红星深度|地球水深火热:郑州1小时超德国重灾区3天降雨量 惹祸的是北纬40度的西风

据新华社报道,7月17日以来,河南多地出现持续性强降水天气,其中郑州出现罕见持续强降水天气过程,全市普降大暴雨、特大暴雨并引发洪灾。截至目前,洪灾已造成河南全省25人死亡7人失联。

而就在几天前,欧洲多国也遭遇了一场前所未见的暴雨,并引发了“千年一遇”的特大洪灾。连日来的暴雨导致德国、比利时多座城市被淹,目前已造成上百人死亡,数百人失踪,损失巨大。

“水深”之前,已有“火热”。今年6月末,北美西部地区经历了一场“千年难遇”的极端高温天气,紧邻北极圈的俄罗斯圣彼得堡也出现了罕见高温天气,莫斯科的高温则一度追平120年前同期的最高纪录。

↑西风带急流连锁反应在北半球不断扩散。示意图据 Alamy Stock

红星新闻在梳理后发现,一个关键角色已经浮出了水面——位于北纬40度至60度的北半球西风带。例如,在太平洋上,东西向的西风急流突然转变为南北向,导致原本位于夏威夷的副热带高压,突然向东、向北,形成了“热穹顶”笼罩在北美洲西海岸上空;而在德国多地,西风带中的一个强势低涡系统形成“冷穹顶”的现象,导致强烈而持续的降雨。

这一“元凶”的紊乱和激烈震荡,使得极端天气肆虐多国。那么,这股“西风”究竟是如何在北半球作祟的,为何它今年会“作妖”得如此厉害?

郑州暴雨:1小时超德国重灾区3天降雨量

极端灾害天气在全球范围内频发,引发了有关气候变化的激烈讨论。联合国世界气象组织的数据显示,如特大洪水一类的极端天气事件发生的可能性的确因气候变化而增加。一名网友感慨道:“我从未质疑过全球变暖的真实性,但我不想承认,直到这件事情(郑州洪水)发生,我才开始把气候变化视为一个严重的问题……”

那么,郑州本轮特大暴雨,究竟有多“极端”呢?据中国中央气象台介绍,17日8时至21日8时,河南省平均降雨量达144.7毫米;郑州市平均降雨量458.2毫米,部分地区累计降雨量已超当地年平均降雨量(郑州全年平均降雨量641毫米),也就是4天下了一年的雨。其中在20日16时至17时,郑州一小时降雨量超过200毫米。

据外媒20日的报道,这一小时超200毫米的降雨量,就比德国本轮受灾最严重地区三天的降雨量还多。据统计,在这场欧洲百年难遇的洪水灾害中,受灾最严重的地区在三天内降雨量为182毫米。

为了更直观,有网友甚至做起了数学题:“一小时200毫米的降雨量究竟有多少?郑州面积7500平方公里。所以200毫米乘以7500万平方公里,等于1.5立方千米的水。西雅图华盛顿湖有3.5立方千米的水,也就是说,华盛顿湖三分之一以上的水在一个小时内被倾倒到郑州。(简直就是)天空破了个洞!没有一个城市的排水系统能够处理那么多的水。”

欧洲多国异常天气:暴雨、洪水、龙卷风

6月下旬,在北美多地和俄罗斯陷入热浪之时,当地时间6月24日下午,大量强对流天气在欧洲爆发,导致一场罕见的龙卷风席卷了捷克东南部,其原因同样是西风带紊乱。

分析人士表示,6月24日当晚的大气环流情况图显示,剧烈震荡的西风带带动一道西风深槽南下,槽底直压法国南部,而另一边,强势的副热带高压从非洲北部伸入了黑海沿岸,而捷克正好处于西风槽和副热带高压的“夹缝之中”,湿热空气与冷空气的相遇,形成了强对流天气。

↑捷克正好身处西风槽和副热带高压之间。图据中国气象爱好者

在持续近一周后,夏威夷高压复位,北美和俄罗斯多地的热浪开始逐渐减退。然而,西风带的剧烈震荡却并未就此消失。

卫星云图显示,当地时间7月15日下午,欧洲上空形成了庞大的螺旋形云系,笼罩法国、德国多地。这是西风带中的一个强势低涡系统,也是随后导致西欧多地连续遭遇暴雨袭击的原因。这是一种被称为“冷穹顶”的现象,当热空气将高海拔地区的大量冷空气与低海拔地区的大气隔离时,就会发生,并导致出现强而持续的降雨。

