2023年(nian)7月底，一(yi)場(chang)極(ji)端(duan)(duan)強(qiang)降(jiang)(jiang)雨突襲華北(bei)(“23.7”極(ji)端(duan)(duan)降(jiang)(jiang)雨事(shi)件(jian))，在北(bei)京、河北(bei)等(deng)地引發嚴重(zhong)洪(hong)澇(lao)災害，造(zao)成重(zhong)大人員傷(shang)亡和財產損(sun)失。這(zhe)場(chang)破紀錄的(de)暴雨究竟是如何形成的(de)？僅僅是臺風“杜蘇芮”殘余環流(liu)和地形的(de)共(gong)同(tong)作(zuo)用(yong)嗎？
近日，188bet足球大氣科學先進計算(suan)實驗室(LACAR)趙純教授團(tuan)隊通過全球變分辨率(lv)區域加(jia)密數值模擬和(he)氣候歸因分析，揭示了一個此前被忽視的(de)關鍵因素：蒙古高原地區近幾十(shi)年異常快(kuai)速的(de)增溫，對此次華(hua)北極端降雨起到了顯著的(de)“催化”和(he)放大作(zuo)用。 這項(xiang)研究成果以“Fast Warming Over the Mongolian Plateau a Catalyst for Extreme Rainfall Over North China”為題，發表在(zai)國際(ji)知名學術期(qi)刊Geophysical Research Letters上(shang)。
“火(huo)爐”旁的(de)蒙古高原：升溫速度達全球三倍
研究指出(chu)，在全球變暖的(de)(de)(de)大背景下，并非所有地區(qu)同(tong)步均(jun)勻(yun)升溫。蒙古高原地區(qu)就是(shi)一個(ge)“熱點(dian)”，其近(jin)幾十年的(de)(de)(de)增(zeng)溫速(su)度(du)達到(dao)了全球平均(jun)水平的(de)(de)(de)三倍以上，升溫幅度(du)遠超周邊區(qu)域突破臨界點(dian)（如圖1所示）。這個(ge)地區(qu)的(de)(de)(de)氣候異常(chang)不僅直接影響(xiang)(xiang)當(dang)地生態，還(huan)是(shi)影響(xiang)(xiang)我(wo)國(guo)沙(sha)塵天氣的(de)(de)(de)重要(yao)源頭(tou)。然而(er)，它(ta)的(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)可能遠不止于此。
圖1. 蒙古高原地區(qu)地表和高空的異常(chang)升溫趨勢
“23.7”暴(bao)雨的極(ji)端性(xing)：百年一(yi)遇，破多項(xiang)紀錄
與此同時， “23.7”暴(bao)雨(yu)(yu)的極端(duan)(duan)性也超乎想(xiang)象 。北(bei)京地(di)區(qu)觀測得到(dao)的744.8毫米降雨(yu)(yu)量(liang)，是該(gai)城市(shi)有儀器觀測記錄140年以來的最大值。河北(bei)臨城縣最大降雨(yu)(yu)量(liang)更是達到(dao)1003.4mm，相當于當地(di)平(ping)均兩年降雨(yu)(yu)量(liang)在(zai)短短三天內傾瀉而下。無論從(cong)降雨(yu)(yu)總量(liang)、影(ying)響范圍來看，此次事件都顯著(zhu)超越了華(hua)北(bei)地(di)區(qu)歷史(shi)上(shang)的多次極端(duan)(duan)降雨(yu)(yu)事件（圖2）。
圖2.2023年華北“23.7”事件極(ji)端降雨的(de)極(ji)端性
揭(jie)秘(mi)“強化”機制：快(kuai)速增溫(wen)如何“遙控”暴雨？
遠在蒙古高(gao)(gao)原的(de)快速(su)增溫(wen)，是如何影響到(dao)數百公里之外華北地區(qu)(qu)的(de)這場暴(bao)雨(yu)呢(ni)？趙(zhao)純教授團隊利(li)用(yong)其發展的(de)全球變(bian)分辨率大(da)氣(qi)物理化(hua)學耦(ou)合(he)模式（iAMAS），在國產神威超(chao)算支(zhi)持下(xia)，精準地模擬再現了(le)“23.7”極端降(jiang)(jiang)雨(yu)過(guo)程，模擬結果在降(jiang)(jiang)雨(yu)落區(qu)(qu)、強度和時(shi)空(kong)演(yan)變(bian)上都(dou)與(yu)實況(kuang)觀測高(gao)(gao)度吻合(he)。基(ji)于高(gao)(gao)精度的(de)模擬，研究團隊基(ji)于國際前沿的(de)“故事線”（storyline）氣(qi)候(hou)歸因方(fang)法，通過(guo)設計(ji)對比實驗，發現在導致此次降(jiang)(jiang)雨(yu)極端化(hua)的(de)諸多因素(su)中，蒙古高(gao)(gao)原的(de)異常快速(su)增溫(wen)趨勢扮演(yan)了(le)關(guan)鍵(jian)的(de)“幕后(hou)推(tui)手”角色(se)。
