出品：科学大院
作者：刘小鸥（挪威科技大学北极斯瓦尔巴中心）
监制：中国科学院计算机网络信息中心中国科普博览
1998特大洪灾还历历在目，2010年全国多个省市又遭到多轮暴雨袭击，前后持续将近5个月，类似恶劣天气严重影响着我们的生活。
多年来，科学家也在一直探索这些恶劣天气背后的机制和趋势，尤其是在全球气候变化的大背景下，这些局部的天气变化似乎让人琢磨不透。
怎样才算恶劣天气？
小说里的故事总爱发生在风雨交加、狂风暴雨这种恶劣的天气里。那严格来说什么样的天气才算“恶劣”呢？
根据美国气象学会的定义，“恶劣天气”通常指破坏性的强风暴，尤其是局地强风暴，包括强雷暴、冰雹与破坏性强风天气[1]。
在气象研究中，科学家会通过不同指标量化大气中的条件变化，从而帮助更好地模拟预测恶劣天气的发生。
大气垂直方向的运动与变化尤其是关注的重点，因为它们与不同天气系统及其剧烈程度有着直接联系。例如垂直风切变可以用来衡量不同高度的风速与风向变化；对流有效位能（CAPE）反映着上升空气的能量状态。
此外，大气不稳定度、天气强迫机制等都是常见的恶劣天气指标[2]。
然而，将这些短时间的局部天气与整个宏观的气候体系相联系并非易事，科学家针对不同地区做过不同尝试。但对恶劣天气的观测通常不仅包括气温、降水记录这些最基本信息，还可能需要大量目击报告与人工观测。
尽管美国、欧洲等地区都有一些恶劣天气数据库，但几乎都存在着数据不足、部分数据质量不高的问题[3]。
完整数据呈现中国趋势
中国气象局也有我国较详细的恶劣天气记录存档。
最近，由北京大学张庆红教授与美国华人科学家张福清教授主导的研究对这些数据进行了深入挖掘。
这项研究最终选择了580个人工观测气象站连续50年（1961至2010年）的记录数据。
这些气象站遍布中国，都有训练有素的专业人员工作，保证了观测数据的质量。这可以说是首次通过时空连续的高质量数据较完整地呈现了过去半个世纪中国的恶劣天气发生趋势。
结果听起来也许有些出乎意料，1961年至2010年间，中国恶劣天气发生趋势明显下降，恶劣天气发生的天数下降了50%。
研究同时发现，这种强对流天气的减少与亚洲夏季风减弱有明显相关性（相关性并不等于因果性）。
从理论初步分析，这股从海上来的温暖湿润的南风带来的温暖湿润的空气是大气不稳定的最常见来源，季风强度减弱或会降低大气不稳定度，也会减少对流层低层的风切变等因素。
“下降”是喜是忧？
乍听起来，这似乎还不错。但张庆红教授在接受采访时曾介绍[4]，许多自然循环依赖于恶劣天气及随之而来的降水。
暴雨的减少可能会导致干旱问题的增加。由此也生出一些理论推测——当恶劣天气频率下降，其强度或许会潜在增加。
背后深层次的原因同样应该深思，尽管已经超出了研究范围，研究人员也提到，过去这50年恰逢快速的多维度的环境变化的时期。由于社会经济发展、人口膨胀及城市化，空气污染、土地利用和土地覆盖等都发生了巨大变化。
从更大尺度来看，过去半个世纪全球气候正经历快速变暖，曾有研究提出，全球变暖是削弱夏季风强度的原因之一，这种时间上的重叠更值得进一步探究。
除此之外，还有暂时无法解释的细节引起了关注。
比如，在三种恶劣天气中，雷暴大风天气的发生频率在这50年间呈平稳下降趋势，冰雹天气则截然不同——上世纪八十年代之前冰雹天气的发生频率变化甚微，但之后直线下降。
当然，这都还有待继续研究。
参考文献：
[1] https://glossary.ametsoc.org/wiki/Severe_storm
[2] Q. Zhang, X. Ni & F. Zhang (2017), Decreasing trend in severe weather occurrence over China during the past 50 years, Scientific Reports, doi: 10.1038/srep42310;
[3] Tippett, M. K. et al. (2015), Climate and hazardous convective weather, Current Climate Change Reports, doi: 10.1007/s40641-015-0006-6;
[4] Messer, A. E. (2017), Study shows China’s severe weather patterns changing drastically since 1960, Pennsylvania State University. Available at: https://phys.org/news/2017-02-china-severe-weather-patterns-drastically.html
（本文首发于科学大院，挪威科技大学北极斯瓦尔巴中心供稿）
