科普中国 07-25
这雨下得比“依萍找她爸要钱”那天还大!到底什么情况?
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中央气象台 7 月 25 日 06 时发布台风蓝色预警和暴雨黄色预警。监测数据显示,自 24 日晚间至 25 日,内蒙古中部、河北北部、吉林部分地区遭遇破纪录的强降雨,其中河北易县   24 小时降雨量达 362.6 毫米(特大暴雨),打破当地观测史单日降水纪录,一场雨接近常年 1 年的雨量!

" 南北多地暴雨成片 "" 华北局地一日降下全年雨量 " 等话题引发公众热议,还有网友戏称 "xx 今天的雨比依萍找她爸要钱那天还大 "。而最近数日,台风 " 范斯高 "" 竹节草 " 和 " 罗莎 " 相继生成,西北太平洋和南海在今年首次出现 " 三台共舞 " 局面。

那么,这一系列天气事件之间是否存在关联?低纬度海面的三台共舞和北方的暴雨是如何形成的?后续台风将会对我国造成怎样的影响?

今年首次 " 三台共舞 "

这种情况少见吗?

" 三台共舞 " 在过往并不少有。

从台风形成过程可知,足够温暖的海水(通常海表温度需要超过 26.5 ℃,且海表之下的暖水层厚度也要足够)是初始扰动发展并形成台风的最重要条件之一,这样能提供足够多蒸发的水汽和凝结释放时的潜热能;如果有夏季风等额外带来的水汽汇入,能进一步促进其形成发展。

7 月 24 日下午,台风 " 范斯高 "" 竹节草 " 和 " 罗莎 " 的合照。

那么当夏季海温较高、夏季风较强而西北太平洋的热带辐合带活跃时,一些热带扰动往往能集群性出现,在较高海温、较弱的垂直风切变等条件下就可以先后进一步发展形成台风。

根据统计,1951 年至今,西北太平洋和南海共有   280   天出现了 " 三台共舞 " 的情形,平均每年 3~4 天,因此并不是非常罕见的情形——甚至在去年 11 月这一台风较少的时段还有过 " 四台共存 " 的局面。

(2005-2025 年存在不同数量台风的天数统计。图片来源:digital-typhoon

" 三台共舞 " 会给我国造成什么影响?

总体而言,最东侧的 " 罗莎 " 相对独立,以稳定的偏北方向移动,对我国陆地和海域没有影响。

那么,西侧两个台风 " 范斯高 "" 竹节草 " 靠近我国近海,彼此距离又很近,二者这样会合并成一个大台风么?答案是不会,甚至会 " 先后殒命 "。

两个台风同时存在且距离较近时,会发生较明显的互旋效应——由于这一现象在上世纪由日本的藤原博士首先发现,也被称作藤原效应。此时,两个台风将绕着它们的质量中心发生逆时针移动,其中规模较小的台风受影响更大。当前的台风 " 范斯高 " 和 " 竹节草 " 就有着这种趋势——由于范斯高在竹节草的北侧,因而会有向西转西南方移动的分量,同时南侧的竹节草会有些许向东再转偏北方移动的分量。

2000 年第 14 号台风 " 桑美 "(Saomai,图中右侧)和第 15 号台风 " 宝霞 "(Bopha,图中左侧)发生的藤原效应实例,折线即对应二者的路径。图片来源:维基百科

此外两个强度相差不大的台风靠近时,各自环流引起的风往往会 " 干扰 " 对方的流场,反而不利于发展甚至减弱;同时,在二者西侧的我国南方陆地存在一个较强的高空冷涡,它不仅带来了干冷空气阻碍台风发展,加之它东侧的高空强烈偏南风和低空的偏东风风向差异显著(较强垂直风切变),这样低空水汽抬升凝结释放的热量会被高空风往另一个方向 " 吹跑 ",不利于加热低空空气与进一步抬升,也会阻碍台风的发展。

因而在路径预报图上,可以看到范斯高在靠近我国沿海时反而减弱为热带低压,而竹节草在北上过程中,和常规夏季台风路过此处加强不同而同样出现明显减弱,甚至在东海消散。

不过,虽然二者不会合并为一个台风,但二者的残余环流和范斯高东侧大量季风槽云系仍将西移。其中,后者可能另起炉灶发展出新的低压扰动,吸收合并范斯高和竹节草的残余环流,在未来几天给福建北部、浙江、上海等地带较显著的阵风和阵雨,虽然强度不强但仍需要留意防范。

北方暴雨和台风有关系吗?

那么北方的暴雨又是如何形成的?为什么今年的北方强降雨带如此偏北?

