2023年7月29日至8月1日，一場接近4天的極端強(qiáng)降雨突襲華北地區(qū)。在北京、河北等地引發(fā)了嚴(yán)重洪澇災(zāi)害，并造成了重大人員傷亡（以下簡稱華北23·7極端降雨事件）。以京津冀地區(qū)為例，在極端降雨期間，該地區(qū)平均累計(jì)降水量已達(dá)175mm，超過平均年降水量的三分之一。僅北京市就有86個(gè)氣象觀測站（占比12.7%）降雨量超過600毫米，是北京140年以來的最大降雨量，極端程度世所罕見。

關(guān)于這一降雨事件，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）趙純團(tuán)隊(duì)于2025年4月發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》上的論文《蒙古高原快速增溫：華北極端降水的催化因子》分析發(fā)現(xiàn)，除去臺風(fēng)“杜蘇芮”的影響，這場百年難遇降水的幕后推手，其實(shí)是距離華北地區(qū)數(shù)百公里之外的蒙古高原。

在未來，極端天氣還是偶發(fā)性小概率事件嗎？當(dāng)極寒和極熱成為一種日常，我們的生活將會有怎樣的改變？騰訊新聞《一起來嘮科》對話中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)大氣科學(xué)先進(jìn)計(jì)算實(shí)驗(yàn)室（LACAR）的趙純教授，以華北23·7極端降雨事件成因?yàn)槠瘘c(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)討論。

一、遠(yuǎn)在數(shù)百公里外的蒙古高原，是華北地區(qū)遭遇百年一遇極端降水的幕后推手。

一起來嘮科：為什么將華北23·7降雨事件稱之為極端天氣事件？

趙純：我們當(dāng)時(shí)從幾個(gè)方面判斷了這一事件的極端性。首先，河北邢臺的三天累計(jì)降水達(dá)到了1000毫米，北京城內(nèi)最大降雨量達(dá)到了740多毫米，是百年一遇的極端降水。另外也可以對比，在2012年，北京附近也發(fā)生過一次非常強(qiáng)的降水，（編者注：2012年7月21-22日，北京、天津及河北出現(xiàn)區(qū)域性大暴雨到特大暴雨，北京平均降水量達(dá)190.3毫米，826.9萬人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失352.5億元。）2016年也發(fā)生過，（編者注：2016年7月18-20日，華北、黃淮地區(qū)出現(xiàn)年內(nèi)最強(qiáng)暴雨過程，局地降水量達(dá)300～700毫米，全國2200多萬人受災(zāi)，直接經(jīng)濟(jì)損失930多億元。）

這兩次當(dāng)時(shí)也被國家定義為重大災(zāi)害的降水事件。但是跟這兩次相比，2023年7月的降水，不管是它的強(qiáng)度、持續(xù)的時(shí)間，還是最大的降雨量都更極端，也導(dǎo)致了海河流域產(chǎn)生特大洪水。

上一次在海河流域產(chǎn)生類似后果，要追溯到1963年。（編者注：海河流域位于中國華北地區(qū)，是全國七大流域之一。1963年，暴雨導(dǎo)致海河流域上游40多條支流相繼發(fā)生洪水，造成眾多人員傷亡。）

圖片：2023華北“23·7”事件極端降雨的極端性

一起來嘮科：這場極端降雨事件是如何形成的？

趙純：這場極端降雨事件的形成原因，現(xiàn)在是比較清晰的。

2023年，杜蘇芮臺風(fēng)從我國的福建地區(qū)登陸，一直向北移動，穿過了大別山地區(qū)，最終到達(dá)了太行山附近，把大量的水汽輸送到了華北地區(qū)。這時(shí)剛好又遇上了太行山脈的阻擋，以及我們研究中特別關(guān)注的蒙古高原的高壓阻攔。

于是最后，杜蘇芮臺風(fēng)停留在華北地區(qū)不斷降水，就形成了極端的連續(xù)的降水事件。否則正常情況下，它就會繼續(xù)向北移動。雖然下雨的范圍會比較大，但是極端性就沒有那么強(qiáng)了。

