今年1月中下旬以来发生在我国南方大部分地区的这场以“低温、雨雪、冰冻”为特征，且影响范围广、持续时间长的极端天气、气候事件，造成的损失之大、影响之深，将使其载入人类重大气候灾害史。尽管这场冰雪灾害及其造成的破坏正在化解中，但由此引发的气候话题仍将长时间为人们思考和关注。不少读者都希望更多地了解这次雪灾发生、发展及未来发展趋势等方面的知识和信息，为此我们特约请中国工程院院士、中国气象局气候变化特别顾问丁一汇先生撰文，从这场大雪灾透视极端天气、气候事件的产生原因，预测未来的发展趋势，希望引起读者关注。
    
●雨雪是自然界的常见现象，但这次雨雪何以成灾，而且成如此巨灾？这是令许多读者不解的疑问之一。
    
    这次大“雪灾”，气象学家们定义为“低温、雨雪、冻雨”。一是低温，二是大暴雪，三是冻雨，这种严寒雨雪天气影响很大，特别是对交通和电力系统。
    
    所谓冻雨，就是雨滴外面包着一层冰的雨滴。冷空气与暖气流相遇时，就产生了雨雪形成的有利条件，冷暖对比越鲜明，降雨和降雪也就越激烈。而这种两冷夹一暖的“三明治”垂直气层的热力结构，更是产生冻雨的理想温床：中间的暖层提供了充足的水汽，输送到高层的冷空气层中，迅速凝结成长为过冷水或冰晶，高层只要有一定量的冰核，过冷水通过贝吉隆过程就会形成大雪花。
    
    （“贝吉隆过程”是一种云中降水形成机制，指冷云中如果过冷水滴与冰晶共存，较小和较少的冰晶只要有较多的微滴和过冷水来供应水分，由于水滴和冰晶表面的饱和水汽压不同，小冰晶就能增长形成大冰晶和雪花。）
    
    大雪花下降到暖层中融化成水滴，水滴继续下降到冷空气垫上再冷却到0℃以下成为过冷水，如遇到物体表面再度凝结，形成外冰内水的冰珠，最终降落到地面，产生冻雨。由于夜晚的寒气，使这些冰水混杂的冻雨在地面、屋顶以及各种裸露在户外的公共设施上进一步凝结，称为“雨凝”。由冻雨而“雨凝”，由“雨凝”而冰，伴随着严重低温，这就造成了这次大规模的“低温雨雪冻雨”灾害。在国外有些国家称这种天气为冻雨或冰风暴，有些国家称为雨夹雪天气。
    
●降雨降雪，甚至是冻雨，原本是正常的天气现象。但任何现象，如果持续时间太久并集中在某一区域内，都会酿成灾害。
    
    往年，我国云、贵、川等地的冻雨持续时间一般不超过两三天，远不足以造成灾情。今年三种异常同时抵达，使长江流域和长江以南地区的灾情举世瞩目。
    
    事实上，低温雨雪冰冻不仅仅光顾我国，也是北美和欧洲冬季的主要严重灾害。我国冬季深受来自西伯利亚强冬季风的影响，有时会发生很严重的冰雪灾害。
    
    2008年1月影响中国南方的大冰雪天气的发生不是孤立的灾害性事件。2007年12月下旬到2008年1月上旬，西亚、中亚及南亚多国陆续遭到寒流袭击，亚洲大部分地区气温较常年同期偏低2℃以上，中亚地区异常偏低6℃以上。西亚伊朗和伊拉克首都出现历史上罕见的降雪，造成伊朗德黑兰交通混乱，部分政府机关和中小学临时关闭，有21人死亡，88人受伤。中亚吉尔吉斯斯坦和塔吉克斯坦相继出现数十年罕见的打破纪录的严寒天气，阿富汗遭遇罕见的全国范围持续降雪并引发雪崩，共造成60多人死亡。阿富汗和南亚孟加拉国西北部亦受到寒流袭击。
    
●引发此次特大雪灾的原因，专家们都强调了亚洲-欧洲大范围地区大气环流的异常。除此之外，还有几种异常很可能是这次雪灾的诱因。
    
    异常一，南下冷空气持续滞留在长江以南。正常年份中，当冷空气入侵我国时，无外乎两种情形：如果冷空气弱，便南下无力，仅在长江以北地区造成大风降温，有时给我国北方地区带来降雪，而南方则晴暖干燥，这就是区域性寒潮低温天气；如果冷空气强，便迅速越过长江，在长江以南形成雨雪后，持续减弱南下，离开我国境内，到达南海和东南亚，最后到达印尼一带，在那里引发暴雨。这是一种过程性的全国性寒潮天气。而今年，从1月10日起，冷空气就不断侵入我国，并受到来自南方的暖湿气流阻挡，被迫滞留在江淮地区和我国南方，造成持续的雨雪天气。
    
