不僅在東亞，極端事件在全球多地頻現(xiàn)。2月中旬，冬季風(fēng)暴“烏里”襲擊北美大部，多地氣溫突破歷史極值；6月，在罕見高溫?zé)崂思映窒拢?9.7%的美國西部地區(qū)經(jīng)歷“極端”干旱；7月，德國部分地區(qū)24小時降水量達(dá)到100毫米至150毫米，導(dǎo)致至少179人死亡……

這一年

在以全球變暖為主調(diào)的舞臺上

極端天氣的“潘多拉魔盒”

被頻繁打開

這一切

是如何產(chǎn)生聯(lián)系的？

極端天氣與極端氣候：

并非同一件事，但又糾結(jié)纏繞

極端天氣事件和極端氣候事件是兩個不同的概念。盡管我們常常將二者連在一起說，但其形成機(jī)理各不相同。

何為極端天氣氣候事件？

極端事件一般定義為某種天氣或氣候變量的值，超過閾值而發(fā)生的現(xiàn)象。閾值常取該變量高端（或低端）附近的某一值（如≥2σ或3σ），一般出現(xiàn)概率低于10%。

某些氣候極值或事件可以是多次天氣或氣候事件積累的結(jié)果，而每一次事件本身可能并不是極端的。即個別過程不是極端的，而其累積結(jié)果是極端的，并且是持續(xù)的。

假設(shè)將極端天氣事件比作擲骰子，有的極端天氣事件，主要是由大氣內(nèi)部活動造成，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，比如尺度非常小的強(qiáng)對流天氣。今年4月30日，江蘇沿江及其以北大部地區(qū)遭受大風(fēng)、冰雹等強(qiáng)對流天氣，南通沿海部分地區(qū)最大風(fēng)速達(dá)47.9米/秒（15級）；5月14日，蘇州和武漢同日先后出現(xiàn)強(qiáng)龍卷天氣，現(xiàn)場災(zāi)害調(diào)查分析顯示最大風(fēng)力可達(dá)17級以上。

還有一部分極端天氣事件，其發(fā)生與氣候系統(tǒng)的年際變化和氣候的長期變化（如全球變暖）存在一定關(guān)聯(lián)。在后者提供的有利背景場上，極端天氣事件的頻次、強(qiáng)度、范圍等統(tǒng)計特征都發(fā)生了改變。比較明顯的是全球變暖趨勢使得各個季節(jié)的氣溫逐年升高，導(dǎo)致夏天極端熱浪、暴雨、強(qiáng)臺風(fēng)等極端天氣事件增多增強(qiáng)。

而極端氣候事件因為持續(xù)時間較長，一般情況下外部因素的作用較大，比如今年年初氣溫急劇變化和入秋推遲、寒潮早到等現(xiàn)象，都和全球變暖有關(guān)。

但通常，因為氣候系統(tǒng)本身是個復(fù)雜、高度非線性、開放的巨型系統(tǒng)，無論是極端天氣事件還是極端氣候事件，都是多種復(fù)雜因素相互作用而成的。有專家團(tuán)隊曾花費(fèi)兩年多時間才基本研究清楚廣州某一場暴雨案例，其復(fù)雜性可見一斑。

全球變暖：

孕育不穩(wěn)定事件的溫床

在討論大部分極端天氣氣候事件時，全球變暖是一個無法忽略的重要背景。

根據(jù)政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次評估報告（AR6）第一工作組報告，2011-2020年平均溫升相比工業(yè)化前（1850-1900年）增加了1.09℃，2001-2020年平均溫升較工業(yè)化前增加0.99℃。氣候正在迅速變暖，而且這種增暖是全球性的。全球變暖不僅僅讓全球的氣溫升高，也讓與我們息息相關(guān)的氣候系統(tǒng)正在發(fā)生巨變。在這個棋局中擲“極端事件”骰子，盡管擲骰子本身是隨機(jī)事件，但擲骰子的頻率已經(jīng)發(fā)生變化。

以極端高溫事件為例，全球絕大部分地區(qū)極端高溫事件出現(xiàn)的頻率和強(qiáng)度自20世紀(jì)50年代以來在增加，這已經(jīng)被多個報告和數(shù)據(jù)證實(shí)。

氣溫升高的影響很快波及北極。由于“北極放大效應(yīng)”，北極海冰損失、格陵蘭冰蓋融化，強(qiáng)降水、內(nèi)陸洪水、海岸侵蝕和野火等事件的發(fā)生頻率和強(qiáng)度正在增加。今年5月20日，北極監(jiān)測與評估計劃工作組發(fā)布的最新觀測結(jié)果顯示，北極地區(qū)正在發(fā)生快速而廣泛的變化，1971年至2019年，北極變暖速度是全球平均水平的三倍，高于之前的觀測結(jié)果。作為影響北半球的“關(guān)鍵點(diǎn)”，北極的變化通過氣候系統(tǒng)的反饋效應(yīng)影響到全球氣候。我們在今年全球多次極端冷暖事件中都看到了其獨(dú)特影響力。

作為地球氣候系統(tǒng)的主要“儲熱器”，自20世紀(jì)90年代初以來，海洋變暖的速度增加了一倍。多次極端冷暖事件和極端強(qiáng)降雨背后，都離不開海洋的“推波助瀾”。比如熱帶印度洋-南海-中西太平洋區(qū)域的海溫增暖較快，蒸發(fā)水汽來源增多，在同樣的大氣環(huán)流形勢下，有利于輸送更多的水汽到陸地，形成較強(qiáng)的降水事件。此外，海洋變暖還會使強(qiáng)臺風(fēng)/颶風(fēng)更強(qiáng)，登陸后衰減速度變慢，持續(xù)時間更長，今年的“慢性子”臺風(fēng)“煙花”就是較為典型的例子。

