文/记者 李晶

　　“人为”空气污染对极端降水造成了显著的影响，从而引发局部洪水灾害。

　　2013年7月8日下午至9日早上，四川省北川县降雨量高达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。这次洪水造成近200人死亡，30多万人流离失所。

　　原本是一场天灾，但近日一篇论文显示，这场洪水强度可能是人为因素加剧的。

　　空气污染为洪灾做“贡献”

　　当年电视上的四川洪灾画面，范霁雯至今仍历历在目。连续五天的降雨，导致河流决堤，洪水涌入城市街道，冲毁房屋、工厂和桥梁，致命的滑坡倾泻而下。与气候物理打交道的她，在震惊之余也感到疑惑，洪灾地区的上风向的“脏空气”是否在洪灾中扮演了什么角色?于是，她和来自中国、美国和以色列的其他5位科学家，并肩努力寻找着答案。

　　近日国际学术期刊《地球物理研究通讯》发表了一篇标题为《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”》的论文。

　　7月2日，《自然》官网首先报道了这篇论文。7月8日，《科学》官网也报道了这一论文。报道称，最新发表的一篇论文显示，2013年7月，中国四川省遭遇了50年来最严重的洪水灾害，其罪魁祸首之一是空气污染，因为后者引发了强降雨。

　　范霁雯, 美国西北太平洋国家实验室的资深大气科学家,是这篇论文的第一作者和通讯作者。

　　他们的研究表明，空气污染可能改变局部地区大气的稳定程度，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。

　　据模拟数据显示，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，洪灾地区的降雨量可减少高达60%。

　　模拟天气模型 回溯洪灾原因

　　范霁雯团队的研究工作，使用美国太平洋西北国家实验室的超级计算机，建立了高精度天气模型的 集合模拟，每个模拟得动用近1000个计算节点。研究人员给天气模型设置不同的空气污染参数，比较运算结果。

　　比如，设置为“干净”与“污染”。如果两项设置后，天气模型的模拟出现降雨量的显著差异，就说明天气变化对空气污染是“敏感”的。

　　由于四川盆地四面环山，盆地循环导致污染尤为严重。根据四川省环境保护厅官网资料，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。会上通报，当年1-2月，四川省先后两次出现严重雾霾污染。1月8日至20日的雾霾波及成都及17个地级市。两次雾霾天气过程中，成都市上空平均每天飘浮着相当于791.7吨的污染物，PM2.5超标严重。

　　那么，空气污染会对降水产生影响吗?范霁雯等人研究发现，空气污染能够在多方面影响降水量，且影响机制非常复杂。如，气溶胶粒子有时可减少或延迟降雨，有时则使雷暴更加剧烈， 具体什么机制占主导作用依靠多种因素如气溶胶性质和气象条件。四川盆地的气溶胶吸热性很强，研究指出这一特别性质导致其改变大气环流。

　　论文称，回溯到上世纪70、80年代，四川盆地的空气要清新得多。如果那时遇到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。也就是说，“人为”空气污染对极端降水造成了显著的影响。气象条件导致北川当地发生大面积降雨的前提下，如果当时四川盆地的空气是清洁的，这一灾难性的洪水也可能不会发生。

　　洪灾祸首或锁定 气溶胶难脱干系

　　根据《科学》网站报道，此前已有科学家发现空气污染可能对降雨产生影响，他们锁定的对象是“气溶胶”。所谓气溶胶，是由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，大小为0.001～100微米。天空中的云、雾、尘埃，工业上和运输业上用的锅炉和各种发动机里未燃尽的燃料所形成的烟，采矿、采石场磨材和粮食加工时所形成的固体粉尘，人造的掩蔽烟幕和毒烟等都是气溶胶的具体实例。在气象研究领域，为人熟知的PM2.5、PM10等空气污染颗粒物都在“气溶胶”之列。

　　前述论文发现了空气污染中气溶胶对此次降雨过程的影响机制。研究显示，空气污染中的气溶胶对辐射(阳光、地热)的散射和吸收，也就是“气溶胶-辐射相互作用”，是气溶胶对四川盆地局地天气产生影响的原因，尤其是碳黑气溶胶。碳黑气溶胶，即黑碳、煤烟，是石油等燃烧产生的污染物，主要来自人类活动。

　　具体而言，与清洁大气的模拟结果相比，气溶胶抑制了原本可能发生在盆地污染源区的较大范围的弱降雨，由于气溶胶显著削弱了到达地面的太阳辐射，同时增强了大气的辐射吸收，使得盆地大气变得异常稳定，大气中的大量水汽和湿对流不稳定，能量被堆积在盆地上空，并随气流传向山区。受地形抬升，这些堆积的水汽和能量被迅速释放出来，造成异常强烈降水。

　　气溶胶对天气有影响，在以往也有案例。2002年，美国加州劳伦斯伯克利国家实验室的气候学家苏拉比·梅农等人发表的论文，率先将中国的“南涝北旱”与大气中的碳黑气溶胶联系起来。

　　2013年，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发表论文，称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，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。

　　2015年初，爱荷华大学的大气学家格雷格·卡迈克尔在《地球物理研究通讯》上曾发表文章指出，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。

　　范霁雯认为，空气污染对局部地区天气变化的影响机制，可能被用于天气预报中。如果空气污染作为常规指标运用到天气预报中，对于人口稠密、工业发达的污染严重的地区，未来极端天气的预报准确性可能会有所提高。■