編譯 舒愉棉

提筆撰寫(xiě)本文的時(shí)候正值7月之末，美國(guó)12個(gè)州有79處野火正熊熊燃燒。在俄勒岡州，巨火吞噬掉了近40萬(wàn)英畝的土地——接近羅德島（希臘第四大島）面積的一半——并摧毀了成百上千的建筑與車輛，其中包括160多所住宅。美洲西半部大陸野火產(chǎn)生的煙霧讓東部城市（包括我所身處的多倫多市）暗無(wú)天日，居住在波士頓、紐約和華盛頓特區(qū)的人們?cè)跐M是煙霧、朦朧昏暗的天空下苦苦掙扎。

關(guān)于野火的新聞報(bào)道頻出，這意味著在氣候變化的推波助瀾下，野火的發(fā)生正日趨頻繁，燃燒得也日益猛烈。珍妮絲?科恩（Janice Coen）是位于科羅拉多州博爾德市的美國(guó)國(guó)家大氣研究中心的項(xiàng)目科學(xué)家，她在整個(gè)職業(yè)生涯中都致力于研究野火及其與氣候系統(tǒng)和大氣之間的復(fù)雜關(guān)系。她運(yùn)用紅外圖像與計(jì)算機(jī)模型來(lái)嘗試預(yù)測(cè)野火會(huì)在何處點(diǎn)燃、如何隨著時(shí)間推移演變以及其與氣候之間的聯(lián)系。

在線上采訪中，科恩告訴我，氣候變化在野火中扮演著重要的角色。然而，她提到，“這不像‘世界越來(lái)越熱’或‘世界越來(lái)越干燥’那么明顯”。野火的地球物理學(xué)原理是復(fù)雜的，但科恩享受解密它們的挑戰(zhàn)。她說(shuō)，她的研究中心“正試圖讓我提供給媒體30秒的聲音小茶點(diǎn)”，但她笑著補(bǔ)充道，她的回答“更像是感恩節(jié)晚餐”。

這一晚餐無(wú)比滋養(yǎng)，隨著我們探討“火旋風(fēng)”，野火如何制造專屬的氣候系統(tǒng)、指定的燃燒地以及我們?nèi)找嫔郎氐氖澜纾贫鲙е龑I(yè)的權(quán)威與清晰的條理將科學(xué)原理闡述得栩栩如生。

消防隊(duì)員 研究野火的科學(xué)家組成了一個(gè)“非常奇怪的領(lǐng)域”，珍妮絲?科恩說(shuō)道。在研究大氣科學(xué)的領(lǐng)域中，很多人都有著相似的背景，但大多都是林業(yè)工作者；研究的也不是物理學(xué)，而是生態(tài)學(xué)。他們研究世界并試圖尋找因果關(guān)系，當(dāng)你談?wù)撚?jì)算機(jī)流體力學(xué)模型時(shí)會(huì)在一定程度上讓他們感到困惑。每周都會(huì)有利用機(jī)器學(xué)習(xí)為火災(zāi)建模的人打電話給我，這個(gè)領(lǐng)域里有許多事物聚合在了一起

野火是否變得更加的極端或者頻繁了？還是說(shuō)二者兼而有之？

這其實(shí)存在年份與年份之間的差異。在一些年份里，野火的燃燒面積高于平均水平，而另一些年份里則低于平均水平。我們一般不會(huì)報(bào)道這些，這并不是頭條新聞內(nèi)容。但趨勢(shì)可以一次性持續(xù)幾十年。重要的是，即使你是在查閱全球平均溫度，要記住，這個(gè)數(shù)字可能在接下來(lái)50年會(huì)持續(xù)上升，但這并不意味著人類正在對(duì)氣候產(chǎn)生影響；這個(gè)數(shù)字也可能在接下來(lái)的50年保持不變，這也并不意味著我們沒(méi)有對(duì)氣候產(chǎn)生影響。這其中有很多的自然變異性，而人類正在加劇這一變異性。

