华北进入暴雨多发期？.docx

华北进入暴雨多发期？ 严中伟 裴琳 夏江江 编者导读2012年7月21日，华北一带尤其是北京遭遇特大暴雨，世人称之为北京“721”事件。由于多年来华北气候一直偏旱，当时有人以为“721”可能是百年不遇的极端事件。然而仅隔数年，2016年7月20日，特大暴雨再次降临京城及其周边地区，总雨量甚至超过了“721”。这是巧合？还是标志着华北进入了暴雨多发期？对此，中科院大气物理研究所裴琳等人曾做过研究并提出了新观点。本版特约作者撰文向读者做一介绍。早在“721”事件过后不久，中国科学院大气物理研究所裴琳、夏江江、严中伟和杨辉就着手从气候变化的角度分析该类极端事件的发生概率及其演变规律。他们发现，有观测记录的历次类“721”事件均发生在“太平洋年代际振荡”（英文缩写为PDO）的负位相期间，该期间北京发生同级别或更极端降水事件的概率平均达8年一遇，最短可达5年一遇。今年早些时候，这项研究发表在国际气候变化研究领域顶级刊物之一气候变化。刚刚过去的这场“720”特大暴雨，适时地为该研究增添了一个新注脚。那么，华北一带发生特大暴雨的概率是如何演变的？PDO是什么？它和华北暴雨有何联系？本文就从这几个问题出发来解读上述研究结果，以飨读者。（1）观测到的华北暴雨气候特征华北地处我国夏季三大群发性暴雨中心之一。近90%的暴雨发生于盛夏，主要集中在7月下旬至8月上旬，俗称“七下八上”。在上世纪50至60年代，华北曾发生多次特大暴雨，比如历史上有名的北京“638”来广营暴雨，北京“727”枣树林暴雨等。仅在1959年北京就发生7次暴雨、2次特大暴雨，导致当年夏季降水总量比常年偏多近两倍。然而，从上世纪70年代中后期开始，华北暴雨逐渐淡出国人视线，随之华北经历了近三十年的持续干旱。同期南方的长江流域等地则进入了夏季降水偏丰的阶段，乃至洪涝频发，最著名的是1998年长江流域特大洪水。从20世纪70年代中后期至21世纪初，中国东部呈现典型的“南涝北旱”气候格局。2012年北京“721”特大暴雨，成为新中国建国以来最具震撼力的气象灾害事件之一。2016年7月20日华北再次遭遇特大暴雨，“720”北京全市平均降水量达176.3毫米，有近一半站点日降水量超历史年最大日降水量极值。据北京市气象台资料，这次“720”强降雨过程中北京地区平均降雨量及城区平均降雨量均已超过“721”。今年这次强降雨过程波及18个省份，造成1513.1万人受灾，经济损失达314.65亿元。仅仅间隔四年，两次特大暴雨过程侵袭北京乃至华北，重新将逐渐被国人遗忘的华北暴雨情景拉入我们的视线。（2）PDO是什么？PDO是英文Pacific Decadal Oscillation的缩写，中文全称“太平洋年代际涛动”。PDO是太平洋地区海洋-大气耦合系统中特有的一种大尺度低频气候振荡现象。以海表温度来表示，PDO暖位相表现为低纬太平洋中东部异常偏暖而中北太平洋异常偏冷，PDO冷位相则上述冷暖分布反转,相应的大气环流异常风场也完全反转，PDO冷暖位相之间的转变规律主要呈现出15至25年和50至70年的两种准周期复合振荡。PDO暖位相的冷暖分布特点类似于厄尔尼诺期间的海温分布，PDO冷位相则类似于拉尼娜。相比厄尔尼诺-拉尼娜现象是在数年之间转换的，PDO主要是在多个年代的较长时期间转换其冷暖位相的。 众所周知，厄尔尼诺现象会影响当年及其前后年全球各地的气候异常。