香港科技大学（科大）最近发表的一项研究发现，地球将最早于2028年起面临更频繁的「降水鞭打」现象，即旱灾和暴雨急剧交替，又称「旱涝急转」。这项研究由科大土木及环境工程学系陆萌茜教授和郑达勋博士主导，指出相关风险增加的成因主要在于全球暖化背景下，快速传播型「马登－朱利安振荡」（Madden-Julian Oscillation，简称MJO）的现象将会显著激增。

这项重要研究成果现已于顶尖期刊《自然-通讯》发表，为改进「次季节预报」（Subseasonal Prediction，即二至六周前的天气预测）开辟新路径。这项研究将有助于提升防灾减灾决策及应对能力，并有助加强粮食和水安全、能源管理和基础设施的复原力。

关于「马登－朱利安振荡」

所谓MJO，是指一种向东传播的行星尺度扰动现象，其主导著北半球冬季热带地区的季节内（指30至90天）气候变率。作为次季节预报最重要的可预测性来源之一，其对全球降雨型态、极端天气、热带气旋生成、季风系统及中纬度环流型态皆有深远影响。

过去研究普遍指出，人为温室气体排放所引起的气候暖化会加速MJO传播，但其背后的物理机制仍存争议，而且不同理论对传播速率的估算亦存在分歧。

科大研究中的关键发现

为厘清这个问题，由科大牵头的研究团队采用了第六阶段耦合模式比较计划（CMIP6）中的28个耦合大气环流模式（CGCMs），展开分析工作。这些模式是当前模拟未来温室气体浓度上升效应和土地利用变化最先进的工具。

研究团队预测，与历史基准期（1979-2014年）相比，至21世纪末，快速传播型MJO事件将激增40%。更迫在眉睫的是，研究警告称「跳跃型」MJO事件（即对流突然转移的快速传播事件）在近期（最早2028-2063年）将更加频繁。所谓「跳跃型」MJO的形成机制源于强烈的西传赤道罗斯贝波（Rossby wave），该波动能阻断MJO常态东传进程，同时在西太平洋激发新的对流活动，导致MJO相关异常信号呈现非连续的空间跃迁特征。

全球极端天气的影响

「全球『降水鞭打』现象日益受到关注，近期有研究显示，自20世纪中叶以来，这类事件已增加了31–66%。」论文第一作者、科大博士后研究员郑达勋博士解释研究成果时指出：「2022年美国加州的旱涝急转就是典型案例，当地首先经历了严重的乾旱与山火，随后再遭遇破纪录的暴雨，引发洪灾与山崩。MJO事件的加速将大大缩短应对复合灾害的反应时间，若无适当调适措施，社会将会措手不及。」

他进一步指出，随著气候暖化，快速MJO事件会不断增加，这将带来更频繁的极端乾湿天气现象。若高排放的情况持续，此趋势最早将于2028年显现。

身兼郑博士导师的科大潘乐陶气候变化与可持续发展研究中心主任、土木及环境工程学系副教授陆萌茜强调，此研究对推进「无缝隙」天气气候预报技术，及对自然与人工环境的可持续发展意义重大。

她补充道：「未来数值模式若能有效模拟MJO多样化的传播特征，这将会提升我们对极端复合天气的预测能力，预警时间可提前至四至五周以上。这并将会显著减少因极端复合天气造成的人员伤亡以及对生态系统和人类社会的破坏。」

于《自然通讯》发表

本研究由上述两位作者联同夏威夷大学马诺阿分校的王斌教授、中山大学的刘飞教授、以及南京信息工程大学的陈国森教授合作完成。研究成果已发表于综合科学领域的顶尖期刊《自然通讯》，题目为《 Shifts in MJO Behavior Enhance Predictability of Subseasonal Precipitation Whiplashes 》。

从研究到实际运用

是项研究亦助力了meteoNEX系统开发。该系统凭借「无缝隙天气气候预报」服务，于第五十届日内瓦国际发明展荣获金奖。此项研究也为由科大牵头的全球跨学科倡议——「推动自然和人为环境可持续性的无缝预测与服务计划」（简称 SEPRESS ）所支持。该计划近日获联合国教科文组织（UNESCO）正式认可，并纳入「联合国科学促进可持续发展国际十年（2024-2033）」（IDSSD）行动计划之一。

「我们团队目前的工作重点是透过可靠的气象与次季节气候预报来增强公众对科学的信任。同时，团队也将与SEPRESS计划下的全球合作伙伴共同制定策略，应对未来旱涝急转事件频发的趋势。」陆教授继续补充道：「我们的目标是透过公平透明的R2O策略，致力拉近科研成果与社会需求的距离。」