    异常二，孟加拉湾暖湿气流异常强大。今冬，孟加拉湾的暖湿气流也异常强大，不仅给我国带来了这场灾害，早在去年12月中旬，来自热带的暖气流就先后在伊朗、伊拉克、科威特施展它的强大影响力，与前面提及的北方强冷空气相遇造成罕见的雪暴。之后，它的影响向东移动，1月初到达阿富汗并进入青藏高原，进而影响了孟加拉国。1月10日，暖气流抵达我国长江以南，遭遇北方的强冷空气后，南北两强各不相让，滞留在我国南方，上演了这场已经争斗了20多天的持久“角力”。另外，由于在1500-4000米气层中存在着这种持久的暖空气层以及1500米以下是一低于0℃的冷空气层，造成了严重的冻雨天气。
    
    异常三，一个特殊的拉尼娜年。一说起今冬南方的灾害，国内外不少科学家都把罪责归到拉尼娜年身上。拉尼娜从2007年七八月生成后影响我国，据专家预测，其影响将持续到2008年春夏之交。而这却是一个异常的、偏强的拉尼娜年，热带中东太平洋地区的海表温度比常年低2℃左右。按拉尼娜的影响规律，冬季我国南方本应寒冷、干燥，而今冬在我国南方形成的这个多雨雪的拉尼娜年，却是相当罕见的。它与上一次发生在1998-1999年的拉尼娜事件对中国南方冬季天气的影响很不相同，这年冬季南方是少雨雪天气。
    
    从长远影响看，这次多雨雪、异常的拉尼娜年以及它造成的严重灾害，为全球气候变化研究提出了更长远的新的挑战。
    
●“大雪灾”发生后，媒体上频繁出现“百年一遇”的说法，这是否科学？
    
    因为中国全国范围的可靠气象资料是从1951年或1949年开始的，所以，科学的说法，说这次雪灾是“五十年一遇”是可以的，虽然从某些单项指标来看，有些超过了1951年来的极端值，成为有气象记录以来（中国东部气象记录约有120年左右的历史）的所谓百年一遇。
    
    我国的气候历史记录显示，自1951年以来，南方最严重的一次冷害发生在1954年冬天，这是发生在夏季长江最为严重的大洪水之后的冬天，雪区和冻雨范围和今年的雪灾差不多。根据记载，当年南方许多地区积雪深度为20～30厘米，最深处厚达1米，除长江干流外，大多数江河湖泊全面封冻，冰层普遍厚16～25厘米，最厚处冰层达到1米。淮河流域温度在-18℃到-21℃，长江以南在-5℃到-8℃，普遍降温在15℃左右。而今年的冷害尽管灾情严重，却没有关于江河封冻的报告，降温幅度南方平均也只在4℃左右。
    
    1976年至1977年也是一个严寒的冬天，洞庭湖、鄱阳湖、太湖等中国几大湖都封冻，达7－10天。这都是历史上很罕见的。但2008年“大雪灾”的某些指标，说是“百年一遇”，也不为过，例如湖南，湖北省雨雪冰冻天气的持续时间和影响程度超过了历史极值。
    
    这的确是一次极端天气事件，而且是一场给人们的生活、国家经济带来严重后果的灾难性事件。特别是在全球变暖、近年中国连续出现19个暖冬的大背景下，在中国南方出现这样恶劣的严寒，更是罕见。
    
    在北美中东部地区，冬季也经常出现冻雨雪暴事件。最近一次严重灾情发生在1998年，造成这一地区大范围交通、电力、通讯的一度中断。当时灾情发生时，还伴有强烈的大风。1942年冬季是这个地区发生第二个持续时间最长的严重冰风暴事件。当地科学家对冻雨有着较早、较深入的科学总结，根据他们的经验，冰风暴持续6天以上就足以酿成重大灾害，这种重大灾害大致每25年就会出现一次。
    
