高溫、洪水、干旱……誰觸碰了北半球極端天氣開關(guān)？

　　這個(gè)夏天全球極端天氣不尋常

　　7月17日至22日，河南出現(xiàn)歷史罕見降雨。鄭州最大小時(shí)降雨量(201.9毫米)突破中國陸地小時(shí)雨量歷史極值。由此引發(fā)的氣象災(zāi)害給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來了重大損失，牽動(dòng)著全國人民的心。

　　這個(gè)夏天，不只是我國，全球都呈現(xiàn)極端天氣氣候頻發(fā)的態(tài)勢(shì)。這些極端天氣發(fā)生的區(qū)域主要集中在北緯40°附近。那么這些極端天氣事件背后的主導(dǎo)因素是什么？彼此之間又是否存在關(guān)聯(lián)？我們特別約請(qǐng)氣象專家和《中國氣象報(bào)》的專業(yè)記者為大家做權(quán)威解讀。

　　今夏北方降雨為何格外多？

　　7月17日至22日，河南出現(xiàn)歷史罕見降雨，鄭州最大小時(shí)降雨量(201.9毫米)突破中國陸地小時(shí)雨量歷史極值，鶴壁市科創(chuàng)中心氣象站累計(jì)降雨量為1113.8毫米。7月以來(至26日)內(nèi)蒙古呼倫貝爾平均降雨量較常年同期偏多38.6%，兩水庫發(fā)生垮塌；6月遼寧全省平均降雨量為170.9毫米，比常年偏多89.9%，為1951年有完整氣象資料以來最多……

　　進(jìn)入6月的主汛期后，北方各地強(qiáng)降雨頻頻，“某地某次降水過程超過全年降水總量”的新聞常見諸報(bào)端。目前，“七下八上”(指華北地區(qū)暴雨集中出現(xiàn)在7月下旬至8月上旬)的北方雨季還未過半，如此頻繁的降雨給后期防汛帶來很大壓力。

　　那么，今年北方降雨到底與常年相比有多強(qiáng)？偏強(qiáng)的原因是什么？未來哪些地區(qū)還會(huì)降雨頻頻？

　　北方汛期較常年偏早

　　今年，北方的雨季來得要比往年早。根據(jù)國家氣候中心監(jiān)測(cè)，今年東北雨季于6月10日開始，較常年偏早15天，華北雨季于7月12日開始，較常年偏早6天。

　　汛期偏早，實(shí)際上也側(cè)面反映了降雨的偏多。國家氣候中心汛期預(yù)測(cè)主班、高級(jí)工程師趙俊虎介紹，今夏北方多雨區(qū)主要出現(xiàn)在華北、東北、黃淮等地。

　　國家氣候中心監(jiān)測(cè)顯示，今年主汛期以來(6月1日8時(shí)至7月26日8時(shí))，華北地區(qū)(河北、北京、天津、山西)降水量較常年偏多52.7%，為1951年以來歷史第5位，東北地區(qū)(黑龍江、吉林、遼寧)偏多13%，內(nèi)蒙古東部偏多28.3%。黃淮地區(qū)(山東大部、江蘇北部、安徽北部、河南大部)偏多15%，其中河南省平均偏多67.8%，河南北部偏多2倍以上。

　　而在西北地區(qū)西部大部和東北部、內(nèi)蒙古西部，降水較常年偏少，平均偏少32.1%。

　　對(duì)于北方多雨區(qū)來說，在整體降水偏多的情況下，局部地區(qū)的階段性強(qiáng)降雨過程帶來了較重的雨情和汛情。

　　以呼倫貝爾市為例，7月1日至19日莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾族自治旗降水量多達(dá)271.4毫米，較常年同期偏多322.1%，位列歷史同期降水第一位。18日，莫力達(dá)瓦達(dá)斡爾族自治旗開放式溢洪道永安水庫、新發(fā)水庫相繼出現(xiàn)決口、垮壩，導(dǎo)致32萬余畝農(nóng)田被淹，20多座橋梁被毀。與之類似，前期降雨偏多的地區(qū)，也需高度警惕后續(xù)降雨帶來的疊加影響。

　　北方今年入汛以來降雨偏多，與東北冷渦活躍和副熱帶高壓位置關(guān)系密切。

　　東北汛期降水按照影響系統(tǒng)的差異，可以分為初夏和盛夏兩個(gè)階段。其中春末夏初階段(五六月份)的降水異常主要是受到東北冷渦和鄂霍次克海阻塞高壓的影響，七八月份降水異常主要受到西太平洋副熱帶高壓第二次北跳后的影響。

