华北历史级特大暴雨过程真能怪“杜苏芮”吗？东北暴雨呢？

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由于近期华北的特大暴雨过程及造成的灾害，2023年将毫无悬念的作为又一个气象重灾之年而被永远铭记。


作为一个以天气预报为本职，和以气象科普为己任的个体，面对这场气象灾难，迟到的我既有千言万语想说，却又一时不知该从何谈起。
标题是最近经常有人问我的问题，今天就先就这个问题简单谈谈看法。
我的观点是：7月28日到8月2日的华北特大暴雨当然要怪台风“杜苏芮”，即便是8月2日至4日的东北暴雨，让“杜苏芮”背点锅也是可以的。
但是“要怪它”和“都怪它”表面上是一回事，严格说是两个概念，这是必须要分清的：前者之无疑，是因为只要它对暴雨有贡献就逃不掉责任，简单问题的简单答案；而后者是一个复杂的问题，见仁见智，必然不会有统一认识的简单答案。
一、狭义和广义的“台风”、“杜苏芮”
台风有狭义和广义之分吗？暂时没有，但我觉得可以借它来聊聊。
狭义的台风可以参照气象台对台风的起停编来框定：强度一旦达标，就算台风“出生”了，给起个名字（编号）；反之强度不达标停编，可以视为“死亡”。以此而论，“杜苏芮”生于7月21日17时，7月29日08时卒于安徽南部，华北后面几天的暴雨关它何事呢？


2023年第5号台风杜苏芮生命史（中央气象台台风网）
太关它事了！因为台风不仅仅是旋转的强风，它更是热带大洋上热量和水汽（强降雨的最重要物质条件）的收集者和运送者。如果我们放开视野，不拘泥于台风的涡旋环流，那么“广义”的台风就是一个大洋向大陆输送降雨的最强载体。虽然有时候狭义上它“死”了，但它生时直接携带的热量水汽已经到位，或者死后仍然对后续热量水汽的输送具有重大贡献。那么它就对强降雨的后果负有重要的，甚至是首要的责任。


2023年7月28日08时大气总水汽（填色，即大气中气态水的含量，越红越多/湿）和低空（900hPa等压面，约海拔1公里高度）风场示意图


2023年7月29日20时大气总水汽（填色，即空气中气态水含量，越红越多/湿）和低空（900hPa等压面，约海拔1公里高度）风场示意图


2023年7月31日08时大气总水汽（填色，即空气中气态水含量，越红越多/湿）和低空（900hPa等压面，约海拔1公里高度）风场示意图
连续看上面三图，不难看出：在“杜苏芮”登陆之前，其水汽最多之处还在中心南侧，到29日时水汽最多处已经被逆时针的台风环流“甩”到了其中心北侧，到31日，虽然“杜苏芮”死了，但其带来的水汽仍在，最盛水汽区域也是在其生前环流和残余环流影响下被吹到华北北部，这时也是京津冀暴雨最强的阶段。
二、台风造成暴雨的真谛
台风主要的特征狂风和暴雨。台风为什么会带来暴雨？这两个特征之间有什么联系？
暴雨的物质基础是水汽，台风由于强风和向内卷入的环流，会吸入其周围广大海洋产生的水汽，随着其向陆地移动，就成为大洋向陆地送水汽的最强载体。有了基础的水汽并不够，还需要上升运动将水汽抬高制冷才能凝结成雨落下，这个上升运动越强致雨越强。台风的狂风内卷可以部分实现这个上升运动，台风越强，越靠中心，这种上升越强，因此台风登陆时中心附近的雨一般是最强的。
但是上升绝不仅仅靠台风的狂风卷入中心，还有其它两个完全不亚于台风的抬升空气力量：地形与浮力。
简单来说，浮力的作用和结果可以理解为冷下沉暖上升（即对流），因为浮力的实现根本上是太阳给地表的热量，所以这个条件越在暖热的季节越容易具备。7月下旬8月上旬的盛夏季节背景正当其时，低空越热越湿，可实现的浮力越强（水汽本身不仅仅是水，也是热，水汽主要在大气的底层），这也是过去历史上中国北方各次极端特大暴雨共享这个季节背景的根本原因。（强对流与浮力的话题我们说过很多，有兴趣的请翻阅前作）
至于地形的作用，也很好理解，风吹到山前，空气不能钻山，入地也无门，就只能上天去受冷了。因此只要有地形高差，且高差线正交于水汽输送线（低空风），那么在沿高差线附近就是降雨最强的区域。
这个地形高差，不仅仅是山脉高原，如此次华北极端暴雨，正是在杜苏芮东侧低空东南风输送水汽的背景下，沿着太行山与华北平原的高差线展开的；也包括了海陆高差，如下图“杜苏芮”登陆前后给台湾岛东侧和东南沿海带来的强降雨，绝不仅仅在台风最强的区域，而是综合水汽输送、分布和前述三种上升运动的结果。


