盤點近期全球極端天氣事件，它們都帶來哪些啟示

李 慧 吳 鵬 羅 瀾

湯加火山

湯加火山爆發

1月14日至15日，南太平洋島國湯加的洪阿哈阿帕伊島火山噴發并引發海嘯，這是近30年來全球規模最大的一次火山爆發。該火山噴發的煙霧和灰燼給環境帶來巨大影響，也引發了人們對其可能導致氣候變冷的猜測。

資料顯示，大型火山爆發后，通常導致一到兩年內全球氣溫異常下降。這是由于火山噴發將各種顆粒物和氣體釋放到大氣中，其中最重要的氣候效應是由向平流層釋放的含硫氣體（以二氧化硫為主）造成的。二氧化硫進入大氣后，可在幾周內形成硫酸鹽氣溶膠，其進入平流層后會快速向全球平流層輸送，通過平流層“剩余經向環流”，在熱帶地區將火山氣溶膠抬升，并在中緯度地區將其向極地輸送，再在高緯度地區將它們帶回對流層。

一系列研究表明，火山爆發一般會對未來一到兩年全球和東亞氣候產生持續影響，大概出現0.3℃左右的降溫效應。對于我國而言，火山爆發可減弱次年東亞夏季風強度，導致我國夏季雨帶偏南。同時，還可能增加今年我國階段性低溫事件的概率，并可能導致今年我國降水總體區域減少，氣象干旱發生概率上升。

專家表示，一次劇烈的火山爆發帶來短暫的地面氣溫降低，并不意味著全球氣候變暖的趨勢從此改變，因為隨著大氣環流和沉降等過程，火山活動產生的氣溶膠粒子最終回到對流層內并從大氣中消失，全球地面氣溫也將重新回到原本的上升軌道。因此，偶然的火山爆發可減緩長時間序列全球氣候變暖的猜想是不切實際的。

但正如前面所說，短時和區域尺度上的天氣與氣候變化還是會受到火山活動的影響。目前，人們對于云—氣溶膠－輻射過程的相互作用和微物理過程認知仍很有限，對于基于氣溶膠的太陽輻射干預（SRM）冷卻潛力認知還有很大的不確定性。下一步研究工作中，有必要利用包括更完備的云—氣溶膠—輻射過程的高分辨率模式，對SRM方法進行模擬研究，并加強在不同地點和時間實施的不同SRM方法對全球和區域氣候影響的研究。

巴西暴雨

2月15日，巴西彼得羅波利斯突降暴雨，造成山體滑坡，截至2月22日已造成至少193人死亡、69人失蹤。彼得羅波利斯是巴西里約熱內盧州的一座山城，曾是巴西末代皇帝的避暑之地，連日來的暴雨讓這座歷史名城滿目瘡痍。2月15日，該地在短短6小時內下了260毫米的暴雨。巴西氣象學家謝魯契表示，這是當地近90年來最大雨量，高于以往2月一整月的降雨量。事實上，自2021年12月以來，巴西東北部、東南部等地頻降暴雨，并多次觸發洪水和山體滑坡災害。

2月16日，人們在巴西里約熱內盧州彼得羅波利斯市的街道上清理淤泥

受暴雨影響，今年1月，全球第二大鐵礦巨頭也不得不暫停在米納斯州部分鐵礦山的生產，停工影響了約150萬噸鐵礦石的生產。此外，巴西也是世界著名的糧倉之一。早在2021年，世界各地發生的一連串極端天氣事件破壞了許多農作物的生產，抬高了部分農產品價格。目前，暴雨已嚴重影響巴西農作物的收割，美國銀行下調巴西谷物供應預測數據，且巴西天氣狀況仍不穩定，加劇了人們對今年農作物產量的擔憂。英國《金融時報》預測，罕見的極端天氣將持續，2022年糧食價格仍維持高位。

在當前全球氣候變化大背景下，極端天氣愈加頻發。特別是2021年底，拉尼娜現象連續第二年出現，預計這一現象將加劇世界各地的降雨和干旱。農業受氣候變化影響嚴重，農作物減產和價格上漲可能導致一些適應能力較差、依賴進口的國家面臨糧食短缺問題，并增加全球消費者的生活成本。提前對天氣作好預判，進而作出積極應對，世界各國還有很長的路要走。

