2020年6月至9月上旬東亞雨量充沛，中、日、韓先後出現破紀錄大雨，華南災情尤其嚴重，房屋坍塌超過5萬戶，受災者有6千餘萬人次。 6月初長江中下游開始出現連續暴雨，250條河流出現超警戒水位，是常年同期的1.4倍，中國的中央氣象台連續40天(6月2日至7月11日) 發布暴雨預警[1]。 臺灣的2020年梅雨季(5、6月)卻是另一種景況， 除 5 月中下旬受滯留鋒面和西南季風影響有連續降雨，其他時間因西北太平洋副熱帶高壓籠罩，天氣悶熱，南風送來的水氣受到地形抬升在部分區域發展出比較旺盛的對流和較大雨勢，降雨型態以午後局部短暫雷陣雨為主。雨量方面，全國25個局屬站僅有高雄與澎湖的5、6月累積雨量高於氣候平均值，其餘23個測站的雨量都低於氣候平均值[2]。

什麼因素決定了2020年長江與臺灣梅雨季的乾濕差異呢？ 大氣中的水氣分佈得相當不均勻。以夏季來說，受大範圍沉降氣流控制的高壓區域空氣乾燥穩定，在沉降氣流較弱的潮濕溫暖區域空氣比較不穩定，在形質差異大的兩種氣團交會處形成的鋒面空氣最不穩定，容易有旺盛的對流運動把聚集在海洋和陸地表面的水氣帶向高空乘風遠遊。 地上的河流是雨水順著地勢聚集成河，空中的水氣也是聚集在不穩定的鋒面帶形成水氣通道，當大尺度（五、六千公里）氣團移動緩慢呈現「滯留」狀態時水氣通道就有機會累積豐沛的水氣作為成雲降雨、雪的原料。2020年梅雨季西北太平洋副熱帶高壓系統在五、六月特別強盛，台灣位在高壓下沉區內空氣穩定，長江下游則位在高壓北緣不穩定區域，對流活動十分活躍，兩地梅雨乾濕形成強烈對比。然而，連續暴雨不僅僅發生在長江下游，表示影響因素不僅止於西北太平洋副熱帶高壓偏強。事實上，在2020年梅雨季出現了一條從印度洋和南亞一路向東延伸到西北太平洋的水氣通道，這一條大氣長河使亞洲多處在梅雨季中三十天之內發生破紀錄的極端大雨。

 臺灣梅雨和西北太平洋副熱帶高壓

每年5、6月是北半球從印度洋到西北太平洋在北緯30度以南的印太東亞季風區的季節轉換期，而位在大陸與大洋邊緣的臺灣從春天跨入夏季的橋段正是「梅雨」。按照中央氣象局定義 [3]，「梅雨季」有兩個月，然而影響台灣氣候的大尺度環流的季節性轉變卻經常在一兩週之內快速完成。以2020年為例，『2020年梅雨季東亞夏季季風分析報告』[2] 指出5月中旬開始臺灣受滯留鋒面和西南氣流帶來的豐沛水氣影響，全省有雨；6月第3候(6月10日至14日) 梅雨鋒面北移至長江流域及日韓一帶，宣告臺灣梅雨期結束。依此，2020年臺灣梅雨季當中明顯有雨的時間大約一個月，其中以5月21日至30日雨勢較大，這段時間的季風區雨量分佈和大氣低層(850hPa)風場顯示在圖1。圖1看到在西北太平洋北緯10度至30度之間有反氣旋環流，稱為西北太平洋副熱帶高壓環流，這個區域的氣象特色為穩定的下沉氣流，空氣濕度低，不利大氣對流發展。圖中黑色粗虛線標示了副熱帶高壓從太平洋往西朝東南亞延伸的脊線，高壓脊線南北兩側是雨帶而高壓脊中心大氣穩定少雨。圖1副熱帶高壓脊線隨著日期往北推移，上圖(5月21～25日)高壓脊線西伸到南海南部靠近赤道的位置，下圖(6月10～14日) 高壓脊線北抬到北緯25度左右，西伸到臺灣上方，因此臺灣附近為相對穩定偏乾的下沉氣流，不利對流運動發展；高壓脊線的南北兩側則是對流旺盛的不穩定區域，高壓脊北方從西南往東北走向的狹長雨帶在大氣低層(850hPa)盛行風向為西南風，印度半島及孟加拉灣有大範圍季風雨，在孟加拉灣東北方的喜馬拉雅山區也有明顯降雨，繼續往東北方向延伸至長江流域仍有明顯降雨，並且往東順著西北太平洋副熱帶高壓北緣向東北延伸到中太平洋換日線(180度經線)中太平洋副熱帶高壓的北緣。