三、“华北暴雨”与“东北暴雨”——“杜苏芮”的主责与次责
基于前述逻辑和事实，说“杜苏芮”对本次华北特大暴雨过程负主要责任，问题是不大的。它此次造成暴雨所起的直接作用，应该是大于2021年“烟花”台风对于河南特大暴雨的作用的。与此类似，我们甚至可以说6号台风“卡努”对于华北暴雨也是起了作用的，如下图所示（基于其连续一致的低空大风，认为这是水汽输送通道是合理的，通道中间部分如山东和黄海等并不红的区域，可以认为是水汽只过路没有停留累积所致）。


2023年7月29日20时大气总水汽（填色，即空气中气态水含量，越红越多/湿）和低空（900hPa等压面，约海拔1公里高度）风场示意图
华北暴雨怪杜苏芮没问题了，那么更远更晚的8月2日至4日东北的暴雨还能扯“杜苏芮”吗？


基于同样的逻辑，两者确实是有联系的，因为造成东北暴雨的水汽与华北暴雨和“杜苏芮”是一脉相承的，是同一次大范围水汽搬运过程的不同阶段：始作恶于台湾福建，造大孽于华北，留余孽在东北。


2023年8月2日20时大气总水汽（填色，即空气中气态水含量，越红越多/湿）和低空（900hPa等压面，约海拔1公里高度）风场示意图
但是东北暴雨与杜苏芮的联系确实要弱了很多，因此争议也会增加。这很正常，本来气象上很多事物相互间的因果关联就不是泾渭分明的。当我被问到如何看待有人把东北暴雨归因于杜苏芮时，我的回答是：见仁见智，不支持不反对。天气的成因，从来不简单。
四、台风-暴雨与蒙古气旋-沙尘暴的相似之处
由于共同的物理规律制约，气象中，总是有着各种相似，比如小个子龙卷风和大个子台风都是气旋。
在这里我分享一个与本次暴雨成因有关的相似现象：台风烟花“与21年7月河南特大暴雨，以及这一次的”杜苏芮“与华北特大暴雨之间的关系，与蒙古气旋与北方沙尘暴之间的关系是有些像的，只是方向是反的。




蒙古气旋、西伯利亚高压、地形、沙尘暴关系示意图


台风、副高、地形、大暴雨关系示意图


台风、副高、地形、大暴雨关系示意图
这种相似有几个核心之处：
1、高低压之间气压差最大，因而大尺度风越强，强风能送更多的沙和水；
2、物质是天气的基础，来源很重要：沙从大漠来，水从大海来；
3、地形起到了关键的作用：平原水汽撞上山脉就会上天，水汽上天才能冷却凝雨，冷雨所致的冷空气堆积某种意义上成了“新山”，新山再抬平原水汽再下雨，进而将雨区向山外平原推进；高原地面的土吹到平原就是在天上，越往下游平原的沙尘暴越不可能是强风沙而是静风下土。
后记：
由于各种原因导致的忙碌，近期更新得很少。刚刚在成都完成了大运会气象服务，期间感受到了同行们热情的鼓励和支持，加之无休无止的气象灾害，和网上流传的那些无耻气象谣言，都将是我继续写作更新的巨大动力和素材。

来源：https://view.inews.qq.com/k/20230810A088FN00
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