以下文章經許可轉載自 The Conversation，這是一個報道最新研究的線上出版物。
2024年1月31日和2月1日，由於一系列大氣河流給太平洋西北地區和加利福尼亞州帶來了大暴雨以及洪水、泥石流和雪崩的威脅，數百萬人處於洪水警報和冬季風暴警告之下。幾天後預計還將有另一場強風暴。
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雖然這些風暴因其造成的破壞而令人恐懼，但它們對於該地區的供水，特別是加利福尼亞州也至關重要，加利福尼亞大學聖地亞哥分校的水文學家Qian Cao解釋道。
什麼是大氣河流？
大氣河流是大氣中輸送的濃縮水汽的狹窄通道或細絲。它就像天空中的一條河流，可以長達1000英里。平均而言，大氣河流的流量約為亞馬遜河正常流量的兩倍。
當大氣河流遇到山脈或進入當地大氣動力並被迫上升時，它們攜帶的水分會冷卻並凝結，因此它們會產生強烈的降雨或降雪。
大氣河流發生在世界各地，最常見於中緯度地區。當大規模天氣模式排列形成狹窄的通道或強烈的溼度傳輸細絲時，它們就會形成。這些從溫暖的水域（通常是熱帶海洋）開始，並由溫帶氣旋冷鋒前的低空急流引導向海岸。
在美國西海岸，太平洋是風暴的水汽庫，而山脈則充當屏障，這就是為什麼沿海山脈和內華達山脈的西側會看到如此多的雨雪。
為什麼連續大氣河流會帶來高洪水風險？
連續的大氣河流，被稱為AR家族，會導致嚴重的洪水。
第一場大暴雨會使地面飽和。隨著連續的風暴到來，它們的降水會落在無法吸收更多水的土壤上。這會導致更多的徑流。河流和小溪都充滿了水。與此同時，由於氣溫升高，可能會有融雪，進一步增加了徑流和洪水風險。
加利福尼亞州在2022年12月和2023年1月的三個星期內經歷了歷史性的連續九次大氣河流。這些風暴幫助大多數水庫在乾旱多年後於2023年恢復到歷史平均水平，但它們也造成了破壞性的洪水和泥石流。
AR家族的成因是一個積極的研究領域。與單一的大氣河流事件相比，AR家族往往與北太平洋較低的大氣壓高度、亞熱帶較高的氣壓高度、更強、更呈緯向伸長的急流和較溫暖的熱帶氣溫有關。
大規模天氣模式和氣候現象，如Madden-Julian振盪或MJO，也在AR家族的形成中發揮著重要作用。在2023年初的事件中發生了一次活躍的MJO轉變，這增加了加利福尼亞州大氣河流活動的機率。
斯坦福大學和佛羅里達大學的科學家最近的一項研究發現，AR家族中的風暴造成的經濟損失是單獨風暴的三到四倍。
大氣河流對西海岸的供水有多重要？
我是一名研究水文學家，所以我專注於大氣河流的水文影響。雖然它們會導致洪水災害，但大氣河流對於西部的供水也至關重要。大氣河流已成為結束該地區三分之一以上重大幹旱的原因，包括2012-16年加利福尼亞州的嚴重乾旱。
大氣河流平均提供了西海岸年降水量的30%至50%。
它們還有助於積雪，而積雪提供了加利福尼亞州全年供水的重要部分。
在正常年份，一到兩條帶有降雪的極端大氣河流將是內華達山脈積雪的主要貢獻者。總的來說，大氣河流將貢獻大約30%至40%的平均季節積雪總量。
這就是為什麼我在加利福尼亞大學聖地亞哥分校的斯克裡普斯海洋研究所的西部天氣和水資源極端中心的同事致力於改進大氣河流的預測和預報。水資源管理者需要能夠調節水庫，並弄清楚他們可以在旱季儲存多少水，同時仍然在水庫中留出空間來管理未來風暴帶來的洪水風險。
全球變暖如何影響大氣河流？
較溫暖的空氣可以容納更多的水分。隨著未來全球氣溫升高，我們可以預期會出現更強烈的大氣河流，從而導致強降水和極端降水事件的增加。
我的研究還表明，更多的大氣河流可能會在已經潮溼的條件下同時發生。因此，發生極端洪水的可能性也會增加。華盛頓大學的科學家進行的另一項研究表明，雨季初期大氣河流的季節性變化將更為明顯。
正如我在西部天氣和水資源極端中心工作的同事所預測的那樣，年總降水量（尤其是在加利福尼亞州）的年際變化也可能會增加。
本文最初發表於 The Conversation。閱讀原文。