冬季的美国加利福尼亚新闻里，常常出现连续数日倾盆大雨和山体滑坡的消息。这种时候，天气预报员会说“天上的河又要登陆了”。这不是流淌在地面上的河，而是肉眼看不见的水汽在天空中形成长长的带状，跨越海洋流淌数千千米的现象。指称这一现象的词，正是“大气河（Atmospheric River）”。
简单来说，大气河就是“从温暖海洋蒸发的大量水汽聚集成狭长的带状，沿着低层大气输送到远方的通道”。它的长度通常可达数千千米，宽度却只有几百千米，从卫星图像上看，真的就像一条横贯天空的河流。
本文将依次介绍大气河这一名称的由来、这条水汽带形成降雨的原理、划分强度的等级，以及它给我们的生活带来的益处与危险。
天空中水汽带的真面目
卫星发现的天空之河
大气河这一名称最早由美国麻省理工学院（MIT）的气象学家雷金纳德·纽厄尔（Reginald Newell）和朱勇（Yong Zhu）在20世纪90年代初使用。他们在分析海洋上空的水汽流动时注意到，水汽并不是大范围铺开移动，而是集中在几条狭窄的带中流动。
- 观测的进步（Satellite Remote Sensing）：过去主要依赖探空气球，无法准确测量广阔海洋上空的水汽；后来极轨卫星上的微波传感器开始频繁测量整个海洋的水汽含量，这些水汽带才清晰地显现出来。
- 另一个名字（Pineapple Express）：从夏威夷附近热带海域延伸到北美西海岸的大气河，因夏威夷的菠萝而被称为“菠萝快车”。
- 同时存在多条（Multiple Plumes）：通常每个半球任何时候都同时有三到五条左右这样的水汽带在流动。
比亚马孙河输送更多水的原理
大气河主要与在中纬度海洋上发展的温带气旋一同出现。当强风沿着气旋冷锋的正前方吹过时，从热带和亚热带海洋升起的水汽便被这股风裹挟，拉成长长的一条。
（1）狭窄的水汽带承担了大部分输送
中纬度地区南北方向输送的水汽中，90%以上由大气河承担。然而，这些水汽带所占的宽度还不到一整圈纬线长度的10%。
（2）可与巨大河流匹敌的水量
一条强大气河输送的水汽量，有时甚至超过地球上最大的河流亚马孙河的水流量。只不过水不是以液态，而是以气态漂浮在天空中流动。
（3）遇到山脉便化为降雨倾泻而下
满载水汽的空气撞上沿海山脉被推向高处时，会冷却形成云，在短时间内降下大量的雨或雪。即使是同一条大气河，山越高越陡的地方，降雨也会多得多。
从弱到特强的五个等级
就像台风有等级一样，大气河也有划分强度的标准。2019年，美国斯克里普斯海洋研究所的西部天气与水极端事件中心（CW3E）以马丁·拉尔夫（F. Martin Ralph）为首，发布了将大气河分为五个等级的标尺。
同时考虑水量与持续时间
这一标尺同时考量大气河输送了多少水汽，以及这种状态持续了多久。先根据水汽输送量评定等级，持续不足24小时则降一级，超过48小时则升一级。因为即使水量相同，停留时间越长，造成的损失就越大。
从有益到危险
1级为“弱”，大多带来有益的降雨；3级益处与危险大致相当；5级为“特强”，主要造成严重损失。1996年底至1997年初持续约100小时并造成重大损失的暴雨，被视为5级的代表性案例。
终结干旱的雨，引发洪水的雨
大气河既是宝贵的水源，同时也是可怕灾害的成因。
（1）水源
在美国西海岸，一年降水和积雪的30~40%来自大气河。因此，根据大气河来访的次数，长期干旱可能就此结束；反之，如果大气河不来，干旱也可能加剧。
（2）洪水与山体滑坡
2021年11月，加拿大不列颠哥伦比亚省接连遭遇大气河，积雪融化引发了大洪水。2019年3月，一条从大西洋跨越约9,000千米而来的罕见大气河在伊朗引发了创纪录的洪水，造成76人死亡。
（3）越暖越强
气温升高，空气能容纳的水汽量也会增加。因此科学家预计，地球越变暖，大气河就越有可能更频繁、更猛烈地登陆，并正在同步研究预报与水资源管理对策。
大气河告诉我们，我们饮用的水和威胁我们的洪水，来自天空中的同一股气流。随着卫星和预报技术的发展，如今我们已经能够提前几天预知天空之河将流向何方。
读懂看不见的天空之河，这正是兼顾水资源与灾害治理的地球科学的第一步。