　　國家氣候中心首席預(yù)報(bào)員陳麗娟介紹，6月1日至7月10日，東北冷渦活躍，西北太平洋副熱帶高壓階段性偏北，有利于冷暖空氣在北方地區(qū)輻合。在遼寧，6月東北冷渦影響時(shí)間(22天)比常年多9天，這是全省強(qiáng)降雨過程多、雨量突破歷史極值、強(qiáng)對(duì)流天氣頻發(fā)等極端天氣氣候事件的主因。

　　7月6日之后西北太平洋副熱帶高壓脊線穩(wěn)定維持在北緯25°以北，7月15日之后副高脊線北抬至北緯30°以北，同時(shí)西南渦向華北、黃淮方向移動(dòng)，水汽條件充沛，導(dǎo)致我國北方地區(qū)降水偏多。

　　那么，哪些因素有利于西北太平洋副熱帶高壓偏北、東亞夏季風(fēng)偏強(qiáng)、初夏東北冷渦活躍，進(jìn)而導(dǎo)致今年北方入汛偏早、降雨偏多呢？

　　陳麗娟介紹，這與海溫和積雪等外強(qiáng)迫異常及影響有較大的關(guān)系。2020/2021年秋冬春季發(fā)生了一次中等強(qiáng)度的拉尼娜事件，今年是拉尼娜事件衰減年，北大西洋春夏季海溫分布為自南向北“-+-”三極子模態(tài)正位相，青藏高原冬春季積雪明顯偏少，這些外強(qiáng)迫特征都是有利于導(dǎo)致以上特征的因素。

　　在華北北部、東北地區(qū)所在中高緯度，環(huán)流異常的機(jī)理較為復(fù)雜，受下墊面(與大氣下層直接接觸的地球表面)、大氣內(nèi)部變率等多種因素共同影響，東北冷渦活躍的原因還有待于進(jìn)一步研究。

　　受全球氣候變暖影響 局地強(qiáng)降水增加

　　國家氣候中心預(yù)測(cè)，“七下八上”期間，我國將有南北兩條多雨帶，北方多雨區(qū)主要位于西北地區(qū)中北部和東南部、內(nèi)蒙古大部、華北、東北西部、黃淮大部、江漢大部等地，其中內(nèi)蒙古中東部、華北大部、黃淮西北部、東北西部部分地區(qū)偏多2成至5成。南方多雨區(qū)主要位于江南中東部、華南東部和西南南部等地，華南南部和江南東部需要關(guān)注臺(tái)風(fēng)活動(dòng)造成的風(fēng)雨影響。

　　根據(jù)上述預(yù)測(cè)，黃河中下游、海河、松嫩流域和遼河流域局部、長江下游局部、珠江局部需防范階段性暴雨洪澇災(zāi)害和較重汛情。

　　專家同時(shí)提醒，受全球氣候變暖的影響，局地強(qiáng)降水發(fā)生的頻率和強(qiáng)度增加，極端性更強(qiáng)，需做好相應(yīng)防范工作和準(zhǔn)備。(李一鵬 陳克垚)

　　此次河南暴雨為何這么兇？

　　暴雨是各種天氣和環(huán)流系統(tǒng)相互作用的產(chǎn)物，尤其是特大暴雨或持續(xù)性暴雨，均是出現(xiàn)在幾種時(shí)間尺度天氣系統(tǒng)(行星尺度、天氣尺度、中尺度和小尺度)明顯有相互作用的情況下。

　　以7月17日開始的河南暴雨過程來說——

　　行星尺度的副熱帶高壓和大陸高壓分別穩(wěn)定維持在日本海和我國西北地區(qū)，天氣尺度的低值天氣系統(tǒng)被“夾在”二者之間，動(dòng)彈不得，造成河南中西部長時(shí)間出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣；

　　洋面的情況也不安分，臺(tái)風(fēng)“煙花”生成并向我國靠近，大量水汽向內(nèi)陸地區(qū)輸送；

　　加上地形的“助攻”，即太行山區(qū)、伏牛山區(qū)的特殊地形對(duì)偏東氣流起到輻合抬升效應(yīng)，迎風(fēng)坡前降水增幅明顯；

　　在有利于暴雨發(fā)生的大尺度背景下，中小尺度對(duì)流系統(tǒng)也“躁動(dòng)不安”。它反復(fù)在伏牛山前地區(qū)發(fā)展并向鄭州方向移動(dòng)，導(dǎo)致降水強(qiáng)度大、維持時(shí)間長，引起局地極端強(qiáng)降水等。

　　可以說，出現(xiàn)特大暴雨時(shí)，沒有一種時(shí)間尺度天氣系統(tǒng)是“無辜”的。在行星尺度、天氣尺度、中小尺度天氣系統(tǒng)相互作用下，加上特殊地形的“助攻”，一場(chǎng)罕見、突破歷史極值的暴雨最終落在河南。(王玫玨)

