極端天氣：我們?nèi)绾蚊鎸?/h1>
2019-03-26 08:21:48陳星
知識就是力量 2019年3期
極端天氣是什么
極端天氣又被稱為極端天氣氣候事件，是指那些在特定的區(qū)域和時間內(nèi)發(fā)生的極其少見的，對生命、財產(chǎn)和社會可能造成巨大危害和損失的異常天氣現(xiàn)象或天氣事件。與人們通常所期望的風(fēng)調(diào)雨順不同，極端天氣往往伴隨的是遠(yuǎn)超出正常范圍的降水、氣溫、大風(fēng)等。
常見的極端天氣有臺風(fēng)、暴雨、熱浪、寒潮、龍卷風(fēng)、冰雹、閃電、雪暴、干旱、洪澇、大霧等。從發(fā)生概率來講，相對于可大量觀測到的天氣而言，極端天氣事件的發(fā)生概率一般不超過5%。如果某個類型的極端天氣持續(xù)時間較長，比如一個月、一個季節(jié)，就被稱作極端氣候事件（如某一區(qū)域長時間降水極少形成的干旱）。
全球平均氣溫的上升導(dǎo)致極端天氣多發(fā)，夏天更熱，冬天更冷;與此同時全球大氣運行現(xiàn)象也出現(xiàn)變化，比如臺風(fēng)的發(fā)生頻率、強度和移動路徑都發(fā)生了改變，這給人們的生產(chǎn)和生活造成了很大影響。有關(guān)資料分析顯示，自1950年以來，全球的極端天氣出現(xiàn)頻率都在增加，特別是近10年來嚴(yán)寒冰凍天氣的發(fā)生頻率呈明顯上升趨勢。
?2008年1月16日中國南方暴雪中的城市（攝影 / 陳星）
?2011年2月美國中部勞倫斯暴雪過后（攝影 / 陳星）
?人類活動對自然環(huán)境的破壞
2008年以來，冬季強冷空氣活動頻繁，暴雪、冰凍等災(zāi)害性天氣幾乎每年都在世界各地發(fā)生。2008年1月中國南方發(fā)生罕見的冰凍災(zāi)害性天氣，此后幾乎每年冬季都有嚴(yán)寒暴雪天氣發(fā)生;美國中東部也頻繁出現(xiàn)暴雪天氣。
2018年，整個北半球“高燒”不退，極端高溫?zé)崂耸录黾?，中國?jīng)歷了有記錄以來最熱的夏天，中央氣象臺史上首次連續(xù)33天發(fā)布高溫預(yù)警;這一年，先后有4個強臺風(fēng)登陸中國，全國汛期極端強降水事件增加，城市洪澇災(zāi)害風(fēng)險增大。
極端天氣從哪來
為什么在全球氣候變暖的大背景下，極端天氣事件會增加？極端高溫?zé)崂顺霈F(xiàn)的同時，為什么還會出現(xiàn)極端嚴(yán)寒和強降雪、強降溫天氣？全球變暖到底有著怎樣的具體內(nèi)涵和系統(tǒng)影響？要回答這些問題，需要認(rèn)識氣候變化的規(guī)律和事實。
地球氣候的歷史表明，氣候的冷暖變化有其自然規(guī)律，在寒冷和溫暖氣候背景下都會有不同的極端天氣發(fā)生。影響地球氣候變化的最根本原因是太陽輻射，以及地球軌道參數(shù)變化造成的太陽輻射在地球上的分布差異及變化。
同時，地球系統(tǒng)內(nèi)部各個圈層的相互作用也可能引起天氣和氣候異常。我們知道，地球系統(tǒng)包括五個自然圈層：大氣圈、巖石圈、水（海洋）圈、冰雪圈和生物圈。上述這些圈層的相互作用、反饋過程以及人類活動，對地球天氣和氣候的變化都具有重要作用。
決定地球氣候穩(wěn)定態(tài)的最基本機制是：赤道受到很強的太陽輻射的加熱，多余的熱量通過大氣和海洋環(huán)流被輸送到遠(yuǎn)離赤道的受太陽輻射較小的地方（也就是高緯度和極地地區(qū)），使得這些地區(qū)和赤道地區(qū)的溫差減小，并維持在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，形成特定的大氣環(huán)流系統(tǒng)。
