2024年的第一场雪已经来了，南方的朋友们或许不用去尔滨看雪，你们的专属冰雪体验卡已经在路上了！

  一条从西南向东北伸展的雨雪高速公路已形成，沿途的云南、贵州、湖北、安徽都出现了强降雨，重庆出现了浓雾，河南、山东、河北等地出现了降雪，山东南部的雪势还非常大。

  未来几天，随着冷空气的南侵，雨雪分界线甚至能抵达南岭，连华南北部都机会体验天然冰雪。

  众所周知，强降雪除了冷空气要足够强，还要有足够的水汽，这条从云南到河北的雨雪高速公路，其实就是一条输送水汽的高速公路。

  孟加拉湾、中南半岛的大量暖湿气流汇聚成一条看不见的河，一路向西北行进，沿途遇到冷空气，不断被抬升，凝结成雨雪。这种现象叫做“大气河”。

  “大气河”是上世纪末才出现的新概念，1994年，华裔科学家朱勇和合作者纽威尔首次在论文中提出了“大气河”——Atmospheric Rivers。当时，他们发现大气中有一种窄而长的带状结构，其输送水分的能力相当于全球径流量第一的亚马孙河。

  大气河与美国西海岸的突发暴雨有着奇特的关系，每年冬天，夏威夷群岛和西海岸之间常常出现一条水汽通道，太平洋上的大量水蒸气被输送到落基山脉，并在西海岸引发暴雨。这一现象看起来确实与“天气预报”的技能颇为相似。

  由于夏威夷盛产菠萝，这条大气河又被称为“菠萝快车”——Pineapple Express，菠萝快车集中在每年1、2月发车，根据NOAA的估计，西海岸年降水量的30-50%都发生在少数几次菠萝快车事件中。

  但如果车速过快，一不小心就会变成暴雨+洪涝，有时甚至能深入内陆，2014年12月洪涝就造成加州大面积断电，前年6月，深居内陆的黄石公园，因为一次大气河引发的洪水被迫关闭。

  “大气河”不光美国有，在太平洋对岸的中国也很常见。这是一张拍摄于2020年7月5日的地球快照，一条宽阔的云带横贯中国中东部，并一直延伸到日本东海岸。

  此时正值梅雨季节，通常雨量正常情况下不会特别大，但2020年是个例外，在7月5日前后一周内，长江中下游降水量明显提高，超过210mm，而往年整个梅雨期的降水也就280mm左右。所以，这次梅雨又被称为“超级暴力梅”。

  为了搞清楚“暴力梅”背后的原因，气象学家借助卫星，从高空观察整个东亚，发现在梅雨锋的位置上，大量水汽聚集成带，一条长6265公里、宽670公里、深4公里的“空中悬河”浮现在眼前。

  这条“空中悬河”于7月5日当天在长江中下游上空的水汽输送量十分惊人，相当于长江在当地夏季径流量的十倍。

  首先，大气河输送的不是液态水而是气态水，也就是水蒸气，所以相同的水量，密度很低，体积非常庞大，宽度动辄几百公里。

  其次，地表河流的路径是由地形规制的，河流和地形相互塑造是一个漫长的过程，而天上的大气河能够说是恣肆横流、难以捉摸、聚则成雨、散则无形，一条大气河路径从发生到消亡只有几天到十几天，其位置和路径随风场不断移动和变化，换而言之，大气河是一种短暂且突然的大规模水汽输送。

  近年来，气象学家已经意识到大气河与降水之间有着紧密联系。以2020年江淮梅雨为例，与大气河相关的降水占到总降水的50-80%，同时，伴随大气河的降雨强度是没有大气河时候的6-12倍。

  除了梅雨，很多突发暴雨背后都有大气河的踪迹。有研究人员称，去年7月两场造成重大损失的暴雨：京津冀7·12和河南7·20，发生时都有强盛的大气河在高空向雨区源源不断输送水汽。

  2016年7月20日，北京降下特大暴雨时，西伸的副热带高压和青藏高原之间有一条强盛的东北向的大气河，大量水汽沿着这条路径北上，促成了这次特大暴雨。

  对历史资料的统计研究发现，在夏季，东部地区全部降水中有10-20%与大气河有关，如果换成与极端降水的相关性，这个比例高达30-60%。

  这说明在常规的降水之外，忽然出现的大气河类似一种输出型buff，buff加在哪里，哪里的降水就变成强降水，这既是暴雨和洪涝的原因，也是降水量的重要补充，所以大气河的时空间分布就很重要，还可以在几十年的时间尺度上深刻参与气候平均状态随时间的变化，比如著名的“南涝北旱”。

  从上个世纪下半叶至今，大体上我国华南降水增多、华北降水减少，这种南北同步变化便是“南涝北旱”。最近的研究表明，这一长期变化背后就有“大气河”的身影。

  过去70年来，长江以南每年发生的大气河慢慢的变多，华北地区却慢慢的变少。其“南增北减”与“南涝北旱”的降水量变化趋势一致。进一步的研究表明，大气河对降水量的年变化有显著贡献，在降水更依赖暴雨的北方，这一贡献高达49%，南方相对较少，在10-30%之间。

  从全球范围来看，大气河很可能是温带气旋的某种伴生物。温带气旋是一种出现在中高纬度的低压天气系统，气象学家一般根据温带气旋的位置和路径给常出现的气旋命名，比如蒙古气旋、东北气旋、黄淮气旋、江淮气旋。

  这些气旋主要由三股气流构成：靠南的暖输送带，靠北的冷输送带、以及被卷入其中的干燥气流。

  这三股气流螺旋交汇，经常形成“逗点云系”，在卫星云图上非常壮观。“逗点云系”席卷干冷和暖湿空气，两种空气是维持气旋的主要耗材，冷暖交汇处气温变化剧烈并形成锋面，暖湿气流的一侧被云覆盖并形成降雨。

  大气河就形成于温带气旋的暖输送带中。类似一个热抽风机，把大量水汽耗材源源不断地向气旋里送，内部剧烈的上升运动把水汽带到高空，水汽凝结为水滴，气态变液态，在这一凝结过程中释放的热能，又为气旋发展提供动力。

  中国夏季的主雨带常常落在副高北侧，最重要的缘由是顺时针的高压中心把南方的海上水汽带到了北侧，如果此时在陆地上还有一个温带气旋，逆时针的气旋+顺时针的副高，夹在两者之间的水汽输送就会格外强烈，暴雨将至。

  前面提到的2016年夏天北京特大暴雨就是这样的一种情况，在强烈的黄淮气旋和副高的双buff加持下，一条强烈的大气河直达燕山脚下，遇到陡峭的地形后高强度降雨。

  “大气河”这一概念的提出，有利于更好地理解和应对那些突发的极端降水，进而拯救更多的生命。

  如今通过卫星和数值模型，人类能清楚看出这颗蓝色星球的另一层面貌。以前我们很难想象，五千公里外的热带海水可以在几天内变为你窗外的暴雨，而正是这一条条蜿蜒曲折的巨龙，每时每刻都在重新分配着地球上的水热资源。

  翟然,刘志武,戴会超,梁犁丽,蒋定国,徐志,殷兆凯,杨恒,吕振豫.长江流域径流历史演变特征及未来预估[J/OL].水利水电技术(中英文):1-14[2022-12-10].

  王迪. 温带气旋输送带结构特征及发展机制动力学分析[D].南京大学i.gnjiu.2016.000914.