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方面,包括氣象、航運安全、船舶設計、水上交通管理和信息化、法律等多領域?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暴雨襲擊導致的特別重大災難性事件。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害預報中的難點之一。第二次世界大戰(zhàn)后,雷達的廣泛應用幫助氣象學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。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警系統(tǒng),專門針對下?lián)舯┝鞯榷虝r災害天氣進行觀測預警,另一方面,加大了對飛行員應對風切變的駕駛能力培訓,使得美國航空業(yè)受下?lián)舯┝鞯耐{顯著降低,與之相關的空難死亡人數(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,雷達布設也難以做到預警所需要的時間和空間分辨率,因此,對下?lián)舯┝鬟M行預報還需要假以時日。
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?,下?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┝魉鶐淼臑碾y性風災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┝?、颮線和龍卷風的發(fā)生都與大氣的熱動力學結構有著密不可分的關系,我們有理由預期,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,而應對這類風險,不僅需要氣象科學家進一步加強對極端天氣的深入認識,提高預報和預警水平,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)災害所造成的人員和財產(chǎn)損失。