除了南极洲，其他所有大陆都经历着被称为季风的季节性降雨事件。在每年六大全球季风中，有一个有点像“问题儿童”——那就是北美季风。这种潮湿的天气通常在夏季袭击墨西哥和美国西南部，为农业带来滋养的雨水，同时也带来山洪暴发和狂风的威胁。
“北美季风一直有点奇怪，”加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室 (LBNL) 的大气科学家 William Boos 说。它覆盖的地理范围比亚洲和非洲那些强大的季风要小。北美季风的降雨量也较弱，并且其风向模式的 周期性转变不如 世界其他季风明显。“人们一直没能完全理解它，”Boos 补充道。
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最近，科学家们解开了这个被误解最多的季风的神秘面纱。由 Boos 领导的一个研究小组发现，驱动北美季风的不是温度差异（这是其他五大季风的驱动因素），而是地形。研究人员于去年 11 月在 《自然》杂志 上发表了他们的发现。
典型的季风在夏季开始，此时陆地比海洋更热。凉爽的海风涌入，带来湿气，最终倾泻到陆地上。
Boos 的团队发现，大陆最南端地区反复出现的降雨实际上是由马德雷山脉和附近的山脉触发的。当湿润的急流从西向东掠过北美大陆时，其中一部分沿着山脉连续较高的地带向南流动。塞拉山脉迫使潮湿的空气上升到大气中，水蒸气在那里凝结成雨，从而启动了季风。
美国西南部拥有得天独厚的条件，能够形成一种奇特的季风，这得益于其山脉靠近温暖的太平洋，太平洋从地球上部一直延伸到赤道。
“这是对导致北美季风的根本原因的一个新视角，”美国国家大气研究中心（科罗拉多州博尔德）的气候科学家 Isla Simpson 说，她并未参与这项研究。“[研究人员] 非常有说服力地证明了地形的重要性。”
这种季风机制长期以来一直困扰着试图在计算机上模拟这一现象的科学家。塞拉山脉相对狭窄，因此低分辨率的计算机模型不足以精确捕捉其地形特征，从而模拟其气象影响。需要超级计算机才能构建一个包含塞拉山脉相对瘦削特征的复杂模型。
Boos 的团队利用 LBNL 国家能源研究科学计算中心的计算资源，以极高的分辨率重现了地貌。研究人员花费了五百万个计算小时——相当于一个超级计算机处理器运行五百万小时，或五百万个处理器运行一小时——在约六个月的时间内完成了计算。当研究人员在模拟中将山脉“夷为平地”时，他们无法重现真实的北美季风的强度，即使他们调高了驱动世界其他地区季风的陆海加热对比。“没有马德雷山脉，”Boos 说，“北美季风的降雨几乎完全消失了。”
这些结果对于揭示影响美国西南部水文的季风气候模式至关重要。季风是重要的水源，每年为该地区带来 一半以上 的总降水量。其影响范围一直延伸到加利福尼亚州，那里的雷暴可能引发森林火灾。
对这一当前现象的更清晰的认识也可能为过去提供启示。“急流与地形之间的联系为评估北美季风开辟了一种全新的方式，”哥伦比亚大学（纽约）的气候科学家 Arianna Varuolo-Clarke 说，她并未参与这项研究。她很好奇新的研究是否可以用来解释季风是如何演变的。“历史记录，甚至一些关于急流的古气候记录，也许可以被重新审视，以更好地理解该季风系统的历史变化，”她说。
最重要的是，这项研究可能有助于研究人员预测美国西南部未来几年的水资源分布。
科学家们尚不确定随着气候变化，北美季风可能会如何变化。识别其关键驱动因素，如急流，是评估气候模式脆弱性的第一步。“通过对该系统基本物理学的这种新认识，我们也许能够更明确地说明会发生什么，”Boos 说。
对西南部 居民 来说，季风一直 像发条一样规律——在盛夏时节坚定地带来午后风暴。弄清楚是什么让它运转，将使研究人员能够预测它的未来，包括在地球不可阻挡的变暖面前，它的规律性是否会消失。