太陽風暴摧毀美國“星鏈”衛星

美國太空探索技術公司（SpaceX）于北京時間2022年2月4日發射的49顆“星鏈”衛星，因受到地磁暴影響，約40顆“星鏈”衛星無法進入軌道。

此次事件是由太陽風暴造成的最大規模的衛星損失，以及首次因大氣密度增加而引發的大規模衛星故障。

2018年2月22日，在美國加利福尼亞州范登堡空軍基地，美國私企太空探索技術公司的“獵鷹9”火箭發射升空

據悉，此次引發大面積衛星失效的空間環境擾動過程的來源包括一次日冕物質噴發（CME）和后續的冕洞高速流，地球磁層的響應指標只有2月3日和5日的兩次最小級別的地磁暴。但中國氣象局國家空間天氣監測預警中心的綜合分析顯示，伴隨著地磁暴過程，地球兩極地區的能量注入非常巨大，其規模超過中等地磁暴所引起的能量注入。這種能量由地磁活動中被加速的高能粒子注入兩極區域，并傳遞給這里的高層大氣，造成大氣加熱，并向低緯地區擴散。底層大氣受熱膨脹，使衛星軌道上的大氣密度增加，衛星所受阻力增大。

此外，值得注意的是，自2021年下半年開始，太陽爆發活動明顯增加，不僅是發生頻率，對地球的影響包括地球磁場和天氣、氣候等也明顯增強，這是太陽活動進入第25個高年的特征。應對這種狀況的有效前提是準確預報，綜合利用風云系列氣象衛星和地面技術支撐，將有利于提升太陽活動預報的準確性。

美國西部干旱

當地時間2月21日，美國加利福尼亞州由于持續干旱，湖水水位仍然很低，周圍土地干裂。加州州長加文·紐森早在2021年10月就宣布，該州將長期進入“干旱緊急狀態”，并要求加州人主動減少15%的用水量。美國干旱監測機構也表示，該地區在2020年末至2021年一直處于干旱狀態。

當前，美國西部大部分地區出現長達20年的干旱，屬于最嚴重的特大干旱。2020年夏季至2021年夏季的高溫和低降水量，導致干旱形勢變得更加嚴峻，因此，需要出現多個多雨的年份來挽救旱情帶來的損失。換句話說，這場前所未有的干旱，不會因為一個多雨的年份而終結，至少旱情不會在今年緩解。

此外，除了降雨，高山冰雪融水作為河流的重要水源，也很難得到補充。一般情況下，冬季降雪補充山中的積雪，夏季氣溫升高，積雪融化，形成地表水。但隨著氣候變化加劇和冬季氣溫升高，降雪量將減少，這對于緩解干旱極為不利。加州大學洛杉磯分校氣候科學家丹尼爾·斯溫直言，如果沒有氣候變暖的問題，普通的旱災不會演變成特大干旱。因此，人類必須改變與自然的關系，否則還會有更糟糕的情況出現。

2月6日，在馬達加斯加首都塔那那利佛，行人走過積水的道路

馬達加斯加洪澇

2月以來，馬達加斯加先后受熱帶氣旋“巴齊雷”“杜馬科”登陸影響，出現嚴重的暴雨洪澇災害和人員傷亡。

馬達加斯加位于西印度洋海域，是熱帶風暴多發區。2月6日凌晨在馬達加斯加島菲亞納蘭楚阿附近地區登陸的“巴齊雷”，登陸時中心附近最大風力16級相當于我國的超強臺風級。受“巴齊雷”影響，馬達加斯加中南部地區出現強風雨天氣。風云氣象衛星監測顯示，其登陸時風暴中心眼區清晰，結構對稱，環流中心附近及外圍云帶強對流發展旺盛，登陸后造成東部沿岸地區嚴重洪澇災害。我國氣象部門利用風云衛星資料對上述地區的水體變化進行了監測，可以看到菲亞納蘭楚阿省沿海多處河道明顯增寬。

值得注意的是，此前馬達加斯加正遭遇氣候變化帶來的長期干旱，很多農作物無法正常生長。特別是2021年，馬達加斯加經歷40年來歷時最久的干旱，給當地農業造成嚴重打擊，但近期的洪水將會對長期干旱有所緩解。

近年來，受全球氣候變暖影響，旱澇急轉在我國也頻繁發生，特別是華南和西南等地。為了盡可能減少極端天氣給當地帶來的影響，應加強此類天氣發生的機理研究，提升預報預警能力。

