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为什么极端天气这么多?


发布时间:2009-11-25 23:07:12   文章来源:jiaxingweb   浏览:[  ]

         

        冷!中国中东部许多地区,12月24日集体刷新入冬以来最低气温纪录;俄罗斯,笼罩在1938年以来的最强寒流之中,近10天来至少88人被冻死;蒙古国首都乌兰巴托,白天最高气温接近零下30摄氏度。

  这个冬天特别冷?是的,寒冬才刚刚开始。气象专家告诉我们,今年包括美国东部在内的全球多地都将度过一个“异常”寒冷的冬天。

  全球不是正在变暖吗?每一次冷空气来袭时,人们都忍不住发问。没错,变暖已是不争的事实,我们不能以冬天的严寒来否定全球变暖。寒冬是这一年的这一季,而变暖是地球正在经历的长期性趋势。极端的冷暖也恰恰是全球变暖下我们见证的更加频繁的极端天气事件。

  那么,这一季为何如此之冷?美国“大气和环境研究”机构负责季节预测的专家朱达·科恩介绍说,实际上10月份西伯利亚地区的强降雪就拉开了今年严冬的“序幕”。强降雪会影响极地急速运动气流(又称喷射气流)的走向。冰雪覆盖的西伯利亚地区上空形成强冷空气,使得喷射气流“跑偏”,这就好比河流中突遇大石。

  喷射气流改道,其波动过程中产生的能量进入大气同温层,使得北极地区气温稍升。这又反过来会削弱喷射气流,促使其向低纬度移动,将冷空气带向北半球的更广泛地区。这一历程被称作“负相位的北极涛动”,美国拉特格斯大学气候学家戴维·罗宾逊介绍说,此时尤其有利于形成风暴系统。

  与晦涩的气象学名词相比,北极海冰融化与寒冬的关联也许更容易理解。世界气象组织的最新报告显示,北极附近冰层覆盖面积“创纪录新低”,今年3月至9月融化海冰面积多达1183万平方公里,大于美国国土面积。

  海冰融化直接导致北极海域裸露出了大片的水域。深色系的海水显然比雪白的海冰更加吸热,因此北极海域上空的空气也变得更加温暖。裸露的水域会比冰冻时蒸发更快,而温暖的空气也能藏匿更多水分。富含水分的空气移动到西伯利亚地区,导致了强降雪。

  与此同时,科恩等气象学家认为,北极地区的温暖空气也会从一定程度上减缓喷射气流,使其向南移动。他们认为,美国大陆今夏的大面积干旱以及今冬的超级严寒都与此有关系。

  总体看,北美、欧亚这几年的严寒,未能改变全球变暖的总趋势。世界气象组织报告显示,在全球最热年份榜单上,前13位都出现在过去15年中。人类正处于极端天气的适应期,除了严寒,还会遭遇炎热的酷暑、狂暴的飓风、滔滔的洪水等。

  专家释疑

  冷空气强度大是因为来自北冰洋冷源地区的冷空气,蓄满西伯利亚地区这个“冷池子”

  近一个月以来,我国遭遇数轮冷空气侵袭,部分地区出现剧烈降温和雨雪等天气,公众普遍感觉“这个冬天有点冷”。冷空气源自哪里又为何频袭我国?几次寒潮过程呈现出了哪些特点?接下来一段时间天气形势又将如何发展?日前,中央气象台首席预报员何立富接受中国气象网与新华网联合访谈,为读者答疑释惑。

  记者:今年入冬以来,我们经常能听到中央气象台发布“强冷空气入侵我国”这样的预报,广大公众也确实普遍感觉今年冬天特别冷。请问入冬以来强冷空气总体情况如何?

