阳光，春天里的健康营养素(2)
“快车”是怎样形成的
“菠萝快车”的低空急流经常穿越北美西海岸的大片区域，多年气候平均的中心位置位于北纬45°附近，即美国的俄勒冈州波特兰市附近。“菠萝快车”一般发生在强烈发展的温带气旋的东南侧锋面区域，尤其是当中纬度地区的风暴轴位置偏南时，中纬度气旋锋面的南端更有可能延伸到热带，从而将热带的暖湿空气向东北方向输送到北美的西海岸。因此，“菠萝快车”主要发生在每年的10月份到来年4月份之间，绝大多数发生在1月份和2月份。在这些月份中，平均来看，北太平洋的急流和风暴轴在它们最南端的位置。
从季节内时间尺度来看，“菠萝快车”受一种叫热带大气季节内振荡(Maddan Julian Oscillation，简写为MJO)过程的影响。MJO是热带地区一种大气振荡现象，表现为热带强对流云团从印度洋向东太平洋的传播，其从活跃到不活跃的周期介于30～60天，它是20世纪70年代由美国国家大气研究中心的罗兰·马登和保罗·朱利安发现的，故得名MJO。在“菠萝快车”发生的7～10天前，伴随MJO的东移，热带强对流区到达热带西太平洋，一条水汽带从热带西太平洋斜伸向夏威夷岛；在“菠萝快车”发生前3～5天，随着MJO的强对流区东移到日界线附近并减弱，伴随的云团进一步向东北方向延伸并穿过夏威夷岛，此时一般会有中纬度低压槽的发展和增强，热带和热带外环流有非常强的相互作用，中纬度的低压槽得以利用热带的水汽带。“菠萝快车”发生的时候，MJO继续减弱东移，水汽不断补充进入位于北美西海岸的低压槽中。水汽的输送、适宜的天气条件
和山脉的抬升造成强降水，随即可能造成洪水、滑坡或者泥石流等危害。
在年际变化的时间尺度上，ENSO对“菠萝快车”事件有一定的影响。ENSO为厄尔尼诺与南方涛动的简写，是地球上最为显著的短期气候振荡，周期不固定，一般介于2～7年之间，表现为热带太平洋海温和海表面气压在东西方向的振荡。研究表明，基本上在每个厄尔尼诺(“厄尔尼诺”一词来源于西班牙语，原意为“圣婴”，是ENSO循环的正位相，表现为赤道附近太平洋东部和中部海域海水出现显著增温)冬季都能产生至少一个“菠萝快车”事件，而拉尼娜(厄尔尼诺现象的反相，是ENSO循环的负位相，表现为赤道附近太平洋东部和中部海域海水出现显著降温，拉尼娜在西班牙语中原意是“圣女”)冬季中则有将近一半的冬季没有发生“菠萝快车”事件。
在更长的时间尺度上，太平洋年代际振荡(PDO，Pacific Decadal Oscillation)是影响“菠萝快车”事件的重要影响因子，太平洋年代际振荡是一种位于北太平洋中部的海洋表面温度的振荡现象，冷暖海温之间的周期可达50～70年。研究表明，有强烈“菠萝快车”发生的四五个冬季都发生在太平洋年代际振荡的正位相期间(此时中太平洋海水表面温度偏高，低纬度海水表面温度也偏高)，这可能与太平洋年代际振荡正位相期间北太平洋的西风带和风暴轴更加偏南有关。
全球变暖导致“快车”日益增强
作为大气中细长而强劲的水汽输送通道，尽管“大气河”的宽度仅占总纬圈的10%，但是其输送的水汽占到中低纬度向中高纬度方向水汽输送总量的90%。在中纬度地区，极端暴雨过程(降雨量是最强的2%的强天气过程)中有30%～50%都与“大气河”密切相关。如果对欧洲地区做一个统计可以发现，过去20年中有19次最强的风暴过程，每次风暴过程都造成至少10亿美元的经济损失，这19次风暴中有14次与“大气河”过程密不可分。因此“大气河”未来变化特征如何，将决定整个地球气候系统中的水循环和能量输送特征，其活动与极端天气过程密切相关，“大气河”的变化也会决定未来极端事件出现的频次和强度。