    往年，中国的这种“低温冻雨”往往发生在初冬，或冬末春初，这是冷暖空气都很活跃的时期——如果只是有冷空气活跃，也不会发生这样大规模的降雪和冻雨。由于中国这次灾情发生时正逢春运高峰，所以对人们的生活与经济活动造成了极大影响。而且这次持续时间长，范围大，灾情重，在整个中国历史上，实属罕见。
    
●气候变化问题愈来愈成为一个非常重要的全球性问题，特别是以突然的、急剧的方式出现的极端天气气候事件，将会引起更多人的关注。
    
    在全球变暖的总趋势下，气候变化的幅度变大了，小概率、高影响天气气候事件发生的机会增加，极端天气事件出现的概率在增加。
    
    近百年的全球气候变化除变暖外还有一些很明显的特征，除了气候的平均值或平均状态发生变化外，气候变化幅度的增加也是其中之一，其结果是小概率事件发生的机会增加，频次增加，如表现为高温热浪、强降水（包括强降雨和暴雪）等极端天气气候事件的发生频率有所增加。然而，气候是一个复杂的系统，全球气候变暖影响的方面不仅仅在这些方面，如还会通过各种复杂的过程影响全球与地区性水循环。总体而言，全球变暖会导致高温、暴雨等极端天气事件增加，而严寒发生的频率一般会减少，但局部地区、某些时段会有例外。诸如暴风雪、寒流会发生在暖冬季节某一时段和某一地区，并且降水和降雪量会明显增大，2004/2005年冬季和2008年1月的强烈的严寒低温与雨雪天气就是发生在连续19年暖冬的大背景下。
    
    这次雪灾，再次提出这样的问题，即大雪花形成过程和机理，这给“云雾物理”研究者提出新的课题。要真正回答、解决这个问题，不能只是宏观说冷暖空气的作用，必须要有微观的雨雪形成过程的研究。比如，大量成雨成冰成雪的“云核”与“冰核”从哪里来？我们的科学家必须要回答这样的问题。是否与长江流域和南方地区人为排放的严重的空气污染物（气溶胶粒子）有关？这需要进行研究。
    
●突发的极端天气变化能否预测，能在多大程度上进行预测？大暴雪之后，至少有三个方面的问题需要关注。
    
    将来的天气预报，应该是多尺度的预报，既要有较准确的有一定时效的超前期预报（如超前2-3周），又要在定时、定点、定量等几个方面有大的推进。我们现在数值天气预报的“网格”是60到100公里，这与发达国家还有一定差距。比如，欧洲和日本的数值天气网格可以精细到10到20公里，甚至更小。这些就需要更强大的巨型计算机和观测资料的支持，至少需要每秒百万或千万亿次的计算机和更稠密的观测网和先进观测技术与资料同化技术。以中国目前的国力和科学水平，在不久的将来我们也能做到。
    
    十几年前曾任英国气象局局长的豪顿爵士曾告诉我，1987年10月16日英国、法国等西欧国家曾突发一次强风暴灾害，风力达40-50m/s以上，英格兰有1500万棵树被吹倒。虽然英国气象局当时所用的数值预报模式分辨率不够，在事前并未报出这次灾害，但事后英国气象局的科学家通过改进模式的网格分辨率和资料输入，完全可以重现或预报出这次强烈风暴的发生和致灾过程。由于气象模式更复杂了，所用资料更多了，必须具备更强有力的计算机和观测与资料同化系统。经过多次论证，不久英国政府为英国气象局配备了世界上最快的计算机，并且后来又成立了世界著名的哈德莱气候研究和预测中心。这个事例说明一次大的灾害发生，即是挑战，又是机遇。
    
    我们必须总结从应对这次大暴雪中得到什么经验，又得到什么教训，并从教训中改进和推动我们的减灾防灾工作向前发展。从我个人的体验，至少有三个方面的问题需要关注：（1）要研究在不断变化的气候条件下，天气、气候异常事件发生的规律和原因，以及重现期变短等问题。要立足于防大灾、重灾甚至巨灾出现的可能性；（2）提高天气和气候预报的准确率，并尽可能延长天气预报的时效，目前10天到30天之间的预报是一个难点，它既涉及气候异常背景条件的预报，又涉及持续性天气过程和天气现象（雨、雪、雾、冻雪等）发生的预报，对于这个世界性的预报难题，应该在今后组织专门的研究队伍进行攻关；（3）建立全国和区域性气象灾害应急协调应对机构，能够以最快、最有效的方式应对重大灾害的影响，并在第一时间采取通过多部门协调一致的行动，抗御灾害，把灾害造成的损失减少到最低程度。
    
