中国农业大学资环学院气象系发文揭示气候变暖将大气河引向亚洲人口密集区

近日，中国农业大学梁驹、潘志华团队联合英国埃克塞特大学、南京大学、北京大学、中国气象局等单位开展研究，相关论文以Anthropogenic warming is projected to divert atmospheric rivers toward densely populated Asia为题发表于Nature旗下期刊Communications Earth & Environment。该研究采用了六套高分辨率大气环流模式，每套模式分别结合五种大气河识别方案，从热力学-动力学机制、大尺度环流变化及人口暴露等角度，预估了高排放情景下亚洲大气河活动特征及其人口暴露度的近未来变化。

大气河是出现在对流层低层、以强烈而狭长的水汽输送为主要特征的天气系统，与极端降水及洪涝、滑坡等灾害密切相关。亚洲季风区是全球大气河主要活动区之一。随着全球气候持续变暖，大气河的诊断识别、监测预警及其对气候变化的响应日益受到关注。过去几十年的观测显示，亚洲大气河活动同时存在动力抑制（Dynamic Inhibition）和热力增强（Thermodynamic Enhancement）两种长期变化机制：低层水平风速减弱抑制了水汽输送，而气候变暖提升大气持水能力，为水汽输送提供了更有利的热力条件。在两种响应共同作用下，大气河活动未来变化的区域特征和影响成为了关键的科学问题。

该研究对未来大气河气候态的情景预估主要基于CMIP6 HighResMIP比较计划中的高分辨率大气环流模式。这些模式的水平网格间距为20—50 km，可有效解析大气河内部热动力结构及其与局地复杂地形地貌的相互作用。研究将各模式逐6小时的高空温度、湿度和风场数据输入多种大气河识别方案，构建了包含30个成员的集合预估（图1）。集合平均表明，在高排放情景下，亚洲大气河活动的未来变化进一步受到动力抑制与热力增强的共同影响。尽管总体而言热力增强主导大气河未来变化，但其与动力抑制的相互作用导致未来变化呈现显著区域差异。印度南部、孟加拉湾、华南及日本等较低纬度地区，低层水平风速减弱带来的动力抑制较明显；印度北部、孟加拉国和中国北方等副热带至中纬度地区，热力增强作用更突出。这种差异与亚洲夏季大尺度环流变化有关。多模式集合结果显示，未来变暖背景下，热带南亚和东亚的西南季风趋于减弱，西北太平洋副热带高压出现西伸倾向，亚洲副热带地区出现异常反气旋环流，使动力抑制集中于亚洲季风区偏南一带，而让大气河增多增强的热力响应集中于偏北地区。

图1 基于五种大气河目标识别方案的大气河频数的历史气候平均态模拟值（第一列）、未来整体响应预估值（第二列）、动力响应预估值（第三列）和热力响应预估值（第四列）。所有结果均为6套高分辨率大气环流模式模拟值的集合平均。多模式结合多识别方案的整体集合平均由最后一行给出。

需注意的是，亚洲季风区偏北的副热带至中纬度地区（包括印度北部、孟加拉国、尼泊尔和我国北方地区等）是全球人口密度最高的地区之一。这些地区可能正受到热力增强主导的大气河变化影响，而低纬地区的动力抑制则进一步加剧了大气河变化的空间分异。人口暴露分析显示，在未来大气河活跃区域中，约82%的区域预计将受到大气河活动增加的影响，58%的区域预计将受到大气河诱发极端降水增加的影响，约52%的区域预计将同时出现大气河活动增加和人口增长（图2）。尤其在印度北部、孟加拉国、中南半岛北部和中国北方地区等全球典型人口密集区，相关区域涵盖德里、达卡、郑州和北京等全球人口高度密集的城市。该结果进一步凸显了亚洲国家应对大气河诱发极端事件灾害、增强防灾减灾能力，并制定适应大气河活动未来变化策略的紧迫性。

图2 近未来大气河人口暴露度的相对变化：(a) 历史阶段（1981–2010年）人口对大气河羽流发生的暴露度；(b) 对大气河诱发极端降水事件的人口暴露度；(c) 大气河羽流暴露度相对变化（2021–2050年相对于1981–2010年）的散点图。九色散点图例（Legend）表示大气河频率和人口二者组合的方向性变化，其中“+”表示增加，“–”表示减少，“0”表示基本不变（变化幅度<10%）。图例中百分比表示各变化类别对应的网格比例；打点大小随相对变化幅度缩放。(d)>

近年来，亚洲季风区极端大气河事件愈发频繁。2021年河南“7·20”特大暴雨、2023年华北“23·7”暴雨等极端事件均与大气河活动有关（图3）。尽管这些单独事件不能完全代表气候变暖背景下大气河的整体气候态变化，但足以说明，在这些地区加强大气河的监测预警、短期预报、长期预测和防灾应急响应已刻不容缓。目前在国内，大气河概念仍鲜见于日常天气预报，针对大气河多尺度变化特征的短临预警仍然缺乏，相应的适应措施也几近空白。因此，气象科研与业务不应忽视大气河这一天气学概念，也不应将大气河片面视为简单的水汽输送现象，而需正视大气河作为高影响天气系统所具有的灾害风险警示作用，并根据其发生发展机制和时空变化规律，完善极端天气的监测预警体系与防灾减灾策略，为应对气候变暖背景下的极端水文事件赢得宝贵时间。

图3 2021年河南7.20极端暴雨事件（左，摘自Yong et al., 2026, Atmospheric Research）与2023年7月河北极端暴雨事件（右，摘自Wang et al., 2025，Journal of Hydrometeorology）中所识别出的大气河羽流及水汽输送特征。

该研究合作者包括英国埃克塞特大学的Mat Collins教授、南京大学任雪娟教授、北京大学李熙晨教授、中国气象局董宛麟高级工程师、中国农业大学资源与环境学院气象系博士生马关媛，以及潘志华、王靖、潘学标、黄彬香、何奇瑾、龙步菊等多名教师。中国农业大学气象系教师梁驹为第一兼通讯作者。研究由国家重点研发计划（ID：2023YFF0805703）和中国农业大学2115人才发展计划资助。