在可以预计的未来，直到本世纪末期，如果没有意外事件发生，比如一系列强火山活动或者小行星撞击等，全球气温变暖将是本世纪的主旋律，到世纪末的增暖幅度多半会超过2℃，根据克劳修斯-克拉珀龙方程式(表示大气中温度与饱和水汽压之间的关系，温度越高，大气中饱和水汽压越大)，当大气温度升高时，大气中的水汽含量必然增加，与之对应的是副热带地区的蒸发加大，因此“大气河”的水汽输送量会随之增加。可以预见，这一变化会带来极端事件强度和频次的增加，这得到了近几年多个数值模拟结果的印证。
比如美国国家大气研究中心克里斯蒂娜·希尔兹和杰弗里·基尔于2016年7月在美国《地球物理研究快报》上发表了研究成果。他们利用高精度(全球半度)的通用气候系统模式(CCSM4)模拟了直到本世纪末的“菠萝快车”事件频次和强度变化。结果表明，登陆北美西海岸的“菠萝快车”事件引起的降水无论从持续时间还
是强度上看，都显著增加，这必然将给美国西海岸带来极大的威胁。
对于我国而言，在夏季雨季期间，存在一支西南低空气流，这支低空气流携带有低纬度地区的充沛水汽，这意味着我国上空也存在“大气河”过程。在1998年长江流域特大洪涝灾害、2012年北京“7·21”大暴雨、2013年四川盆地“7·9”暴雨等极端事件中都屡现它的身影。因此，对我国“大气河”的动力结构、气候态统计特征、极端过程分析、数值模拟和未来变化的预测，都是大有可为的研究领域。
与全球变暖相对应，“菠萝快车”过程造成的极端天气事件可能会屡创新纪录。届时，当一次百年一遇的超级“菠萝快车”袭来时，会制造出创纪录的暴雨、强风、大面积洪水、泥石流和山体滑坡，由此造成的经济损失可能超过数千亿美元，这样的损失甚至超过一次大地震所能造成的灾难损失。
尽管创纪录的全球变暖可能是数十年之后的事情，至少人们在加州地区已经见识到了“菠萝快车”的威力了。持续3年的干旱转瞬成了往事，而下一个洪涝频繁的時代大幕可能已悄然拉开。
在全球变暖的背景下，当极端的厄尔尼诺事件与MJO等过程叠加的时候，未来可能会产生令人恐惧和战栗的超级“菠萝快车”，让我们拭目以待吧。 (丹若)
“菠萝快车”的低空急流经常穿越北美西海岸的大片区域，多年气候平均的中心位置位于北纬45°附近，即美国的俄勒冈州波特兰市附近。“菠萝快车”一般发生在强烈发展的温带气旋的东南侧锋面区域，尤其是当中纬度地区的风暴轴位置偏南时，中纬度气旋锋面的南端更有可能延伸到热带，从而将热带的暖湿空气向东北方向输送到北美的西海岸。因此，“菠萝快车”主要发生在每年的10月份到来年4月份之间，绝大多数发生在1月份和2月份。在这些月份中，平均来看，北太平洋的急流和风暴轴在它们最南端的位置。
从季节内时间尺度来看，“菠萝快车”受一种叫热带大气季节内振荡(Maddan Julian Oscillation，简写为MJO)过程的影响。MJO是热带地区一种大气振荡现象，表现为热带强对流云团从印度洋向东太平洋的传播，其从活跃到不活跃的周期介于30～60天，它是20世纪70年代由美国国家大气研究中心的罗兰·马登和保罗·朱利安发现的，故得名MJO。在“菠萝快车”发生的7～10天前，伴随MJO的东移，热带强对流区到达热带西太平洋，一条水汽带从热带西太平洋斜伸向夏威夷岛；在“菠萝快车”发生前3～5天，随着MJO的强对流区东移到日界线附近并减弱，伴随的云团进一步向东北方向延伸并穿过夏威夷岛，此时一般会有中纬度低压槽的发展和增强，热带和热带外环流有非常强的相互作用，中纬度的低压槽得以利用热带的水汽带。“菠萝快车”发生的时候，MJO继续减弱东移，水汽不断补充进入位于北美西海岸的低压槽中。水汽的输送、适宜的天气条件
和山脉的抬升造成强降水，随即可能造成洪水、滑坡或者泥石流等危害。
