“人為”空氣污染對極端降水造成了顯著的影響，從而引發(fā)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(xù)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(qū)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(shù)期刊《地球物理研究通訊》發(fā)表了一篇標題為《人為造成的空氣污染在中國西南地區(qū)洪澇災害中的“實質(zhì)性貢獻”》的論文。

7月2日，《自然》官網(wǎng)首先報道了這篇論文。7月8日，《科學》官網(wǎng)也報道了這一論文。報道稱，最新發(fā)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(fā)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(qū)大氣的穩(wěn)定程度，改變空氣對流和循環(huán)狀況，從而對天氣和氣候的變化產(chǎn)生影響。

據(jù)模擬數(shù)據(jù)顯示，如果2013年7月四川盆地的空氣質(zhì)量改善到1980年代初期的水平，洪災地區(qū)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(jié)點。研究人員給天氣模型設置不同的空氣污染參數(shù)，比較運算結(jié)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(xiàn)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(huán)山，盆地循環(huán)導致污染尤為嚴重。根據(jù)四川省環(huán)境保護廳官網(wǎng)資料，2013年3月11日，四川省環(huán)保廳召開霧霾污染治理新聞發(fā)布會。會上通報，當年1~2月，四川省先后兩次出現(xiàn)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(chǎn)生影響嗎？范霽雯等人研究發(fā)現(xiàn)，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(zhì)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(zhì)導致其改變大氣環(huán)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?shù)?1小時內(nèi)降雨量超過100毫米的地區(qū)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?shù)匕l(fā)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(fā)生。

洪災禍首或鎖定氣溶膠難脫干系

根據(jù)《科學》網(wǎng)站報道，此前已有科學家發(fā)現(xiàn)空氣污染可能對降雨產(chǎn)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(zhì)點分散并懸浮在氣體介質(zhì)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(yè)上和運輸業(yè)上用的鍋爐和各種發(fā)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(lǐng)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(fā)現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)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(jié)果相比，氣溶膠抑制了原本可能發(fā)生在盆地污染源區(qū)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(wěn)定，大氣中的大量水汽和濕對流不穩(wěn)定，能量被堆積在盆地上空，并隨氣流傳向山區(qū)。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?qū)W家蘇拉比·梅農(nóng)等人發(fā)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(lián)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(fā)表論文，稱南京周邊地區(qū)的農(nóng)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(qū)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(fā)表文章指出，美國東南部爆發(fā)的122次龍卷風與美國中部的秸稈焚燒(生物質(zhì)燃燒)有關(guān)。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(qū)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(guī)指標運用到天氣預報中，對于人口稠密、工業(yè)發(fā)達的污染嚴重的地區(qū)，未來極端天氣的預報準確性可能會有所提高。