“東方之星”的氣候變化故事

葉謙

2015年6月1日21時(shí)32分，重慶東方輪船公司所屬“東方之星”號(hào)客輪由南京開(kāi)往重慶途中，在湖北省荊州市監(jiān)利縣長(zhǎng)江大馬洲水道翻沉，造成442人死亡（圖1）。事件發(fā)生后，國(guó)務(wù)院成立了由來(lái)自國(guó)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(yùn)輸部、中國(guó)氣象局、全國(guó)總工會(huì)、湖北省和重慶市等有關(guān)方面，包括氣象、航運(yùn)安全、船舶設(shè)計(jì)、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(guò)近7個(gè)月的調(diào)查，最終認(rèn)定“東方之星”號(hào)客輪翻沉事件是一起由突發(fā)罕見(jiàn)的強(qiáng)對(duì)流天氣——颮線伴有下?lián)舯┝鳌獛?lái)的強(qiáng)風(fēng)暴雨襲擊導(dǎo)致的特別重大災(zāi)難性事件。調(diào)查報(bào)告中所提到的兩種天氣現(xiàn)象——颮線和下?lián)舯┝?，特別是后者，不但廣大公眾可能是第一次聽(tīng)說(shuō)，即便是專(zhuān)業(yè)氣象人員，也大多只是從研究論文中對(duì)其略知一二。

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

下?lián)舯┝?，顧名思義是指強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程中冷空氣快速向下宣泄的突發(fā)過(guò)程。與龍卷風(fēng)大量吸取周邊空氣完全相反，下?lián)舯┝魅缤恢还酀M(mǎn)水的氣球在底部戳破時(shí)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(guò)程中不斷加速，并向四面迅速?zèng)_擊蔓延，越接近地面風(fēng)速越大，最大地面風(fēng)力可以達(dá)到每秒50米（15級(jí)）以上（圖2）。

美國(guó)對(duì)下?lián)舯┝鞯谋O(jiān)測(cè)和研究相對(duì)比較先進(jìn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，上世紀(jì)七八十年代期間，美國(guó)民航平均每年就有高達(dá)25人死于由下?lián)舯┝饕l(fā)的各類(lèi)航空事故，美國(guó)航空史上有3次死亡人數(shù)超過(guò)100人的空難最后也被認(rèn)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(guó)首都華盛頓安德魯斯空軍基地機(jī)場(chǎng)跑道。當(dāng)時(shí)儀器所記錄到該次下?lián)舯┝髯顝?qiáng)的風(fēng)速為每秒57米（約為蒲氏風(fēng)力17級(jí)），陣風(fēng)峰值很可能已經(jīng)超過(guò)每秒66米。該事件之所以有名，是因?yàn)榫驮谧顝?qiáng)陣風(fēng)出現(xiàn)前的7分鐘，搭載著對(duì)后來(lái)對(duì)全球政治格局有著重要影響的美國(guó)總統(tǒng)里根的“空軍一號(hào)”專(zhuān)機(jī)剛剛降落在同一條跑道上！

進(jìn)入上世紀(jì)90年代，美國(guó)一方面在全國(guó)主要機(jī)場(chǎng)安裝了低空風(fēng)切變預(yù)警系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)針對(duì)下?lián)舯┝鞯榷虝r(shí)災(zāi)害天氣進(jìn)行觀測(cè)預(yù)警，另一方面，加大了對(duì)飛行員應(yīng)對(duì)風(fēng)切變的駕駛能力培訓(xùn)，使得美國(guó)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(diǎn)，即使在美國(guó)，也由于受到各方面條件的限制，雷達(dá)布設(shè)也難以做到預(yù)警所需要的時(shí)間和空間分辨率，因此，對(duì)下?lián)舯┝鬟M(jìn)行預(yù)報(bào)還需要假以時(shí)日。

此次“東方之星”失事原因的確認(rèn)，為下?lián)舯┝鞯奈：η庙懥司?。事?shí)上，下?lián)舯┝鲗?duì)其他行業(yè)的影響并不低于航空業(yè)。以美國(guó)為例，雖然龍卷風(fēng)和下?lián)舯┝魉鶐?lái)的災(zāi)難性風(fēng)災(zāi)每年都會(huì)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(fēng)影響很少超過(guò)幾百公頃，大的下?lián)舯┝鲄s可以對(duì)成千上萬(wàn)公頃森林造成影響（圖3）。

過(guò)去的30多年來(lái)，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(fēng)的發(fā)生都與大氣的熱動(dòng)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(lái)發(fā)生類(lèi)似下?lián)舯┝鞯臉O端天氣事件的風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)越來(lái)越大，而應(yīng)對(duì)這類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)，不僅需要?dú)庀罂茖W(xué)家進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)極端天氣的深入認(rèn)識(shí)，提高預(yù)報(bào)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(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，盡可能地減少突發(fā)災(zāi)害所造成的人員和財(cái)產(chǎn)損失。