气象科普

气候变化背景下汛期气候预测需有更宽视野

发布时间:2020-12-11 16:30:40 作者: 字体:

本期嘉宾:中国工程院院士 丁一汇

采访人:中国气象报记者 卢健

本期观点:

今年超强梅雨是在一次弱的厄尔尼诺背景下发生的,这传递出一个重要信号:在气候变化背景下对汛期长江流域降雨进行预报,必须扩大视野,既要关注传统的太平洋,也要重视印度洋与北冰洋的影响。

从印度洋一直到孟加拉湾和海洋大陆地区的海-气探测,对将来的气候预测非常有价值。

在气候预测中,有“汛期长江洪水看太平洋”的传统说法。历史上长江流域几次大汛背后,都有发生在热带太平洋的厄尔尼诺这位强有力推手的身影,每每指挥演奏着汛期长江流域的暴雨“乐章”。然而在今年的超强梅雨事件中,却并没有如常看见来自太平洋的那位“指挥者”,那么是谁在参与主导这场超强梅雨?

厄尔尼诺的作用规律被打破了?

梅雨期长、雨区范围广、累计雨量大、强降水过程多……回顾今年的梅雨季,特点十分突出,其中长江区域和江淮区域累计降雨量均位居历史第二,是一次典型的超强梅雨。

但国内外不少专家学者在复盘这次典型超强梅雨时,都发现了其无法忽略的一个“非典型性”特点。“按照传统说法,我国汛期长江流域暴雨一般都是在太平洋强厄尔尼诺背景下发生。例如,令人记忆犹新的1983年和1998年长江大洪水,就分别是1982/1983年和1997/1998年的超强厄尔尼诺所致。”丁一汇说,“但今年的梅雨季则完全不一样,早早在今年5月告别气候舞台的厄尔尼诺事件,可谓1951年以来历史最弱。但就是在这样的背景下,汛期长江流域暴雨一轮又一轮地接连发生,并最终冲上了历史第二强。”

研究者用Nino3.4指数 (基于海表温度的厄尔尼诺/南方涛动指标之一)重建今年6~7月长江流域降水距平发现,结果与实际观测值相差甚远,而在检验中,今年长江暴雨与太平洋海温相关性很弱。这些都表明今年厄尔尼诺带来的影响确实非常弱。

那么谁是今年超强梅雨的主导者?

六次暴雨背后的准双周振荡

“在对今年梅雨期降水进行分析后,我们发现了另外一个重要特点——以北纬30°线为中心,今年长江流域雨带前后发生多达6轮的南北振荡。”这引起了丁一汇和他的同事们的特别关注,在对今年汛期天气和气候环流进行系统分析后,他得出了一个重要结论:雨带振荡是一个表象,其背后的控制者,正是副热带高压 (简称副高)准双周振荡。

据此,他梳理出其中的气候链条:每一次副高北跳至北纬30°附近,南面来的暖湿气流便向北挺进一次,并与从贝加尔湖-蒙古和日本海两支南下的冷空气在北纬30°附近相遇。两者一次次在此交汇并相互作用,就是今年梅雨期长江流域连续发生两个月大暴雨的直接原因。

“今年长江流域大暴雨的核心问题,就是副热带高压的准双周振荡。反过来讲,只有运用大气的准双周振荡,才能解释这6次暴雨过程发生的原因。”丁一汇说。

关键系统锁定后,另一个问题又来了:今年副高的准双周振荡这么明显,它的驱动力是什么呢?

印度洋“浮出水面”

过去研究普遍认为,副高的准双周振荡来自太平洋,但今年“非常弱的厄尔尼诺年”让学者不得不重新思考:这种准双周振荡是否会受到别的海域影响?

