空氣污染會引發洪水？

“人為”空氣污染對極端降水造成了顯著的影響，從而引發局部洪水災害。

2013年7月8日下午至9日早上，四川省北川縣降雨量高達285毫米，致使唐家山堰塞湖水位抬高5.5米，從平時的712米抬升至717.5米，老縣城地震遺址遭遇50年最強洪水。這次洪水造成近200人死亡，30多萬人流離失所。

原本是一場天災，但近日一篇論文顯示，這場洪水強度可能是人為因素加劇的。

空氣污染為洪災做“貢獻”

當年電視上的四川洪災畫面，范霽雯至今仍歷歷在目。連續5天的降雨，導致河流決堤，洪水涌入城市街道，沖毀房屋、工廠和橋梁，致命的滑坡傾瀉而下。與氣候物理打交道的她，在震驚之余也感到疑惑，洪災地區的上風向的“臟空氣”是否在洪災中扮演了什么角色？于是，她和來自中國、美國和以色列的其他5位科學家，并肩努力尋找著答案。

近日國際學術期刊《地球物理研究通訊》發表了一篇標題為《人為造成的空氣污染在中國西南地區洪澇災害中的“實質性貢獻”》的論文。

7月2日，《自然》官網首先報道了這篇論文。7月8日，《科學》官網也報道了這一論文。報道稱，最新發表的一篇論文顯示，2013年7月，中國四川省遭遇了50年來最嚴重的洪水災害，其罪魁禍首之一是空氣污染，因為后者引發了強降雨。

范霽雯是美國西北太平洋國家實驗室的資深大氣科學家,也是這篇論文的第一作者和通訊作者。

他們的研究表明，空氣污染可能改變局部地區大氣的穩定程度，改變空氣對流和循環狀況，從而對天氣和氣候的變化產生影響。

據模擬數據顯示，如果2013年7月四川盆地的空氣質量改善到1980年代初期的水平，洪災地區的降雨量可減少高達60%。

模擬天氣模型回溯洪災原因

范霽雯團隊使用美國太平洋西北國家實驗室的超級計算機，建立了高精度天氣模型的集合模擬，每個模擬得動用近1000個計算節點。研究人員給天氣模型設置不同的空氣污染參數，比較運算結果。

比如，設置為“干凈”與“污染”。如果兩項設置后，天氣模型的模擬出現降雨量的顯著差異，就說明天氣變化對空氣污染是“敏感”的。

由于四川盆地四面環山，盆地循環導致污染尤為嚴重。根據四川省環境保護廳官網資料，2013年3月11日，四川省環保廳召開霧霾污染治理新聞發布會。會上通報，當年1~2月，四川省先后兩次出現嚴重霧霾污染。1月8日至20日的霧霾波及成都及17個地級市。兩次霧霾天氣過程中，成都市上空平均每天飄浮著相當于791.7噸的污染物，PM2.5超標嚴重。

那么，空氣污染會對降水產生影響嗎？范霽雯等人研究發現，空氣污染能夠在多方面影響降水量，且影響機制非常復雜。如，氣溶膠粒子有時可減少或延遲降雨，有時則使雷暴更加劇烈，具體什么機制占主導作用依靠多種因素如氣溶膠性質和氣象條件。四川盆地的氣溶膠吸熱性很強，研究指出這一特別性質導致其改變大氣環流。

論文稱，回溯到上世紀70~80年代，四川盆地的空氣要清新得多。如果那時遇到2013年7月8日~9日的氣象條件，北川縣城全境的平均降雨量將減少20%~60%。當地11小時內降雨量超過100毫米的地區將幾乎完全消失。也就是說，“人為”空氣污染對極端降水造成了顯著的影響。氣象條件導致北川當地發生大面積降雨的前提下，如果當時四川盆地的空氣是清潔的，這一災難性的洪水也可能不會發生。

洪災禍首或鎖定氣溶膠難脫干系

根據《科學》網站報道，此前已有科學家發現空氣污染可能對降雨產生影響，他們鎖定的對象是“氣溶膠”。所謂氣溶膠，是由固體或液體小質點分散并懸浮在氣體介質中形成的膠體分散體系，大小為0.001～100微米。天空中的云、霧、塵埃，工業上和運輸業上用的鍋爐和各種發動機里未燃盡的燃料所形成的煙，采礦、采石場磨材和糧食加工時所形成的固體粉塵，人造的掩蔽煙幕和毒煙等都是氣溶膠的具體實例。在氣象研究領域，為人熟知的PM2.5、PM10等空氣污染顆粒物都在“氣溶膠”之列。

前述論文發現了空氣污染中氣溶膠對此次降雨過程的影響機制。研究顯示，空氣污染中的氣溶膠對輻射(陽光、地熱)的散射和吸收，也就是“氣溶膠-輻射相互作用”，是氣溶膠對四川盆地局地天氣產生影響的原因，尤其是碳黑氣溶膠。碳黑氣溶膠，即黑碳、煤煙，是石油等燃燒產生的污染物，主要來自人類活動。

具體而言，與清潔大氣的模擬結果相比，氣溶膠抑制了原本可能發生在盆地污染源區的較大范圍的弱降雨，由于氣溶膠顯著削弱了到達地面的太陽輻射，同時增強了大氣的輻射吸收，使得盆地大氣變得異常穩定，大氣中的大量水汽和濕對流不穩定，能量被堆積在盆地上空，并隨氣流傳向山區。受地形抬升，這些堆積的水汽和能量被迅速釋放出來，造成異常強烈降水。

氣溶膠對天氣有影響，在以往也有案例。2002年，美國加州勞倫斯伯克利國家實驗室的氣候學家蘇拉比·梅農等人發表的論文，率先將中國的“南澇北旱”與大氣中的碳黑氣溶膠聯系起來。

2013年，南京大學大氣科學學院、氣候與全球變化研究院教授丁愛軍發表論文，稱南京周邊地區的農民焚燒秸稈導致煙霧彌漫、遮蔽陽光時，此前天氣預報中南京的強烈暴風雨往往不會到來，次日晚，在下風向區域，如江蘇連云港，會有大暴雨天氣，降雨強度超出此前的預報。

2015年初，美國愛荷華大學的大氣學家格雷格·卡邁克爾在《地球物理研究通訊》上曾發表文章指出，美國東南部爆發的122次龍卷風與美國中部的秸稈焚燒(生物質燃燒)有關。該論文稱，秸稈焚燒造成的煙霧加劇了龍卷風的強度。

范霽雯認為，空氣污染對局部地區天氣變化的影響機制，可能被用于天氣預報中。如果空氣污染作為常規指標運用到天氣預報中，對于人口稠密、工業發達的污染嚴重的地區，未來極端天氣的預報準確性可能會有所提高。