比如，几年前大气物理研究所王毅等人的研究就指出：厄尔尼诺的次夏，长江中游一带多暴雨。今年夏季武汉等地的暴雨洪灾即是又一例证。类似的，PDO也会影响全球各地的气候异常，但主要体现在较长期的气候变化过程中。（3）PDO与华北暴雨发生概率的联系极端气候事件是在特定的长期气候背景下发生的。长期的气候背景实际上是动态变化的。比如，众所周知的近百年全球气候变暖，就是一个不可忽视的大尺度背景。在不同的气候背景状态下，发生极端事件的概率是不同的。某些传统研究把整个观测历史时期的平均状态作为同一个气候背景水平，由此计算的极端事件发生概率与现实差距较大。为确切评估华北发生特大暴雨的气候概率，就要分辨出影响该地区类“721”事件的大尺度气候背景。PDO就是目前很多研究认同的影响华北降水的大尺度气候背景之一。中国东部地处东亚季风区，夏季风北进程度及强度变化，是导致我国特别是华北地区降水变化的直接原因。东亚夏季风的年际及年代际变化与太平洋地区海表温度变化有密切关系。特别表现在，近百年华北降水气候中存在的多年代际（20年以上周期）变化与PDO是反相的，即PDO暖位相对应华北少雨干旱，而PDO冷位相则对应华北多雨湿润。中国东部在20世纪70年代中后期开始持续呈现的“南涝北旱”气候格局就形成于PDO暖位相期间。华北一带发生极端暴雨的概率，与PDO也颇具关联。比如，近几十年北京降水观测记录中共发生“721”级别或更极端的降水事件（观象台日降水量等于或者大于160.6毫米）6次，包括最近这次华北“720”特大暴雨，均发生在PDO的负位相时期（图2）。以PDO为主要气候背景的统计分析表明：PDO 负位相期间，该类极端事件的回归期平均为8年，最短可达5年，即华北发生类“721”暴雨事件的概率可达约5年一遇；而 PDO 正位相时期，此类极端事件的概率大为减小，约40年一遇。原因在于，在 PDO 负位相时期，夏季华北一带极端南风环流形势较为频发，有利于发生极端降水事件。南来的夏季风送来大量水汽，是导致华北降水，尤其是暴雨的关键因子。值得注意的是，在 21世纪初PDO已逐渐从正位相转至负位相，这也意味着在未来一段时期内，华北一带将每隔数年就可能遭遇一次类似“721”特大暴雨的灾害性事件。图说：北京1951至2016年夏季日降水最大值（毫米）。红色虚线标示“721”事件的降水量（160.6毫米）。黑色实线为PDO指数序列中的多年代际振荡信号。（4）更大的气候背景全球变暖近百年全球气候变暖，已得到越来越多的科学论证。气候变暖，主要表现在接近地面的大气对流层低层，因而可促进大气对流活动。大气对流增强是极端暴雨事件增多的重要原因。因而全球气候增暖会加剧各地极端降水事件的发生概率。中国区域的气候变暖更甚于全球平均。最近发表的第三次气候变化国家评估报告指出：我国近百年来的气候变暖速率高于全球平均值。全球平均变暖约为每百年0.8度，而我国中东部可达每百年0.9至1.5度。这种情况在近几十年表现得更为明显。最近中国气象局局长郑国光在接受采访时指出，“近60年来，全国地表平均气温升高1.38，平均每10年升高0.23，几乎是全球平均升幅的两倍。”随着气候变暖，全球大部分地区极端暴雨增强。大气物理研究所涂锴等人的研究表明，近几十年来我国群发性暴雨普遍呈现增强趋势。这一更大尺度的气候背景趋势有助于增加华北遭遇极端暴雨的可能性。如上所述，考虑21世纪初PDO转入负位相的气候背景，预期的华北特大暴雨发生概率平均约为8年一遇；再考虑气候变暖的长期趋势背景，