圖片：針對2023年華北“23·7”事件極端降雨的歸因研究

一起來嘮科：為何將“蒙古高原”的異常升溫稱之為華北23·7極端降雨事件的幕后推手？

趙純：蒙古高原不是一個(gè)決定性的因素，而是幕后的推手。

因?yàn)槊晒鸥咴谶^去二三十年的升溫速度，比全球升溫速度快達(dá)三倍之多。

如果有臺風(fēng)北移，這個(gè)增溫在背后會有什么樣的影響，沒有在以前的研究中發(fā)現(xiàn)過。

圖片：蒙古高原地區(qū)地表和高空的異常升溫趨勢

而兩個(gè)原來不在一起的東西，我們通過分析發(fā)現(xiàn)他們之間有關(guān)系，我們就把它叫做遙相關(guān)（編者注：遙相關(guān)指的是通常發(fā)生在數(shù)千公里范圍內(nèi)的遠(yuǎn)距離氣候系統(tǒng)聯(lián)系）。比如之前有研究表明，印度洋的海溫可能也會影響我們國家的氣候。2020年的“超級暴力梅”中，梅雨季節(jié)時(shí)長三角降水也是歷史新高。（編者注：暴力梅是指降水強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長的梅雨。2020年6至7月，我國江淮流域遭受了一次非常強(qiáng)的持續(xù)性梅雨的侵襲，梅雨季降水量達(dá)759.2毫米，為1961年以來歷史最多；同時(shí)，梅雨季持續(xù)時(shí)間長達(dá)62天，與2015年并列為1961年以來歷史最長。相關(guān)研究指出，除了傳統(tǒng)熱帶太平洋和印度洋暖海溫異常的影響以外，北大西洋濤動（NAO）位相的次季節(jié)調(diào)整是導(dǎo)致今年梅汛期降水量大、持續(xù)時(shí)間長的重要原因。）

這里講的遙相關(guān)可能沒有那么遠(yuǎn)，是蒙古和華北，但是也存在這樣一個(gè)概念。

二、地球只需變熱一度，我們生活的城市就會發(fā)生極端天氣事件。

一起來嘮科：您的新研究是如何做到精準(zhǔn)模擬23·7極端降雨事件降雨過程的？

趙純：我們的大氣非常大，不像一些理論的物理實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)室里面就可以做。所以，我們大氣科學(xué)里很多的實(shí)驗(yàn)是在計(jì)算機(jī)里面去復(fù)現(xiàn)地球的大氣。那么它有個(gè)前提，你得復(fù)現(xiàn)真實(shí)的大氣狀態(tài)和過程，你才可能去對它做實(shí)驗(yàn)。我們的一套軟件，就是來復(fù)現(xiàn)我們整個(gè)大氣的過程和狀態(tài)，我們通常把它叫做大氣數(shù)值模式。（編者注：趙純教授團(tuán)隊(duì)利用“全球變分辨率大氣物理化學(xué)耦合模式”精準(zhǔn)模擬了華北23·7極端降雨事件的降雨過程。）

我分享兩個(gè)比較關(guān)鍵的概念，第一個(gè)是物理化學(xué)耦合。它的意思是，我們的大氣當(dāng)中除了有物理過程，還有化學(xué)過程，這些物理和化學(xué)過程是相互有影響的。所以我們這套軟件的特色就是，既考慮了物理過程，也去描述了大氣里面的化學(xué)過程。比方說二氧化碳就是大氣里的一個(gè)化學(xué)成分，但是它會導(dǎo)致我們?nèi)驓夂蛏郎兀晕覀儚?qiáng)調(diào)物理化學(xué)耦合。第二個(gè)是變分辨率，

現(xiàn)在大家更關(guān)心的不是“全球平均溫度變化一度或者兩度”，因?yàn)榭赡苡X得一度兩度的溫度不會對我們有什么影響。實(shí)際上，這一度兩度的變化最后導(dǎo)致局地產(chǎn)生了一些極端性的天氣事件，產(chǎn)生了比方十度的增溫或者是十度的降溫。

所以，這種極端事件都發(fā)生在局地，像華北就是一個(gè)小區(qū)域。分辨率是一個(gè)專業(yè)術(shù)語，就好像是照相機(jī)的像素，你不可能用非常粗的像素給一個(gè)東西去拍照。