 長江梅雨和大氣河

從長江頭到長江尾的狹長雨帶從衛星觀測可看得十分清楚。以2020年6月18日為例，從美國國家航空暨太空總署世界景觀(NASA/Worldview)網頁全球雲圖截取出季風區域(圖2)，看到青藏高原東南側從孟加拉灣北端往東在橫斷山脈包括長江發源地與上游的藏川滇黔山區雲水豐沛，雲頂溫度越低衛星圖的白色亮度越高，從橫斷山脈到長江口的帶狀亮白區域表示廣大的長江流域上空雲水豐沛，如同大氣長河，大氣河兩側是由下沉氣流主導的穩定乾燥的高壓區域，臺灣上空被副熱帶高壓籠罩天晴無雨[2]。日本筑波大學學者釜江陽一 (Youichi Kamae)在2020年12月的美國地球協會秋季會議發表研究報告[4]，指出「大氣河」是造成2020年中、日、韓水災的主要天氣因素。世界氣象組織的2020 年7月10日新聞稿[5]指出的洪災危險區還包括了印度東北部、孟加拉、緬甸、尼泊爾、和大部分的東南亞國家，可見2020年印太東亞季風區異常多雨範圍廣大，「大氣河」貫穿這些區域之間，影響不容忽視。

 認識大氣河

大氣河(Atmospheric Rivers)通指大氣中的狹長水氣輸送帶。這個名詞出現在1990年代初期，用來描述大氣中輸送水氣和懸浮微粒的狹長帶狀噴流通道，之後越來越多研究發現在中高緯度大氣水氣分佈非常不均勻，任一緯圈的大氣層當中百分之九十的水氣集中在百分之十的區域，這些水氣集中地往往是大氣河發生地點。使用觀測或模式資料辨識大氣河，需要計算整層大氣空氣柱(通常僅考慮水氣含量高的對流層)的水氣總量以及水氣傳輸通量，若把水氣通量門檻值設為250 kg m−1 s−1，大量全球觀測資料統計結果顯示大氣河的平均寬度約800公里，深度3公里，長度數千公里，登陸時通過「河口」的水氣通量大約每秒50萬公噸，這是美國密西西比河入海口流量的7.5至15倍，是名符其實的大氣河[6]。既然有百分之九十以上的水氣靠大氣河傳輸，可想而知大氣河一方面是洪災的禍首，另一方面也是萬物賴以維生的水源。 圖3是刊登在美國國家航空暨太空總署全球水資源中心(NASA/Global Hydrology Resource Center)網頁的大氣河科學解說，圖中說明摘譯以英文字母Ａ~G條列在圖的下方。相同的概念可應用在了解圖2從孟加拉灣北端往東經橫斷山脈長江發源地和上游的藏川滇黔山區雲水豐沛的原因。2020年5~7月西印度洋以及阿拉伯海和孟加拉灣的海表面溫度異常溫暖，水氣豐沛，孟加拉灣上的南來夏季季風把源源不斷的暖溼的空氣抬舉到山區，形成雲雨。

 2020年梅雨個案的提醒

大氣河是全球水循環(圖4)的基本現象之一。在地球自然界的水分子總量不變，也就是液態、氣態、固態水的總量基本上是固定的。水以不同型式儲存在地球不同地方(圖4)，有97%儲存在海洋裏，其餘主要儲存在高山上的冰河、積雪和南北極區的冰山與冰原。氣態水在大氣中停留的時間不超過兩週，液態水可留在海洋裏數千年，留在地底下的時間甚至能超過萬年。高山與極區的冰河、冰蓋、積雪是最主要的淡水儲存庫，全球75%以上的淡水資源都存在這裏，有99%存在南極大陸和北極格陵蘭。由於水的總量不變，如果陸地上存的水減少，海洋的存水就會增加，海平面隨之上升。大氣中的水氣含量隨著全球氣候暖化而增加，大氣河的影響力或破壞力勢必也隨之增加。目前全球最準的歐洲中期天氣預報中心(ECMWF)全球預報模式對於大氣河大約可在7天前有效預測[7]，全球氣象預報科學家正投入大量心力改進大氣河的預報準確度，期望能提供更長期更準確的預報資料給水利和防災單位運用。若能準確預測大氣河的發生與位置，將有助於預測在其影響期間受影響區域的連續大雨發生機率或是鄰近乾區的連續不降雨日數。

臺灣雖然四周環海，卻是世界排名第十八位的缺水國家。由於地狹人稠、地勢陡峭、河川短促、雨水豐枯期明顯等因素使得每年每人平均分配到的水量只有全世界平均雨量的七分之一，屬於缺水國。由2020年梅雨季案例可知，唯有加入全球觀測並提升天氣預報與應用分析能力，才能因應變動加劇的未來。