西藏高原的高溫如何在半個地球之外助推加州的強烈風暴

西藏高原的高溫如何在半個地球之外助推加州的強烈風暴

西藏高原可能位于地球的另一端，与加州相距甚远，但亚洲这片高海拔地区发生的事情，可能会引发一连串的变化，增强强大的大气河流，给美国西海岸带来造成洪水的降雨和大量降雪。

我的大气科学家团队发现了这种联系，我们在发表在《Science Advances》杂志上的一项新研究中，解释了它是如何运作的。

加州出人意料的降雨

加州及其邻近地区在 2016–2017年和2022–2023年的冬季出现了创纪录的降水，导致大范围的洪水和基础设施损坏。

美国太平洋沿岸在冬季雨季经常会遭遇大气河流风暴，但那些年份的情况尤其引人注目，因为这些事件发生在拉尼娜（La Niña）状态下，而拉尼娜通常与加州相对干燥的冬季有关。拉尼娜是厄尔尼诺（El Niño）较冷的一面；两者是与海洋温度有关的一种气候模式——厄尔尼诺-南方涛动（El Niño-Southern Oscillation）的两个极端状态。

这两个多暴雨的冬季凸显了季节性天气预报的一个重要局限：像厄尔尼诺和拉尼娜这样的海洋现象虽然很重要，但它们并不能解释全部情况。没有任何全球计算机模型能够仅根据海表温度，预测或模拟出2016–2017年和2022–2023年冬季加州出现的大量降水。

西藏高原与此有什么关系

我们的研究提供了证据表明，初冬时西藏高原异常偏高的地表温度，可能有助于形成有利于大气河流增强的大气条件，使美国太平洋沿岸在之后的季节出现更强的大气河流，从而增加加州及周边地区发生极端降水的可能性。

我们首先分析了观测数据，发现初冬西藏高原的地表温度与冬末加州的降水量之间存在具有统计显著性的关系。但是，仅凭统计关系并不能证明因果关系，因为这两者都有可能受到另一个因素的影响。

接下来，我们使用气候模型实验来检验：西藏高原的升温是否真的能够促成超过7,200英里（11,600公里）以外地区的极端降水。

当全球地球系统模型主要根据海表温度进行驱动时，它无法再现西藏高原的强烈升温，也无法再现观测到的加州极端降水。但是，当我们使用观测到的西藏高原地表温度来改善模型的初始条件后，模型成功再现了西藏高原初冬的升温，以及加州冬末的降水情况。

这种联系之所以成为可能，是因为西藏高原面积巨大，覆盖了中国西南部的大部分地区以及邻近国家的部分地区，而且海拔极高，平均海拔约为14,800英尺（4,500米）。当高原地表异常变暖时，它会加热上方的大气层，从而改变高原与周围地区之间的温度差异。

这些变化会扰动急流（jet stream）——也就是大气中快速向东移动的西风气流，它有助于引导北半球各地的天气系统移动。这种扰动可以像一种大尺度的大气波一样，从西藏高原向东传播，这种波被称为**“西藏高原—落基山脉波列”（Tibetan Plateau-Rocky Mountain Wave train）**。

当这股波传播到东太平洋时，可能会变得不稳定并发生“破碎（break）”，有点像海浪在靠近海岸时破碎一样。这会改变太平洋上空大气的结构和稳定性，并形成有利于增强大气河流的条件。

更好地预测大气河流

大气河流是天空中狭长的水汽输送通道，可以输送大量的水汽。当它们到达美国西海岸时，可能带来强降雨和大雪。

许多以往的研究都表明，大气河流是加州最大规模降水事件的关键因素。我们的研究结果表明，初冬西藏高原的升温，可以帮助增强导致这些风暴变得特别强烈的大尺度大气条件。

这种联系还有可能改善天气预报。传统的预报系统很大程度上依赖海洋状况，尤其是厄尔尼诺-南方涛动。我们的研究结果表明，数千英里之外的陆地状况，也可能为未来的天气变化提供额外的线索。

西藏高原的状况也会影响世界其他地区的天气，包括东亚季风。我们过去的研究发现了类似的规律：落基山脉春季的气温会影响美国南部大平原地区的天气模式。

监测初冬西藏高原的气温，并结合海洋和大气状况，可以帮助预报员更好地评估之后季节美国西海岸发生极端降水的风险。将这些陆地信号纳入天气预报系统，最终可以为社区、水资源管理人员和应急规划人员提供更多时间，以便为可能造成严重破坏的大气河流季节做好准备。