“东方之星”的气候变化故事

叶谦

2015年6月1日21时32分，重庆东方轮船公司所属“东方之星”号客轮由南京开往重庆途中，在湖北省荆州市监利县长江大马洲水道翻沉，造成442人死亡（图1）。事件发生后，国务院成立了由来自国家安全生产监督管理总局、工业和信息化部、公安部、监察部、交通运输部、中国气象局、全国总工会、湖北省和重庆市等有关方面，包括气象、航运安全、船舶设计、水上交通管理和信息化、法律等多领域专家参加的调查组。经过近7个月的调查，最终认定“东方之星”号客轮翻沉事件是一起由突发罕见的强对流天气——飑线伴有下击暴流——带来的强风暴雨袭击导致的特别重大灾难性事件。调查报告中所提到的两种天气现象——飑线和下击暴流，特别是后者，不但广大公众可能是第一次听说，即便是专业气象人员，也大多只是从研究论文中对其略知一二。

下击暴流与飑线及人们所熟知的龙卷风在发生时由于都伴有雷暴、大风、冰雹等过程，因此破坏力极强。同时，他们又都具有范围小、时间短和发展快的特点，难以被目前绝大多数国家的气象观测网所捕捉到，因此又成为国际上短期重大天气灾害预报中的难点之一。第二次世界大战后，雷达的广泛应用帮助气象学家大幅度提高了对飑线和龙卷风的发生发展的认识和预报，但伴随着雷暴云所出现的局部性强下沉气流——下击暴流则是随着它对民用航空安全的严重威胁而被逐渐得到重视的。

下击暴流，顾名思义是指强对流天气过程中冷空气快速向下宣泄的突发过程。与龙卷风大量吸取周边空气完全相反，下击暴流如同一只灌满水的气球在底部戳破时所看到的现象，雷暴云中大量的冷空气突然冲破云底，在下降过程中不断加速，并向四面迅速冲击蔓延，越接近地面风速越大，最大地面风力可以达到每秒50米（15级）以上（图2）。

美国对下击暴流的监测和研究相对比较先进。据不完全统计，上世纪七八十年代期间，美国民航平均每年就有高达25人死于由下击暴流引发的各类航空事故，美国航空史上有3次死亡人数超过100人的空难最后也被认定为与下击暴流有关。最著名的下击暴流事件发生在1983年8月1日美国首都华盛顿安德鲁斯空军基地机场跑道。当时仪器所记录到该次下击暴流最强的风速为每秒57米（约为蒲氏风力17级），阵风峰值很可能已经超过每秒66米。该事件之所以有名，是因为就在最强阵风出现前的7分钟，搭载着对后来对全球政治格局有着重要影响的美国总统里根的“空军一号”专机刚刚降落在同一条跑道上！

进入上世纪90年代，美国一方面在全国主要机场安装了低空风切变预警系统，专门针对下击暴流等短时灾害天气进行观测预警，另一方面，加大了对飞行员应对风切变的驾驶能力培训，使得美国航空业受下击暴流的威胁显著降低，与之相关的空难死亡人数已经下降到零。但是，由于下击暴流的特点，即使在美国，也由于受到各方面条件的限制，雷达布设也难以做到预警所需要的时间和空间分辨率，因此，对下击暴流进行预报还需要假以时日。

此次“东方之星”失事原因的确认，为下击暴流的危害敲响了警钟。事实上，下击暴流对其他行业的影响并不低于航空业。以美国为例，虽然龙卷风和下击暴流所带来的灾难性风灾每年都会给北美东部森林造成数千公顷的毁灭性破坏，但相比龙卷风影响很少超过几百公顷，大的下击暴流却可以对成千上万公顷森林造成影响（图3）。

过去的30多年来，科学家们不断发出警告，正在发生的全球气候变化已经并将从根本上改变地球大气的原有状态。由于下击暴流、飑线和龙卷风的发生都与大气的热动力学结构有着密不可分的关系，我们有理由预期，未来发生类似下击暴流的极端天气事件的风险将会越来越大，而应对这类风险，不仅需要气象科学家进一步加强对极端天气的深入认识，提高预报和预警水平，更需要各行各业的决策者提高防范极端天气事件的风险意识，尽可能地减少突发灾害所造成的人员和财产损失。