就好比，一池溫暖的水慢慢開始沸騰，不停地鼓出大水泡，這些泡看似偶然又有其必然。除了北極、海洋外，全球變暖加劇了各種變數(shù)，其影響很快在極端事件中顯現(xiàn)。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。

極端冷暖事件：

緊繃的西風(fēng)帶變得容易波動

今年以來（截至9月26日），我國平均氣溫為12.8℃，較常年同期偏高1.2℃，達(dá)到1961年以來歷史同期最高。而2020/2021年冬季，我國平均氣溫為-2.5℃，較常年同期（-3.3℃）偏高0.8℃，是1961年以來歷史同期第八高。

今年年初的極端冷事件與暖事件都在這片幕布上上演。這并非個例，2015/2016年、2018/2019年的冬季也發(fā)生過極端低溫和極端高溫事件同時出現(xiàn)的情況。這都與全球變暖的熱力作用和北極放大效應(yīng)產(chǎn)生的動力作用密切相關(guān)。

我國處于季風(fēng)氣候區(qū)，冬季風(fēng)從北方寒冷大陸吹向南方溫暖海洋。全球變暖本身的熱力作用有利于地表溫度的上升和極端暖事件的增加。

但由于北極放大效應(yīng)，中高緯地區(qū)的溫度梯度減小，歐亞大陸上空的西風(fēng)減弱。西風(fēng)帶就像一根皮筋，以往西風(fēng)帶強(qiáng)，這根皮筋繃得比較緊，經(jīng)向梯度小，但是現(xiàn)在這根皮筋松弛了，經(jīng)向梯度變大了，因此有利于烏拉爾阻塞事件的發(fā)生和維持。另一方面，減弱的西風(fēng)和增強(qiáng)的烏拉爾地區(qū)高壓脊有利于西伯利亞高壓的增強(qiáng)。由此，東亞地區(qū)的冷平流顯著增強(qiáng)，從而有利于極端低溫事件的出現(xiàn)。

在北極放大效應(yīng)時期，東亞冬季極端冷暖事件增多且增加的速率相當(dāng)，溫度變率增大，季節(jié)平均溫度幾乎無變化。這意味著即使在全球變暖期間，東亞極端冷暖事件發(fā)生的可能性也在增加。

極端降水事件：

副熱帶高壓不走尋常路

夏半年，隨著太陽開始直射北半球，東亞地區(qū)進(jìn)入一年中最熱的半年。我國不僅受到熱帶季風(fēng)影響，還受到副熱帶季風(fēng)影響，兩種季風(fēng)的疊加加劇了我國天氣變化的不確定性。西南季風(fēng)來臨后，容易生成種種滯留鋒，常有海洋生成的熱帶氣旋來襲，以及午后熱對流產(chǎn)生的雷陣雨，雨量明顯增多且不時有暴雨出現(xiàn)。

今年，東亞地區(qū)最主要的天氣氣候系統(tǒng)——副熱帶高壓，呈現(xiàn)出強(qiáng)度偏強(qiáng)、位置偏北偏西等特點(diǎn)。正因其表現(xiàn)異常，受其控制的地區(qū)長時間保持晴好高溫天氣，其北部構(gòu)建了水汽通道，強(qiáng)降水也出現(xiàn)在其北部和西北部地區(qū)，可謂一面是“火焰”，一面是“海水”。

今年7月河南強(qiáng)降雨即體現(xiàn)了極端事件發(fā)生背后多種因素作用的復(fù)雜性。首先，氣候變暖加劇氣候系統(tǒng)不穩(wěn)定，是造成極端天氣氣候事件頻發(fā)的全球背景；“七下八上”處于我國北方地區(qū)降水集中期，提供了發(fā)生極端強(qiáng)降水的氣候背景。同時，7月西太平洋副熱帶高壓偏強(qiáng)偏北，西伸到我國華北東部和黃淮東部，河南處于副高西邊緣，對流不穩(wěn)定且能量充足。熱帶地區(qū)臺風(fēng)活動也進(jìn)入頻發(fā)期，第6號臺風(fēng)“煙花”在西北太平洋、第7號臺風(fēng)“查帕卡”在南海同時發(fā)展，加強(qiáng)了來自西北太平洋、南海和孟加拉灣的水汽輸送，為河南強(qiáng)降雨提供了充沛的水汽來源。太行山和伏牛山的特殊地形對偏東氣流起到抬升輻合效應(yīng)，特殊的地形進(jìn)一步增強(qiáng)了降水的極端性。

一般來說，在拉尼娜現(xiàn)象出現(xiàn)時，太平洋東冷西暖，西太平洋暖水有利于熱帶對流發(fā)展，增強(qiáng)了熱帶輻合帶的能量。這條輻合帶是熱帶地區(qū)主要的、持久的、具有行星尺度的大型天氣系統(tǒng)，其生消、移動和變化，對熱帶地區(qū)長、中、短期天氣變化影響極大。同時，熱帶輻合帶通過經(jīng)向環(huán)流的作用，助推副熱帶高壓位置偏北。（關(guān)于拉尼娜的最新預(yù)測及對全球和我國影響的解讀，可點(diǎn)擊鏈接《官宣！拉尼娜事件將形成！今冬我國會偏冷嗎？》）

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此外，秋季以來，我國北方降水異常偏多也是受持續(xù)偏北的西太平洋副熱帶高壓和中高緯度冷空氣活動共同作用所致。

今年的極端天氣氣候事件

不僅打破很多歷史極值

還讓越來越多的人意識到

今年的事件絕對不是孤立的

以后還會有類似的事情發(fā)生

更多的區(qū)域

將遭遇更多的復(fù)合極端事件

警鐘鳴響

我們當(dāng)作何解？