以下文章经许可转载自 The Conversation，这是一个报道最新研究的在线出版物。
2024年1月31日和2月1日，由于一系列大气河流给太平洋西北地区和加利福尼亚州带来了大暴雨以及洪水、泥石流和雪崩的威胁，数百万人处于洪水警报和冬季风暴警告之下。几天后预计还将有另一场强风暴。
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虽然这些风暴因其造成的破坏而令人恐惧，但它们对于该地区的供水，特别是加利福尼亚州也至关重要，加利福尼亚大学圣地亚哥分校的水文学家Qian Cao解释道。
什么是大气河流？
大气河流是大气中输送的浓缩水汽的狭窄通道或细丝。它就像天空中的一条河流，可以长达1000英里。平均而言，大气河流的流量约为亚马逊河正常流量的两倍。
当大气河流遇到山脉或进入当地大气动力并被迫上升时，它们携带的水分会冷却并凝结，因此它们会产生强烈的降雨或降雪。
大气河流发生在世界各地，最常见于中纬度地区。当大规模天气模式排列形成狭窄的通道或强烈的湿度传输细丝时，它们就会形成。这些从温暖的水域（通常是热带海洋）开始，并由温带气旋冷锋前的低空急流引导向海岸。
在美国西海岸，太平洋是风暴的水汽库，而山脉则充当屏障，这就是为什么沿海山脉和内华达山脉的西侧会看到如此多的雨雪。
为什么连续大气河流会带来高洪水风险？
连续的大气河流，被称为AR家族，会导致严重的洪水。
第一场大暴雨会使地面饱和。随着连续的风暴到来，它们的降水会落在无法吸收更多水的土壤上。这会导致更多的径流。河流和小溪都充满了水。与此同时，由于气温升高，可能会有融雪，进一步增加了径流和洪水风险。
加利福尼亚州在2022年12月和2023年1月的三个星期内经历了历史性的连续九次大气河流。这些风暴帮助大多数水库在干旱多年后于2023年恢复到历史平均水平，但它们也造成了破坏性的洪水和泥石流。
AR家族的成因是一个积极的研究领域。与单一的大气河流事件相比，AR家族往往与北太平洋较低的大气压高度、亚热带较高的气压高度、更强、更呈纬向伸长的急流和较温暖的热带气温有关。
大规模天气模式和气候现象，如Madden-Julian振荡或MJO，也在AR家族的形成中发挥着重要作用。在2023年初的事件中发生了一次活跃的MJO转变，这增加了加利福尼亚州大气河流活动的几率。
斯坦福大学和佛罗里达大学的科学家最近的一项研究发现，AR家族中的风暴造成的经济损失是单独风暴的三到四倍。
大气河流对西海岸的供水有多重要？
我是一名研究水文学家，所以我专注于大气河流的水文影响。虽然它们会导致洪水灾害，但大气河流对于西部的供水也至关重要。大气河流已成为结束该地区三分之一以上重大干旱的原因，包括2012-16年加利福尼亚州的严重干旱。
大气河流平均提供了西海岸年降水量的30%至50%。
它们还有助于积雪，而积雪提供了加利福尼亚州全年供水的重要部分。
在正常年份，一到两条带有降雪的极端大气河流将是内华达山脉积雪的主要贡献者。总的来说，大气河流将贡献大约30%至40%的平均季节积雪总量。
这就是为什么我在加利福尼亚大学圣地亚哥分校的斯克里普斯海洋研究所的西部天气和水资源极端中心的同事致力于改进大气河流的预测和预报。水资源管理者需要能够调节水库，并弄清楚他们可以在旱季储存多少水，同时仍然在水库中留出空间来管理未来风暴带来的洪水风险。
全球变暖如何影响大气河流？
较温暖的空气可以容纳更多的水分。随着未来全球气温升高，我们可以预期会出现更强烈的大气河流，从而导致强降水和极端降水事件的增加。
我的研究还表明，更多的大气河流可能会在已经潮湿的条件下同时发生。因此，发生极端洪水的可能性也会增加。华盛顿大学的科学家进行的另一项研究表明，雨季初期大气河流的季节性变化将更为明显。
正如我在西部天气和水资源极端中心工作的同事所预测的那样，年总降水量（尤其是在加利福尼亚州）的年际变化也可能会增加。
本文最初发表于 The Conversation。阅读原文。