气候变化重大事件
气候变化是增加极端天气事件频率的重要原因之一,由温室气体排放引起的气候变化使得高温天气发生的可能性至少增加了150倍。极端气象事件,例如大雨、大雪、干旱、热浪、寒潮以及风暴等,通常会带来天气和气候最直接最剧烈的影响,并导致或加剧其他气象灾害。2020年北大西洋飓风季异常活跃,亚洲、非洲、欧洲、美洲、大洋洲都出现了极端天气,飓风、极端热浪、大旱及野火造成了数百亿美元的经济损失及大量人员伤亡。
(一)洪水
2020年,非洲和亚洲大部分地区发生暴雨和大范围洪水。暴雨和洪水影响了萨赫勒和大非洲之角大部分地区,引发沙漠蝗虫灾害。印度次大陆及周边地区、中国、韩国、日本以及东南亚部分地区在这一年不同时期降水量均异常偏高。印度经历了自1994年以来最潮湿的两个季风季节之一,6月至9月的全国平均降雨量比长期均值高9%,大雨、洪水和滑坡也影响周边国家。在季风季节期间,印度、巴基斯坦、尼泊尔、孟加拉国、阿富汗和缅甸有2000多人死亡,其中包括8月下旬阿富汗发生与骤洪相关的145人死亡,以及7月上旬大雨之后缅甸发生与矿山塌方相关的166人死亡。
在季风季节,中国长江流域持续的高降雨量也导致了大洪水。在8月中旬,三峡大坝遭遇了自其建成以来最大的洪峰,达到75000 m3/s。7月,日本西部部分地区受到了严重洪水的影响。10月和11月,东南亚部分地区发生了大洪水,接连的热带气旋和低气压加剧了伴随东北季风而来的大雨,受灾最重的地区在越南中部。
(二)热浪、干旱和火灾
热浪是2015—2019年期间最致命的气象灾害,影响了所有大陆,导致许多国家创下新的气温纪录,并伴有前所未有的火灾,尤其是在欧洲、北美、澳大利亚、亚马逊雨林和北极地区。2020年,在西伯利亚北极的广大地区的气温较以往平均水平高出3℃多,维尔霍扬斯克镇的气温达到创纪录的38℃,随之而来的是长时间的大范围火灾(大范围旱情、极弱的夏季季风、异常闪电等也是火灾的促成因素)。在美国,夏末和秋季发生了有记录以来最大的火灾,造成了过去20年来美国国内最大过火面积。8月16日,加利福尼亚死亡谷气温达到54.4℃,这是至少过去80年以来全球已知的最高温度。在加勒比地区,4月和9月发生了大型热浪事件。年初,澳大利亚打破了其高温纪录,其中彭里斯气温达48.9℃,是悉尼西部澳大利亚大都市区观测到的最高温度。
严重干旱影响了南美洲内陆许多地区,其中受灾最重的是阿根廷北部、巴拉圭和巴西西部边境地区,这些国家的农业损失均超过30亿美元。干旱引起的最严重的火灾发生在巴西西部的潘塔纳尔湿地。长期干旱在非洲南部部分地区持续。
(三)极端寒冷和降雪
2019/2020年加拿大纽芬兰省发生最严重的暴风雪,降雪量为76.2厘米,日降雪量创下纪录,阵风达到126公里/小时。美国科罗拉多州的丹佛地区出现了38.3℃的9月最高温度,随后第三天出现了大范围的降雪,变化幅度之大实属罕见。在俄克拉荷马州,一场破坏性的冰风暴导致大半个城市停电数日。8月初,澳大利亚塔斯马尼亚州出现了自1921年以来最异常的低海拔降雪和创纪录的最低温度。12月,显著的寒冷天气影响了亚洲东部的部分地区,由于源自西伯利亚的冷空气穿过相对温暖的日本海水域,日本部分地区出现了极端降雪,日本海本州创下72小时的降雪纪录,导致交通瘫痪。在欧洲北部,连续降雪导致积雪异常厚重,芬兰局部地区积雪在4月中旬达到了127厘米的创纪录深度,极端寒冷的天气使融雪延迟,积雪持续到6月,随着融雪又引发了洪水。
(四)热带气旋