  何立富:最近一个月以来公众普遍感觉天气比较寒冷,这与我们的观测结果确实是吻合的,据实况监测,我国大部尤其是东部地区气温比常年同期平均偏低1至2摄氏度,华北、黄淮、东北地区则偏低2至4摄氏度,部分地区偏低6摄氏度,所以和常年相比会感觉比较冷。

  进入11月以来,影响我国的冷空气活动较为活跃。11月初至今,全国范围有七次中等强度以上的冷空气活动,中央气象台针对其中三次强冷空气过程发布了寒潮预警,分别是11月1日至3日,12月9日至11日,12月20日至24日。这三次冷空气过程一次比一次强,第一次过程给华北黄淮带来了初雪天气,第二次导致长江以北地区气温大幅下降,近期这次冷空气影响范围更广,全国大部尤其是中东部地区气温大幅下降,一些地方最低温度突破了历史记录极值。

  与往年同期相比,近期影响我国的冷空气过程次数并未明显偏多,但强度偏强,尤其是刚刚提到的三次全国范围的寒潮过程。

  记者:这些影响我国的冷空气起源在哪里?为什么有些是“弱冷空气”,有些又是“强冷空气”,是什么导致冷空气有强弱之分?

  何立富:影响我国的冷空气大多数起源西西伯利亚和中西伯利亚地区。前面说到的七次冷空气过程中有四次起源于中西伯利亚,影响我国相对偏北和偏东的地区,尤其是华北和东北;另外三次冷空气过程路径偏西,从新疆地区开始沿西北向东南方向侵袭给我国带来大范围大风和降温天气。

  至于冷空气为什么有强弱之分,我们可以把西伯利亚地区看成是一个“冷池子”,里面不断蓄着来自北冰洋冷源地区的冷空气。一旦冷空气蓄满就会倾泻而出,强度自然就强;若冷空气汇集不足,此时又在偏北气流引导下向南爆发,势力就会弱一些。

  记者:12月20日开始的这次寒潮过程威力不小,给多地带来了剧烈降温,尤其24日早晨有不少城市气温创新低,请您介绍一下具体情况以及这次寒潮的特点。

  何立富:这次全国大部地区出现的寒潮天气过程导致多地出现了剧烈降温和雨雪大风等天气,具有降温幅度大、最低气温突破历史记录极值多、雨雪范围广、北方雪灾重等特点。

  受降温影响,西北、内蒙古、东北、华北、黄淮、江淮及江南、华南北部等地出现入冬以来的最低气温。今日(24日)早晨,内蒙古、河北、北京、山东等地共21个气象观测站突破建站以来12月气象记录最低值,河北围场(零下32.3摄氏度)、赤诚(零下29.0摄氏度)、山东牟平(零下19.8摄氏度)等地突破建站以来冬季的气象记录最低值。

  此外,受强降雪和大风影响,新疆和内蒙古地区出现了雪灾。

 

极端天气“扎堆” 全球变暖或为主因

 

 目前的极端天气主要还是可以从全球变暖找到原因:全球变暖导致平均温度上升,导致天气极端化,夏天更热,冬天更冷;当全球变暖达到一定程度之后,它就会导致大气环流发生改变,导致西南季风和台风的迁移路径发生改变,(这些)都是可以从全球变暖的角度找到原因。

  【解说】广东省气象局首席专家、广东省气候中心研究员杜尧东告诉记者,全球变暖的速率在高纬度地区和中低纬度地区并不均匀,高纬度地区比中低纬度地区升温更加强烈,这影响了大气环流的正常运行,从而容易引发更多极端天气。

  【同期】广东省气象局首席专家、广东省气候中心研究员 杜尧东

  全球平均温度的升高,并不是均匀性的。在北半球来说,高纬度地区和中低纬度地区的升温是不同的。高纬度地区比中低纬度地区升温更加强烈,这样就导致中高纬地区径向环流有所减弱,中高纬地区的西风基本流减速。而西风基本流一旦减速,中高纬地区的“槽”和“脊”移动就会减慢,并且长时间控制某一地区,导致极端天气、气候事件发生。

  【解说】根据气象学者研究,人类不合理的活动也是极端天气多发的原因之一。

  【同期】中国科学院广州地球化学研究所研究员、气象专家 匡耀求

  城市的暴雨和洪涝灾害,除了全球变暖之外,还有城市本身的热岛效应,还有地表的覆盖发生变化,导致热量吸收量和散失量不平衡,导致区际城市热量比较多,产生热岛效应。热岛效应导致暴雨比较集中在城市区域。