“尤妮斯”風暴

2月18日，大西洋風暴“尤妮斯”侵襲英國、德國、荷蘭、比利時等歐洲多國，已造成多人死亡，并導致大量航班取消、列車停運和渡輪停航。“尤妮斯”可能是英國近30年來遭遇的最強風暴，英國氣象局發布了最高級別風暴紅色預警。

2月18日，在英國布萊克浦，風暴“尤妮斯”造成的巨浪拍打堤岸

2021年12月11日在美國肯塔基州梅菲爾德拍攝的龍卷風過后的情景

“尤妮斯”屬于溫帶氣旋，在冷暖空氣激烈對抗時伴隨鋒面出現。同一鋒面上有時會接連形成兩到五個溫帶氣旋，自西向東依次推進。受全球變暖和拉尼娜事件影響，2月以來北大西洋海表溫度異常偏暖，大西洋副熱帶高壓異常偏強。與此同時，極渦偏向大西洋和歐洲大陸，在大西洋中高緯地區形成相對穩定的鋒面，為溫帶氣旋的形成創造了非常有利的條件。來自極地的冷氣團快速南下進入西風帶，有利于氣旋維持穩定并不斷發展，而英國南部持續受氣旋系統南部的異常西風影響，最終形成強風暴事件。

此外，“尤妮斯”風暴造成如此巨大的破壞，很可能與大西洋東部上空出現的刺狀急流有關。這種在風暴內部形成的細小而狹窄的氣流，可在100千米以內的區域范圍內產生強風。刺狀急流會隨著風暴而移動，且像一條風暴生產線，源源不斷地每一到兩天產生新的風暴。它是強風的核心，有時會在快速加強的低壓區域形成并向地面延伸。

刺狀急流發生在某些類型的溫帶氣旋中，它在距地表上方大約5千米處形成，然后下降到氣旋的西南側，靠近其中心，在此過程中不斷加速，并從大氣上層帶來快速移動的空氣，可持續1～12小時。此外，刺狀急流難以預測且相對罕見，這使風暴變得更加危險。

對未來氣候的預測表明，到2100年，具有刺狀急流前兆的氣旋比例將增加45%，在未來氣候變化背景下，具有刺狀急流前兆的爆發性氣旋引起的相關風險在歐洲將大幅增加。

美國“超級龍卷”

當地時間2021年12月10日晚至11日凌晨，龍卷重創美國中南部多地，造成近百人傷亡，此次龍卷災害具有影響范圍廣、強度大、持續時間長等特點。

龍卷是強對流天氣的一種，充足的水汽和不穩定能量是強對流發生的必要條件。通常來說，美國龍卷多發于春季，由于冬季氣象條件總體不太利于強對流活動，屬龍卷淡季，特別是12月發生龍卷和強龍卷的概率總體較小。此外，龍卷屬于小尺度天氣過程，不僅影響范圍相對較小，持續時間也不會太久。但此次龍卷事件持續4個多小時，其中一個被稱作“四州龍卷”的單體，行程超過375千米，跨越阿肯色州、密蘇里州、田納西州和肯塔基州。

我國“風云三號”D星監測圖像顯示，此次過程的主要影響天氣系統為鋒面氣旋云系，其頭部位于加拿大東南部，鋒面主要影響美國中東部地區。專家認為，在鋒面右側出現明顯的向外流出的卷云羽，說明對流層高層的輻散較強，有利于強對流天氣的發生。

此外，在龍卷發生時，存在深厚的西風帶大槽，地面則為典型溫帶氣旋發展。強大的高空干冷急流疊加在強盛的西南低空暖濕急流之上，冷暖交匯造成強烈的不穩定大氣層結。值得注意的是，龍卷的發生還需要較強的低空垂直風切變。2021年12月10日，美國中南部地區有強冷鋒過境，而此時近地面氣溫較高，積聚了大量不穩定能量。同時，水汽輸送和低層風垂直切變條件較為有利，形成了發生大范圍強對流天氣的物理環境。

在強對流天氣監測預報綜合能力方面，美國在全球首屈一指。但由于此次龍卷發生在夜間，加大了防范和避險的難度，此次預報預警也略顯保守。為了減少不同極端天氣帶來的影響和風險，強化極端天氣科學機理研究，構建綜合氣象保障服務體系等十分必要。