今年入夏以來,華南多地的強降雨、長江一帶的特大暴雨以及最近洞庭湖的決堤時刻牽動著全國人民的心。歷史上,東亞地區(qū)頻繁遭受洪水威脅,嚴重影響經(jīng)濟社會發(fā)展和人民生命財產(chǎn)安全。夏季東亞地區(qū)的許多洪水事件與中尺度對流系統(tǒng)(MCS)有關(guān),MCS帶來的降水通常強度大、范圍集中且持續(xù)時間長,具有引發(fā)洪水的潛力。然而,由于MCS和洪水研究分屬氣象和水文兩個領(lǐng)域,此前少有研究工作關(guān)注東亞地區(qū)MCS對大型洪水事件的影響,在氣候尺度上MCS如何影響大型洪水事件尚不清楚。
最近,中國科學(xué)院大氣物理研究所LASG國家重點實驗室博士生丁天和所在團隊師生與美國加利福尼亞大學(xué)研究人員合作,基于過去22年的MCS數(shù)據(jù)和洪水數(shù)據(jù),通過建立“MCS-flood”關(guān)聯(lián)算法對每個洪水事件進行歸因,利用Self-Organizing Map方法將MCS分成四類,計算了每類MCS的致洪效率,揭示不同MCS影響致洪效率的機制。研究工作日前在期刊Geophysical Research Letters發(fā)表。
該研究發(fā)現(xiàn),過去22年夏季在東亞地區(qū)發(fā)生的所有大型洪水事件中,91%與MCS有關(guān),65%由MCS主導(dǎo)。其中第1類MCS的陸地降水面積較大、降水率最強、生命周期最長、移動速度最慢,故致洪效率最高。研究發(fā)現(xiàn),MCS的長生命周期不僅有利于增加總降水量,還能夠增加MCS移動區(qū)域的重疊面積,從而有利于單位面積降水量的累積。較慢的移動速度也能增加重疊面積,使得降水轉(zhuǎn)化為土壤含水的比例降低。第2類MCS的降水量居第二位,比第1類更為常見,特別是在陸地上,不僅具有較高的致洪效率,且引發(fā)洪水的頻率比第1類更高。第3類MCS的降水量相對較小,但對流降水率較高。第4類MCS的降水量最小,但數(shù)量最多,并且主導(dǎo)了最多的洪水事件。
丁天博士為論文第一作者。該研究受國家自然科學(xué)基金“青藏高原地球系統(tǒng)基礎(chǔ)科學(xué)中心項目”(41988101)、王寬誠教育基金會(GJTD-2019-05)、國家自然科學(xué)基金(42175164)和國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”的共同資助。
參考文獻:Ding,T.,Zhou,T.,Guo,Z.,Yang,Y.,Zou,L.,& Chen,X. (2024). Contribution of mesoscale convective systems to floods in the East Asian summer monsoon region. Geophysical Research Letters,51,e2023GL108125. https://doi.org/10.1029/2023GL108125
圖1(a)與MCS相關(guān)、由MCS主導(dǎo)的洪水數(shù)量。(b)與MCS相關(guān)、由MCS主導(dǎo)的潛在洪峰(PFPP)數(shù)量。(c)每類MCS中對洪水有貢獻的比例、對PFPP有貢獻的比例以及主導(dǎo)PFPP的比例。(d)在華南地區(qū)、長江中下游、華北地區(qū)和日本南部?朝鮮半島MCS對洪水有貢獻的比例。華南地區(qū)(16°N~25.5°N,102°E~127°E),長江中下游(27°N~33°N,105°E~125°E),華北地區(qū)(34°N~48°N,107°E~123°E)和日本南部?朝鮮半島(31°N~41°N,125°E~140°E)。?