  【解说】极端天气的增加将给人类社会带来怎样的冲击?专家认为,水利、农业、林业、能源、健康和旅游业等与气候关联度较大的行业将首当其冲。在世界经济发展不稳定性、不确定性上升的当下,极端天气的频发更为全球经济复苏带来更多变数。

  【同期】广东省气象局首席专家、广东省气候中心研究员 杜尧东

  以前主要是影响农业,现在可能是影响工业,还有城市用水和生态用水,所以是我们现在影响非常大的一个事件。

  【解说】以旅游业为例,极端天气会给旅游者造成多重障碍,导致人们不愿去旅游、不能去旅游、不敢去旅游。

  【同期】广东省气象局首席专家、广东省气候中心研究员 杜尧东

  极端天气事件的增多,也影响旅游的客流量,比如说,高温热浪、寒冷天气、干旱,主要是通过降低气候舒适度,导致人们不愿去旅游;大雾、雪灾主要通过阻断交通,导致人们不能去旅游;暴雨、洪水、热带气旋、局地强对流天气,常常危及人们的生命安全,导致人们不敢去旅游。

  【解说】此外,极端天气还会导致人居环境发生改变,加剧城市中心区的热岛效应、高温热浪、灰霾等现象,增加了多种疾病的发病率,从而威胁人体健康。

  杜尧东等气候专家相信,极端天气是地球对人类社会的“拷问”,其影响的严重性不仅取决于极端天气本身,还取决于承载体的暴露度和脆弱性。因此,管理灾害风险和适应气候变化主要是减少暴露度和脆弱性,并提高对各种潜在极端天气不利影响的应变和应对能力。

  【同期】广东省气象局首席专家、广东省气候中心研究员 杜尧东

  我们目前还无法控制极端天气,但至少可以减灾防灾,增加抗灾自救意识,建立完备的预警体系。

  【解说】专家也表示,在极端天气多发时代,无论是政府部门还是普通公众,都有责任尽最大努力提高防灾避险意识,把极端天气带来的损害减到最低。

 

 

天气走极端的直接原因是大气环流异常,大气环流为何异常还需要进一步的研究

  今年天气怎么了?为什么天气气候会如此频繁地“走极端”?

  国家气候中心首席专家任福民在接受记者采访时说,今年年初以来,不仅我国天气气候十分异常,在其他国家和地区,也出现了一些异常的天气气候状况。比如,今年5月以来,北半球南亚地区、中东地区、欧洲西部、北美洲东部以及俄罗斯中部等地普遍遭受高温袭击,印度、巴基斯坦最高气温接近50℃。

  “实际上,近些年来,伴随着全球气候变暖,全球范围内极端天气气候事件及其导致的严重灾害,都呈现增加的趋势。”任福民说。

  联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)2007年发布的第四次评估报告指出,过去50年中,强降水、高温热浪等极端天气气候事件,呈现不断增多增强的趋势,预计今后这种极端事件的出现将更加频繁。

  气象专家普遍认为,全球气候变暖使得地表气温升高,不仅蒸发到大气中的水汽总量增加了,而且水循环的速率也加快了。更多的降水在更短的时间内发生,强暴雨、强暴雪等极端降水事件以及局部洪涝出现的频率就可能增加,个别地区雷暴、冰雹等强对流天气也会增多。

  另外,由于气温升高,植物、土壤、湖泊和水库中的水分蒸发加快,导致一些地区容易遭受持久、严重的干旱。

  不过,任福民提醒说,“在全球气候变暖的大背景下,极端天气气候事件确实有增多增强的趋势,但不同的事件都有各自成因,不能把每一次极端天气气候事件都归咎于全球气候变化。”

  任福民认为,“从气象专业的角度来讲,每一次极端天气气候事件的直接原因,就是大气环流(大气大范围运动的状态)的异常。”例如,前些天的高温是由于暖性高压持续存在,使得中国及其他地区出现异常高温;南方暴雨的出现同样是由于环流异常,副热带高压相对偏南,南方大范围地区形成了有利于冷暖空气持续交汇的形势。