一项发表在《地球物理学研究快报》上的研究表明,这种半持续或缓慢移动的暴雨在每年这个时候的欧洲并不常见。但由于全球变暖,预计这种现象在未来会更频繁地出现。

研究指出,地球变暖增加了海洋和河流中水的蒸发率,更多的水进入大气层导致更多的大雨和暴雨出现,而产生大雨的风暴又会随着气候变化而移动得更慢,从而增加了极端现象在同一地区的持续时间。

研究人员进行了详细的气候模拟后发现,风暴运动缓慢会增加当地积水量,从而导致整个欧洲山洪暴发的风险上升,该风险超出先前研究的预期水平。根据估测,到本世纪末,欧洲和地中海盆地出现缓慢移动风暴的频率将增加14倍。其特点就是积水量非常大,且具有破坏性影响,就像德国和比利时多地近日遭遇的情况。

↑根据估测,到本世纪末,欧洲和地中海盆地出现缓慢移动风暴的频率将增加14倍。图据《地球物理学研究快报》

研究者认为,德国遭遇的这场罕见洪灾,与今年气候整体异常有关,由于西风带环绕着北半球,就会不断传递和积攒异常能量,可能在北半球多个区域造成极端天气。

知名科学科普博主“中国气象爱好者”也在讨论北美地区异常高温时表示了类似观点,“西风带剧烈震荡之能量,有可能通过西风带的传导,影响整个北半球。”当时他还指出,“当这种震荡能力抵达中国之时,有可能是造成西部和北方降水偏多。”

河南暴雨背后也有西风带“作祟”

在中国,西风带的异常同样影响着各地天气。专业人士指出,相对于东欧一带,中国处于西风带的下游,剧烈波动传递到中国,可能带来激烈天气。

在欧洲,北半球西风带不稳导致西风带阻塞高压和中东副热带高压连成一线,组成强大的高压脊冲破高加索,越过里海和哈萨克平原,来到俄罗斯境内,直逼北纬60度地区。强劲的副热带高压带着炙烈的沙漠干热气团,让俄罗斯莫斯科和圣彼得堡陷入了罕见的热浪之中。

在副热带高压进入俄罗斯之际,在中国新疆以北至西伯利亚地区,一个庞大的低涡系统已悄然抵达,而随着它在西风带中持续东移,给中国北方地区带来了激烈天气。同时,西北太平洋的副热带高压会直冲而上,与大陆高压“联手”,使我国中东部出现超大范围高温。同时,副热带高压北侧边缘将直接推进到华北和东北地区,出现威力“不容小觑”的暴雨。

↑6月,西北太平洋的副热带高压直冲而上,与大陆高压“联手”,使我国中东部出现超大范围高温。图据中央气象台

据新华社报道,河南省气象台首席预报员张宁在总结此次河南出现强降水天气的原因时表示,西太平洋副热带高压和大陆高压分别稳定维持在日本海和我国西北地区,阻挡了上游系统移动,导致西风带低值系统在华北、黄淮地区长时间维持。

受深厚的东风急流及稳定的低涡切变影响,配合河南省太行山区、伏牛山区特殊地形对偏东气流的强辐合抬升效应,使得强降水中心主要分布在河南省西部、西北部沿山地区稳定少动,造成了河南省长时间降水。

今年的西风带为何极度紊乱?

由此可见,自6月下旬以来,全球各地接二连三的极端天气并非独立事件,西风带剧烈震荡的连锁反应在北半球不断产生,可谓是“同一西风之下,没有哪片土地能独善其身”。那么,今年的西风究竟为何如此震荡?

↑极地急流与副热带急流的经向切面。图据《知识就是力量》杂志

据《知识就是力量》杂志介绍,在北半球中纬度上空盛行西风气流,其对流层顶附近常年存在着强西风中心区,中心最大风速能达到30~40米/秒以上,属于高空急流的一种,又被称为极锋急流或温带急流。

西风急流的强度和路线受北极和中纬度地区之间的温差推动,温差越大速度越快,气流路线越趋于直线。强劲的西风带环绕在中纬度地区,环绕包裹着北极漩涡,将冷空气紧紧地禁锢在极区内。相反,温差越小气流速度越慢,路线则呈现波浪形,冷空气便不能再稳固地被封锁在北极地区,容易顺着大气波的“大槽”长驱南下。

因此,如果把极地比作一个巨大的“羊圈”,那么西风急流就是“围栏”。正常情况下,赤道很热,极地很冷,这种温度差使得西风急流自西向东沿纬线圈运动,没有大的波动,“羊圈”的“围栏”非常牢。

如今,由于全球变暖,北极地区出现快速升温,缩小了原本从赤道到北极的南北温度差,导致西风急流开始不稳定,流动方向变得弯弯曲曲,呈波浪状,“围栏”也就变得不牢固了。

红星新闻记者 徐缓

编辑 张寻

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