“天空河流”危险等级揭示

被称为大气河流的海洋风暴串给加利福尼亚州和其他西部海岸线带来洪水,尽管有时它们可能是有益的

来自GOES 11卫星的东太平洋水汽图像,显示了一条巨大的大气河流正瞄准加利福尼亚州。

编者注 (2021年11月16日):华盛顿州和不列颠哥伦比亚省遭受了一系列持续不断的“大气河流”的袭击,在过去四周内,一些地方的降雨量高达三英尺。 2019年,科学家发布了一个新的等级来评估这些事件的严重程度,我们在当时的原始故事中对此进行了解释,如下所示。 可以说,目前持续的洪水将被评为4级或5级。

每年几次,一条大气河流——一条来自太平洋的狭长风暴带,源源不断地涌入——会给美国西海岸带来几英寸的降雨或几英尺的降雪。上周末,这样一个系统在加利福尼亚州中部和南部引发了洪水和泥石流。然而,仅仅在过去几年里,天气预报员才能够大致预测即将到来的风暴有多强。

现在,他们有了一个新的评级系统来帮助他们——以及公众——了解即将到来的大气河流可能会释放什么;周二,研究人员公布了“大气河流等级”。它对严重程度和影响进行排名,从1级(弱)到5级(特殊)。“如果没有等级,我们真的没有办法客观地传达什么是强风暴或弱风暴,”斯克里普斯海洋学研究所西部天气和水文极端中心主任马丁·拉尔夫说,他领导了这项工作。


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2017年4月,一条大气河流正朝加利福尼亚州移动。来源:UW-CIMSS

大气河流在海面上一英里左右的天空中流动,可能会延伸横跨一千英里的海洋到达海岸。有些带来常规降雨,但更强的系统可以携带多达15条密西西比河的水量。袭击陆地的风暴系列可能会持续数天或偶尔数周。它们袭击全球朝西的海岸线,尽管美国经历的比大多数其他国家海岸线都多。

卫星可以看到大气河流在海洋上增长,但得到的数据不足以进行准确的预测。自2012年以来,科学家和工程师一直在逐步建立一个地面传感器系统,包括当第一场风暴登陆时朝天空看的雷达,以便将湿度和风数据添加到天气模型中。结合所有这些信息可以改善对降水量可能有多少以及持续时间的预测。尽管如此,天气预报员和应急计划人员并没有一个可靠的方法来评估潜在洪水的严重程度——或者有时,雨雪是否真的有利。“科学家、媒体和公众主要将大气河流视为一种危害,”拉尔夫说,“但较弱的大气河流非常有益。”如果农田土壤干燥,或者积雪或水库水位较低,大气河流可以使枯萎的农作物复苏并加强市政供水。“水资源管理者向我们明确表示,评级等级会有所帮助,”他补充道。例如,如果水库水位较高且即将降下大雨,管理者可能会从水坝后方释放水,以避免它们以后受到压力或被淹没。

该等级于周二发表在《美国气象学会公报》上,将大气河流划分为五个等级

  • 1级:弱—主要有益

  • 2级:中等—大多有益,但也有些危险

  • 3级:强—有益和危险之间的平衡

  • 4级:极端—大多危险,但也可能有益(如果持续干旱)

  • 5级—特殊—主要危险

来源:唐·弗利

拉尔夫在斯克里普斯中心、国家气象局和其他机构的共同努力下,将确定风暴属于哪个级别。美国海军研究实验室的高级科学家詹姆斯·多伊尔说,有一个如此简单的等级来评估像大气河流这样复杂的天气模式是很有价值的,他没有参与这项工作。“气象学中的许多术语对于公众来说很难理解——或者容易被他们误解,”他说,例如大气河流或极地涡旋。“该等级清楚地说明了可能出现的情况类型。”

该等级没有像龙卷风的增强藤田等级或飓风的萨菲尔-辛普森等级这样的正式名称。而且它在关键方面有所不同:这些等级侧重于危险而不是潜在的好处——尽管尚不清楚飓风或龙卷风是否会产生任何建设性的影响。此外,与其他等级不同,新等级将风暴持续时间视为基本因素。在飓风哈维在休斯顿停滞不前以及飓风弗洛伦斯在卡罗莱纳州滞留之后——两者都造成了比预期更多的洪水和破坏——萨菲尔-辛普森等级因未能充分传达在登陆时移动非常缓慢的飓风的风险而受到批评。

研究人员正在考虑他们是否有可能预测未来一年是否会有许多大气河流,拉尔夫说,这可能决定加利福尼亚州等州是遭遇干旱还是一年洪水。季节性或年度预报可以帮助农民决定种植哪种作物,并帮助市政规划人员决定是否减少用水以保护水库水位。

多伊尔说,季节性预测将是无价的,但“这是一个重大挑战”。科学家们必须更好地了解大气河流如何融入它们周围的更大的天气系统中。模型必须改进它们如何整合涉及的主要过程,例如云的不断变化的状态以及空气和海洋之间的热量和湿度交换,他指出。“但是,”他补充说,“这是一个伟大的目标。”

在短期内,拉尔夫希望当地的气象学家可能会在他们的电视和在线图形中加入一个大气河流符号。几年前,当他在旧金山的一家餐馆吃早餐时,他看到电视天气预报屏幕底部显示着小太阳和云的图标。它们表示会下雨。“我知道一条强劲的大气河流即将来临,”他说。但是,“那个小小的阵雨图标并没有表达即将发生的事情。也许会有一个大气河流符号显示类别——即将到来的风暴可能有多好或多坏。”

Mark Fischetti has been a senior editor at 大众科学 for 17 years and has covered sustainability issues, including climate, weather, environment, energy, food, water, biodiversity, population, and more. He assigns and edits feature articles, commentaries and news by journalists and scientists and also writes in those formats. He edits History, the magazine's department looking at science advances throughout time. He was founding managing editor of two spinoff magazines: 大众科学 Mind and 大众科学 Earth 3.0. His 2001 freelance article for the magazine, "Drowning New Orleans," predicted the widespread disaster that a storm like Hurricane Katrina would impose on the city. His video What Happens to Your Body after You Die?, has more than 12 million views on YouTube. Fischetti has written freelance articles for the New York Times, Sports Illustrated, Smithsonian, Technology Review, Fast Company, and many others. He co-authored the book Weaving the Web with Tim Berners-Lee, inventor of the World Wide Web, which tells the real story of how the Web was created. He also co-authored The New Killer Diseases with microbiologist Elinor Levy. Fischetti is a former managing editor of IEEE Spectrum Magazine and of Family Business Magazine. He has a physics degree and has twice served as the Attaway Fellow in Civic Culture at Centenary College of Louisiana, which awarded him an honorary doctorate. In 2021 he received the American Geophysical Union's Robert C. Cowen Award for Sustained Achievement in Science Journalism, which celebrates a career of outstanding reporting on the Earth and space sciences. He has appeared on NBC's Meet the Press, CNN, the History Channel, NPR News and many news radio stations. Follow Fischetti on X (formerly Twitter) @markfischetti

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