前奏脫不了關(guān)系。

全球極端天氣氣候事件“開關(guān)”被打開

其實(shí)，異常天氣不僅出現(xiàn)在近期，從2021年1—7月來看，全球氣候總體異常特征顯著，尤其是北半球中高緯度地區(qū)更加明顯。冬季北美出現(xiàn)了極端風(fēng)暴“烏里”，得克薩斯州遭遇百年一遇的暴風(fēng)雪寒流，春季美國西海岸加州等地的世紀(jì)性干旱與夏季頻創(chuàng)歷史紀(jì)錄的高溫?zé)崂讼嗷プ涕L氣焰。我國也經(jīng)歷了多種極端天氣的侵襲，前冬出現(xiàn)極端寒潮降溫，春季沙塵暴異常活躍，上半年全國平均氣溫8.7 ℃，為有完整氣象記錄以來歷史同期最高……

極端天氣頻繁發(fā)生，全球極端天氣氣候事件“開關(guān)”是否被打開？答案似乎是肯定的，只是打開開關(guān)后，有時(shí)出現(xiàn)的是單一的、局地的極端天氣，有時(shí)則是一連串、有傳播效應(yīng)的極端天氣氣候事件，近期集中發(fā)生在北緯40°的天氣現(xiàn)象可看作是佐證之一。人類活動(dòng)和大自然造化是共同啟動(dòng)全球極端天氣氣候事件“開關(guān)”的遙控手，這早已成為不爭(zhēng)的共識(shí)。首先，全球極端天氣氣候事件都是在一個(gè)大的氣候背景下發(fā)生的，并且受到諸多因素的影響，例如厄爾尼諾、拉尼娜事件等，因此每年的氣候背景也不盡相同。此外，從長期的角度來看，人類活動(dòng)已經(jīng)對(duì)氣候系統(tǒng)產(chǎn)生明顯影響，整個(gè)氣候背景也相應(yīng)發(fā)生了變化，進(jìn)而使極端天氣氣候事件的強(qiáng)度和頻率隨之發(fā)生顯著變化。

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）評(píng)估報(bào)告指出，全球變暖導(dǎo)致一些地區(qū)暴雨、洪澇、干旱、臺(tái)風(fēng)、高溫?zé)崂?、寒潮、沙塵暴等極端天氣氣候事件頻繁發(fā)生，而且強(qiáng)度增大。過去“幾十年一遇”甚至“百年一遇”的極端天氣氣候事件，似乎正變得越來越常見。

“氣候臨界點(diǎn)”被“激活”了

越來越多的氣候?qū)＜叶夹纬梢粋€(gè)共識(shí)：雖然不能將每一次極端天氣氣候事件都?xì)w咎為氣候變暖，推導(dǎo)出直接的因果關(guān)系，但每一次極端天氣氣候事件的發(fā)生都是在向人類敲響警鐘——以全球變暖為主要特征的氣候變化，給自然生態(tài)環(huán)境和人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)帶來了多方面的影響和風(fēng)險(xiǎn)，是全球面臨的最嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。

面臨日趨變暖的氣候，更多跡象表明，地球正處于關(guān)鍵轉(zhuǎn)折期——“氣候臨界點(diǎn)”。在人類的影響下，地球氣候系統(tǒng)正從“緩慢”量變轉(zhuǎn)為“劇烈”質(zhì)變。

“氣候臨界點(diǎn)”是全球或區(qū)域氣候從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另外一種穩(wěn)定狀態(tài)的關(guān)鍵門檻，具有不可逆性和不可預(yù)測(cè)性的特點(diǎn)。全球增暖引起“氣候臨界點(diǎn)”被突破，進(jìn)一步引發(fā)多米諾骨牌式的正反饋效應(yīng)，可能將全球的森林、海洋、冰蓋等系統(tǒng)推向不可逆轉(zhuǎn)的死亡深淵。如全球變暖之后，“臨界點(diǎn)”之一的極地永久凍土將會(huì)逐漸消融，遠(yuǎn)古時(shí)期封存于其中的有機(jī)碳將會(huì)以二氧化碳、甲烷等形式被釋放，進(jìn)一步加劇全球變暖。

澳大利亞氣候?qū)W家斯特芬在2019年11月《自然》雜志發(fā)表的一篇評(píng)論文章中指出，全球15個(gè)“氣候臨界點(diǎn)”已被激活9個(gè)。他認(rèn)為人類文明這艘水上漂浮的小船可能就像駛向冰山的泰坦尼克號(hào)一樣，面臨崩潰的風(fēng)險(xiǎn)。雖然這樣的說法有些夸張，但是一個(gè)或多個(gè)“氣候臨界點(diǎn)”被激活可能會(huì)導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的氣候破壞，給人類、生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大的損失和負(fù)面影響。待全部“氣候臨界點(diǎn)”被激活后，地球系統(tǒng)可能將重新洗牌。而邁過“氣候臨界點(diǎn)”的世界將會(huì)變成什么樣，我們的答案只能是——未知。

面對(duì)更加頻繁的極端天氣氣候事件，相應(yīng)的預(yù)報(bào)與氣候預(yù)測(cè)變得更具挑戰(zhàn)性。國家氣候中心氣候服務(wù)首席專家周兵表示，氣候變暖的因素疊加，的確在一定程度上增加了極端事件的預(yù)測(cè)難度，科技工作者在更多事實(shí)和機(jī)理的基礎(chǔ)上，有待取得突破。就目前而言，模式動(dòng)力學(xué)框架尚不需要改變，而資料同化等基礎(chǔ)性工作需要加強(qiáng)，模式物理參數(shù)化過程應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)適，更充分地依據(jù)大數(shù)據(jù)云平臺(tái)及人工智能進(jìn)行探索性研究。