在世界各地，每年的极端降水事件都会导致灾难性的洪水，造成悲惨的生命损失和昂贵的基础设施和财产损失。然而，各种不同的天气系统都可能导致这些极端事件，所以详细了解导致它们形成的大气过程是至关重要的。
现在，一项全球分析首次显示，两个相互交织的大气过程推动了世界各地许多大规模极端降水事件的形成，特别是在干旱的亚热带地区，它们可以造成灾难性的洪水，就像2015年3月在阿塔卡马沙漠发生的那样。
以往对极端降水事件的研究主要集中在潮湿地区，这些地区通常是由气旋造成的，杏耀平台而对干燥的亚热带地区的研究则较少。然而，正是这些干燥的亚热带地区，包括沙漠，“这些神秘的事件是最意想不到的，但却会造成毁灭性的影响，”安德里斯-简·德·弗里斯说，他是一位大气科学家，就职于ETH Zürich和德国美因茨的马克斯·普朗克化学研究所，撰写了这项新研究。
该研究结果发表在欧洲地球科学联盟(EGU)的《天气与气候动力学》杂志上，提高了我们对导致极端降水事件的大气过程和天气系统的理解。这反过来可能有助于改善预测，也许会导致早期预警系统的发展，从而拯救生命。
研究结果还可以提高我们对这些极端事件如何应对气候变化的理解。近几十年来，这些强降水事件的强度和频率均呈上升趋势，且在全球变暖的条件下，这一趋势仍将持续。
破波和水汽输送
这项研究强调了两个大气过程在极端降水事件的形成中所起的作用:Rossby波的破裂和强烈的水汽输送。
罗斯比波，也被称为行星波，因为它们是由于地球的自转而产生的，是发生在海洋和大气中的波，最早由卡尔·罗斯比在20世纪30年代发现。在大气中，罗斯比波在很大程度上决定了中纬度地区的天气。由于非线性过程，罗斯比波可以放大并最终破裂(类似于向陆地移动的海浪)。
强水汽输送是指大量的水蒸气在大气中水平移动。这一过程与极端降水和洪水有关，通常发生在大陆西海岸。当水分输送出现在一个长形结构中，达到几千公里的长度，它被称为“大气河流”。
“当Rossby波放大并破裂时，冷空气团从高纬度侵入到低纬度，反之亦然，”De Vries说。“这种大气过程可以驱动强烈的水分输送，破坏对流层的稳定，并迫使气团上升，这共同有利于极端降水的形成。”
这项研究的一个关键发现是，极端降水的严重程度强烈地受到两种大气过程特征的影响。“波浪破碎越强，水分输送越强烈，降水量就越大，”De Vries说。
极端降水和灾难性洪水
德弗里斯分析了1979年至2018年世界各地发生的每日极端降水事件。该分析集中在更大规模的事件上，而没有考虑通常由单一雷暴引起的局部短期强降雨。
他发现，罗斯比破波可以解释北美中部和地中海地区90%以上的极端降水事件。然而，杏耀在沿海地区，超过95%的极端降水事件是由强烈的水汽输送造成的，这与之前对大气河流的研究结果一致。
最有趣的发现之一是发现了这两种过程共同驱动极端事件发生的地点。“重要的是，杏耀注册 ，这两种大气过程的结合可以解释70%的极端降水事件，这些事件发生在人们认为最不可能发生的地区——干燥的亚热带地区，”德弗里斯说。“来自中纬度地区的破波异常遥远地到达赤道，可以将潮湿热带的水分吸入干燥的亚热带，从而产生强降雨。
该研究进一步证明，这些综合过程在12个历史极端降水事件中发挥了关键作用，这些事件导致了灾难性的洪水，数千人死亡和受伤，数十亿美元的损失，以及持续的社会经济影响，远远超过了洪水事件。这些洪水包括南非纳塔尔1987年9月的洪水;2000年10月发生的高山洪水;2013年6月，印度北阿坎德邦洪水;2013年9月科罗拉多洪水;以及2015年3月的阿塔卡马沙漠洪水。
