作者 | 傅正航 等编辑 | 沈欣 穆祎璠连接巴基斯坦洪水与东亚热浪的动力途径机制示意图 图源：ScienceAAAS近日，复旦大学周文课题组与Scripps海洋研究所合作，在Science Advances发表题为“Dynamic pathway linking Pakistan flooding to East Asian heatwaves”的封面论文，系统性揭示了巴基斯坦洪水和东亚热浪间的动力途径机制，并表明巴基斯坦地区作为“最佳激发点（sweet spot）”，其盛夏的对流可以扰动对流层上层西风带，导致东亚地区出现持续的热浪天气，相关结果有助于提高我国夏季极端事件的次季节预报能力。
一、不一般的2022盛夏2022年盛夏，我国南方地区经历了1961年以来最强的极端高温热浪天气。长江流域多个国家级气象站的最高气温打破历史极值，其中重庆北碚45.0℃、江津44.7℃（本研究一作家乡），给当地人民的生产生活造成了严重影响。与此同时，巴基斯坦却遭遇有气象观测以来最凶猛的雨季，发生了当地历史最大洪水，巴基斯坦三分之一国土受淹，有上千万人受到洪水影响。论文作者在制作“中国气象爱好者”（简称“中气爱”）系列科普视频的过程中，萌生出一个科学问题：巴基斯坦洪水和东亚热浪之间是否有动力关联？该研究登上Science Advances杂志封面。2022年10月6日航拍鄱阳湖的干裂湖床 图源：ScienceAAAS
二、万里之外的大气回响通过分析与巴基斯坦洪水和东亚热浪共发相关的大气动力条件，探究发现该共发极端事件主要与亚洲季风区上空的两个高层异常反气旋相关（图2A）。与之相对应的是中层巴基斯坦上空显著的上升运动和东亚同纬度地区的下沉运动（图2B）。而巴基斯坦作为上游地区，其对流加热导致西风带出现的Rossby源（图2C），可能在我国东部激发出对流层上层的异常高压，导致我国乃至东亚出现大范围持续性高温热浪天气。与巴基斯坦洪水和东亚热浪相关的大气动力过程。图源： ScienceAAAS图A：200hPa位势高度（填色）和风场（箭头）异常；
图B：500hPa位势高度（等值线）和垂直运动（填色）异常。图C：200hPa Rossby波源（填色）和辐散风（箭头），气候态纬向风强度用等值线表示论文作者进一步利用由全球观测海温驱动的大气环流模式模拟（AMIP）数据评估了全球海温强迫和大气内部变率的相对贡献。结果表明，巴基斯坦洪水和东亚热浪的共发主要受大气内部变率调控，而全球海温强迫的效应较小。
三、根植于大气内部的动力共振为了更好理解巴基斯坦洪水和东亚热浪间的动力联系过程，研究设计了三组线性斜压模式实验。通过改变大气背景态和对流加热位置，实验结果发现：1.尽管巴基斯坦的对流在6月可以激发出明显的下游环流响应，但局地的气候态和变率限制了这一过程，因此巴基斯坦和东亚极端事件的联系在6月消失。2.尽管7-8月印度次大陆是对流最强的区域，但由于纬度偏南和高原阻挡，只有巴基斯坦-印度西北部的对流可以有效导致我国出现热浪天气。3.东亚环流对巴基斯坦对流响应的时间差有助于提高我国夏季极端事件的次季节预报能力。
三组线性斜压模式（LBM）实验中大气环流对印度季风区非绝热加热的响应。图源：ScienceAAAS第一列：7-8月气候态与巴基斯坦对流加热；第二列：6月气候态与巴基斯坦对流加热；第三列：7-8月气候态与印度次大陆对流加热作者简介：傅正航，复旦大学第三期“卓博计划”成员/2023级直博生，本文第一作者周文，复旦大学特聘教授，博士生导师，兼任中国极地研究中心冰雪与气候变化研究所所长谢尚平，美国加州大学圣地亚哥分校Scripps海洋研究所Roger Revelle讲席教授，长期从事海气相互作用和气候变化的研究工作
本文转载自“ScienceAAAS”微信公众号2024年4月29日文章，原标题为《复旦大学SA封面：巴基斯坦洪水导致我国热浪的动力途径机制》本期编辑：沈欣 穆祎璠