近日，物理海洋教育部重点实验室在Journal of Climate期刊发表题为“Distinguishing Extreme Precipitation Mechanisms Associated with Atmospheric Rivers and Nonatmospheric Rivers in the Lower Yangtze River Basin”（《区分长江下游流域大气河与非大气河相关的极端降水机制》）的最新研究成果，揭示了高空急流的南北落区对决定长江下游与大气河相关的极端降水（AR&EP）和非大气河相关的极端降水（non-AR&EP）之间的主要动力学差异起着关键作用，强调了西北太平洋地区是长江下游大气河形成的重要水汽来源。成果由海洋与大气学院“青年英才工程”第一层次赵阳教授为第一作者，实验室“筑峰人才工程”第一层次李建平教授为通讯作者的科研团队合作完成。

　　近年来，全球范围内大气河事件的频繁发生引起了社会的广泛关注，与之相关的极端降水事件也是学界关注的热点。长江中下游地区是大气河影响的主要区域之一，该研究着重探讨了长江下游地区大气河引发的极端降水事件的发生和发展机制。

　　极端降水的发生主要受水汽条件和大气垂直运动的影响。为了定量分析水汽对极端降水的贡献，该研究首先采用双层水汽解析模型的逆向追踪方法，结果显示远距离水汽的贡献是局地水汽贡献的9.7倍，其中，海洋的贡献比陆地的贡献高出67.0%。在极端降水事件中，陆地和海洋的水汽贡献均有显著增加，特别是海洋贡献翻了一倍。值得注意的是，西太平洋的水汽贡献在不同类型的极端降水事件中表现出主要的差异，这一点在大气河的形成过程中起到了关键作用（图1）。

图1：长江流域极端降水期间，主要水汽源地贡献及其相对变化，黑色横线为气候态水汽贡献

　　对于大气上升运动，通过求解准地转垂直运动方程及其分解的Q矢量形式，研究发现高空急流作为横向影响的动力系统是AR&EP类型中大气垂直运动的主要动力驱动，作为切向动力作用的斜压槽表现出相对较弱的影响。然而，这两种动力系统在non-AR&EP类型中对大气垂直运动的影响几乎相等。在non-AR&EP类型中，增强的切变作用主要是由于青藏高原上空变强的高空脊，导致了指向长江下游的Q矢量散度增强。尽管如此，两种极端降水类型中的动力作用强度近乎相同，其主要动力学差异还是在于高空急流的位置。相比于非绝热垂直运动，虽然动力垂直运动相对较弱，但高空急流的位置变化仍然起到了触发垂直运动的关键作用（图2）。此外，研究也证实，非绝热加热是垂直运动发展的决定性因素。在AR&EP类型中，降水的主要差异源于西太平洋增强的水汽贡献，这些水汽贡献释放了大量的潜热，从而导致降水量增强（图3）。

图2：长江下游合成的垂直运动廓线 (a)AR&EP类型， (b) non-AR&EP类型：观测值（黑色实线），准地转运动（绿色实线），动力垂直运动（紫色虚线）和非绝热垂直运动（红色虚线）

　　上述研究突出了高空急流与西北太平洋在影响长江下游与大气河相关的极端降水事件中的关键角色。在全球变暖的背景下，与大气河相关的极端降水事件将更加频发，该研究为未来长江下游极端降水事件的深入研究奠定了基础。研究工作得到国家自然科学基础科学中心项目、崂山实验室和山东省重大基金等共同资助。

文章引用：

ZHAO Y., J. -P. Li*, Y. Tian, and J. Li, 2024: Distinguishing Extreme Precipitation Mechanisms Associated with Atmospheric Rivers and Nonatmospheric Rivers in the Lower Yangtze River Basin. Journal of Climate, 37(15), 3995-4010. https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0400.1.