但是，除了緯度因素以外，地球表面的組成非常復(fù)雜，海洋、山脈、沙漠、森林、草原、城市等都表現(xiàn)出不同的熱力和動力特性，使得太陽輻射對地表的加熱極不均勻，從而形成更為復(fù)雜的局地大氣環(huán)流。各種天氣就是在這樣的背景下形成的，而極端天氣也是這些復(fù)雜因素共同作用的結(jié)果。
在這種復(fù)雜背景下，加之人類活動對地球環(huán)境的改變，例如溫室氣體的人為排放、土地利用對地球表面特征的改變（如森林砍伐、沙漠化、城市化等），地球的大氣環(huán)流系統(tǒng)也隨之發(fā)生了變化，最終導(dǎo)致異常和極端天氣的發(fā)生。
例如，2018年2月北極圈遭極端暖流入侵，出現(xiàn)罕見的升溫，就是因為中緯度環(huán)流系統(tǒng)異常強大，將暖空氣輸送到北極圈內(nèi)，造成了短時間的氣溫異常升高;緊接著，3月寒流又橫掃歐洲多國，致60余人遇難。這種“暖”和“冷”的巨大反差正是由大氣環(huán)流異常造成的，而這種異常反映了中低緯度的暖空氣與極地的冷空氣在強度和空間上的“對抗”，這也是許多極端天氣和氣候發(fā)生的基本機制之一。右側(cè)的北半球大氣環(huán)流演變示意圖就是大氣環(huán)流變化的兩種形態(tài)。全球變暖則可能加劇后一環(huán)流型出現(xiàn)的頻率和強度，而使高低緯度地區(qū)的冷暖變化加劇。
?北半球大氣環(huán)流演變示意圖。上圖：非異常氣候時，氣流平直，不利于南北氣流的交換，保持南暖北冷的基本格局;下圖：氣候異常使氣流在經(jīng)線方向的交換加強，有利于南北冷暖氣流交換，此時中低緯度的暖空氣可以長驅(qū)直入到本應(yīng)較為寒冷的高緯度和極圈，造成異常升溫;與此同時，極地冷空氣也可大舉南下，造成中緯度地區(qū)的嚴(yán)寒降溫
? 2017年12月美國加利福尼亞州因圣安娜風(fēng)（干熱風(fēng)）引起的山火（攝影 / 柳杰琪）
? 山火后一片焦土（攝影 / 柳杰琪）
全球變暖增強了冷暖氣團之間的對比，并激發(fā)了更強烈的大氣水平和垂直運動，總體上來說還會增加海陸、不同地表之間的熱力差異，增加海洋湖泊等水體的水汽蒸發(fā)，使大氣中水汽含量增加，進而有利于形成降水。而大氣中水汽凝結(jié)時釋放出的大量潛熱則有助于增強大氣的不穩(wěn)定性和強對流，進而促進強烈天氣現(xiàn)象的發(fā)生。
全球變暖還可能使區(qū)域性極端天氣加劇。如2018年11月，由于受前期高溫少雨影響，美國加利福尼亞州爆發(fā)山火，這場山火刷新了全美山火致死和毀壞程度紀(jì)錄，這就與大氣環(huán)流的劇烈變化有關(guān)。雖然美國加利福尼亞州所處地區(qū)的氣象條件本就極易發(fā)生山火，但是全球氣候變化可能會進一步強化這些條件，更易于極端天氣的發(fā)生。
因此，全球變暖是許多極端天氣發(fā)生的重要原因之一。有關(guān)資料分析已經(jīng)表明，全球變暖可能導(dǎo)致中國強降水、高溫?zé)崂恕⑴_風(fēng)強度和登陸頻率增加，同時冬季嚴(yán)寒暴雪等極端天氣強度和頻率也會增加。
由此可見，地球天氣形成的各因素的變化都可能引起極端天氣的發(fā)生。更為重要的是，除了自然因子的變化外，人類活動造成的對地球環(huán)境的改變增加了天氣變化的不確定性，有可能放大自然變化過程中的某些異常，從而使極端天氣事件增加。
極端天氣如何面對
