“東方之星”的氣候變化故事

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，在湖北省荊州市監利縣長江大馬洲水道翻沉，造成442人死亡（圖1）。事件發生后，國務院成立了由來自國家安全生產監督管理總局、工業和信息化部、公安部、監察部、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、法律等多領域專家參加的調查組。經過近7個月的調查，最終認定“東方之星”號客輪翻沉事件是一起由突發罕見的強對流天氣——颮線伴有下擊暴流——帶來的強風暴雨襲擊導致的特別重大災難性事件。調查報告中所提到的兩種天氣現象——颮線和下擊暴流，特別是后者，不但廣大公眾可能是第一次聽說，即便是專業氣象人員，也大多只是從研究論文中對其略知一二。

下擊暴流與颮線及人們所熟知的龍卷風在發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、時間短和發展快的特點，難以被目前絕大多數國家的氣象觀測網所捕捉到，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生發展的認識和預報，但伴隨著雷暴云所出現的局部性強下沉氣流——下擊暴流則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。

下擊暴流，顧名思義是指強對流天氣過程中冷空氣快速向下宣泄的突發過程。與龍卷風大量吸取周邊空氣完全相反，下擊暴流如同一只灌滿水的氣球在底部戳破時所看到的現象，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）。

美國對下擊暴流的監測和研究相對比較先進。據不完全統計，上世紀七八十年代期間，美國民航平均每年就有高達25人死于由下擊暴流引發的各類航空事故，美國航空史上有3次死亡人數超過100人的空難最后也被認定為與下擊暴流有關。最著名的下擊暴流事件發生在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擊暴流最強的風速為每秒57米（約為蒲氏風力17級），陣風峰值很可能已經超過每秒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，專門針對下擊暴流等短時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，使得美國航空業受下擊暴流的威脅顯著降低，與之相關的空難死亡人數已經下降到零。但是，由于下擊暴流的特點，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，對下擊暴流進行預報還需要假以時日。

此次“東方之星”失事原因的確認，為下擊暴流的危害敲響了警鐘。事實上，下擊暴流對其他行業的影響并不低于航空業。以美國為例，雖然龍卷風和下擊暴流所帶來的災難性風災每年都會給北美東部森林造成數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，大的下擊暴流卻可以對成千上萬公頃森林造成影響（圖3）。

過去的30多年來，科學家們不斷發出警告，正在發生的全球氣候變化已經并將從根本上改變地球大氣的原有狀態。由于下擊暴流、颮線和龍卷風的發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，未來發生類似下擊暴流的極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，盡可能地減少突發災害所造成的人員和財產損失。