    关于这个话题，丁院士另有一篇访谈文章发表在今年第3期《中国报道》杂志，有兴趣的读者可以一阅。
    
相关链接  全球气候变暖背景下  气象灾害发展趋势
    
    我国是全球气候变暖特征最显著的国家之一。1950年以后，无论是年平均温度还是冬季温度，我国大部地区都有明显的变暖趋势。从1986/1987年的冬季至今，我国已经经历了19个暖冬。特别是2006年，全国平均气温达9.92℃，成为1951年以来创纪录的暖年。在2006年，39个国家对气候极为敏感的青藏高原设立的正式气象观测站中，有13个站的数据突破历史极值。全球气候变暖造成的最直接威胁是极端气候灾害异常增多。比如高温、干旱、飓风的频数和强度都发生一些改变。
    
    在气候明显变暖的背景下，最凸现的气候灾害是洪涝和干旱。20世纪90年代是继50年代后，长江流域洪水灾害高发的10年。据1950～2003年资料统计，我国受洪涝灾害的农田面积平均每年达956万公顷，严重洪涝年份农田受灾面积可达1500万公顷以上。新中国成立以来，我国东南部地区经历了多次大洪水、特大洪涝灾害，受灾人口、受灾农作物、直接经济损失巨大。
    
    近十几年来，我国北方干旱事件发生频率增加。研究表明，近半个世纪以来我国干旱的发生有上升趋势，特别是北方主要农业区的干旱范围有明显扩大趋势。这主要是由于华北和黄淮等地区干旱的迅速加剧造成，尤以华北地区干旱程度和范围不断增加趋势最为显著。特别值得重视的是，华北地区近20多年来干旱不断加剧的形势十分严峻。20世纪90年代后期以来华北地区更是连年出现大旱，1997年及1999～2002年，不少地区连续遭遇干旱。干旱是对我国农业生产影响最严重的气候灾害之一。1949～2003年我国平均每年受旱面积2232万公顷，约占各种气象灾害受灾面积的60%，因旱灾每年损失粮食100亿公斤。受全球气候变暖及其所导致的干旱化趋势，我国草原和荒漠分布范围向我国西部和高海拔地区扩展，草原面积不断减少，退化速度不断加快。我国的湿地面积也大大减少，东北三江平原湿地面积从1949年的534万公顷锐减到2000年的95万公顷。在全球气候变暖背景下，冻土将全面、持续退化，对冻土区生态环境、工程环境和河湖水文等产生重大影响，并将对青藏高原气候产生重要反馈作用。生物多样性减少，物种迁移和消亡的概率明显增加。使得生态建设和环境保护面临新的压力。
    
    2006年中国发生了几次严重的台风灾害，这在一定程度上是和全球气候变暖相关的。去年，我国台风登陆时间早、滞留时间长、风力大、降雨多、破坏性强，历史上罕见；春季森林火灾重、沙尘暴天气多、四川重庆夏季伏旱强、长江中下游洞庭湖和鄱阳湖水位低、部分地区农作物病虫害严重；暴雨、高温热浪、大雾、霾、雷电、酸雨等灾害性天气和山洪、泥石流、滑坡灾害，严重影响经济社会发展和人民生命财产安全。受全球气候变暖影响，除松花江上游和黄河上游的径流有所增加外，我国其他主要流域的径流量都呈减少趋势。从上世纪60年代到本世纪初，全国的湖泊面积大幅度减少。我国西北各大湖泊绝大多数水量入不敷出，每年平均有20多个湖泊消失。
    
    由于全球气候变暖、污染物排放和城市建设的热岛效应，大气中气溶胶浓度增加，不利于污染物扩散的天气增多，雾、霾、酸雨、光化学烟雾等极端气候环境事件也将呈增多增强趋势。另外，全球气候变暖还将导致土地退化和病虫害加剧，农业生产风险加大。经济建设和社会发展面临更多不确定因素。
    
    此外，未来5年正处于第24个太阳活动周的上升期。在此期间，太阳活动将会变得日益频繁，空间天气灾害将逐年增加。受空间天气灾害的影响，未来5年我国航天、卫星、国防、通讯、导航定位、长距离管网等系统的安全将受到全局性的威胁，大气活动以及生物活动等也将会受到明显影响。