中美等国科学家:2013年北川特大洪水或因空气污染所致

澎湃新闻记者 吴跃伟 实习生 宋卓尔 谢诗琪

2015-07-11 12:17 来源:澎湃新闻

字号
空气污染情况影响局地天气变化。A:空气污染较少时的降雨 B:空气污染严重时的降雨。图片来自论文。
空气污染会引发洪水?是的。
2013年7月四川省遭遇50年来最严重的一次洪灾,近200人死亡,30多万人被疏散。日前发表的一篇论文显示,这次洪灾的罪魁祸首之一是空气污染,因为它引发了强降雨。
该篇标题为《人为造成的空气污染在中国西南地区洪涝灾害中的“实质性贡献”》(Substantial Contribution of Anthropogenic Air Pollution to Catastrophic Floods in Southwest China)的论文6月21日被国际学术期刊《地球物理研究通讯》(Geophysical Research Letters)接受,其手稿已在其网站在线发表。
7月8日,国际知名学术期刊《科学》(Science)在官网也报道了这一消息。
7月10日,该研究论文第一作者和通讯作者范霁雯告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn),模拟数据显示,如果2013年7月四川盆地的空气质量改善到1980年代初期的水平,当地山区的总降雨量将减少60%。
范霁雯是美国西北太平洋国家实验室(Pacific Northwest National Laboratory,PNNL)的气候物理学科学家。包括她在内的中国、美国和以色列的6位科学家完成了该研究工作,其中两位科学家分别在中国科学院和北京师范大学成立有实验室。
10日上午,未参与这一研究的南京大学大气科学学院、气候与全球变化研究院教授丁爱军向澎湃新闻解释说,形成洪水的原因,一是降雨量大,二是降雨集中。大量降水在短时间内倾泻,在山区容易形成地表径流,进而发展成洪水。如果是在城市,就可能引发内涝。
范霁雯等人的研究显示,空气污染可能改变局部地区大气的稳态,改变空气对流和循环状况,从而对天气和气候的变化产生影响。空气污染严重的情况下,四川盆地的山区在夜间会发生强降雨。与无污染的情况相比,雨势大大加强。
2013年的洪水将北川老县城遗址新区几乎全部淹没。CFP 资料
论文显示,在2013年7月8日-9日的洪灾中,位于四川省最北部山区的北川县城损失最惨重,当时最强降雨时段发生在8日晚9点至次日晨2点之间。
据《四川日报》2013年7月9日报道,当年7月8日下午至9日早上,北川降雨量高达285毫米,致使唐家山堰塞湖水位抬高5.5米,从平时的712米抬升至717.5米,老县城地震遗址遭遇50年最强洪水。
研究人员在美国太平洋西北国家实验室利用电脑建立模型,模拟当时的天气状态,在测试了该模型对空气污染状况的敏感度后,根据数据分析,得出了上述结论。
范霁雯向澎湃新闻透露,他们使用PNNL的超级计算机进行该天气模型的模拟,动用了近1000个计算节点。
丁爱军解释这项研究说,研究者在给模型设置不同的空气污染参数——“污染”与“干净”后,比较运算结果。如果降雨量有显著差异,说明天气变化对空气污染是“敏感”的。
据《四川日报》报道,2013年3月11日,四川省环保厅召开雾霾污染治理新闻发布会,在发布会上通报称,当年1-2月,四川省先后两次出现严重雾霾,先后波及成都等18个地级市。两次雾霾天气中,成都市上空平均每天漂浮着相当于791.7吨的污染物,PM2.5超标现象严重。
四川省环保厅副厅长杨雪鸿分析称,工业污染排放量大、机动车排污问题突出、燃煤污染排放强度大、扬尘油烟及秸秆焚烧影响、气象综合作用等是其形成的主要原因。
前述研究论文称,即使气象条件导致当地发生大面积降雨,但如果当时四川盆地的空气污染程度轻一些,这一灾难性的洪水可能就不会发生。
范霁雯等人论文显示,如果时间倒回到中国经济开始腾飞前的1970年代后期到1980年代初期,四川盆地的空气要清新得多。在这种空气质量状况下,即使有2013年7月8日-9日的气象条件,北川县城全境的平均降雨量将减少20~60%。当地11小时内降雨量超过100毫米的地区将几乎完全消失。论文称,这种改变体现了人为空气污染对极端降水的显著影响。
据《科学》网站报道,科学家此前就发现空气污染可以对降雨产生多种影响,比如,烟尘中气溶胶可以减少降雨或推迟降雨,而在雷暴天气中,气溶胶又会加剧这种恶劣天气。
范霁雯等人研究也主要关注了空气污染中气溶胶对天气变化的影响。丁爱军告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn),在气象研究领域,“气溶胶”泛指空气污染中的颗粒物,包括PM2.5、PM10等。
研究显示,被称为“气溶胶-辐射相互作用”(ARI,aerosol-radiation interaction)——空气污染中的气溶胶对辐射(阳光、地热)的散射和吸收——是气溶胶对四川盆地局地天气产生影响的原因,该研究最终将“罪魁祸首”之一锁定到四川盆地地区大气中的碳黑气溶胶(BC ,black carbon aerosol)身上。
碳黑气溶胶,又称黑碳、煤烟(soot),是石油等燃烧产生的污染物,主要来自人类活动,对阳光等辐射有吸收作用。美国加州劳伦斯伯克利国家实验室的气候学家苏拉比·梅农(Surabi Menon)等人2002年发表的论文,率先将中国的“南涝北旱”与大气中的碳黑气溶胶联系起来。
范霁雯等人刚刚发表的这项研究印证了丁爱军此前的发现。2013年,丁爱军曾发表论文称,他发现,当南京周边地区的农民焚烧秸秆导致烟雾弥漫、遮蔽阳光时,此前天气预报中南京的强烈暴风雨往往不会到来,而到次日晚,在下风向区域,如江苏连云港,会有大暴雨天气,降雨强度超出此前的预报。
丁爱军告诉澎湃新闻,其2013年的论文和范霁雯的这篇论文,提供了两个案例,证明“空气污染会影响局部地区的天气变化”,“但现在天气预报的业务模型还没有将空气污染的影响考虑在内,当然,国际上也都没有。这些都还只是前沿研究。如果考虑在内,未来可能提高天气预报的准确度。”
据《科学》网站报道,范霁雯也有同样的担心,她表示,该研究结果目前尚未被应用到天气预报中,目前暴风雨的强度和发生的区域常常被预报错。格雷格·卡迈克尔(Greg Carmichael)是爱荷华大学的大气学家,他也认为,现在是时候将空气污染作为常规指标运用于天气预报了。
2015年初,格雷格在《地球物理研究通讯》上发表文章指出,美国东南部爆发的122次龙卷风与美国中部的秸秆焚烧(生物质燃烧)有关。该论文称,秸秆焚烧造成的烟雾加剧了龙卷风的强度。
责任编辑:李云芳澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 空气污染,洪水

继续阅读

评论(110)

热新闻

澎湃新闻APP下载

客户端下载

热话题

热门推荐

关于澎湃 在澎湃工作 联系我们 版权声明 澎湃广告 友情链接