最近,南方的暴雨洪澇牽動著許多人的心,6月24日、25日,中央氣象臺連續兩天發布暴雨紅色預警,這是最高級別的暴雨預警信號。

今年入春以來,我國南方仿佛就和暴雨洪澇杠上了,僅4~5月就經歷了14次區域性暴雨過程襲擊,尤其是華南四月前汛期的特大暴雨,在廣東北江流域地區造成了有歷史記載以來第二大的洪水,僅次于2022年大洪水。進入五月下旬以來華南開啟龍舟水后,暴雨變本加厲,在廣西廣東福建等地屢屢造成洪水和地質災害。

如今,長江流域的梅雨天氣也正式開始,強度也是強于常年,已經在部分地方造成洪水。

大家不禁想問,今年我國南方到處暴雨洪水的底層邏輯是什么?暴雨洪澇越來越多了嗎?

(6月19日,漓江出現1998年以來最大洪水 圖片來源:新華網)

1、南方暴雨來襲,為何如此兇猛?

說起今年的洪澇,這不得不提到今年五月份結束的厄爾尼諾事件。

厄爾尼諾-南方濤動 (El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO) 是發生在熱帶太平洋區域的大尺度的海洋與大氣相互作用的現象,實際上結合了赤道太平洋中東部異常偏冷的拉尼娜事件和異常偏暖的厄爾尼諾事件,以及大氣方面南太平洋兩側塔希提站-達爾文站氣壓差波動為基礎的南方濤動。

圖片2.png(今年2月全球海溫距平場,此時熱帶太平洋還是厄爾尼諾狀態,可見赤道太平洋地區偏暖 圖片來源:見左上方水?。?/p>

從2023年5月開始的中等強度厄爾尼諾事件在2023年12月達到峰值,在2024年5月趨于結束,強度為歷史第五強。國家氣候中心預計,2024年夏季赤道中東太平洋可能進入拉尼娜狀態,未來可能形成的拉尼娜事件大概率為弱到中等強度。

2、厄爾尼諾今年5月已結束,但對我國汛期降水的影響更明顯

雖然厄爾尼諾已經在五月份結束,但是由于厄爾尼諾發生的地區是在赤道太平洋,離我國有一定距離,我國天氣和氣候通過熱帶緯圈環流及熱帶與熱帶外大氣的相互作用,也就是大氣橋或大氣遙相關機制才會受影響。

什么叫大氣橋和遙相關呢?通過大氣環流對海溫異常的響應,通過大氣環流或者駐波將異常影響到全球其他海區,這樣將兩個不同海區海溫異常像橋梁一樣聯系在一起,稱之為“大氣橋”。一個區域的大氣環流異??梢砸鹁嚯x遙遠的另一個區域的大氣環流異常,這種遙遠距離的大氣環流變化與異常間的相關聯稱為“遙相關”,而遙相關通常就通過大氣橋聯系起來。

這種遙相關需要時間,所以大氣響應具有一定的延后性,因此,目前我國主汛期(6~8月)的天氣依然受到赤道太平洋厄爾尼諾的影響。

根據氣候統計資料表明,我國在厄爾尼諾次年的夏季,容易發生洪澇災害,特別是長江流域和江南地區的梅雨有顯著的增強作用。

歷史上的強梅雨洪澇年有1954年、1969年、1983年、1998年、2016年、2020年等。其中1983,1998,2016,2020都和厄爾尼諾相關。

3、厄爾尼諾的“余威”如何影響南方?

厄爾尼諾和我國南方洪澇的對應關系的內在邏輯非常復雜。

一般來說,受到厄爾尼諾影響,西太平洋副熱帶高壓強度偏強、位置偏南,有利于海洋水汽沿著其西北側向我國輸送,北印度洋和西北太平洋的海溫偏高,海水蒸發量變大,為強降水過程的頻發提供了水汽條件。

具體來說,我國中東部處于東亞季風區,而對于東亞季風區而言,厄爾尼諾事件在衰減期可以通過造成赤道西太平洋海溫異常,從而導致該地區沃克環流異常影響副熱帶西北太平洋副熱帶高壓活動,以及通過位于熱帶西北太平洋與東亞地區的太平洋-日本型(Pacific-Japan Pattern,PJ)遙相關,從而引起東亞季風區夏季氣候異常。

圖片3.png(影響夏季西太副高年際變率的5個關鍵海區,來自何超等)

北太平洋異常反氣旋(WNPAC)是連接中東太平洋海溫異常增暖(厄爾尼諾現象)和東亞氣候的重要橋梁,因此維持該地區異常反氣旋的活動對于東亞季風區的夏季氣候有明顯的聯系。

在厄爾尼諾事件衰減期,很多海氣相互作用的反饋機制可以維持西太平洋的反氣旋活動,例如印度洋-西太平洋電容器效應:這是指印度洋海溫異常通過特定的物理過程影響東亞天氣和氣候的現象:熱帶印度洋的海溫偏暖,通過激發出大氣赤道的開爾文波,在熱帶西北太平洋誘發出??寺椛ⅲ瑢е挛鞅碧窖螽惓7礆庑木S持與增強。同樣的熱帶大西洋也有類似的機制對西北太平洋的反氣旋造成影響。

異常反氣旋會疊加在氣候態西太副高之上,使西太副高增強。在夏季西太副高偏強時,其脊線位置偏南,強大的西太副高使南方的鋒面雨帶穩定少動,同時反氣旋環流西側的異常偏南風向我國南方地區輸送大量水汽,使南方降水偏多。同時在厄爾尼諾發生的次年,中緯度西風帶的經向度偏強,有利于冷空氣南下,容易和暖濕氣流交匯形成更激烈的鋒面雨帶。

圖片4.png(全球年平均氣溫走勢圖,來自NOAA)

這幾年來,諸如暴雨、高溫這類極端天氣仿佛越來越頻繁。其一是由于全球變暖主導的氣候特征變化使得極端天氣在不斷加劇,這使得人類在短短一百多年內的各種氣象紀錄在不斷被打破。在2023年,受到厄爾尼諾的影響,全球平均氣溫創下新的紀錄,而2024年截至目前大有打破2023年紀錄而繼續拿下新高的趨勢。

而互聯網的發展,移動拍攝設備更加豐富,自媒體的爆發使得這些天氣新聞傳播更加便捷也讓我們更多了解到了各地頻發的極端天氣。

其實暴雨洪澇的預測難度在逐步下降,在傳統超級計算機數值預報不斷進步更新的同時,人工智能AI在氣候天氣模型中的運用也使得預報比以前更加精確。但是即便如此,我們并不能避免此類災害的發生,其一是大氣屬于混沌系統,我們雖然能對暴雨等天氣做到更準確的大尺度的趨勢預測,但是小尺度精確到每個縣市區的預測誤差依然不小。其二是面對行星尺度的大氣環流系統(副熱帶高壓),我們人類還沒有改變其的能力,只能做到災前盡量防御,把損失降到最低。

參考文獻

何超, 周天軍, 吳波. 2015. 影響夏季西北太平洋副熱帶高壓年際變率的關鍵海區及影響機制[J]. 氣象學報, 73(5): 940-951

作者:等風,地球科學內容創作者

審核:周兵,國家氣候中心研究員,中國氣象局氣象服務首席專家

出品:科普中國

監制:中國科學技術出版社有限公司、中科數創(北京)數字傳媒有限公司

來源: 科普中國

內容資源由項目單位提供