热带气旋是发生在热带或副热带洋面上的低压涡旋,是一种强大而深厚的热带天气系统,可见于西太平洋及其临近海域(台风)、大西洋和东北太平洋(飓风)以及印度洋和南太平洋。
热带气旋常见于夏秋两季,其生命周期可大致分为生成、发展、成熟、消亡4个阶段,其强度按中心风速被分为多个等级,在观测上表现为庞大的涡旋状直展云系。成熟期的热带气旋拥有暴风眼、眼墙、螺旋雨带等宏观结构,其直径在100至2000 km之间,中心最大风速超过30m/s,中心气压可降低至960 hPa左右,在垂直方向可伸展至对流层顶部。未登陆的热带气旋可能维持2至4周直到脱离热带海域,登陆的热带气旋通常在登陆后48小时内快速消亡。
热带气旋的产生机制尚未完全探明,按历史统计,温暖的大洋洋面、初始扰动、较弱的垂直风切变和一定强度的Beta效应是热带气旋生成的必要条件。在动力学方面,第二类条件性不稳定(CISK)理论能够较好地解释热带气旋的生成和维持,全球变暖也被认为与热带气旋的生成频率有关。
热带气旋按等级共分为六个等级:热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风、超强台风。以热带风暴为例,其中心附近持续风力为63~87公里/小时,风力达到烈风程度,是所有自然灾害中最具破坏力的。2020年,全球热带气旋的数量高于平均水平,被国际气象组织命名的热带风暴出现了98次,北大西洋飓风季共生成30个命名风暴,登陆美国的风暴数量达到创纪录的12个。对美国影响最严重的是飓风“劳拉”,它达到了4级强度,导致了大范围的风浪和风暴潮破坏,还造成海地和多米尼加共和国发生大范围洪水灾害。
(五)温带气旋
温带气旋,又称为“温带低气压”或“锋面气旋”,是活跃在温带中高纬度地区的一种近似椭圆形的斜压性气旋。
温带气旋不同于热带气旋。从结构上讲,是一种冷心系统,即温带气旋的中心气压低于四周,且具有冷中心性质。其出现伴随着锋面(温度、湿度等物理性质不同的冷气团和暖气团的交界面),热带气旋则为正压、无锋面的暖心系统;从尺度上讲,温带气旋尺度一般较热带气旋大,直径可达几百乃至数千公里。
温带气旋伴随着锋面而出现,同一锋面上有时会接连形成2~5个温带气旋,自西向东依次移动前进,称为“气旋族”。温带气旋靠西风带提供的斜压来运行和加强,一年四季都可能出现,陆地和海洋上均能生成。温带气旋从生成、发展到消亡整个生命史一般为2~6天。温带气旋主要按照成因分成3类:西风性、寒带性和热带性。我国近海的温带气旋根据发源地的不同分为4类,分别为蒙古气旋、黄河气旋、江淮气旋和东海气旋。
温带气旋是由大气的水平温度梯度——南北两个纬度之间的平均温度差而产生的。这种温度梯度和大气中的水分在大气中产生一定的能量,可以为天气事件提供动力。研究显示,全球气温上升,特别是北极地区的气温上升,正在重新分配大气中的能量,具体表现为:更多的能量用于雷暴和其他局部对流过程,而更少的能量用于夏季温带气旋。温带气旋沿着锋面产生迅速的温度和湿度变化,可以带来多云、小阵雨、大阵风、雷暴等各种天气状况。2020年因温带气旋造成损失最严重的极端事件之一是“德雷科”雷暴(陆地飓风),该雷暴形成于美国内布拉斯加州的东部,之后向东进发,沿途受温暖潮湿天气的影响,其风力逐渐增强,横扫6个州,以130~160公里/小时(秒速35~45米)的风速对沿途造成很大破坏,夹带的降雨或冰雹等又加重了破坏,引起洪灾,不少建筑物、农田、交通线路、汽车被淹。