至少通常看上去，這個(gè)世界似乎正四處燃燒。

我們之中幾乎所有現(xiàn)在尚未退休的人都只會(huì)生活在這氣候總體在變暖的時(shí)期。盡管這對(duì)個(gè)別火災(zāi)的影響會(huì)有不同，但確實(shí)會(huì)對(duì)野火火災(zāi)產(chǎn)生整體影響。例如，我們?cè)慷眠^(guò)地球高空急流向北移動(dòng)，并產(chǎn)生動(dòng)態(tài)影響。加利福尼亞州就曾遭遇過(guò)包括暗黑風(fēng)（Diablo winds）和魔鬼風(fēng)（Santa Ana winds）在內(nèi)的更多暴風(fēng)，這些暴風(fēng)出現(xiàn)時(shí)正值美國(guó)大盆地內(nèi)華達(dá)州境內(nèi)上空有高氣壓，這會(huì)將空氣向大海推擠，在山脈和沿海范圍形成這些暴風(fēng)。但隨著這些高空急流向北移動(dòng)，可以預(yù)言我們?cè)谖磥?lái)不會(huì)再遇到這么多暴風(fēng)。此外，當(dāng)我們談?wù)撘盎鸹馂?zāi)時(shí)，絕大多數(shù)探討的都是冪律分布現(xiàn)象，只有百分之幾的野火火災(zāi)會(huì)燃燒超過(guò)100公頃，而這些少數(shù)派燒毀的面積占總燒毀面積的85%以上。所以我們真的討論的是少數(shù)極端事件。

那我們是否知道是什么觸發(fā)了這些極端事件呢？

原因通常會(huì)落在頻譜的兩側(cè)末尾，一端是由風(fēng)驅(qū)動(dòng)的野火，即強(qiáng)風(fēng)將野火向下坡方向推動(dòng)，另一端則是由于天氣干燥炎熱，但風(fēng)力弱且風(fēng)向可能是自海向陸。如果野火在某個(gè)機(jī)緣巧合的位置被點(diǎn)燃，比如在峽谷的底部，那么野火就會(huì)開(kāi)始燃燒并釋放能量，在其上空形成一股向上漂浮的空氣，這會(huì)將周圍空氣拽向此處，讓火焰燃燒得更加旺盛，并將火勢(shì)向前推動(dòng)，制造更強(qiáng)的羽流。這種內(nèi)部動(dòng)態(tài)反饋回路可以讓火勢(shì)快速往山上蔓延。所以這常常會(huì)形成兩種極端情況。

當(dāng)我們研究到這些極端情況時(shí)，它們通常是潛在火災(zāi)易感性的——我討厭這個(gè)術(shù)語(yǔ)——“完美風(fēng)暴”。這可能是一個(gè)持續(xù)的干旱期，遇上剛好能夠擴(kuò)大火勢(shì)的當(dāng)?shù)貧夂蚰Ｊ健?020年，整個(gè)西南地區(qū)都存在較高的蒸汽壓虧缺，然后禍不單行地出現(xiàn)了偶然點(diǎn)火。在加州東北角，火災(zāi)則通常是由雷暴泄流引起的。

但當(dāng)我們研究氣候歷史的時(shí)候，我們能夠鑒定出引發(fā)野火的模式有哪些。在我所居住的科羅拉多，能引發(fā)野火的氣候模式就有著相似的特性。這里在過(guò)去發(fā)生過(guò)的大事件莫過(guò)于非季節(jié)性下坡風(fēng)：風(fēng)自西北部來(lái)，穿過(guò)落基山，由此會(huì)產(chǎn)生有意思的重力波動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象，這會(huì)驅(qū)動(dòng)著風(fēng)順著東面山坡而下，達(dá)到時(shí)速90至100英里?？屏_拉多的氣候模式讓這樣的風(fēng)力事件通常發(fā)生在11月和12月，但如果發(fā)生在7月，遇上正值野火火災(zāi)季節(jié)也就是當(dāng)?shù)亍耙稽c(diǎn)就著”，那么一?；鹦?，不論來(lái)自閃電還是人為，我們都會(huì)遭遇災(zāi)難性的火災(zāi)。

最近我讀到名為“火積云風(fēng)暴”（pyroCb）的現(xiàn)象，那是什么現(xiàn)象呢？

當(dāng)火通過(guò)植被燃燒，釋放的熱量與水蒸氣（水的氣體形態(tài)）會(huì)進(jìn)入上空，這讓上空的空氣相較于區(qū)域外的氣體更易上升，上升后產(chǎn)生一種“火流”（ fire flow）。如果火流足夠潮濕且火勢(shì)足夠強(qiáng)盛，那么就會(huì)促使其達(dá)到能夠擴(kuò)散并冷卻的一個(gè)位點(diǎn)，引起空氣中的水蒸氣凝結(jié)形成火焰上方的云層，這被稱為火積云。

