DOI: https://doi.org/10.1007/s00376-024-4462-6
تاريخ النشر: 2025-01-06
المؤلف: Xingyan Zhou وآخرون
الموضوع الرئيسي: تغير المناخ والنماذج
نظرة عامة
في صيف عام 2024، بعد حدث إل نينيو الكبير، سجل المحيط الهندي الاستوائي والأطلسي الشمالي أعلى درجات حرارة لسطح البحر (SST) منذ عام 1961، متزامناً مع تحول ملحوظ نحو الغرب وتكثيف المرتفع المداري الغربي في المحيط الهادئ (WPSH). أدت هذه الظروف المناخية إلى أحداث طقس متطرفة غير مسبوقة في الصين، مما جعل صيف 2024 هو الأكثر حرارة منذ عام 1961. ومن الجدير بالذكر أنه من 9 يونيو إلى 2 يوليو، شهدت جنوب الصين حدث هطول أمطار متطرفة تجاوز الحدث الصيفي الشهير عام 1998 من حيث المدة والأثر، مما أدى إلى فيضانات شديدة في حوض نهر اليانغتسي.
بالإضافة إلى ذلك، واجه حوض هوانغهي-هوايهي حدثاً شديداً من التناوب بين الجفاف والفيضانات في أوائل إلى منتصف يوليو، مما أثر بشكل كبير على مقاطعتي هنان وشاندونغ. في الوقت نفسه، عانت جنوب الصين من موجة حر طويلة استمرت 74 يوماً، وهي الثانية من حيث الشدة منذ عام 1961. من أواخر يوليو إلى أغسطس، شهدت شمال الصين أحداث هطول أمطار غزيرة متكررة، حيث وصلت كمية الأمطار التراكمية إلى ثاني أعلى مستوياتها خلال تلك الفترة منذ عام 1961، مما أدى إلى فيضانات واسعة النطاق. تقدم هذه الدراسة تقييماً شاملاً لهذه الأحداث الجوية المتطرفة، مما يساهم في أبحاث تغير المناخ ويقدم رؤى لتحسين استراتيجيات الوقاية والتخفيف من الكوارث الجوية.
مقدمة
تسلط مقدمة ورقة البحث الضوء على تزايد تكرار وشدة الأحداث الجوية المتطرفة بسبب الاحتباس الحراري، كما وثقها تقرير الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ AR6 (2021). تؤكد أنه منذ الخمسينيات، زاد المناخ الدافئ من شدة دورة المياه العالمية، مما أدى إلى مزيد من أحداث الهطول المتطرف وموجات الحر، فضلاً عن زيادة في الأحداث المتطرفة المركبة. في الصين، تكون هذه الاتجاهات ملحوظة بشكل خاص، مع زيادات كبيرة في حدوث الطقس المتطرف، مثل الفيضانات المدمرة في وادي نهر اليانغتسي-هوايهي في عام 2020 وأحداث الهطول غير المسبوقة في عامي 2023 و2024. تميز صيف عام 2024 بسلسلة من الأحداث عالية التأثير، بما في ذلك هطول أمطار قياسية، وموجات حر طويلة، وتناوبات سريعة بين الجفاف والفيضانات، مما يبرز “الوضع الطبيعي الجديد” للطقس المتطرف في المنطقة.
تناقش هذه الفقرة أيضاً الخلفية المناخية لصيف عام 2024، مشيرة إلى أن متوسط درجة الحرارة في الصين بلغ 22.3 درجة مئوية، وهو الأعلى منذ عام 1961، إلى جانب مستويات هطول أمطار مرتفعة بشكل استثنائي في شرق الصين. تأثرت هذه الظروف بحدث إل نينيو القوي والأنماط غير الطبيعية لدرجات حرارة سطح البحر في المحيط الهندي الاستوائي والأطلسي الشمالي، مما ساهم في التحول نحو الغرب للمرتفع المداري الغربي في المحيط الهادئ (WPSH). سهلت هذه النمط الجوي نقل الهواء الدافئ والرطب، مما أدى إلى هطول أمطار غزيرة وفيضانات شديدة عبر عدة أحواض نهرية. تمهد المقدمة الطريق لمراجعة مفصلة لهذه الأحداث الجوية المتطرفة، بهدف تعزيز الفهم وتحسين استراتيجيات الوقاية من الكوارث في سياق تغير المناخ.
