李慧 吳鵬

西風帶急流“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，導致極地與赤道之間的溫度梯度變小。西風帶急流位置與強度出現(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?shù)爻霈F(xiàn)了阻塞高壓形勢，并長時間維持，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“鍋蓋”，讓西風和季風無法順利到達該地區(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——

強降雨與烏拉爾山阻塞高壓西側的深厚低值系統(tǒng)控制息息相關。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)“導演”了一場又一場降水過程的發(fā)生。對于華北和黃淮，降水偏多的關鍵因素首先是西太平洋副熱帶高壓異常，表現(xiàn)為強度偏強，并且西伸北抬，同時疊加了中高緯度鄂霍茨克阻塞高壓的影響。此外，西風帶西南低渦活躍，不斷向華北、黃淮方向移動；太行山和伏牛山加強了極端強降水對流活動的局地抬升效應，兩座山的特殊地形對偏東氣流起到抬升輻合效應，強降水區(qū)在河南省西部、西北部山區(qū)穩(wěn)定少動，迎風坡地形前降水增幅明顯。

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

除去西風帶異常的影響，海溫和積雪等外強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，當前我國北方出現(xiàn)的強降雨跟“拉尼娜現(xiàn)象”的前奏脫不了關系。

全球極端天氣氣候事件“開關”被打開

其實，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)了極端風暴“烏里”，得克薩斯州遭遇百年一遇的暴風雪寒流，春季美國西海岸加州等地的世紀性干旱與夏季頻創(chuàng)歷史紀錄的高溫熱浪相互滋長氣焰。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?；钴S，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”是否被打開？答案似乎是肯定的，只是打開開關后，有時出現(xiàn)的是單一的、局地的極端天氣，有時則是一連串、有傳播效應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。人類活動和大自然造化是共同啟動全球極端天氣氣候事件“開關”的遙控手，這早已成為不爭的共識。首先，全球極端天氣氣候事件都是在一個大的氣候背景下發(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，人類活動已經(jīng)對氣候系統(tǒng)產(chǎn)生明顯影響，整個氣候背景也相應發(fā)生了變化，進而使極端天氣氣候事件的強度和頻率隨之發(fā)生顯著變化。

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）評估報告指出，全球變暖導致一些地區(qū)暴雨、洪澇、干旱、臺風、高溫熱浪、寒潮、沙塵暴等極端天氣氣候事件頻繁發(fā)生，而且強度增大。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”被“激活”了

越來越多的氣候專家都形成一個共識：雖然不能將每一次極端天氣氣候事件都歸咎為氣候變暖，推導出直接的因果關系，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)濟社會帶來了多方面的影響和風險，是全球面臨的最嚴峻挑戰(zhàn)之一。

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

“氣候臨界點”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)的關鍵門檻，具有不可逆性和不可預測性的特點。全球增暖引起“氣候臨界點”被突破，進一步引發(fā)多米諾骨牌式的正反饋效應，可能將全球的森林、海洋、冰蓋等系統(tǒng)推向不可逆轉的死亡深淵。如全球變暖之后，“臨界點”之一的極地永久凍土將會逐漸消融，遠古時期封存于其中的有機碳將會以二氧化碳、甲烷等形式被釋放，進一步加劇全球變暖。

澳大利亞氣候學家斯特芬在2019年11月《自然》雜志發(fā)表的一篇評論文章中指出，全球15個“氣候臨界點”已被激活9個。他認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一樣，面臨崩潰的風險。雖然這樣的說法有些夸張，但是一個或多個“氣候臨界點”被激活可能會導致不可逆轉的氣候破壞，給人類、生態(tài)系統(tǒng)帶來巨大的損失和負面影響。待全部“氣候臨界點”被激活后，地球系統(tǒng)可能將重新洗牌。而邁過“氣候臨界點”的世界將會變成什么樣，我們的答案只能是——未知。

面對更加頻繁的極端天氣氣候事件，相應的預報與氣候預測變得更具挑戰(zhàn)性。國家氣候中心氣候服務首席專家周兵表示，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測難度，科技工作者在更多事實和機理的基礎上，有待取得突破。就目前而言，模式動力學框架尚不需要改變，而資料同化等基礎性工作需要加強，模式物理參數(shù)化過程應進行適當調(diào)適，更充分地依據(jù)大數(shù)據(jù)云平臺及人工智能進行探索性研究。