就像近年不列顛哥倫比亞省的大火一樣，如果火勢(shì)足夠強(qiáng)，那么就能驅(qū)動(dòng)火積云向上進(jìn)入大氣層，形成冰粒，甚至還能再向上進(jìn)入平流層，形成深厚積云，一路越過(guò)噴氣式飛機(jī)飛行的地方，產(chǎn)生的這些煙流上升到空氣快速向東移動(dòng)的位置。這有可能形成能夠產(chǎn)生煙霧的羽流，產(chǎn)生的煙霧會(huì)下降到東海岸的某處。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這會(huì)有問(wèn)題，因?yàn)榛鸱e云和冰粒的產(chǎn)生會(huì)轉(zhuǎn)為降水，落下并蒸發(fā)，形成陣風(fēng)鋒。陣風(fēng)鋒可以改變風(fēng)向，火勢(shì)就可能突然掉頭轉(zhuǎn)向消防隊(duì)員。這與野火火災(zāi)引起的大量死亡事件有關(guān)，包括2013年在亞利桑那州發(fā)生的亞內(nèi)爾山火災(zāi)。

火災(zāi)形成專屬的氣候系統(tǒng)意味著什么呢？

盡管這個(gè)話題主要是在討論極端氣候時(shí)會(huì)被提及，但事實(shí)上即便是一個(gè)小型的草地起火也會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生影響。舉例來(lái)說(shuō)，如果你從勻質(zhì)燃料中起燃火焰，即使沿著直線方向點(diǎn)燃，均勻的風(fēng)也在推動(dòng)著火焰前進(jìn)，但火勢(shì)并不會(huì)沿著筆直的方向前進(jìn)，而是會(huì)下彎形成一個(gè)橢圓形。這一現(xiàn)象產(chǎn)生是由于對(duì)流的本質(zhì)：比起沿著直線上升，火勢(shì)更容易蹋下形成柱形。所以這真的是火焰行為的基本特質(zhì)。

但這個(gè)術(shù)語(yǔ)也會(huì)在我們討論極端事件時(shí)出現(xiàn)，在這些事件中風(fēng)推著羽流攀升得比火焰本身更快。在這些大型羽流驅(qū)動(dòng)的事件中，我們測(cè)量出火內(nèi)的風(fēng)速超過(guò)每小時(shí)100英里。這些擴(kuò)散火勢(shì)的風(fēng)完全是由火焰本身產(chǎn)生，我們將其稱為“火引風(fēng)”，這些風(fēng)能夠比火焰周圍的風(fēng)強(qiáng)十倍及以上，能夠連腰折斷粗壯的大樹(shù)，能夠?qū)?shù)從地上連根拔起。

再給我們多講講“火焰龍卷風(fēng)”或者“火龍卷”吧。

它們也被稱為“火旋風(fēng)”。我已經(jīng)能模擬出其中的一部分，例如幾年前在加利福尼亞州雷丁郊外的卡爾火災(zāi)。那是一個(gè)風(fēng)速超過(guò)每小時(shí)100英里的巨型火旋風(fēng)，其形成源于來(lái)自西部沿海區(qū)域的風(fēng)一路向下，抵達(dá)位于薩克拉門托山谷頂部的雷丁，與朝著山谷北部向上過(guò)來(lái)的風(fēng)交匯，形成一個(gè)風(fēng)從四面八方而來(lái)的剪切帶。當(dāng)山火經(jīng)過(guò)此處時(shí)，剪切帶將旋渦的方向轉(zhuǎn)為垂直向，并形成持久、極為強(qiáng)勢(shì)的火旋風(fēng)，并在穿過(guò)雷丁鎮(zhèn)時(shí)，持續(xù)蔓延了好幾分鐘，造成了巨大的破壞。所以，這就是另一種完全由因火而生的風(fēng)所造成的現(xiàn)象。