在年际变化的时间尺度上，ENSO对“菠萝快车”事件有一定的影响。ENSO为厄尔尼诺与南方涛动的简写，是地球上最为显著的短期气候振荡，周期不固定，一般介于2～7年之间，表现为热带太平洋海温和海表面气压在东西方向的振荡。研究表明，基本上在每个厄尔尼诺(“厄尔尼诺”一词来源于西班牙语，原意为“圣婴”，是ENSO循环的正位相，表现为赤道附近太平洋东部和中部海域海水出现显著增温)冬季都能产生至少一个“菠萝快车”事件，而拉尼娜(厄尔尼诺现象的反相，是ENSO循环的负位相，表现为赤道附近太平洋东部和中部海域海水出现显著降温，拉尼娜在西班牙语中原意是“圣女”)冬季中则有将近一半的冬季没有发生“菠萝快车”事件。
在更长的时间尺度上，太平洋年代际振荡(PDO，Pacific Decadal Oscillation)是影响“菠萝快车”事件的重要影响因子，太平洋年代际振荡是一种位于北太平洋中部的海洋表面温度的振荡现象，冷暖海温之间的周期可达50～70年。研究表明，有强烈“菠萝快车”发生的四五个冬季都发生在太平洋年代际振荡的正位相期间(此时中太平洋海水表面温度偏高，低纬度海水表面温度也偏高)，这可能与太平洋年代际振荡正位相期间北太平洋的西风带和风暴轴更加偏南有关。
全球变暖导致“快车”日益增强
作为大气中细长而强劲的水汽输送通道，尽管“大气河”的宽度仅占总纬圈的10%，但是其输送的水汽占到中低纬度向中高纬度方向水汽输送总量的90%。在中纬度地区，极端暴雨过程(降雨量是最强的2%的强天气过程)中有30%～50%都与“大气河”密切相关。如果对欧洲地区做一个统计可以发现，过去20年中有19次最强的风暴过程，每次风暴过程都造成至少10亿美元的经济损失，这19次风暴中有14次与“大气河”过程密不可分。因此“大气河”未来变化特征如何，将决定整个地球气候系统中的水循环和能量输送特征，其活动与极端天气过程密切相关，“大气河”的变化也会决定未来极端事件出现的频次和强度。
在可以预计的未来，直到本世纪末期，如果没有意外事件发生，比如一系列强火山活动或者小行星撞击等，全球气温变暖将是本世纪的主旋律，到世纪末的增暖幅度多半会超过2℃，根据克劳修斯-克拉珀龙方程式(表示大气中温度与饱和水汽压之间的关系，温度越高，大气中饱和水汽压越大)，当大气温度升高时，大气中的水汽含量必然增加，与之对应的是副热带地区的蒸发加大，因此“大气河”的水汽输送量会随之增加。可以预见，这一变化会带来极端事件强度和频次的增加，这得到了近几年多个数值模拟结果的印证。
比如美国国家大气研究中心克里斯蒂娜·希尔兹和杰弗里·基尔于2016年7月在美国《地球物理研究快报》上发表了研究成果。他们利用高精度(全球半度)的通用气候系统模式(CCSM4)模拟了直到本世纪末的“菠萝快车”事件频次和强度变化。结果表明，登陆北美西海岸的“菠萝快车”事件引起的降水无论从持续时间还
是强度上看，都显著增加，这必然将给美国西海岸带来极大的威胁。
对于我国而言，在夏季雨季期间，存在一支西南低空气流，这支低空气流携带有低纬度地区的充沛水汽，这意味着我国上空也存在“大气河”过程。在1998年长江流域特大洪涝灾害、2012年北京“7·21”大暴雨、2013年四川盆地“7·9”暴雨等极端事件中都屡现它的身影。因此，对我国“大气河”的动力结构、气候态统计特征、极端过程分析、数值模拟和未来变化的预测，都是大有可为的研究领域。
与全球变暖相对应，“菠萝快车”过程造成的极端天气事件可能会屡创新纪录。届时，当一次百年一遇的超级“菠萝快车”袭来时，会制造出创纪录的暴雨、强风、大面积洪水、泥石流和山体滑坡，由此造成的经济损失可能超过数千亿美元，这样的损失甚至超过一次大地震所能造成的灾难损失。
尽管创纪录的全球变暖可能是数十年之后的事情，至少人们在加州地区已经见识到了“菠萝快车”的威力了。持续3年的干旱转瞬成了往事，而下一个洪涝频繁的時代大幕可能已悄然拉开。
在全球变暖的背景下，当极端的厄尔尼诺事件与MJO等过程叠加的时候，未来可能会产生令人恐惧和战栗的超级“菠萝快车”，让我们拭目以待吧。 (丹若)