“東方之星”的氣候變化故事

葉謙

2015年6月1日21時32分，重慶東方輪船公司所屬“東方之星”號客輪由南京開往重慶途中，在湖北省荊州市監(jiān)利縣長江大馬洲水道翻沉，造成442人死亡（圖1）。事件發(fā)生后，國務(wù)院成立了由來自國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局、工業(yè)和信息化部、公安部、監(jiān)察部、交通運輸部、中國氣象局、全國總工會、湖北省和重慶市等有關(guān)方面，包括氣象、航運安全、船舶設(shè)計、水上交通管理和信息化、法律等多領(lǐng)域?qū)＜覅⒓拥恼{(diào)查組。經(jīng)過近7個月的調(diào)查，最終認定“東方之星”號客輪翻沉事件是一起由突發(fā)罕見的強對流天氣——颮線伴有下?lián)舯┝鳌獛淼膹婏L暴雨襲擊導(dǎo)致的特別重大災(zāi)難性事件。調(diào)查報告中所提到的兩種天氣現(xiàn)象——颮線和下?lián)舯┝鳎貏e是后者，不但廣大公眾可能是第一次聽說，即便是專業(yè)氣象人員，也大多只是從研究論文中對其略知一二。

下?lián)舯┝髋c颮線及人們所熟知的龍卷風在發(fā)生時由于都伴有雷暴、大風、冰雹等過程，因此破壞力極強。同時，他們又都具有范圍小、時間短和發(fā)展快的特點，難以被目前絕大多數(shù)國家的氣象觀測網(wǎng)所捕捉到，因此又成為國際上短期重大天氣災(zāi)害預(yù)報中的難點之一。第二次世界大戰(zhàn)后，雷達的廣泛應(yīng)用幫助氣象學(xué)家大幅度提高了對颮線和龍卷風的發(fā)生發(fā)展的認識和預(yù)報，但伴隨著雷暴云所出現(xiàn)的局部性強下沉氣流——下?lián)舯┝鲃t是隨著它對民用航空安全的嚴重威脅而被逐漸得到重視的。

下?lián)舯┝鳎櫭剂x是指強對流天氣過程中冷空氣快速向下宣泄的突發(fā)過程。與龍卷風大量吸取周邊空氣完全相反，下?lián)舯┝魅缤恢还酀M水的氣球在底部戳破時所看到的現(xiàn)象，雷暴云中大量的冷空氣突然沖破云底，在下降過程中不斷加速，并向四面迅速沖擊蔓延，越接近地面風速越大，最大地面風力可以達到每秒50米（15級）以上（圖2）。

美國對下?lián)舯┝鞯谋O(jiān)測和研究相對比較先進。據(jù)不完全統(tǒng)計，上世紀七八十年代期間，美國民航平均每年就有高達25人死于由下?lián)舯┝饕l(fā)的各類航空事故，美國航空史上有3次死亡人數(shù)超過100人的空難最后也被認定為與下?lián)舯┝饔嘘P(guān)。最著名的下?lián)舯┝魇录l(fā)生在1983年8月1日美國首都華盛頓安德魯斯空軍基地機場跑道。當時儀器所記錄到該次下?lián)舯┝髯顝姷娘L速為每秒57米（約為蒲氏風力17級），陣風峰值很可能已經(jīng)超過每秒66米。該事件之所以有名，是因為就在最強陣風出現(xiàn)前的7分鐘，搭載著對后來對全球政治格局有著重要影響的美國總統(tǒng)里根的“空軍一號”專機剛剛降落在同一條跑道上！

進入上世紀90年代，美國一方面在全國主要機場安裝了低空風切變預(yù)警系統(tǒng)，專門針對下?lián)舯┝鞯榷虝r災(zāi)害天氣進行觀測預(yù)警，另一方面，加大了對飛行員應(yīng)對風切變的駕駛能力培訓(xùn)，使得美國航空業(yè)受下?lián)舯┝鞯耐{顯著降低，與之相關(guān)的空難死亡人數(shù)已經(jīng)下降到零。但是，由于下?lián)舯┝鞯奶攸c，即使在美國，也由于受到各方面條件的限制，雷達布設(shè)也難以做到預(yù)警所需要的時間和空間分辨率，因此，對下?lián)舯┝鬟M行預(yù)報還需要假以時日。

此次“東方之星”失事原因的確認，為下?lián)舯┝鞯奈：η庙懥司姟Ｊ聦嵣希聯(lián)舯┝鲗ζ渌袠I(yè)的影響并不低于航空業(yè)。以美國為例，雖然龍卷風和下?lián)舯┝魉鶐淼臑?zāi)難性風災(zāi)每年都會給北美東部森林造成數(shù)千公頃的毀滅性破壞，但相比龍卷風影響很少超過幾百公頃，大的下?lián)舯┝鲄s可以對成千上萬公頃森林造成影響（圖3）。

過去的30多年來，科學(xué)家們不斷發(fā)出警告，正在發(fā)生的全球氣候變化已經(jīng)并將從根本上改變地球大氣的原有狀態(tài)。由于下?lián)舯┝鳌R線和龍卷風的發(fā)生都與大氣的熱動力學(xué)結(jié)構(gòu)有著密不可分的關(guān)系，我們有理由預(yù)期，未來發(fā)生類似下?lián)舯┝鞯臉O端天氣事件的風險將會越來越大，而應(yīng)對這類風險，不僅需要氣象科學(xué)家進一步加強對極端天氣的深入認識，提高預(yù)報和預(yù)警水平，更需要各行各業(yè)的決策者提高防范極端天氣事件的風險意識，盡可能地減少突發(fā)災(zāi)害所造成的人員和財產(chǎn)損失。