南极潘多拉魔盒（极端天气潘多拉魔盒）

从天气气候的角度看，2021年我国大部分地区是从异常极端天气气候事件开始的。2021年开年那场刺骨寒潮，很多人记忆犹新，然而2020/2021年冬季却是个暖冬。

随后的几乎每个月，都有极端天气出现——春季北方遭遇近10年来少有的强沙尘暴；4月至9月，我国出现中等强度以上龙卷风次数17次，超常年平均；7月，郑州最大小时降雨量突破我国内陆地区历史极值；9月至10月上旬，北方地区降水量为1961年以来历史同期最多……

不仅在东亚，极端事件在全球多地频现。2月中旬，冬季风暴“乌里”袭击北美大部，多地气温突破历史极值；6月，在罕见高温热浪加持下，49.7%的美国西部地区经历“极端”干旱；7月，德国部分地区24小时降水量达到100毫米至150毫米，导致至少179人死亡……

这一年

在以全球变暖为主调的舞台上

极端天气的“潘多拉魔盒”

被频繁打开

这一切

是如何产生联系的？

极端天气与极端气候：

并非同一件事，但又纠结缠绕

极端天气事件和极端气候事件是两个不同的概念。尽管我们常常将二者连在一起说，但其形成机理各不相同。

何为极端天气气候事件？

极端事件一般定义为某种天气或气候变量的值，超过阈值而发生的现象。阈值常取该变量高端（或低端）附近的某一值（如≥2σ或3σ），一般出现概率低于10%。

某些气候极值或事件可以是多次天气或气候事件积累的结果，而每一次事件本身可能并不是极端的。即个别过程不是极端的，而其累积结果是极端的，并且是持续的。

假设将极端天气事件比作掷骰子，有的极端天气事件，主要是由大气内部活动造成，具有很强的随机性，比如尺度非常小的强对流天气。今年4月30日，江苏沿江及其以北大部地区遭受大风、冰雹等强对流天气，南通沿海部分地区最大风速达47.9米/秒（15级）；5月14日，苏州和武汉同日先后出现强龙卷天气，现场灾害调查分析显示最大风力可达17级以上。

还有一部分极端天气事件，其发生与气候系统的年际变化和气候的长期变化（如全球变暖）存在一定关联。在后者提供的有利背景场上，极端天气事件的频次、强度、范围等统计特征都发生了改变。比较明显的是全球变暖趋势使得各个季节的气温逐年升高，导致夏天极端热浪、暴雨、强台风等极端天气事件增多增强。

而极端气候事件因为持续时间较长，一般情况下外部因素的作用较大，比如今年年初气温急剧变化和入秋推迟、寒潮早到等现象，都和全球变暖有关。

但通常，因为气候系统本身是个复杂、高度非线性、开放的巨型系统，无论是极端天气事件还是极端气候事件，都是多种复杂因素相互作用而成的。有专家团队曾花费两年多时间才基本研究清楚广州某一场暴雨案例，其复杂性可见一斑。

全球变暖：

孕育不稳定事件的温床

在讨论大部分极端天气气候事件时，全球变暖是一个无法忽略的重要背景。

根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告（AR6）第一工作组报告，2011-2020年平均温升相比工业化前（1850-1900年）增加了1.09℃，2001-2020年平均温升较工业化前增加0.99℃。气候正在迅速变暖，而且这种增暖是全球性的。全球变暖不仅仅让全球的气温升高，也让与我们息息相关的气候系统正在发生巨变。在这个棋局中掷“极端事件”骰子，尽管掷骰子本身是随机事件，但掷骰子的频率已经发生变化。

以极端高温事件为例，全球绝大部分地区极端高温事件出现的频率和强度自20世纪50年代以来在增加，这已经被多个报告和数据证实。

气温升高的影响很快波及北极。由于“北极放大效应”，北极海冰损失、格陵兰冰盖融化，强降水、内陆洪水、海岸侵蚀和野火等事件的发生频率和强度正在增加。今年5月20日，北极监测与评估计划工作组发布的最新观测结果显示，北极地区正在发生快速而广泛的变化，1971年至2019年，北极变暖速度是全球平均水平的三倍，高于之前的观测结果。作为影响北半球的“关键点”，北极的变化通过气候系统的反馈效应影响到全球气候。我们在今年全球多次极端冷暖事件中都看到了其独特影响力。

作为地球气候系统的主要“储热器”，自20世纪90年代初以来，海洋变暖的速度增加了一倍。多次极端冷暖事件和极端强降雨背后，都离不开海洋的“推波助澜”。比如热带印度洋-南海-中西太平洋区域的海温增暖较快，蒸发水汽来源增多，在同样的大气环流形势下，有利于输送更多的水汽到陆地，形成较强的降水事件。此外，海洋变暖还会使强台风/飓风更强，登陆后衰减速度变慢，持续时间更长，今年的“慢性子”台风“烟花”就是较为典型的例子。

