持續達二十多天、災情大半個中國的大雪災,近日已告一段落。雪災過后,如何認識這次突發事件,這樣的突發的極端天氣變化能否預測,能在什么程度上預測,以及2008年,中國是否還會發生這樣大規模的極端天氣事件,都是公眾極為關心的。
“這次的短期預報是準確的,但我們沒有預見到這么長的持續時間”
“這次雪災的大氣環流與天氣形成條件,與1998年長江全流域大洪水的天氣非常像,如果是發生在夏天,這就又是一次長江大洪水。”“這次大面積凍雨的短期預報,中國氣象局的預報是很準的。”2008年2月11日和15日,中國工程院院士、中國氣象局氣候變化特別顧問丁一匯研究員接受本刊記者獨家采訪。但作為一名嚴肅的科學家,他馬上又說道: “但有兩點值得我們檢討:一是沒有給政府一個更長的準備期,就是說,如果預報的時間再提早一些就會更好,哪怕是一個比較籠統的預測,也是好的。這是時效性或天氣氣候預報的超前期問題。二是在這次大規模的‘低溫雨雪凍雨’的初期,我們并沒有預見到這是一次持續這么長時間,達到20多天的一次非常嚴重的天氣災害事件。也就是說對這次災害的嚴重性在初期估計不足,但應該指出,上面兩個預報問題是非常困難的問題,這也是我們能力和技術水平所限。”
這次大“雪災”,氣象學家們定義為“低溫、雨雪、凍雨”。一是低溫,二是大暴雪,三是凍雨,這種嚴寒雨雪天氣影響很大,特別是對交通和電力系統。在貴州、湖南等地,對高壓線和公路干線的影響非常嚴重。
所謂凍雨,就是雨滴外面包著一層冰的雨滴。冷空氣與暖氣流相遇時,就產生了雨雪形成的有利條件,冷暖對比越鮮明,降雨和降雪也就越激烈。而這種兩冷夾一暖的“三明治”垂直氣層的熱力結構,更是產生凍雨的理想溫床:中間的暖層提供了充足的水汽,輸送到高層的冷空氣層中,迅速凝結成長為過冷水或冰晶,過冷水再通過貝吉隆過程(一種云中降水形成機制,指冷云中如果過冷水滴與冰晶共存,較小和較少的冰晶只要有較多的微滴和過冷水來供應水分時,由于水滴和冰晶表面的飽和水汽壓不同,小冰晶就能增長形成大冰晶和雪花。這一冰晶形成過程稱為“貝吉隆過程”。)變成大雪花。大雪花下降到暖層中融化成水滴,水滴繼續下降到冷空氣墊上遇到物體再度凝結,形成外冰內水的冰珠,最終降落到地面,產生凍雨。當地夜晚的寒氣,使這些冰水混雜的凍雨在地面、屋頂,以及各種裸露在戶外的公共設施上進一步凝結,稱為“雨凝”。由凍雨而“雨凝”,由“雨凝”而冰,伴隨著嚴重低溫,這就造成了這次大規模的“低溫雨雪凍雨”災害。
“百年一遇”嗎?
“大雪災”發生后,媒體上頻繁出現“百年一遇”或“多少年一遇”的說法,對此,丁一匯說,因為中國全國范圍的可靠的氣象資料是從1951年開始的,所以,科學的說法,這次雪災是“五十年一遇”是可以的,雖然從某些單項指標來看,有些超過了1951年來的極端值,成為有氣象記錄以來(中國東部氣象記錄約有120年左右的歷史)的所謂百年一遇。
丁一匯拿出一份我國的氣候歷史記錄。這份記錄顯示,自1951年以來,南方最嚴重的一次冷害發生在1954年冬天,這是發生在夏季長江最為嚴重的大洪水之后的冬天,雪區和凍雨范圍和今年的雪災差不多。根據記載,當年南方許多地區積雪深度為20~30厘米。最深處厚達1米,除長江干流外,大多數江河湖泊全面封凍,冰層普遍厚16~25厘米,最厚處冰層達到1米。淮河流域溫度在-18℃到-21℃,長江以南在-5℃到-8℃,普遍降溫在15℃左右。而今年的冷害盡管災情嚴重。卻沒有關于江河封凍的報告,降溫幅度南方平均也只在4℃左右。
1 976年至1977年也是一個嚴寒的冬天,洞庭湖、鄱陽湖、太湖等中國幾大湖都封凍達7~10天。這都是歷史上很罕見的。但2008年“大雪災”的某些指標,說是“百年一遇”,也不為過。例如湖南、湖北省雨雪冰凍天氣的持續時間和影響程度超過了歷史極值。
這的確是一次極端天氣事件,而且是一場給人們的生活、國家經濟帶來嚴重后果的災難性事件。特別是在全球變暖、近年中國連續出現十九個暖冬的大背景下,在中國南方出現這樣惡劣的嚴寒,更是罕見。