　　我國夏季暴雨的四個(gè)主要特征

　　我國是一個(gè)多暴雨的國家，主要原因之一就是每年夏季都深受東亞夏季風(fēng)的影響。夏季風(fēng)暴發(fā)和盛行期間正值我國的雨季或汛期，也就是暴雨多發(fā)季節(jié)。季風(fēng)氣流從海上帶來豐沛水汽及不穩(wěn)定空氣，是暴雨發(fā)生的關(guān)鍵原因之一。

　　隨著夏季風(fēng)暴發(fā)、盛行和向北或快或慢地推進(jìn)，我國主雨帶也在向北移動(dòng)，先后影響華南、江淮、華北。

　　我國暴雨具有四個(gè)主要特征——

　　時(shí)間集中。我國暴雨主要集中發(fā)生在5月至8月汛期，高峰期則集中在6月下旬到7月上旬，這就是著名的東亞梅雨季。華北地區(qū)暴雨集中出現(xiàn)在7月下旬至8月上旬，即“七下八上”。

　　強(qiáng)度大、極值高。與相同氣候區(qū)中的其他國家相比，我國暴雨極值很高。如在7月20日的強(qiáng)降水過程中，鄭州附近的單站已經(jīng)突破200毫米/小時(shí)，刷新河南林莊1975年8月5日創(chuàng)下的紀(jì)錄；又如1963年9月10日，24小時(shí)降水極值出現(xiàn)在臺(tái)灣地區(qū)，達(dá)到1248毫米，打破世界紀(jì)錄。

　　持續(xù)時(shí)間長。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國暴雨持續(xù)的時(shí)間從幾小時(shí)到63天。甚至有研究認(rèn)為，1986年的梅雨長達(dá)65天。

　　影響范圍大。長江流域的暴雨區(qū)面積是全國最大的，雨帶多呈東西走向，如1954年和1998年特大暴雨，600毫米以上的降水區(qū)覆蓋了長江流域的絕大部分地區(qū)；1991年的江淮流域特大暴雨面積也覆蓋了十幾萬平方公里。

　　基于以上這些因素，暴雨可造成大范圍洪澇災(zāi)害，尤其是持續(xù)性大暴雨，是影響我國的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一。受暴雨落區(qū)影響，我國易受洪澇災(zāi)害的地區(qū)主要有5個(gè)，其發(fā)生頻次不一。華南區(qū)域每3年1～2次，湖南與江西北部每年2～3次，長江中下游和華東沿海每2～3年1次，淮河、黃河流域每2～3年1次，東北東部的松花江和遼河流域每7～8年一次。 (張藝博)

　　北方的傾盆大雨其實(shí)不比南方少

　　中國廣袤的北方地區(qū)，通常作為“煙雨江南”的對(duì)立面出現(xiàn)。在中學(xué)地理課本里，中國年降水量被濃縮進(jìn)一張簡潔的分布圖里，上面不同顏色的曲線勾勒出“南方雨多、北方雨少”的畫面。

　　然而，每年盛夏7月中下旬至8月中旬，我國北方會(huì)進(jìn)入多雨期。在幾天內(nèi)，甚至幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，北方部分地區(qū)有時(shí)候會(huì)下夠半年的雨。如果我們手頭有一個(gè)以時(shí)間為焦距的鏡頭，就可以清晰地看出一個(gè)與暴雨有關(guān)的圖集——

　　焦距調(diào)到24小時(shí)，如果以北緯30°劃分南北，發(fā)生24小時(shí)極端降水的站點(diǎn)數(shù)，南部和北部站點(diǎn)數(shù)大約是7比3。

　　到6小時(shí)、3小時(shí)、1小時(shí)，這種差距被快速縮小，相應(yīng)極端降水站點(diǎn)數(shù)以南和以北已基本平手。其中，坐標(biāo)在北方的河北、河南、山東，與華南地區(qū)的廣東、廣西、海南一樣擁有令人驚訝的前排數(shù)據(jù)。

　　投照到個(gè)體體驗(yàn)，即可明了：可怕的傾盆大雨，北方其實(shí)并不比南方少。降水強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間短的加持，使得中國暴雨的許多極值紀(jì)錄都出自華北和東北區(qū)域。

　　與長江流域梅雨不同，地形也對(duì)華北和東北暴雨造成影響。北方多地山脈的迎風(fēng)面和山區(qū)往往成為暴雨的催化劑。 (盧健 趙曉妮 李慧)

　　防災(zāi)知識(shí)

　　防雷防風(fēng)防水 科學(xué)應(yīng)對(duì)夏季強(qiáng)對(duì)流天氣

　　關(guān)于夏天的記憶多半都有突如其來的暴雨，讓人猝不及防。

　　像暴雨這類歷時(shí)短、表現(xiàn)劇烈、破壞性強(qiáng)的天氣，就是強(qiáng)對(duì)流天氣。顧名思義，強(qiáng)對(duì)流天氣是由強(qiáng)烈的對(duì)流引起的劇烈天氣過程，主要有短時(shí)強(qiáng)降水、冰雹、龍卷風(fēng)和下?lián)舯┝�，破壞性僅次于熱帶氣旋、地震、洪澇。