位于东亚西南方向的印度洋进入了人们的视野。在今年汛期长江流域暴雨最强的时候,太平洋厄尔尼诺事件已经结束并正向拉尼娜转变,而此时的印度洋却“一片红”,这意味着印度洋异常变暖。再往前看,这种高海温状态已经从前冬延续到春夏。根据海洋学家的研究,这是所谓印度洋偶极子(IOD)正位相强烈发展的结果(所谓超级印度洋偶极子)。

循着印度洋海温的强烈信号,一条新的逻辑链条被梳理了出来:在今年太平洋厄尔尼诺偏弱的背景下,印度洋强烈增温,印度季风偏强,西南风下产生的暖平流加压,使得西太平洋和南海副高加强。一次又一次的暖平流,最终“牵引”着副高一次又一次西伸加强。过去是在厄尔尼诺事件和IOD的共同驱动下使副高加强,今年仅有印度洋的作用,这是十分异常的。

“从统计分析看,对印度洋模态进行偏相关回归,所得到的500百帕和850百帕的相关系数都是非常高的。”丁一汇介绍,除了偏相关,印度洋强迫下产生的长江暴雨分布区域也得到了很好的对应,而与热带太平洋无相关性。

实际上,过去20年里,印度洋一直在升温中,并已到了“没有所谓升高、降低,只有升温是快是慢”的程度。在丁一汇看来,此前印度洋对汛期长江流域降雨形势的控制作用科学家早有认识,并且它与厄尔尼诺年常常产生协同作用。但是在强厄尔尼诺年的遮蔽效应之下,这种印度洋的影响往往被忽略了。而在未来几年,一方面太平洋传统的东部型厄尔尼诺事件将明显减少,另一方面短期内印度洋海温正异常将一直持续下去。综合来看,印度洋增温诱发的季风与副热带高压的低频振荡可能还将持续下去。丁一汇进一步指出,今年的这个例子告诉我们,即使没有厄尔尼诺作用,印度洋的异常作用(正IOD型)同样可以诱发长江大暴雨。

“这对气候预测来说是一个非常大的挑战。”丁一汇认为,对于我国汛期长江流域暴雨预报业务来说,视野必须充分打开,太平洋、印度洋、北冰洋都要考虑,而从印度洋一直到孟加拉湾的海-气探测,对未来的气候预测将非常有价值。长远来看,今后气候预测必须建立在对气候变化充分重视的基础上,并不断加强对新规律的研究和掌握才能迎接新的挑战。


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气候变化背景下汛期气候预测需有更宽视野
2020-12-11 16:30:40

本期嘉宾:中国工程院院士 丁一汇

采访人:中国气象报记者 卢健

本期观点:

今年超强梅雨是在一次弱的厄尔尼诺背景下发生的,这传递出一个重要信号:在气候变化背景下对汛期长江流域降雨进行预报,必须扩大视野,既要关注传统的太平洋,也要重视印度洋与北冰洋的影响。

从印度洋一直到孟加拉湾和海洋大陆地区的海-气探测,对将来的气候预测非常有价值。

在气候预测中,有“汛期长江洪水看太平洋”的传统说法。历史上长江流域几次大汛背后,都有发生在热带太平洋的厄尔尼诺这位强有力推手的身影,每每指挥演奏着汛期长江流域的暴雨“乐章”。然而在今年的超强梅雨事件中,却并没有如常看见来自太平洋的那位“指挥者”,那么是谁在参与主导这场超强梅雨?

厄尔尼诺的作用规律被打破了?

梅雨期长、雨区范围广、累计雨量大、强降水过程多……回顾今年的梅雨季,特点十分突出,其中长江区域和江淮区域累计降雨量均位居历史第二,是一次典型的超强梅雨。

但国内外不少专家学者在复盘这次典型超强梅雨时,都发现了其无法忽略的一个“非典型性”特点。“按照传统说法,我国汛期长江流域暴雨一般都是在太平洋强厄尔尼诺背景下发生。例如,令人记忆犹新的1983年和1998年长江大洪水,就分别是1982/1983年和1997/1998年的超强厄尔尼诺所致。”丁一汇说,“但今年的梅雨季则完全不一样,早早在今年5月告别气候舞台的厄尔尼诺事件,可谓1951年以来历史最弱。但就是在这样的背景下,汛期长江流域暴雨一轮又一轮地接连发生,并最终冲上了历史第二强。”

研究者用Nino3.4指数 (基于海表温度的厄尔尼诺/南方涛动指标之一)重建今年6~7月长江流域降水距平发现,结果与实际观测值相差甚远,而在检验中,今年长江暴雨与太平洋海温相关性很弱。这些都表明今年厄尔尼诺带来的影响确实非常弱。

那么谁是今年超强梅雨的主导者?