您能預(yù)測(cè)諸如火旋風(fēng)一類的特異現(xiàn)象可能會(huì)在何時(shí)何地發(fā)生嗎？

我們能預(yù)測(cè)很多這類火災(zāi)現(xiàn)象，諸如火旋風(fēng)，有時(shí)候一對(duì)旋轉(zhuǎn)的火柱朝向火焰前鋒傾斜，它們相遇的位置能夠加速或者減緩彼此之間的火焰。當(dāng)直升機(jī)越過(guò)此間的高壓帶，有時(shí)會(huì)遭遇下降氣流，會(huì)讓飛機(jī)下落100英尺左右，這非常危險(xiǎn)，因?yàn)檫@個(gè)起點(diǎn)位置并不高。這種突然的下降就是由于火引風(fēng)造成的，這能被我們的模型捕捉到。能夠?qū)崿F(xiàn)這一現(xiàn)象的捕捉非常復(fù)雜，需要專業(yè)人士完成，但這能讓風(fēng)向改變預(yù)測(cè)以及后續(xù)事件進(jìn)展預(yù)判等這些非常了不起的事成為可能。我認(rèn)為在未來(lái)十年內(nèi)，我們應(yīng)該能夠預(yù)測(cè)火旋風(fēng)可能形成的位置。

讓我們回到這些極端野火火災(zāi)事件和全球氣候改變之間的聯(lián)系，您還有什么其他要補(bǔ)充的嗎？

每當(dāng)發(fā)生大火時(shí)，人們要么說(shuō)，“哦，這是燃料堆積造成的”，或者說(shuō)，“這是氣候變化引起的”，但其實(shí)火災(zāi)的發(fā)生是由于各種因素齊頭并進(jìn)，其中一部分因素會(huì)以相較于其他因素更慢的周期發(fā)生變化。當(dāng)我們將其拆解開(kāi)來(lái)探究這些變化速度較慢的因素，我們發(fā)現(xiàn)其中這些因素某些特定方面會(huì)受到氣候的影響，例如樹(shù)冠含水量。樹(shù)冠會(huì)受到諸如干旱蟲(chóng)害與季節(jié)性變化等變化緩慢事件的影響。這些事件能夠影響特定類型的火災(zāi)，而對(duì)于其他的則影響甚微。要將火災(zāi)行為歸因于氣候其實(shí)是因“災(zāi)”而異的。

我們必須要注意到，氣候模式是隨著時(shí)間發(fā)生了變化的。當(dāng)我的同事安德烈?普瑞因（Andreas Prein）研究下坡風(fēng)事件的歷史記錄時(shí)發(fā)現(xiàn)，在過(guò)去50年間，這些事件有上升的趨勢(shì)。這意味著如果你住在溫哥華、華盛頓或俄勒岡州，你也許會(huì)經(jīng)歷更多這樣的下坡風(fēng)事件。我們還必須要考慮氣候尤其是干燥氣候，如果下坡風(fēng)事件的發(fā)生正好與干旱期重疊，也就是如果夏日氣候延遲進(jìn)入到秋季，再遇上下坡風(fēng)事件，那么我們也許會(huì)遇到更多的極端火災(zāi)事件，就像去年俄勒岡州和華盛頓州發(fā)生的火災(zāi)一樣。這些不同尺度的事件如何會(huì)聚集在一起并在不同地區(qū)制造出極端火災(zāi)，這確實(shí)很復(fù)雜，而不像“世界正變得越來(lái)越熱”或“世界正變得越來(lái)越干燥”說(shuō)得那么簡(jiǎn)單。

我曾讀到，當(dāng)火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧開(kāi)始阻隔陽(yáng)光，溫度會(huì)出現(xiàn)下降的情況，請(qǐng)問(wèn)這個(gè)現(xiàn)象明顯嗎？

是的?；馂?zāi)產(chǎn)生的煙霧能夠彌漫擴(kuò)散得很遠(yuǎn)。我記得2002年科羅拉多海曼火災(zāi)期間，有一股由下坡風(fēng)事件產(chǎn)生的煙流深入到大氣層，強(qiáng)風(fēng)將這一煙流拉扯著橫跨科羅拉多東部，在這一煙流影響下，溫度下降約12攝氏度，所以煙流下方溫度更涼快，而這毫無(wú)疑問(wèn)對(duì)天氣產(chǎn)生了影響。因此，這能成為占主導(dǎo)地位的地區(qū)氣候因素。