　　中國氣象科學(xué)研究院孫繼松研究員提醒，如不慎暴露在強(qiáng)對(duì)流天氣下，須注意防范三方面災(zāi)害：

　　防雷。強(qiáng)對(duì)流天氣往往伴隨雷電的發(fā)生。若在野外，要避免在樹下躲雨，高大樹木往往會(huì)起到引雷的作用，在樹下避雨難免被牽連，受到雷擊傷害；更不要站立在空曠地帶，避免引“雷”上身。遇到閃電打雷時(shí)不宜把羽毛球拍、釣魚竿、竹竿等扛在肩上。

　　防風(fēng)。風(fēng)本身的傷害無法同其他災(zāi)害相提并論，但每年因風(fēng)災(zāi)造成人員傷亡的案例不少見。專家提醒，遇到大風(fēng)天氣時(shí)，一定不能圖一時(shí)安逸，到廣告牌、危墻等附近躲避。最為穩(wěn)妥的方式，是選擇到防風(fēng)效果更好的框架結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)躲避。

　　防水。在暴雨天氣，人、車都要遠(yuǎn)離水體，不要輕易蹚水。低洼處由于地面徑流效應(yīng)，漲水很快，甚至可以達(dá)到一分鐘內(nèi)水位上漲幾米的速度，易造成汽車熄火甚至被淹。汽車在低洼處熄火，千萬不要在車內(nèi)等候，應(yīng)下車到高處等待救援。行人更不要貿(mào)然涉水。暴雨時(shí)為了快速排水，很多井蓋會(huì)被打開�？吹接袖鰷u的地方，要繞道而行，避免跌入窨井或坑、洞中，導(dǎo)致受傷。 (張藝博)

　　全球視野

　　高溫、熱浪、洪水、干旱等極端天氣氣候頻發(fā)——

　　是誰觸碰了北半球極端天氣開關(guān)

　　近期全球極端天氣氣候頻發(fā)，歐洲部分地區(qū)洪水肆虐；美國、加拿大出現(xiàn)持續(xù)高溫天氣，干旱情況日趨嚴(yán)重；日本遭遇“暴力梅”襲擊；中國華北黃淮地區(qū)極端暴雨頻發(fā)……將這些極端事件發(fā)生區(qū)域聯(lián)系在一起可以發(fā)現(xiàn)，它們主要集中在北緯40°附近。那么是誰抖動(dòng)了北緯40°這條帶，打開了這附近的國家極端天氣的開關(guān)？這些極端天氣事件之間是否存在類似蝴蝶效應(yīng)的關(guān)聯(lián)？背后的主導(dǎo)因素應(yīng)歸咎于氣候變暖嗎？

　　其實(shí)，不僅僅是近期天氣異常，2021年1月至7月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)了極端冬季風(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出現(xiàn)世紀(jì)性干旱，該地區(qū)夏季高溫?zé)崂祟l創(chuàng)歷史紀(jì)錄，進(jìn)一步加劇干旱發(fā)展。而近期美國西岸東岸呈現(xiàn)干濕兩重天，東邊“水深”西邊“火熱”。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為8.7℃，較常年同期偏高1.2℃，為有完整氣象記錄以來歷史同期最高……

　　這一系列極端天氣事件并非由蝴蝶效應(yīng)引發(fā)，而是在全球變暖背景下，中高緯度環(huán)流系統(tǒng)的經(jīng)向度加大，在北美等地出現(xiàn)阻塞高壓形勢(shì)，從而在其上游和下游形成深厚的大槽，這樣就呈現(xiàn)出美國西岸東岸“干濕兩重天”的局面，歐洲的情況也與烏拉爾山阻塞高壓西側(cè)的深厚低值系統(tǒng)控制有關(guān)。西風(fēng)帶高空急流軸無疑是北緯40°附近大氣環(huán)流異常連鎖反應(yīng)的主要推手。

　　我國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)，關(guān)鍵因素是西太平洋副熱帶高壓的形狀與位置。

　　此外，氣候變化的因素也不能忽視。全球變暖導(dǎo)致氣候系統(tǒng)水循環(huán)加劇，局地水汽輻合增大，對(duì)流層水汽轉(zhuǎn)化率提高，降水強(qiáng)度加大，降水極端性凸顯。通常，全球氣候變化的兩個(gè)重要事實(shí)是全球變暖、極端天氣氣候事件頻發(fā)多發(fā)。(李慧 吳鵬)