就好比，一池温暖的水慢慢开始沸腾，不停地鼓出大水泡，这些泡看似偶然又有其必然。除了北极、海洋外，全球变暖加剧了各种变数，其影响很快在极端事件中显现。过去“几十年一遇”甚至“百年一遇”的极端天气气候事件，似乎正变得越来越常见。

极端冷暖事件：

紧绷的西风带变得容易波动

今年以来（截至9月26日），我国平均气温为12.8℃，较常年同期偏高1.2℃，达到1961年以来历史同期最高。而2020/2021年冬季，我国平均气温为-2.5℃，较常年同期（-3.3℃）偏高0.8℃，是1961年以来历史同期第八高。

今年年初的极端冷事件与暖事件都在这片幕布上上演。这并非个例，2015/2016年、2018/2019年的冬季也发生过极端低温和极端高温事件同时出现的情况。这都与全球变暖的热力作用和北极放大效应产生的动力作用密切相关。

我国处于季风气候区，冬季风从北方寒冷大陆吹向南方温暖海洋。全球变暖本身的热力作用有利于地表温度的上升和极端暖事件的增加。

但由于北极放大效应，中高纬地区的温度梯度减小，欧亚大陆上空的西风减弱。西风带就像一根皮筋，以往西风带强，这根皮筋绷得比较紧，经向梯度小，但是现在这根皮筋松弛了，经向梯度变大了，因此有利于乌拉尔阻塞事件的发生和维持。另一方面，减弱的西风和增强的乌拉尔地区高压脊有利于西伯利亚高压的增强。由此，东亚地区的冷平流显著增强，从而有利于极端低温事件的出现。

在北极放大效应时期，东亚冬季极端冷暖事件增多且增加的速率相当，温度变率增大，季节平均温度几乎无变化。这意味着即使在全球变暖期间，东亚极端冷暖事件发生的可能性也在增加。

极端降水事件：

副热带高压不走寻常路

夏半年，随着太阳开始直射北半球，东亚地区进入一年中最热的半年。我国不仅受到热带季风影响，还受到副热带季风影响，两种季风的叠加加剧了我国天气变化的不确定性。西南季风来临后，容易生成种种滞留锋，常有海洋生成的热带气旋来袭，以及午后热对流产生的雷阵雨，雨量明显增多且不时有暴雨出现。

今年，东亚地区最主要的天气气候系统——副热带高压，呈现出强度偏强、位置偏北偏西等特点。正因其表现异常，受其控制的地区长时间保持晴好高温天气，其北部构建了水汽通道，强降水也出现在其北部和西北部地区，可谓一面是“火焰”，一面是“海水”。

今年7月河南强降雨即体现了极端事件发生背后多种因素作用的复杂性。首先，气候变暖加剧气候系统不稳定，是造成极端天气气候事件频发的全球背景；“七下八上”处于我国北方地区降水集中期，提供了发生极端强降水的气候背景。同时，7月西太平洋副热带高压偏强偏北，西伸到我国华北东部和黄淮东部，河南处于副高西边缘，对流不稳定且能量充足。热带地区台风活动也进入频发期，第6号台风“烟花”在西北太平洋、第7号台风“查帕卡”在南海同时发展，加强了来自西北太平洋、南海和孟加拉湾的水汽输送，为河南强降雨提供了充沛的水汽来源。太行山和伏牛山的特殊地形对偏东气流起到抬升辐合效应，特殊的地形进一步增强了降水的极端性。

一般来说，在拉尼娜现象出现时，太平洋东冷西暖，西太平洋暖水有利于热带对流发展，增强了热带辐合带的能量。这条辐合带是热带地区主要的、持久的、具有行星尺度的大型天气系统，其生消、移动和变化，对热带地区长、中、短期天气变化影响极大。同时，热带辐合带通过经向环流的作用，助推副热带高压位置偏北。（关于拉尼娜的最新预测及对全球和我国影响的解读，可点击链接《官宣！拉尼娜事件将形成！今冬我国会偏冷吗？》）

此外，秋季以来，我国北方降水异常偏多也是受持续偏北的西太平洋副热带高压和中高纬度冷空气活动共同作用所致。

今年的极端天气气候事件

不仅打破很多历史极值

还让越来越多的人意识到

今年的事件绝对不是孤立的

以后还会有类似的事情发生

更多的区域

将遭遇更多的复合极端事件

中国气象报社 出品

作者：李慧赵晓妮卢健

专家顾问：国家气候中心气候服务首席专家 周兵

中国科学院大气物理研究所研究员 俞永强

南京信息工程大学教授 罗京佳

来源： 中国气象

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