الطرق
استخدمت الدراسة مجموعة بيانات شاملة تتكون من سجلات الهطول اليومي ودرجات الحرارة القصوى من 2400 محطة أرصاد جوية عبر البر الرئيسي للصين، تم الحصول عليها من المركز الوطني لمعلومات الأرصاد الجوية التابع للإدارة الوطنية للأرصاد الجوية في الصين. بالإضافة إلى ذلك، تم الحصول على ارتفاعات الجيوإمكانات اليومية عند 500 هكتوباسكال والرياح الأفقية عند 850 هكتوباسكال من بيانات إعادة تحليل الغلاف الجوي ERA5، التي تتمتع بدقة أفقية تبلغ $1^\circ \times 1^\circ$. تم اشتقاق بيانات درجات حرارة سطح البحر الشهرية (SST) من مجموعة بيانات HadISST، أيضاً بدقة $1^\circ \times 1^\circ$. تمتد مجموعات البيانات من 1 يناير 1961 إلى 30 سبتمبر 2024، وتحتوي على معلومات مفصلة حول أحداث الهطول الغزير وموجات الحر، بالإضافة إلى المراقبة في الوقت الحقيقي للمناطق المتأثرة بالجفاف من خلال مؤشر الجفاف المركب للأرصاد الجوية.
لتحليل الشذوذ، حسبت الدراسة الانحرافات عن المتوسط المناخي لمتغيرات مختلفة، باستثناء شذوذ درجات حرارة سطح البحر، التي كانت تستند إلى المتوسط من 1961-2024. ركزت الأبحاث بشكل خاص على شذوذ درجات حرارة سطح البحر الاستوائية، مستخدمة مؤشرات Niño-3.4، ونمط حوض المحيط الهندي (IOBM)، والمحيط الأطلسي الشمالي الاستوائي (TNA) لتمثيل تباينات درجات حرارة سطح البحر في مناطقها المعنية. تم حساب هذه المؤشرات كمتوسط شذوذ درجات حرارة سطح البحر عبر مناطق جغرافية محددة: Niño-3.4 (5°S-5°N، 170°-120°W)، IOBM (20°S-20°N، 40°-110°E)، وTNA (5°-20°N، 60°-30°W).
المناقشة
شهد صيف عام 2024 أحداثاً مناخية كبيرة عبر شرق الصين، وخاصة في حوض هوانغهي-هوايهي، الذي شهد حدثاً شديداً من التناوب بين الجفاف والفيضانات من أوائل إلى منتصف يوليو. تميز هذا الحدث بجفاف شديد في البداية بسبب درجات الحرارة المرتفعة (متوسط 21.9 درجة مئوية، 1.5 درجة مئوية فوق المتوسط المناخي) وانخفاض الهطول (207.4 مم، 20.5% أقل من المتوسط)، مما أدى إلى فقدان واسع للرطوبة في التربة وتلف المحاصيل. بعد ذلك، أدت أحداث هطول الأمطار الغزيرة في يوليو، وخاصة من 4 إلى 18 يوليو، إلى أكثر من 212.8 مم من الهطول—أكثر من ضعف المتوسط المناخي—مما تسبب في فيضانات سريعة وأثر اقتصادي كبير، بما في ذلك انخفاض غلة المحاصيل وتجمع المياه في المدن.
بالإضافة إلى التناوب بين الجفاف والفيضانات، شهدت جنوب الصين موجة حر طويلة من يوليو إلى سبتمبر، مما جعلها الثانية من حيث الطول في السجلات. غالباً ما تجاوزت درجات الحرارة القصوى 38 درجة مئوية، مع تجاوز بعض المناطق 40 درجة مئوية، مما أدى إلى ظروف جفاف أثرت على أكثر من 700,000 شخص وخسائر اقتصادية كبيرة. من المتوقع أن تزداد وتيرة وشدة مثل هذه الأحداث الجوية المتطرفة بسبب تغير المناخ، مما يستلزم تحسين إدارة الفيضانات والبنية التحتية للتكيف مع المخاطر المتزايدة. تؤكد الورقة على الحاجة الملحة لتعزيز البحث واستراتيجيات التكيف للتخفيف من آثار هذه الكوارث المركبة، خاصة في ضوء السياق العالمي الأوسع لزيادة الأحداث الجوية المتطرفة.
DOI: https://doi.org/10.1007/s00376-024-4462-6
Publication Date: 2025-01-06
Author(s): Xingyan Zhou et al.
Primary Topic: Climate variability and models
Overview
In the summer of 2024, following a significant El Niño event, the tropical Indian Ocean and North Atlantic recorded their highest sea surface temperatures (SSTs) since 1961, coinciding with a notable westward shift and intensification of the western Pacific subtropical high (WPSH). These climatic conditions led to unprecedented extreme weather events in China, marking the hottest summer since 1961. Notably, from June 9 to July 2, southern China experienced an extreme precipitation event that surpassed the infamous 1998 summer event in both duration and impact, resulting in severe flooding in the Yangtze River basin.
