新研究提高了对南加州强烈冬季降雨的理解

新的研究旨在改进对可能导致毁灭性山洪和山体滑坡的短暂但强烈的暴雨的预测。

这些风暴被称为狭窄的冷锋雨带，是一条长长的雨带，可以延伸数十到数百公里，但只有几公里宽。它们形成于世界上许多海岸，包括的两个海岸

与狭窄的冷锋雨带相关的强降雨在特定位置可能只持续几分钟，但降雨可能导致灾难性的山洪、泥石流和山体滑坡，并可能与龙卷风和严重的雷暴一起发生。由于所有这些潜在的危险，风暴会引发广泛的疏散警报。但是很难预测大雨将在何时何地袭击并造成危险，并且可能会在太大的区域内进行疏散。改进对这些大气现象的预测对于避免疏散疲劳和保持公众对预警系统的信任非常重要。

一项新的研究分析了来自南加州的 30 年雷达和危险预警数据，建立了雨带目录，这将有助于改进对这些事件何时何地危险的预测。该研究发表在 AGU 杂志《地球物理研究快报》上，该杂志发表了影响深远的短格式报告，其直接影响涵盖了所有地球和空间科学。

研究人员发现，从 1995 年到 2020 年，这些事件中的 60% 导致了至少一次国家气象局警告，随着波段席卷南加州，94 次事件中有 15 次导致了 10 次或更多警告。一些最激烈的事件与大气河流有关。在该地区已经潮湿的 1 月至 3 月的冬季，受灾最严重。

新的雨带目录将帮助科学家创建风暴预测和跟踪算法，最终目标是“临近预报”风暴：提前几个小时预测它们的模式和危害。

该研究的共同作者、斯克里普斯海洋研究所的大气科学家 Nina Oakley 说，改进预测对于帮助生活在可能受影响地区的人们是必要的。

“我们当前的预测模型在这些事件的位置、时间和强度方面存在困难，我们需要改进疏散警告。......如果我们针对事实证明不是高影响事件发出疏散警告，你就会开始遇到疏散疲劳，人们可能不相信未来的警告，”奥克利说。

寻找云

为了辨别雨带出现的频率、时间和地点，研究人员手动检查了多年的雷达数据，寻找这些雨带的“间隙和核心”模式，并将其结果与国家气象局同时发出的危险警告配对时期。

他们发现狭窄冷锋雨带事件的数量差异很大，从完全没有这些特征到每年大约十几个，大多数发生在 1 月和 3 月之间。1995 年至 2020 年期间，大约 60% 的事件导致国家气象局至少发出一次警告，15 次异常强烈的事件在席卷南加州时导致了 10 次或更多关于山洪、龙卷风或泥石流和山体滑坡风险的警告。

“除了两个强烈的雨带事件外，所有这些都与大气河流有关，我们整个目录的三分之二也与大气河流有关，”主要研究作者和地理学博士玛丽安·德·奥拉-巴里尔说。加州大学圣巴巴拉分校的学生。大气中的高水蒸气含量和强化的低压系统也通常与雨带有关。

地质调查局的地貌学家布赖恩柯林斯没有参与这项研究，他说：“狭窄的冷锋雨带产生了所有温带气旋降水带中最高的降雨量。” “危险因你所在的位置而异，但它们的关键部分是在很短的时间内大量降雨。”

预测灾难

柯林斯提到的短时间框架凸显了预测损失的困难之一。该研究的狭窄冷锋雨带目录是构建一种算法的早期关键步骤，该算法可以自动识别和跟踪强降雨区域，可能具有破坏性。这种算法是“临近预报”的核心，旨在预测几小时内的降雨量。最终，随着算法及其数据库的改进，预测风暴轨迹和影响将触手可及。

由于雨带会随着时间的推移而增强或减弱，特别是当它们遇到山区地形时，很难确定它们何时何地会产生最强烈的降雨并造成危害。并非所有狭窄的冷锋雨带都会产生灾难性的降雨，也不是所有的都经过近期野火烧伤疤痕或需要撤离的山体滑坡危险区域下方的人口稠密区域。

“很多时候，由于不确定雨带将在何处产生高强度降水，因此会向大面积区域发出警告。因此，您最终会警告比需要警告更大的区域，”柯林斯说。柯林斯强调，将当地条件考虑在内——例如最近的野火或大雨可能使土壤饱和，使斜坡容易发生山体滑坡——对于预测狭窄的冷锋雨带灾害风险很重要。

“随着野火的预计增加以及短期降雨的预计加剧，在气候变暖的情况下，火灾后泥石流事件可能会增加，”其中一些可能与狭窄的冷锋雨带有关，de Orla-Barile 说。

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