六次暴雨背后的准双周振荡

“在对今年梅雨期降水进行分析后,我们发现了另外一个重要特点——以北纬30°线为中心,今年长江流域雨带前后发生多达6轮的南北振荡。”这引起了丁一汇和他的同事们的特别关注,在对今年汛期天气和气候环流进行系统分析后,他得出了一个重要结论:雨带振荡是一个表象,其背后的控制者,正是副热带高压 (简称副高)准双周振荡。

据此,他梳理出其中的气候链条:每一次副高北跳至北纬30°附近,南面来的暖湿气流便向北挺进一次,并与从贝加尔湖-蒙古和日本海两支南下的冷空气在北纬30°附近相遇。两者一次次在此交汇并相互作用,就是今年梅雨期长江流域连续发生两个月大暴雨的直接原因。

“今年长江流域大暴雨的核心问题,就是副热带高压的准双周振荡。反过来讲,只有运用大气的准双周振荡,才能解释这6次暴雨过程发生的原因。”丁一汇说。

关键系统锁定后,另一个问题又来了:今年副高的准双周振荡这么明显,它的驱动力是什么呢?

印度洋“浮出水面”

过去研究普遍认为,副高的准双周振荡来自太平洋,但今年“非常弱的厄尔尼诺年”让学者不得不重新思考:这种准双周振荡是否会受到别的海域影响?

位于东亚西南方向的印度洋进入了人们的视野。在今年汛期长江流域暴雨最强的时候,太平洋厄尔尼诺事件已经结束并正向拉尼娜转变,而此时的印度洋却“一片红”,这意味着印度洋异常变暖。再往前看,这种高海温状态已经从前冬延续到春夏。根据海洋学家的研究,这是所谓印度洋偶极子(IOD)正位相强烈发展的结果(所谓超级印度洋偶极子)。

循着印度洋海温的强烈信号,一条新的逻辑链条被梳理了出来:在今年太平洋厄尔尼诺偏弱的背景下,印度洋强烈增温,印度季风偏强,西南风下产生的暖平流加压,使得西太平洋和南海副高加强。一次又一次的暖平流,最终“牵引”着副高一次又一次西伸加强。过去是在厄尔尼诺事件和IOD的共同驱动下使副高加强,今年仅有印度洋的作用,这是十分异常的。

“从统计分析看,对印度洋模态进行偏相关回归,所得到的500百帕和850百帕的相关系数都是非常高的。”丁一汇介绍,除了偏相关,印度洋强迫下产生的长江暴雨分布区域也得到了很好的对应,而与热带太平洋无相关性。

实际上,过去20年里,印度洋一直在升温中,并已到了“没有所谓升高、降低,只有升温是快是慢”的程度。在丁一汇看来,此前印度洋对汛期长江流域降雨形势的控制作用科学家早有认识,并且它与厄尔尼诺年常常产生协同作用。但是在强厄尔尼诺年的遮蔽效应之下,这种印度洋的影响往往被忽略了。而在未来几年,一方面太平洋传统的东部型厄尔尼诺事件将明显减少,另一方面短期内印度洋海温正异常将一直持续下去。综合来看,印度洋增温诱发的季风与副热带高压的低频振荡可能还将持续下去。丁一汇进一步指出,今年的这个例子告诉我们,即使没有厄尔尼诺作用,印度洋的异常作用(正IOD型)同样可以诱发长江大暴雨。

“这对气候预测来说是一个非常大的挑战。”丁一汇认为,对于我国汛期长江流域暴雨预报业务来说,视野必须充分打开,太平洋、印度洋、北冰洋都要考虑,而从印度洋一直到孟加拉湾的海-气探测,对未来的气候预测将非常有价值。长远来看,今后气候预测必须建立在对气候变化充分重视的基础上,并不断加强对新规律的研究和掌握才能迎接新的挑战。

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中国气象局 陕西省政府网站