大氣數(shù)值模式就是來復(fù)現(xiàn)大氣的，如果分辨率非常低，就相當(dāng)于像素非常低，就很難復(fù)現(xiàn)精細(xì)的過程，只能表達(dá)整個(gè)地球大概是一個(gè)什么狀態(tài)，而很難精確到一個(gè)省份甚至一個(gè)城市。

變分辨率的意思就是，可以在局地實(shí)現(xiàn)非常高的分辨率，那就能把極端事件模擬清楚之后復(fù)現(xiàn)它，進(jìn)而去做實(shí)驗(yàn)。

一起來嘮科：在局地實(shí)現(xiàn)非常高的分辨率，有什么現(xiàn)實(shí)意義？

趙純：雖然我們現(xiàn)在都在提溫室氣體減排，但是我們也能夠看到在一定程度上，大氣氣溫已經(jīng)發(fā)生變化了，我們可能很難在很短的時(shí)間去改變它什么。那么我們就得去適應(yīng)它，

要想適應(yīng)和防范，首先得需要對于局地尺度的變化有很深的理解，而不像原來關(guān)注的是全球尺度的全球變化。

像我們之前有一個(gè)研究，提前五天就能夠預(yù)報(bào)臺風(fēng)在上海的登陸。但并不是所有的天氣我們都能提前預(yù)報(bào)，目前這也是國際上大家都遇到的難題，都希望去解決。

三、地球不需要我們保護(hù)，是人類需要做好在極端天氣下長期生活的準(zhǔn)備。

一起來嘮科：極端天氣事件會越來越頻繁的發(fā)生嗎？

趙純：

統(tǒng)計(jì)學(xué)上有人做過研究，過去這幾十年，包括在中國地區(qū)的極端事件已經(jīng)在增強(qiáng)了。

未來按照這個(gè)趨勢的話，極端天氣肯定還會繼續(xù)增強(qiáng)。對我們生活影響比較大的，比如降水，干旱。過去溫度就在正常范圍內(nèi)波動，現(xiàn)在冬天可能會比原來更加寒冷，夏天可能會比原來更加熱。再比如現(xiàn)在我們國家還不多見，但在美國是非常多見的——這幾年經(jīng)常發(fā)生的森林火災(zāi)。實(shí)際上森林火災(zāi)也是跟氣候變化有非常大關(guān)系的，它也是氣候變化帶來的影響。

圖片來源：unsplash

就像我剛剛說的，極端天氣在短時(shí)間內(nèi)可能不會改變的，我們要提前做好心理準(zhǔn)備去防范這個(gè)事情。

一起來嘮科：在極端天氣事件頻發(fā)的當(dāng)下，我們該如何保護(hù)好自己？

趙純：

其實(shí)地球本身不需要我們?nèi)ジ淖?，在歷史上，地球有比現(xiàn)在還要極端的情況都沒有問題，主要是保護(hù)我們?nèi)祟愖约?，我們怎么樣去有一些技術(shù)的革新，讓我們?nèi)四軌蛟谶@種比較極端的環(huán)境下，不至于受到太大的傷害。

有一點(diǎn)還是蠻重要的，當(dāng)政府提前發(fā)了預(yù)警的時(shí)候就一定要遵守。因?yàn)橛行┤丝赡苡袃e幸心理，雖然現(xiàn)在技術(shù)在不斷革新，很多時(shí)候能做到準(zhǔn)確預(yù)測，但有的時(shí)候還是沒有辦法那么準(zhǔn)確，尤其是局部。比方說有些人甚至希望能預(yù)測到他生活的小區(qū)范圍內(nèi)，我們可能做不到那么精細(xì)。所以可能會給一些人錯(cuò)覺——政府發(fā)的預(yù)警并沒有那么嚴(yán)重。但我覺得，在現(xiàn)如今極端事件頻發(fā)的背景下，大家寧可信其有，不可信其無。

如果政府發(fā)了預(yù)警，比方說有大風(fēng)、強(qiáng)降水、或者雷暴天氣讓大家減少出行，那大家就減少出行。沒有發(fā)生也沒有關(guān)系，但如果有，很多時(shí)候傷亡就是因?yàn)榇蠹以诎l(fā)布了預(yù)警后仍然出行導(dǎo)致。