2023年7月底，一场极端强降雨突袭华北(“23.7”极端降雨事件)，在北京、河北等地引发严重洪涝灾害，造成重大人员伤亡和财产损失。这场破纪录的暴雨究竟是如何形成的？仅仅是台风“杜苏芮”残余环流和地形的共同作用吗？

近日，中国科学技术大学大气科学先进计算实验室(LACAR)赵纯教授团队通过全球变分辨率区域加密数值模拟和气候归因分析，揭示了一个此前被忽视的关键因素：蒙古高原地区近几十年异常快速的增温，对此次华北极端降雨起到了显著的“催化”和放大作用。 这项研究成果以“Fast Warming Over the Mongolian Plateau a Catalyst for Extreme Rainfall Over North China”为题，发表在国际知名学术期刊Geophysical Research Letters上。

“火炉”旁的蒙古高原：升温速度达全球三倍

研究指出，在全球变暖的大背景下，并非所有地区同步均匀升温。蒙古高原地区就是一个“热点”，其近几十年的增温速度达到了全球平均水平的三倍以上，升温幅度远超周边区域突破临界点（如图1所示）。这个地区的气候异常不仅直接影响当地生态，还是影响我国沙尘天气的重要源头。然而，它的影响可能远不止于此。

图1. 蒙古高原地区地表和高空的异常升温趋势

“23.7”暴雨的极端性：百年一遇，破多项纪录

与此同时， “23.7”暴雨的极端性也超乎想象 。北京地区观测得到的744.8毫米降雨量，是该城市有仪器观测记录140年以来的最大值。河北临城县最大降雨量更是达到1003.4mm，相当于当地平均两年降雨量在短短三天内倾泻而下。无论从降雨总量、影响范围来看，此次事件都显著超越了华北地区历史上的多次极端降雨事件（图2）。

图2.2023年华北“23.7”事件极端降雨的极端性

揭秘“强化”机制：快速增温如何“遥控”暴雨？

远在蒙古高原的快速增温，是如何影响到数百公里之外华北地区的这场暴雨呢？赵纯教授团队利用其发展的全球变分辨率大气物理化学耦合模式（iAMAS），在国产神威超算支持下，精准地模拟再现了“23.7”极端降雨过程，模拟结果在降雨落区、强度和时空演变上都与实况观测高度吻合。基于高精度的模拟，研究团队基于国际前沿的“故事线”（storyline）气候归因方法，通过设计对比实验，发现在导致此次降雨极端化的诸多因素中，蒙古高原的异常快速增温趋势扮演了关键的“幕后推手”角色。

蒙古高原上空（大气中层）的快速增温，像“加热器”一样，促使该区域形成了一个异常强大且稳定的高压系统。这个“大陆高压”发展，与西太平洋副热带高压（俗称“副高”）“手拉手”连成一体，在华北地区上空构筑了一道坚固的“高压大坝”。这道“高压屏障”如同拦路虎，阻碍了携带水汽的台风“杜苏芮”残余环流继续北上或东移，将其长时间“困”在华北太行山前区域。被拦截的水汽在太行山地形的持续抬升作用下，被迫辐合抬升，导致降雨在狭窄区域内长时间集中倾泻，最终酿成了破纪录的极端暴雨灾害（如图3所示）。

图3.针对2023年华北“23.7”事件极端降雨的归因研究

这项研究的独特之处在于，它超越了传统上仅仅关注局地天气系统或笼统讨论全球变暖影响的视角，清晰地揭示了区域性气候态（蒙古高原快速升温）如何通过改变大气环流（形成高压坝），进而影响并加剧了另一区域（华北）的极端天气事件强度。这项研究结果强调，在全球持续变暖且区域增温不均匀的背景下，不同地区之间的气候影响联系可能比我们过去认识的更为复杂和隐蔽。理解这种“遥相关”机制，对于提升极端天气气候事件的预测预警能力、制定更有效的防灾减灾和气候变化适应策略至关重要。我们需要用更全局和跨尺度的眼光来审视未来的极端天气风险。

本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、安徽省自然科学基金以及中国科学技术大学“双一流”研究资金等项目的共同资助。中国科学技术大学高性能计算中心、青岛超算中心提供了高性能计算支持。中国科学技术大学赵纯教授和中国海洋大学蔡文炬教授为共同通讯作者，博士研究生顾俊为第一作者。合作单位包括中国科学院西北生态环境资源研究院、中山大学和崂山实验室。

论文信息：

JunGu, Chun Zhao*, Mingyue Xu, Yuanyuan Ma, Zhiyuan Hu, Chen Jin, Jianping Guo, Tao Geng, and Wenju Cai*. 2025. “Fast Warming Over the Mongolian Plateau a Catalyst for Extreme Rainfall Over North China.”Geophysical Research Letters52 (8): e2024GL113737.https://doi.org/10.1029/2024GL113737.

论文链接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GL113737

（地球和空间科学学院、科研部）