  与此同时,今年我国频繁发生的极端天气气候事件,可能与赤道中、东太平洋的海洋状况有一定关系。

  从2009年6月开始,赤道中、东太平洋出现厄尔尼诺现象海表温度大范围持续异常偏暖。今年3月以来,厄尔尼诺现象一直在减弱。中、东太平洋海温快速地由偏暖向偏冷方向转变,到6月份海温已下降至偏冷0.2℃。据世界气象组织预测,拉尼娜现象(赤道中、东太平洋海表温度大范围持续异常偏冷的现象)有可能在今后数月内发展。

  任福民说,厄尔尼诺和拉尼娜现象出现,总会带来一些气候的异常,主要是影响热带太平洋地区。对于其他地区肯定也会有影响,但影响程度有多大、影响形式怎么样,不确定性很大。

  “今年发生的极端天气气候事件和"厄尔尼诺"、"拉尼娜"及"北极涛动(北半球中纬度和高纬度气压此消彼长的一种跷跷板现象)"关系到底是怎样的,其影响到底有多大,专家的解释、看法还存在一些争议,目前还很难说清楚。”任福民说,“影响气候的因子太多,这些或许只是冰山一角。”

  杨贵名同样表示,他只能从大气环流的角度解释今年以来“比较少见的天气”,“为什么大气环流演变成这样,这是目前科学界还在研究的问题,没有研究透。”

  为何会预报不准

  预报节目只有几分钟,但作出预报结论有一个复杂的过程,每个环节都存在不确定性,极端天气带来更大的挑战

  5月7日遭遇历史最强暴雨袭击后,一些广州市民感到疑惑:前一天的天气预报报的只是“阵雨”。另外,在“五一”节前,当地气象部门预报假期雨雾天气持续,结果却是连续晴天。

  有人抱怨:天气预报“不准”!

  杨贵名就此接受记者采访时表示,引发暴雨的天气系统水平空间尺度小(几十公里到几百公里)、时间变化快(几小时到十多小时)、突发性强,我们对这类中尺度暴雨系统的结构、机理了解很少,对暴雨的监测与预报还有很大困难,国际先进水平一般也只能提前30分钟到1小时作出准确预警。目前,美国对24小时内暴雨的预报,准确率在22%左右,我国24小时暴雨预报的准确率是16%左右。

  杨贵名同时指出,近几年,天气预报的准确率实际上是在逐步提高的,但“天有不测风云”,常有“隔条马路不下雨”的现象,作为一门预测科学,天气预报“不准”的现象,难免会经常出现。全世界都面临这个难题。

  此外,每天的电视天气预报节目只有几分钟,预报结论很简短,然而作出这样的预测,有一个复杂的过程。现代天气预报是以大气科学理论为依托,以各种气象探测手段为基础,以数值天气预报为核心,依靠预报员的综合判断分析最终形成的。其中的每一个环节都存在不确定性:

  阴晴冷暖、雨雪风霜,各种天气产生和变化,都是由大气不断运动造成的。大气运动非常复杂,人类对大气运动机理的认识还很有限。有些天气不要说准确预报,即使“事后诸葛亮”,也难以解释其形成原因,这让气象专家倍感无奈。例如,2005年广西南宁举行东盟博览会开幕式时,突降30多毫米的雨水,事前没有准确预报。中央气象台的专家花了两个星期,就是没有找出原因来;

  气象观测网络还做不到密不透风、疏而不漏。地面观测站、高空观测站、自动气象站、雷达观测站、气象卫星组成了时刻监视大气运动和变化的观测网。但这个网络对中小尺度的天气系统会有疏漏,就像大网捞小鱼,容易漏掉;

  数值天气预报模式不能完全模拟大气演变。人们利用高性能计算机,把天气预报问题变成数学方程求解的问题。这样的方法叫数值天气预报,这是现代天气预报的核心。然而,目前任何一套数值天气预报模式都不能真实地模拟大气演变,必然存在误差;

  预报员之间的经验及水平会有差异。数值天气预报模式计算出来的预报结果,不能直接作为预报结论,预报员还要根据当地的地形等情况进行“会诊”、订正。预报员的个人经验及水平在天气预报中起着重要作用。