但令2008年中國雪災中的人們略可感到幸運的是,這次雪災沒有伴隨大風,還有“極度嚴寒”。而2004年至2005年冬季發生的兩次低溫嚴寒,就伴有大風,這也是暖冬中少見的。據報道,臺灣有40%的果樹被凍壞。
美國的東北部和加拿大的中東部地區是世界著名的冰雪凍雨災害區,特別在上世紀50~70年代,地球溫度一度下降的時間段受災極為嚴重。這個區域的暖濕氣流主要來自美國和加拿大的五大湖區。由于緯度高,氣候寒冷并常伴隨大風,因此比之我國的凍雨區域情形更加嚴峻。它常常伴隨著嚴寒和大風天氣,在國外,“冰風暴”一詞就來源于這個地區。最近一次嚴重災情發生在1998年,造成這一地區大范圍交通、電力、通訊的一度中斷。災情發生時,伴有強烈的大風。1942年冬季是這個地區發生第二個持續時間最長的嚴重冰風暴事件。當地科學家對凍雨有著較早、較深入的科學總結,根據他們的經驗。冰風暴持續6天以上就足以釀成重大災害,這種重大災害大致每25年就會出現一次。
往年。中國的這種“低溫凍雨”往往發生在初冬,或冬末春初,這是冷暖空氣都很活躍的時期一如果只是有冷空氣活躍,也不會發生這樣大規模的降雪和凍雨。由于中國這次災情發生時。正是春節時中國人大遷移的時候,所以對人們的生活與經濟活動造成了極大影響。而且這次持續時間長,范圍大,災情重,在整個中國歷史上,實屬罕見。
“降雨降雪,甚至是凍雨,原本是正常的天氣現象,但任何現象,如果持續時間太久并集中在某一區域內,都會釀成天災。”
低溫雨雪冰凍不僅僅光顧我國,在北美和歐洲也是冬季的主要嚴重災害。我國冬季深受來自西伯利亞強冬季風的影響,有時會發生很嚴重的冰雪災害。2008年1月影響中國南方的大冰雪天氣的發生不是孤立的災害性事件。2007年12月下旬到2008年1月上旬,西亞、中亞及南亞多國陸續遭到寒流襲擊,亞洲大部分地區氣溫較常年同期偏低2℃以上,中亞地區異常偏低6℃以上。西亞伊朗和伊拉克首都出現歷史上罕見的降雪。造成伊朗德黑蘭交通混亂。部分政府機關和中小學臨時關閉,有21人死亡,88人受傷。中亞吉爾吉斯斯坦和塔吉克斯坦相繼出現數十年罕見的打破紀錄的嚴寒天氣,阿富汗遭遇罕見的全國范圍持續降雪并引發雪崩,共造成60多人死亡。阿富汗和南亞孟加拉國西北部亦受到寒流襲擊。這說明,亞洲一歐洲大范圍地區大氣環流的異常是造成這次遍及亞洲嚴寒和暴風雪天氣的一個關鍵因素。
往年,我國云、貴、川等地的凍雨持續時間一般不過兩三天。遠不足以造成災情。今年三種異常同時抵達,使長江流域和長江以南地區的災情舉世矚目。異常一,南下冷空氣持續滯留在長江以南。正常年份中,當冷空氣入侵我國時,無外乎兩種情形:如果冷空氣弱,便南下無力,僅在長江以北地區造成大風降溫,有時給我國北方地區帶來降雪,而南方則晴暖干燥,這就是區域性寒潮低溫天氣:如果冷空氣強,便迅速越過長江,在長江以南形成雨雪后,持續減弱南下,離開我國境內,到達南海和東南亞,最后到達印尼一帶,在那里引發暴雨。這是一種過程性的全國性寒潮天氣。而今年,從1月10日起,冷空氣就不斷侵入我國,并受到來自南方的暖濕氣流阻擋,被迫滯留在江淮地區和我國南方,造成持續的雨雪天氣。
異常二,孟加拉灣暖氣流異常強大。今冬,孟加拉灣的暖濕氣流也異常強大,不僅給我國帶來了這場災害,早在去年12月中旬,來自熱帶的暖氣流就先后在伊朗、伊拉克、科威特施展它的強大影響力,與前面提及的北方強冷空氣相遇造成罕見的雪暴。之后,它的影響向東移動,1月初到達阿富汗并進入青藏高原,進而影響了孟加拉國。1月10日,暖氣流抵達我國長江以南,遭遇北方的強冷空氣后,南北兩強各不相讓,滯留在我國南方,上演了這場已經爭斗了20多天的持久“角力”。另外,由于在1500—4000米氣層中存在著這種持久的暖空氣層,造成了嚴重的凍雨天氣。
異常三,一個特殊的拉尼娜年。一說起今冬南方的災害,國內外不少科學家都把罪責歸到拉尼娜年身上。拉尼娜從2007年七、八月生成后影響我國,據專家預測,其影響將持續到2008年春夏之交。而這卻是一個異常的、偏強的拉尼娜年。按拉尼娜的影響規律,冬季我國南方本應寒冷、干燥,而今冬在我國南方形成的這個多雨雪的拉尼娜年,卻是相當罕見的。它與上一次發生在1998—1999年的拉尼娜事件對中國南方冬季天氣的影響很不相同,這年冬季南方是少雨雪天氣。
