2023年7月底，一場極端強(qiáng)降雨突襲華北(“23.7”極端降雨事件)，在北京、河北等地引發(fā)嚴(yán)重洪澇災(zāi)害，造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。這場破紀(jì)錄的暴雨究竟是如何形成的？僅僅是臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”殘余環(huán)流和地形的共同作用嗎？

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)大氣科學(xué)先進(jìn)計(jì)算實(shí)驗(yàn)室(LACAR)趙純教授團(tuán)隊(duì)通過全球變分辨率區(qū)域加密數(shù)值模擬和氣候歸因分析，揭示了一個(gè)此前被忽視的關(guān)鍵因素：蒙古高原地區(qū)近幾十年異?？焖俚脑鰷兀瑢Υ舜稳A北極端降雨起到了顯著的“催化”和放大作用。 這項(xiàng)研究成果以“Fast Warming Over the Mongolian Plateau a Catalyst for Extreme Rainfall Over North China”為題，發(fā)表在國際知名學(xué)術(shù)期刊Geophysical Research Letters上。

“火爐”旁的蒙古高原：升溫速度達(dá)全球三倍

研究指出，在全球變暖的大背景下，并非所有地區(qū)同步均勻升溫。蒙古高原地區(qū)就是一個(gè)“熱點(diǎn)”，其近幾十年的增溫速度達(dá)到了全球平均水平的三倍以上，升溫幅度遠(yuǎn)超周邊區(qū)域突破臨界點(diǎn)（如圖1所示）。這個(gè)地區(qū)的氣候異常不僅直接影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)，還是影響我國沙塵天氣的重要源頭。然而，它的影響可能遠(yuǎn)不止于此。

圖1. 蒙古高原地區(qū)地表和高空的異常升溫趨勢

“23.7”暴雨的極端性：百年一遇，破多項(xiàng)紀(jì)錄

與此同時(shí)， “23.7”暴雨的極端性也超乎想象 。北京地區(qū)觀測得到的744.8毫米降雨量，是該城市有儀器觀測記錄140年以來的最大值。河北臨城縣最大降雨量更是達(dá)到1003.4mm，相當(dāng)于當(dāng)?shù)仄骄鶅赡杲涤炅吭诙潭倘靸?nèi)傾瀉而下。無論從降雨總量、影響范圍來看，此次事件都顯著超越了華北地區(qū)歷史上的多次極端降雨事件（圖2）。

圖2.2023年華北“23.7”事件極端降雨的極端性

揭秘“強(qiáng)化”機(jī)制：快速增溫如何“遙控”暴雨？

遠(yuǎn)在蒙古高原的快速增溫，是如何影響到數(shù)百公里之外華北地區(qū)的這場暴雨呢？趙純教授團(tuán)隊(duì)利用其發(fā)展的全球變分辨率大氣物理化學(xué)耦合模式（iAMAS），在國產(chǎn)神威超算支持下，精準(zhǔn)地模擬再現(xiàn)了“23.7”極端降雨過程，模擬結(jié)果在降雨落區(qū)、強(qiáng)度和時(shí)空演變上都與實(shí)況觀測高度吻合。基于高精度的模擬，研究團(tuán)隊(duì)基于國際前沿的“故事線”（storyline）氣候歸因方法，通過設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在導(dǎo)致此次降雨極端化的諸多因素中，蒙古高原的異?？焖僭鰷刳厔莅缪萘岁P(guān)鍵的“幕后推手”角色。

蒙古高原上空（大氣中層）的快速增溫，像“加熱器”一樣，促使該區(qū)域形成了一個(gè)異常強(qiáng)大且穩(wěn)定的高壓系統(tǒng)。這個(gè)“大陸高壓”發(fā)展，與西太平洋副熱帶高壓（俗稱“副高”）“手拉手”連成一體，在華北地區(qū)上空構(gòu)筑了一道堅(jiān)固的“高壓大壩”。這道“高壓屏障”如同攔路虎，阻礙了攜帶水汽的臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”殘余環(huán)流繼續(xù)北上或東移，將其長時(shí)間“困”在華北太行山前區(qū)域。被攔截的水汽在太行山地形的持續(xù)抬升作用下，被迫輻合抬升，導(dǎo)致降雨在狹窄區(qū)域內(nèi)長時(shí)間集中傾瀉，最終釀成了破紀(jì)錄的極端暴雨災(zāi)害（如圖3所示）。

圖3.針對2023年華北“23.7”事件極端降雨的歸因研究

這項(xiàng)研究的獨(dú)特之處在于，它超越了傳統(tǒng)上僅僅關(guān)注局地天氣系統(tǒng)或籠統(tǒng)討論全球變暖影響的視角，清晰地揭示了區(qū)域性氣候態(tài)（蒙古高原快速升溫）如何通過改變大氣環(huán)流（形成高壓壩），進(jìn)而影響并加劇了另一區(qū)域（華北）的極端天氣事件強(qiáng)度。這項(xiàng)研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)，在全球持續(xù)變暖且區(qū)域增溫不均勻的背景下，不同地區(qū)之間的氣候影響聯(lián)系可能比我們過去認(rèn)識(shí)的更為復(fù)雜和隱蔽。理解這種“遙相關(guān)”機(jī)制，對于提升極端天氣氣候事件的預(yù)測預(yù)警能力、制定更有效的防災(zāi)減災(zāi)和氣候變化適應(yīng)策略至關(guān)重要。我們需要用更全局和跨尺度的眼光來審視未來的極端天氣風(fēng)險(xiǎn)。

本研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、安徽省自然科學(xué)基金以及中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)“雙一流”研究資金等項(xiàng)目的共同資助。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)高性能計(jì)算中心、青島超算中心提供了高性能計(jì)算支持。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)趙純教授和中國海洋大學(xué)蔡文炬教授為共同通訊作者，博士研究生顧俊為第一作者。合作單位包括中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、中山大學(xué)和嶗山實(shí)驗(yàn)室。

論文信息：

JunGu, Chun Zhao*, Mingyue Xu, Yuanyuan Ma, Zhiyuan Hu, Chen Jin, Jianping Guo, Tao Geng, and Wenju Cai*. 2025. “Fast Warming Over the Mongolian Plateau a Catalyst for Extreme Rainfall Over North China.”Geophysical Research Letters52 (8): e2024GL113737.https://doi.org/10.1029/2024GL113737.

論文鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GL113737

（地球和空間科學(xué)學(xué)院、科研部）

網(wǎng)站內(nèi)容來源于互聯(lián)網(wǎng)，由網(wǎng)絡(luò)編輯負(fù)責(zé)審查，目的在于傳遞信息，提供專業(yè)服務(wù)，不代表本網(wǎng)站平臺(tái)贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)。如因內(nèi)容、版權(quán)問題存在異議的，請與我們?nèi)〉寐?lián)系，我們將協(xié)調(diào)給予處理（按照法規(guī)支付稿費(fèi)或刪除），聯(lián)系方式：ahos@aiofm.ac.cn 。網(wǎng)站平臺(tái)將加強(qiáng)監(jiān)控與審核，一旦發(fā)現(xiàn)違反規(guī)定的內(nèi)容，按國家法規(guī)處理，處理時(shí)間不超過24小時(shí)