2018年不列顛哥倫比亞省大火產(chǎn)生的煙流持續(xù)時(shí)間如此之長(zhǎng)，以至于當(dāng)?shù)鼐用衤暦Q發(fā)現(xiàn)煙流下方的農(nóng)作物減產(chǎn)現(xiàn)象。由此可見(jiàn)，持續(xù)燃燒的深火可能會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)貐^(qū)域氣候產(chǎn)生擾動(dòng)，不僅影響身邊風(fēng)的氣候，還影響入口的食物。

計(jì)劃火燒（以可控方式、人為刻意點(diǎn)燃的火）作為減輕野火潛在危害的應(yīng)對(duì)策略，其重要性如何呢？

生態(tài)系統(tǒng)中，火災(zāi)是一種自然干預(yù)，對(duì)于自然而言是有益處的，而計(jì)劃火燒是用于減少生態(tài)系統(tǒng)中的可燃物。我們需要學(xué)會(huì)當(dāng)看向窗外、看見(jiàn)煙流時(shí)說(shuō)，“這是一場(chǎng)有益處的火災(zāi)，正對(duì)窗外之景做著有益處的事情”。我們不喜歡某些火災(zāi)，因?yàn)樗鼈儗?duì)我們的城市、社區(qū)和荒野產(chǎn)生影響。但這些火災(zāi)中的許多都服從于一個(gè)好的目的，但伴隨它們而來(lái)的也有風(fēng)險(xiǎn)。在科羅拉多就曾發(fā)生過(guò)后來(lái)我們失去控制的計(jì)劃火燒。這并不罕見(jiàn)，但卻害死了居民，并且阻礙了計(jì)劃火燒這一工具的使用，讓土地管理者退而求助其他那些也許更笨拙、效果更差的工具，例如機(jī)械疏伐。

人們想要更多地使用機(jī)械疏伐，但我認(rèn)為這作為一種解決方案被過(guò)分夸大了。2018年加州天堂鎮(zhèn)營(yíng)地大火是一場(chǎng)極具破壞性的火災(zāi)，造成死亡人數(shù)超過(guò)85人。在這一案例中，火勢(shì)沿著之前火災(zāi)留下的火疤再橫掃了一次，因?yàn)楫?dāng)?shù)貧夂蚰Ｊ降脑颍鸢坛闪朔浅６囡L(fēng)的位點(diǎn)。營(yíng)地大火在早期主要沿著草地蔓延，那里有之前火災(zāi)留下的火疤。所以我們不能將每場(chǎng)災(zāi)難性的火災(zāi)都?xì)w因于機(jī)械疏伐做得還不夠多。

作為一名科學(xué)家，您想極盡可能去了解更多關(guān)于這些復(fù)雜系統(tǒng)的信息，但顯然，決策制定者和政治家們也有工作要做。科學(xué)家與決策者之間應(yīng)該發(fā)生怎樣的相互作用，從而減輕這些火災(zāi)造成的危害呢？

在我們的聯(lián)邦政府中，有許多機(jī)構(gòu)都與火災(zāi)有利害關(guān)系，但沒(méi)有哪個(gè)單獨(dú)的機(jī)構(gòu)能夠控制火災(zāi)。私營(yíng)部門在新工具引進(jìn)與新事物嘗試方面做了大量的工作，但現(xiàn)在我們沉溺于新工具，每一個(gè)新工具都被信誓旦旦地保證說(shuō)具有創(chuàng)新性、能解決火災(zāi)問(wèn)題。如今資金滿天飛，當(dāng)下時(shí)代有趣又紛紛擾擾。于我而言，野火火災(zāi)顯然就是氣候問(wèn)題和物理學(xué)問(wèn)題，但大多政策是運(yùn)用已經(jīng)過(guò)時(shí)的模型來(lái)制定的。通過(guò)我們已有的工具，我們應(yīng)該能夠?qū)χT如計(jì)劃火燒等做出更好的預(yù)測(cè)。許多人都會(huì)說(shuō)這類問(wèn)題并非是技術(shù)的缺乏，而是在于諸如政策和監(jiān)管等其他因素。而政治文化比技術(shù)更具挑戰(zhàn)性。

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