蒙古(gu)高原上空(kong)（大(da)氣(qi)中(zhong)(zhong)層）的(de)(de)(de)快(kuai)速增溫，像“加(jia)熱器”一樣，促使該區域形成(cheng)了(le)一個異(yi)常強大(da)且穩定的(de)(de)(de)高壓(ya)系統。這(zhe)個“大(da)陸(lu)高壓(ya)”發展(zhan)，與西太(tai)平洋(yang)副(fu)熱帶(dai)高壓(ya)（俗稱“副(fu)高”）“手拉手”連(lian)成(cheng)一體(ti)，在(zai)(zai)華北(bei)地區上空(kong)構筑了(le)一道堅固的(de)(de)(de)“高壓(ya)大(da)壩(ba)”。這(zhe)道“高壓(ya)屏障”如同攔路虎，阻礙了(le)攜(xie)帶(dai)水汽(qi)的(de)(de)(de)臺風“杜蘇芮”殘余環流繼續(xu)北(bei)上或東(dong)移，將(jiang)其長時(shi)間“困”在(zai)(zai)華北(bei)太(tai)行山(shan)前區域。被(bei)攔截的(de)(de)(de)水汽(qi)在(zai)(zai)太(tai)行山(shan)地形的(de)(de)(de)持續(xu)抬(tai)(tai)升作(zuo)用下，被(bei)迫輻(fu)合抬(tai)(tai)升，導致降雨(yu)在(zai)(zai)狹窄區域內長時(shi)間集中(zhong)(zhong)傾瀉，最終釀成(cheng)了(le)破紀錄的(de)(de)(de)極端暴雨(yu)災(zai)害(hai)（如圖3所(suo)示）。
圖(tu)3.針(zhen)對2023年(nian)華(hua)北“23.7”事件(jian)極端降雨的歸因研究
這(zhe)項研究的(de)獨特之(zhi)處在于，它超越了傳統(tong)上(shang)僅僅關(guan)注局地天(tian)氣(qi)系統(tong)或籠統(tong)討論全(quan)球變暖影響(xiang)的(de)視角，清(qing)晰地揭示了區(qu)(qu)域(yu)(yu)性氣(qi)候態（蒙古高(gao)原快速升溫）如何通過改(gai)變大氣(qi)環流（形成高(gao)壓壩），進而影響(xiang)并加劇了另一區(qu)(qu)域(yu)(yu)（華北）的(de)極(ji)端(duan)天(tian)氣(qi)事件強度。這(zhe)項研究結果強調(diao)，在全(quan)球持續變暖且(qie)區(qu)(qu)域(yu)(yu)增(zeng)溫不(bu)(bu)均勻(yun)的(de)背景下，不(bu)(bu)同地區(qu)(qu)之(zhi)間的(de)氣(qi)候影響(xiang)聯系可(ke)能(neng)比我們(men)過去(qu)認識的(de)更為復雜(za)和隱蔽。理解(jie)這(zhe)種“遙相(xiang)關(guan)”機制，對于提升極(ji)端(duan)天(tian)氣(qi)氣(qi)候事件的(de)預測預警能(neng)力、制定更有效的(de)防災減災和氣(qi)候變化適應(ying)策略至關(guan)重要(yao)。我們(men)需(xu)要(yao)用(yong)更全(quan)局和跨(kua)尺度的(de)眼(yan)光來審視未來的(de)極(ji)端(duan)天(tian)氣(qi)風險。
本(ben)研(yan)究(jiu)得到了(le)(le)中(zhong)國(guo)科(ke)(ke)學院戰略性先(xian)導(dao)科(ke)(ke)技專項、安徽省自(zi)然科(ke)(ke)學基金(jin)以及188bet足球“雙一流”研(yan)究(jiu)資金(jin)等項目的(de)共(gong)同(tong)資助。188bet足球高性能計(ji)算(suan)中(zhong)心(xin)、青(qing)島超算(suan)中(zhong)心(xin)提供(gong)了(le)(le)高性能計(ji)算(suan)支持。188bet足球趙(zhao)純教授(shou)和(he)中(zhong)國(guo)海洋(yang)大(da)學蔡文炬(ju)教授(shou)為共(gong)同(tong)通訊作者(zhe)，博士研(yan)究(jiu)生(sheng)顧俊為第一作者(zhe)。合(he)作單位包括(kuo)中(zhong)國(guo)科(ke)(ke)學院西北(bei)生(sheng)態環境資源研(yan)究(jiu)院、中(zhong)山(shan)(shan)大(da)學和(he)嶗(lao)山(shan)(shan)實驗室。
論文信息：
JunGu, Chun Zhao*, Mingyue Xu, Yuanyuan Ma, Zhiyuan Hu, Chen Jin, Jianping Guo, Tao Geng, and Wenju Cai*. 2025. “Fast Warming Over the Mongolian Plateau a Catalyst for Extreme Rainfall Over North China.”Geophysical Research Letters52 (8): e2024GL113737.//doi.org/10.1029/2024GL113737.
論文鏈接：//agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GL113737
（地球和空間科(ke)學學院、科(ke)研部）
