Climate Dynamics | 大气河：一个长期被忽视的中国区域降水变化机制

图1. ARIA-Asia算法在1998年6月中国南方洪涝灾害初期的气象数据(ERA5)中识别出的大气河特征。阴影等值线：大气河羽流；红线：大气河轴；蓝点：河轴区强降雨（日降水量>35mm）。

Climate Dynamics

大气河：一个长期被忽视的中国区域降水变化机制

近日，英国埃克塞特大学梁驹博士、广西大学雍阳阳博士和英国气象局Matt Hawcroft博士于《Climate Dynamics》发表题为《Long-term trends in atmospheric rivers over East Asia》的研究论文。该文指出，受中纬度高空西风急流增强与热带西南季风增强的共同影响，自1950s年代以来东亚地区大气河的羽流分布呈显著的南移趋势。该变化导致华北京津冀等地降水量显著减少、华南与华东一带冬春季降水显著增加。通过趋势贡献率分析，该研究发现大气河对过去几十年内中国区域降水呈现的"南涝北旱"趋势起到了重要驱动作用，而除大气河外的降水因子不足以解释这一降水趋势格局。

该研究基于梁驹研发的亚洲季风区大气河识别算法（ARIA-Asia）。相比于当前由各国气象科研机构所发起的大气河追踪算法比较计划（ARTMIP）中的识别方案，ARIA-Asia采用了更为严格的热带湿絮滤除过程和相对宽度阈值，从而排除非大气河的水汽输送因子（如大尺度季风环流、热带气旋等）。因此，该算法对大气河降水趋势贡献率的估计趋于保守。若使用ARTMIP中的识别方案，所识别出的大气河降水趋势贡献可能更高。

图2. 1951-2015期间东亚地区大气河羽流发生概率（单位：%）的空间分布(a,c,e)和变化趋势(b,d,f)。(a,b)：全年；(c,d)：夏季；(e,f)：冬-春季；红点：置信水平>95%的显著趋势（基于Mann-Kendall检验）。

我国位于北太平洋高频大气河活动带的上游。虽然大气河这一高影响天气过程的气候态已被科学界广泛研究，大气河的概念在我国气象业务中却鲜有运用。对此，该论文作者认为主要有以下原因：

• 大气河的气象学概念始于描述登陆北半球大陆西海岸的狭长水汽输送通道，受惯性思维影响，学者常片面认为大气河仅与中纬度西风带内瞬变涡动引起的水汽输送有关。在亚洲季风区，水汽输送与定常环流联系密切，因此大气河常被误认为在我国乃至亚洲季风区内无明显活动特征；
• 大气河结构特征复杂，上游具有准定常性，下游则具有明显瞬变性，其既受季风环流内水汽含量和引导气流影响，结构上又独立于季风环流。同时，季风区内存在多种强烈天气扰动。因此，东亚地区大气河的精确识别难度较高；
• 大气河与某些天气系统的特征信号存在重合(如梅雨锋雨带)；
• 大气河虽有气象学定义，其诊断方法目前仍无统一规范，存在不确定性。

图3. 1951-2015期间大气河引发暴雨（日降水量>40mm）对东亚地区全年总暴雨日数的平均贡献率（单位：%）。

然而，作者认为在气象科研和业务中推广大气河这一天气系统概念具有重要的现实意义。首先，大气河是为数不多的以组织性水汽输送作为观测对象的天气学概念。运用这一概念，在整层水汽通量预报场中进行目标识别，并将所识别目标的全寿命过程作为降水发生判据，有利于提高区域降水的可预报性。其次，不少研究已发现大气河对极端降水事件的发生有着较高的贡献率，尤其在我国长江中下游地区(暴雨日数贡献率高达70%，图3)。研究大气河对极端降水事件的诱发机制，并结合气候数值模式研究其对不同气候强迫的敏感性，有助于了解极端气候事件对气候变化响应的天气学机制，并在决策层面上提升社会对极端天气与气候变化风险的管理和应对能力。

CITATION

Liang, J., Yong, Y., Hawcroft, M.K., 2022. Long-term trends in atmospheric rivers over East Asia. Clim. Dyn. 6: 1–24. https://doi.org/10.1007/S00382-022-06339-5

原文链接

https://link.springer.com/article/10.1007/s00382-022-06339-5

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