從長遠影響看,這次多雨雪、異常的拉尼娜年以及它造成的嚴重災害,為全球氣候變化研究提出了更長遠的新的挑戰。
“全球變暖,使氣候變化的幅度變大了,小概率、高影響天氣候事件發生的機會增加。”
氣候變化問題愈來愈成為一個非常重要的全球性問題。盡管氣候變化一般是逐步的、漸進的,但極端天氣氣候事件的影響卻可以是突然的、急劇的,人類深受氣候變化影響。人類社會必須根據“共同而有區別”的責任的原則,采取緊急行動,應對氣候變化帶來的影響。
全球變暖,使氣候變化的幅度變大了,極端天氣事件出現的概率增加。
近百/JZKDNq/ommxaN7N5aKzTw==年的全球氣候變化除變暖外還有一些很明顯的特征,氣候變化幅度的增加就是其中之一,其結果是小概率事件發生的機會增加,頻次增加,如表現為高溫熱浪、強降水(包括強降雨和暴雪)等極端天氣氣候事件的發生頻率有所增加。然而,氣候是一個復雜的系統,全球氣候變暖影響的方面不僅僅在這些方面,如還會通過各種復雜的過程影響全球與地區性水循環。總體而言,全球變暖會導致高溫、暴雨等極端天氣事件增加,而嚴寒發生的頻率一般會減少,但局部地區、某些時段會有例外。諸如暴風雪、寒流會發生在暖冬季節某一時段和某一地區,2004/2005年冬季和2008年1月的嚴寒低溫與雨雪天氣就是發生在連續19年的暖冬的大背景下。
這次雪災,再次提出這樣的問題,即大雪花形成過程和機理,這給“云霧物理”研究者提出新的課題。要真正回答、解決這個問題,不能只是宏觀說冷暖空氣的作用,必須要有微觀的雨雪形成過程的研究。比如,大量成雨成冰成雪的“云核”與“冰核”是從哪里來的?我們的科學家必須要回答這樣的問題。是否與長江流域和南方地區人為排放的嚴重的空氣污染物(氣溶膠粒子)有關?這需要進行研究。
這樣的突發的極端天氣變化能否預測,能在什么程度上預測,是公眾最為關心的。丁一匯院士指出,將來的天氣預報。應該是多尺度的預報,要在定時、定點、定量等幾個方面有大的推進。我們現在數值天氣預報的“網格”是60到100公里,這與發達國家還有一定差距,比如,歐洲和日本的數值天氣網格可以精細到10到20公里,甚至更小。這些就需要更強大的巨型計算機和觀測資料的支持,至少需要每秒百萬或千萬億次的計算機和更稠密的觀測網和先進觀測技術與資料同化技術。以中國目前的國力和科技水平,我們在不久的將來不是不能做到的。十幾年前曾任英國氣象局局長的豪頓(Houghton)爵士曾告訴我,1987年10月16日英國、法國等西歐國家曾突然地發生一次強風暴災害,風力達40m/s~50m/s以上,英格蘭有1500萬棵樹被吹倒。雖然英國氣象局當時所用的數值預報模式分辨率不夠,在事前并未報出這次災害,但事后英國氣象局的科學家通過改進模式的網格分辨率和資料輸入,完全可以重現或預報出這次強烈風暴的發生和致災過程。由于氣象模式更復雜了,所用資料更多了,必須具備更強有力的計算機和觀測與資料同化系統。經過多次論證,不久英國政府為英國氣象局配備了世界上最快的計算機,并且后來又成立了世界著名的哈德萊氣候研究和預測中心。這個事例說明一次大的災害發生,既是挑戰,又是機遇。我們必須總結從應對這次大雪災中得到什么經驗,又得到什么教訓,并從教訓中改進和推動我們的減災防災工作向前發展。
那么,經過這場隆冬大雪的2008年,會因這場雪而有什么不同的春季和夏季天氣氣候異常呢?丁一匯院士說,由于下了這么多凍雨雪,會改變陸面過程,溫度升高后冰雪融化,水分深透入土壤層中,地下土壤含有豐富水分后,會有更長的“記憶”。這些都可能會對今年春天和夏天的天氣有所影響。另—方面,土壤上表層由于回暖后蒸發加快,土壤由很濕變干,并且由于干裂和變得松軟,易引發地質災害。另外,也容易形成明顯的厚干土塵,也就容易形成沙塵,或霾的天氣。還有,隨著春季的到來,暖濕氣流強度增強,并可能到達北方,與冷空氣相遇后,今年春天,北方會不會有暴風雪也是值得關注的。2007年3月上旬發生在東北與華北北部的大暴風雪就是明顯的例子。這些都是值得我們考慮