Additionally, the Huanghe-Huaihe Basin faced a severe drought-flood alternation event in early to mid-July, significantly impacting Henan and Shandong provinces. Concurrently, southern China endured a prolonged heatwave lasting 74 days, the second most intense since 1961. From late July to August, northern China experienced frequent heavy precipitation events, with cumulative rainfall reaching the second highest levels for that period since 1961, leading to widespread flooding. This study provides a comprehensive assessment of these extreme weather events, contributing to climate change research and offering insights for enhancing meteorological disaster prevention and mitigation strategies.
Introduction
The introduction of the research paper highlights the increasing frequency and intensity of extreme weather events due to global warming, as documented by the IPCC AR6 (2021). It emphasizes that since the 1950s, the warming climate has intensified the global water cycle, leading to more extreme precipitation and heatwave events, as well as a rise in compound extreme events. In China, these trends are particularly pronounced, with significant increases in extreme weather occurrences, such as the devastating floods in the Yangtze-Huaihe River valley in 2020 and the unprecedented precipitation events in 2023 and 2024. The summer of 2024 was marked by a series of high-impact events, including record-breaking rainfall, prolonged heatwaves, and rapid drought-flood alternations, underscoring the “new normal” of extreme weather in the region.
The section also discusses the climatic background of the summer of 2024, noting that the average temperature in China reached 22.3°C, the highest since 1961, alongside exceptionally high precipitation levels in eastern China. These conditions were influenced by a strong El Niño event and subsequent warm sea surface temperature anomalies in the tropical Indian Ocean and North Atlantic, which contributed to the westward shift of the western Pacific subtropical high (WPSH). This atmospheric pattern facilitated the transport of warm, moist air, resulting in heavy rainfall and severe flooding across multiple river basins. The introduction sets the stage for a detailed review of these extreme weather events, aiming to enhance understanding and improve disaster prevention strategies in the context of climate change.
Methods
The study utilized a comprehensive dataset comprising daily precipitation and maximum temperature records from 2400 meteorological stations across mainland China, sourced from the National Meteorological Information Center of the China Meteorological Administration. Additionally, daily geopotential heights at 500 hPa and horizontal winds at 850 hPa were obtained from the ERA5 atmospheric reanalysis data, which has a horizontal resolution of $1^\circ \times 1^\circ$. Monthly sea surface temperature (SST) data were derived from the HadISST dataset, also with a $1^\circ \times 1^\circ$ resolution. The datasets span from January 1, 1961, to September 30, 2024, and include detailed information on heavy precipitation and heatwave events, as well as real-time monitoring of drought-affected areas through the Meteorological Drought Composite Index.
To analyze anomalies, the study calculated deviations from the climatological mean for various variables, with the exception of SST anomalies, which were based on the mean from 1961-2024. The research specifically focused on tropical SST anomalies, employing the Niño-3.4, Indian Ocean Basin Mode (IOBM), and Tropical North Atlantic (TNA) indices to represent SST variations in their respective regions. These indices were computed as the average SST anomalies over designated geographical areas: Niño-3.4 (5°S-5°N, 170°-120°W), IOBM (20°S-20°N, 40°-110°E), and TNA (5°-20°N, 60°-30°W).
Discussion
The summer of 2024 witnessed significant climatic events across eastern China, particularly in the Huanghe-Huaihe Basin, which experienced a severe drought-flood abrupt alternation event from early to mid-July. This event was characterized by an initial severe drought due to high temperatures (average of 21.9°C, 1.5°C above the climatological mean) and low precipitation (207.4 mm, 20.5% below the mean), leading to extensive soil moisture loss and crop damage. Subsequently, heavy rainfall events in July, particularly from July 4 to 18, resulted in over 212.8 mm of precipitation—more than double the climatological average—causing rapid flooding and significant socioeconomic impacts, including reduced crop yields and urban waterlogging.
In addition to the drought-flood alternation, southern China experienced a prolonged heatwave from July to September, marking the second-longest on record. Maximum temperatures frequently exceeded 38°C, with some areas surpassing 40°C, leading to drought conditions affecting over 700,000 people and substantial economic losses. The frequency and intensity of such extreme weather events are expected to increase due to climate change, necessitating improved flood management and infrastructure to cope with the rising risks. The paper emphasizes the urgent need for enhanced research and adaptation strategies to mitigate the impacts of these compound disasters, particularly in light of the broader global context of increasing extreme weather events.