最直接的天气过程成因,是副热带高压异常偏北。

副热带高压是影响我国夏季的重要天气系统。作为一个对流层中低层的高压,在它的直接控制下会出现晴热高温天气;与此同时,在副热带高压的西侧和北侧,来自热带海洋的水汽沿着其边缘自南向北输送,在此处与高纬度地区南下的冷空气相遇并被抬升,从而形成大范围降雨。

随着季节流转,副热带高压会在夏季出现明显的向北跳跃阶段:常年第一次北跳发生在 6 月中下旬,此时副热带高压移动到华南沿海,而长江中下游地区在其北侧的降雨带,就是通常所说的 " 梅雨 "。而第二次北跳通常发生在 7 月上旬到中旬初,此时副热带高压北移到长江中下游地区,当地梅雨结束,转为被副热带高压直接控制下的晴热高温天气(也称作伏旱);而北侧的夏季风雨带也相应北进到淮河以北的北方地区,并在   7 月下半月到 8 月上半月推进到华北 - 东北中南部一带,这是夏季风一年的北界(往往也达到季风区和非季风区边界),也是当地集中的雨季。

然而今年 6 月底以来,副热带高压极端异常地偏北,不仅在 6 月就直接控制长江中下游地区、给北方带来充沛降雨,现在中心更是位于黄海北部到日本海一带,比常年同期的最北界还要偏北了 3~5 个纬度——于是,副热带高压北侧冷暖空气交汇的夏季风雨带也相应北抬,更是在昨日以来推进到河套地区 - 内蒙古高原中东部和东北地区中北部,给当地带来罕见的强降雨。

当然,前文提及的台风也与这次降雨有关联——它们起到了 " 泵站 " 一般的作用,将副热带高压南侧携带大量水汽的东南风向北助推,并输送向夏季风雨带区域,加剧了降雨的强度。

同时段约 1500 米高空的湿度和水汽输送,可以看见副热带高压南侧东南风携带的水汽经过三个台风加速,向内蒙古高原、东北地区奔涌。底图来源:earth.nullschool.net

那么进一步,这样异常偏北、提前北跳的副热带高压与什么因素有关?

短期气候因素角度看,先前在冬季到早春维持的拉尼娜状态进入衰减期,很可能有重要影响——在历史事件合成结果表明,拉尼娜衰减期的夏季,副热带高压往往显著偏北,提前北跳控制长江中下游地区,这导致长江中下游地区梅雨季提前结束,同时北方雨季和较闷热天气提早开始。

除此之外,过去数年里,和北京同纬度的渤海、日本海、北太平洋中纬度区域海温都出现了持续异常的偏高,太平洋年代际振荡(PDO)也相应处于负位相。目前已有初步研究认为,这样长期异常的偏暖,或 PDO 处在负位相下,夏季风雨带也相对偏北,类似的情形在 20 世纪 50~60 年代也曾出现。

7 月 13 日 ~7 月 19 日全球海表温度偏离常年同期的距平图(填色,单位:℃)可以看到渤海、黄海、日本海和北太平洋中纬度洋区出现了大范围异常偏暖。

20 世纪 50 年代至 2017 年,我国夏季降水的年代变化趋势,偏多的区域以椭圆标出。图片来源:国家气候中心。

近些年北方降水持续增加

是受气候变化影响吗?

最近数年北方降水有持续增加的趋势,这是气候变化的影响么?

目前研究还未有较明确的定论。尽管气候变化背景下全球平均温度的升高会导致大气水汽含量增加,从而在一定程度上为降水增多创造条件,但其幅度上升总体有限。从这一现象的持续时间看,而自 19 世纪后半叶以来,虽然以人类活动主导的气候变化已持续一百余年,但雨带并未呈现同步且稳定的北移扩张趋势。至少总体气候变化不会是最主要的因素(而依然是前文提到的数年到数十年海表温度变化等因素主导),但气候变化的确让区域性、极端的降水事件频率和强度都有所上升。

今明两天,台风 " 范斯高 " 和 " 竹节草 " 的残余环流配合副热带高压南侧东南风的水汽输送,仍会给福建北部、浙江、上海、江苏东南部等地带来稍强风雨。而在北方,台风残余环流依然会作为 " 水泵 ",将大量东南风水汽推向副热带高压北侧的雨带,内蒙古中东部、山西北部、河北中北部、京津地区和东北地区还会出现强降雨,其中阴山、燕山等山区更需要注意防范山洪和山体滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害!

未来两天全国降水量预报,可以看到北方雨带和华东沿海受台风残余环流影响的较强降雨区。图片来源:中央气象台

策划制作

作者丨风云梦远 复旦大学大气与海洋科学系博士生   中国科普作家协会会员

审核丨信欣 中国气象局高级工程师

策划丨张林林

责编丨王梦如

审校丨徐来

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