2020年汛期南方持續(xù)強降水到底是什么原因

樂貴明 趙亮

今年南方強降雨持續(xù)與臺風少有關系，今年臺風到目前為止為什么這么少？這涉及很多科學問題。要想完全理解今年的南方持續(xù)的強降雨現(xiàn)象，還需要進行大量的科學研究和探索。

2020年我國南方多地長時間出現(xiàn)大到暴雨，長江中下游江淮一些城市出現(xiàn)了比較嚴重的內澇，少數(shù)地方河水或江水出現(xiàn)缺口，給人民的生命財產安全帶來威脅。針對南方頻發(fā)持續(xù)的暴雨天氣，有一條微信瘋傳，微信的大致內容為：“我們遇到了60年小輪回的庚子年，更遇到了180年周期的白元年，太陽、地球、木星、土星與銀河面并到了一條線，讓地球引力場磁場紊亂，太陽風、等離子流更猛烈撲向地球”。筆者也收到朋友發(fā)來的微信要求求證，又聽聞很多朋友也收到同樣的微信。看來，收到這條信息的人非常多，已經(jīng)形成了很壞的社會影響。作為科學工作者，有必要站出來對該謠言進行回擊。

首先來談談“太陽風、等離子流更猛烈撲向地球”之說。太陽確實無時無刻不在向外輸出太陽風，但是，近期太陽活動水平非常低，太陽風速度也低，因此，根本不存在“太陽風和等離子流更猛烈撲向地球”一說。

其次，地球的引力場是由地球的質量決定的，而地球質量沒有變化，所以，地球的引力場也不會發(fā)生變化。至于說的地球磁場紊亂，純屬子虛烏有的事，因為近期地球磁場非常平靜。既然這些都不真實，那太陽、地球、木星、土星并到了一條線上，會不會對地球天氣現(xiàn)象有影響呢？

我們知道，月球對地球的引力會引起潮汐，因此，其他星球對地球的引力如果跟月球相當，或者大于月球對地球的引力，那這些星球對地球海洋的影響是不能忽略的。要回答太陽-地球-木星-土星等在一條線上時，會不會對地球的天氣造成影響，我們不妨先比較一下木星對地球的引力與月球對地球的引力的大小。月球的質量是7.349*1022kg，土星的質量是5.6846*1026kg。土星離地球的最近距離為1277340000公里，月球離地球380000公里。依據(jù)萬有引力公式，月球對地球的引力大小如下：

FEM=GMEMM/R2 EM ? ? ? （1）

上式中，G是引力因子，ME和MM分別是地球和月球的質量，REM是地球和月球的距離。土星對地球的引力大小如下：

FES=GMEMS/R2ES ? ? ? ?（2）

上式中，G是引力因子，ME和MS分別是地球和土星的質量，RES是地球和土星的距離。

（1）/（2）得到：

FEM/ FES=（MM/MS）（R2ES/R2EM）=

（7.349*1022/5.6846*1026）（12773.42/382）≈1460.7

所以，當土星離地球最近時，月球對地球引力是土星對地球引力的1460.7倍。

同樣，我們可以計算得到當木星離地球最近時，月球對地球的引力是木星對地球引力的106.3倍。所以，即使太陽-地球-土星-木星排成一排，土星和木星對地球的引力都遠遠小于月球對地球的引力，它們對大海潮汐的影響相比月球可以忽略，因而它們對地球天氣的影響就可以忽略不計。

那現(xiàn)在問題來了，既然土星和木星對地球的影響不足以影響地球的天氣，那到底是什么原因造成今年南方的持續(xù)強降雨？

我們來分析一下2020年6月—7月中國長江流域強降水與太陽活動的關系。

2020年6月1日至7月14日，中國長江及其南側西南氣流強盛，反映水汽輸送十分充足，且西太平洋副熱帶高壓偏強;同時，中高緯偏北風也較強，西風帶槽脊活動頻繁，冷空氣南下頻次偏多。這些特征非常有利于冷暖空氣在長江流域形成對峙，從而導致持續(xù)性降水。

29個太陽活動低年合成的對流層低層700hPa風場異常顯示，太陽活動低年，有兩個特征：第一，中國長江及其南側以顯著的氣旋式風場異常為主，其南側西南氣流十分強盛，反映水汽輸送充足，且西太平洋副熱帶高壓偏強;第二，在中高緯，偏北風也較強，西風帶槽脊活動頻繁，冷空氣南下頻次偏多。這兩個特征的聯(lián)合作用非常有利于冷暖空氣形成對峙，從而導致長江以南地區(qū)持續(xù)性降水。對比2020年6月環(huán)流場與太陽低年的環(huán)流場特征，可以發(fā)現(xiàn)兩者分布型態(tài)非常相似，只是位置略有差異。

從海表溫度異常（SSTA）來看，2020年北半球的SSTA型態(tài)與太陽低年的SSTA型態(tài)是不同的，但在南半球和赤道東太平洋，兩者的分布型態(tài)尤其是異常中心的位置非常相似。太陽活動與赤道太平洋海溫異常被報道有一定聯(lián)系，海溫的異常及其傳播會造成初夏西太平洋地區(qū)海氣系統(tǒng)的異常，從而中國降水異常。但目前，這方面關于太陽活動與海氣系統(tǒng)及季風降水關系的研究，還有很多問題沒有解決，尤其在太陽活動到對流層氣象要素這一長跨度物理鏈條中的許多環(huán)節(jié)和相關物理機制，亟待深入研究和闡釋。但是，作為地球系統(tǒng)最主要的能量供應源，太陽的年代際變率對氣候系統(tǒng)的影響有重要的研究意義，需要予以重視。

今年臺風偏少。臺風生成需要五個條件：首先，要有暖的洋面，一般認為海表面溫度要超過26.5℃。其次，需要上升氣流，即低層輻合區(qū)，將熱的海洋水汽通過上升而凝結釋放大量熱量，為臺風生成提供能量。低層的輻合區(qū)恰好能夠使?jié)窨諝馍仙５谌叩涂罩g的風向風速差別要小。這是因為臺風中上層是一個暖心結構存在。第四，需要有足夠的地轉偏向力。所以臺風一般發(fā)生在離開赤道5個緯度以上的地區(qū)。再加上最初還需要海面上有初生的低壓環(huán)流，即熱帶擾動，才會觸發(fā)臺風。

今年入夏以來，西太平洋副熱帶高壓位置都偏南、偏西，而且顯著變大，控制地區(qū)是下沉氣流，不利于臺風生存。現(xiàn)在是厄爾尼諾衰減期，西太平洋以暖海溫為主，有利于副高加強，不利于臺風生存。今年南方強降雨持續(xù)與臺風少有關系。今年臺風到目前為止為什么這么少？這涉及很多科學問題，我們也僅是初步探討，要想完全理解今年南方持續(xù)的強降雨現(xiàn)象，還需要進行大量的科學研究和探索。

（樂貴明為國家空間天氣監(jiān)測預警中心研究員;趙亮為大氣科學和地球流體力學數(shù)值模擬國家重點實驗室副研究員）

責任編輯：尚國敏