一方面，我們要認(rèn)識到極端天氣現(xiàn)象是一種自然現(xiàn)象，需要客觀面對。雖然目前人類對氣候變化與極端天氣之間關(guān)系的認(rèn)識還是有限的，但隨著科學(xué)研究和探測技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們在大量觀測資料的基礎(chǔ)上進行深入的研究，可以較好地揭示極端天氣發(fā)生的機制，做出有效的預(yù)警和預(yù)報。
另一方面，我們也要意識到人類活動可能產(chǎn)生的潛在影響，努力減緩氣候變暖趨勢。如盡可能減少溫室氣體排放，合理利用土地資源，減少對地球自然植被的破壞;科學(xué)規(guī)劃城市用地面積和布局，降低城市的熱島效應(yīng)。此外，我們還應(yīng)增強減災(zāi)意識，健全各種應(yīng)急與預(yù)防體系，做好各種極端天氣的應(yīng)對措施，最大限度地減少極端天氣造成的各種災(zāi)害損失。
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常見的極端天氣有臺風(fēng)、暴雨、熱浪、寒潮、龍卷風(fēng)、冰雹、閃電、雪暴、干旱、洪澇、大霧等。從發(fā)生概率來講，相對于可大量觀測到的天氣而言，極端天氣事件的發(fā)生概率一般不超過5%。如果某個類型的極端天氣持續(xù)時間較長，比如一個月、一個季節(jié)，就被稱作極端氣候事件（如某一區(qū)域長時間降水極少形成的干旱）。
全球平均氣溫的上升導(dǎo)致極端天氣多發(fā)，夏天更熱，冬天更冷;與此同時全球大氣運行現(xiàn)象也出現(xiàn)變化，比如臺風(fēng)的發(fā)生頻率、強度和移動路徑都發(fā)生了改變，這給人們的生產(chǎn)和生活造成了很大影響。有關(guān)資料分析顯示，自1950年以來，全球的極端天氣出現(xiàn)頻率都在增加，特別是近10年來嚴(yán)寒冰凍天氣的發(fā)生頻率呈明顯上升趨勢。
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?北半球大氣環(huán)流演變示意圖。上圖：非異常氣候時，氣流平直，不利于南北氣流的交換，保持南暖北冷的基本格局;下圖：氣候異常使氣流在經(jīng)線方向的交換加強，有利于南北冷暖氣流交換，此時中低緯度的暖空氣可以長驅(qū)直入到本應(yīng)較為寒冷的高緯度和極圈，造成異常升溫;與此同時，極地冷空氣也可大舉南下，造成中緯度地區(qū)的嚴(yán)寒降溫
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由此可見，地球天氣形成的各因素的變化都可能引起極端天氣的發(fā)生。更為重要的是，除了自然因子的變化外，人類活動造成的對地球環(huán)境的改變增加了天氣變化的不確定性，有可能放大自然變化過程中的某些異常，從而使極端天氣事件增加。
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另一方面，我們也要意識到人類活動可能產(chǎn)生的潛在影響，努力減緩氣候變暖趨勢。如盡可能減少溫室氣體排放，合理利用土地資源，減少對地球自然植被的破壞;科學(xué)規(guī)劃城市用地面積和布局，降低城市的熱島效應(yīng)。此外，我們還應(yīng)增強減災(zāi)意識，健全各種應(yīng)急與預(yù)防體系，做好各種極端天氣的應(yīng)對措施，最大限度地減少極端天氣造成的各種災(zāi)害損失。
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