  “频繁发生的极端天气气候事件,给预报员带来了巨大的挑战。”杨贵名说,预报员就像大夫一样,需要积累丰富经验,才能应对疑难杂症。现在,很多极端天气是预报员在值班的历史当中,从来没有遇到过的,缺乏经验,就不知道该怎么去根据经验来修正计算机计算出来的结果。此外,杨贵名说:“要及时抓住各种各样的极端天气,要求数值天气预报模式更精细、分辨率更高,但目前还难以做到。”

 

全球是在变暖吗?是。

  在地球是否变暖的问题上,科学家们是有共识的,主要是因为有足够多的数据来证明我们正在经历快速的变暖过程。各国科学家多年积累的数据表明全球海洋及大气平均温度正在升高。IPCC AR4的发布年(2007年)之前的12年内有11年属于有仪器记录(1850年)以来的最温暖的12个年头。如果用直线拟合来看温度变化速度的话,我们会发现不但温度在升高,其升高的速度也是在增加的。而且,温度的升高是全球范围内的,其中又以北半球的高纬度地区最为明显。除此之外,升温不但发生在大气底层,海洋也一样热起来了。始自1961年的海洋观测资料显示全球海洋温度升高的信号已经传到至少3000米的深海了。

  需要说明的是,变暖的结论是基于相互独立的几套数据得到的,其可信性比之单一数据大大增强。这些数据有的是陆地数据,有的是海洋数据,但这些数据都得到同样的结论地球表面的平均温度在升高。 除了直接的温度观测数据,其他观测到的现象,如北极地区海平覆盖区域的快速缩减;南北半球冰川和雪的覆盖面积减小;平均海平面升高幅度超过冰雪融化的贡献等都与全球变暖的结论相符合。

  全球变暖是人类活动导致的吗?极其可能是。

  正如上文提到的,气候系统是一个由大气,海洋,冰和陆地构成的复杂系统。气候系统内的各个组成部分内都存在着多种物理、化学和生物过程,除此之外,各组分之间还能相互作用。尽管气候系统是如此的复杂,但通过气候学、大气科学、海洋学等各个领域内专家的努力,我们对于导致气候变化的因素已经基本了解。这些因素可以分为两大类:自然因素和人为因素。

  自然因素中,首先应该提到的是太阳辐射。太阳是地球气候系统能量的最终来源,其辐射强度的变化对于气候系统有很强的作用,但根据现有的观测来看,过去几十年太阳辐射的变化非常小,根本不足以解释观测到的全球变暖现象。其次,地球公转轨道和自转状态的变化也能导致地球接受太阳辐射的多少和分布发生变化。因为这类变化引起的气候变化非常缓慢,大概是万年及十万年量级上的,所以也不能解释我们经历的全球变暖。除此之外,火山喷发释放出大量的硫化合物和烟尘、波浪破碎产生的海盐等会在大气里悬浮,也就是所谓的气溶胶。他们可以通过直接影响太阳辐射或是形成云影响太阳辐射来影响气候。最后,地球表面是由很多的板块组成的,而且板块是运动的。板块的运动会改变海陆的分布,从而改变地球表面辐射的分布,大洋环流和大气环流也会发生相应的变化,这些都会引起气候的变化。因为板块运动的速度非常非常慢,这种影响的尺度应该是百万年级的。

  再来看人为因素,人类活动主要通过三种方式来影响气候。首先是燃烧化石燃料排放温室气体。温室气体在大气中增多,其导致的温室效应增强会使地球系统的辐射平衡发生变化,使更多的热量困在地表附近,导致平均温度升高。再者,人类燃烧化石燃料还会排放大量的气溶胶,比如烟尘,硫化物等。这些都会对影响辐射能量在大气内部的传播和吸收。 IPCC报告的结果显示人类排放的气溶胶对气候的整体作用是降低温度。也就是说,空气污染反而缓解了全球变暖的趋势。如果我们将来把污染治理好了,就相当于又对全球变暖作贡献了。从这个角度看,治理污染还成了一个两难的选择了。除此之外,地表状况的改变,比如大面积的毁林等,也会影响地表对太阳辐射的反射,所以也会对气候有相应的影响。

  数值模型是科学家们研究气候变化的利器。气候学家们通过包含自然因素和人为因素的数值模式模拟了过去几十年气候变化的过程。他们发现仅仅包含自然因素的模型不能反应观测到的过去几十年发生的全球变暖现象,而包含了人为因素的模型则能很好的重现观测到的趋势。因此,科学家们认为我们现在正在经历的全球变暖有非常大的可能是由于人类活动所致。

  全球变暖会影响极端天气吗?可能会。

  气候学家们对于这个问题的回答是比较谨慎的。一般认为,全球变暖可能会导致极端天气频率的增加和强度的增大,不过这是在统计意义上谈的,具体到某一次的极端天气,还是很难确定它是不是全球变暖导致的。

  按照现在的研究,有些极端天气,比如高温、暴雨等,很可能已经并将继续受到全球变暖的影响。这个结论是基于观测数据以及气候学家对气候系统内过程研究的结果,以及公认的物理学知识,如克劳修斯-克拉贝龙方程等,所以还是比较可信的。拿暴雨来说,因为水的蒸发过程和大气容纳水蒸气的能力都与温度有关,所以全球变暖发生后,水汽在气候系统各个圈层内及圈层之间的循环交流过程会发生变化,而这会造成降水频率、强度和分布的变化。具体来说,全球温度升高的过程中,陆地和海洋中的水份的蒸腾和蒸发过程会增强,所以原本干旱的地方很可能会更干旱。同时,大气的“蓄水”能力也会相应增加,因此降水发生时的可用水量也就大大增加。这样的结果就是,一旦降水过程被触发,降水的强度比之变暖之前要大的多,因此也就更容易造成洪涝灾害。另外,全球变暖还会影响大气环流,进而影响高低压、上升下降气流等的空间分布。这些变化发生后,很多地区的小区域气候就会受到影响,原本很少出现的天气现象可能就会多起来。这对于已经适应原本正常频率和强度极端天气的人们来说,就会带来很多问题。比如,原本工作良好的城市排水系统就完全不够用了,进而导致严重的城市内涝问题。

  考虑到现在普遍认为人类活动是导致全球变暖的主要原因,再加上全球变暖可以影响到某些极端天气的强度和发生频率,所以也可以说人类活动改变了极端天气的强度和频率 。

  北京暴雨这类事件是全球变暖导致的吗?很难说。

  虽然人类活动导致的全球变暖确实会影响某些极端天气的强度和频率,但具体到某一次极端天气事件,科学家还很难分清它是不是因为人类活动所致。之所以出现这种困境,主要还是因为可以影响到天气的因素太多了。除了全球变暖,一些持续周期较短的自然存在的气候现象,如厄尔尼诺,拉尼娜,甚至季节更替都会对天气产生影响,而很多现象可导致的结果又是类似的。同时,因为受限于对这些短时间过程不够了解,现有数值模型的不足以及计算能力的欠缺,科学家们还不能大范围的开展利用模型评估各个相关过程对某次极端天气事件的影响,进而确定全球变暖在其发生过程中起到的作用。

  不过这种情况正在发生改变。因为极端天气对老百姓生活的影响实在太大,各国政府的政策制定者们也迫切的需要了解全球变暖可能造成的潜在危害,所以科学界正在加紧这方面的研究。年初,著名的学术刊物《Nature》就刊登了两篇相关的研究,分别探讨了2000年英国的洪水以及20世纪后期北半球强降水增加与气候变化的关系。相信随着在这方面投入的增加,以及统计工具的发展、数值模型分辨率的提高和计算能力的增加,人们对全球变暖和极端天气之间的关系会越来越清楚。

  结语:

  大家可以看到,通过诸多科学家的努力,我们已经认识到人类的活动已经切切实实的影响到了整个气候系统,造就了一个越来越热的世界。伴随着这个越来越热的世界,不仅仅是越穿越少的衣服,还很可能有那些“超级杀手”风暴、热浪、干旱、洪水等。跟这些“杀手”PK,我们单个的人,甚至单个的国家都是没有胜算的。大家只有携起手,一起作战才有可能获胜。

 

 

 

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