中国科学院国家科学图书馆科学研究动态监测快报2012年11月15日第22期(总第112期)气候变化科学专辑飓风"桑迪"的影响与成因分析慕尼黑再保险公司称极端气候事件对北美的影响最为严重CGIAR:农业和食品生产占全球温室气体排放的29%WHO与WMO联合发布《健康与气候图集》WMO批准《全球气候服务框架》普华永道:需要提高全球碳减排力度NatureGeoscience文章称气候变化影响南半球树木的生长模式GlobalChangeBiology文章称气候变暖未必能增加土壤肥力EnvironmentalResearchLetters文章称气候变化对作物影响深远PLoSONE文章称气候变化和人口增长之间显著相关中国科学院国家科学图书馆兰州分馆甘肃省兰州市天水中路8号邮编:730000电话:0931-8270063http://www.
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cn中国科学院资源环境科学与技术局中国科学院国家科学图书馆兰州分馆气候变化科学专辑2012年第22期(总第112期)目录气候变化事实与影响飓风"桑迪"的影响与成因分析.
1慕尼黑再保险公司称极端气候事件对北美的影响最为严重.
5GHG排放评估与预测CGIAR:农业和食品生产占全球温室气体排放的29%6气候变化减缓与适应WHO与WMO联合发布《健康与气候图集》8WMO批准《全球气候服务框架》9普华永道:需要提高全球碳减排力度.
9前沿研究动态NatureGeoscience文章称气候变化影响南半球树木的生长模式.
10GlobalChangeBiology文章称气候变暖未必能增加土壤肥力.
11EnvironmentalResearchLetters文章称气候变化对作物影响深远.
11PLoSONE文章称气候变化和人口增长之间显著相关.
12专辑主编:张志强执行主编:曲建升本期责编:唐霞E-mail:tangxia@llas.
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cn1气候变化事实与影响编者按:2012年10月24日,飓风"桑迪"袭击了古巴、多米尼加、牙买加、巴哈马、海地等国家,2012年10月29日20时飓风"桑迪"在美国新泽西州登陆,横扫美国东部海岸,冲击了美国五分之一的人口,并给美国的电力、交通、运输、航空、金融、保险、旅游服务、能源、基础设施等带来巨大损失.
若干机构和学者对飓风"桑迪"的成因、影响等进行了分析,我们对此次飓风主要科学观点及救灾情况进行了整理,以供参考.
飓风"桑迪"的影响与成因分析飓风"桑迪"是形成于大西洋洋面上的一级飓风,飓风"桑迪"的破坏之所以如此巨大是因为其具有三个明显的特点:(1)飓风规模大.
根据美国宇航局所公布的从国际空间站所拍摄的"桑迪"画面中可以清楚地看见飓风的规模惊人,风眼清晰可见;(2)异常转向.
热带风暴"桑迪"在加勒比海海面生成后主要沿着北大西洋暖流向偏北方向移动,加强成为二级飓风登陆古巴;穿过古巴东部地区后,凭借着强大的逆时针环流引导风暴沿弧形路径向西北行进,随后受到格陵兰高压系统的影响,直接袭击新泽西沿岸,并奔向内陆,波及从东岸到五大湖地区约1280km的区域(参见图1)[1];(3)影响巨大.
此时登陆的飓风"桑迪"与来自美国西部的初冬暴风雨和北极的寒流相碰撞形成超级风暴,引发强降水及洪水,对这些地区的能源、交通、电力等基础设施造成严重影响,不仅直接导致人员伤亡,而且形成强烈的心理冲击.
图1飓风"桑迪"路径图(来源:中国天气网)1飓风"桑迪"的影响1.
1引发风暴潮此次"桑迪"最具破坏力的效应,是其引发的风暴潮.
专家们表示一系列罕见2锋面与来自北方的冷空气的结合导致"桑迪"变成超级风暴,直径接近2000英里(约合3200km),成为历史上规模最大的大西洋风暴.
在强风推动下,大量的海水直接扑向陆地,海水高度可达到3.
7m,其中满月的引力"贡献"了大约30cm.
据美国《洛杉矶时报》的统计数据显示,截至当地时间2012年11月3日下午5时左右,美国全境因飓风"桑迪"造成的死亡人数已有113人.
1.
2美国民用燃油市场告急自从超级风暴"桑迪"袭击美国东海岸之后,美国的炼油设施、原油和汽油产品运输以及东海岸主要石油管线带来严重威胁,导致民用燃油市场出现供应瓶颈或中断,部分地区出现了燃料供应紧张的情况,新泽西州80%的加油站关闭,纽约和康涅狄格州也面临着同样的困境,多地爆发"油荒",民众怨声载道,部分地区甚至还爆发了暴力事件.
尤其是纽约市遭受了重创,出现了大面积停电停水、汽油供应紧张等问题.
纽约市数百万户家庭停电,令昔日繁华的纽约曼哈顿下城陷入一片黑暗.
美国东部的15个州的450万人也遭受不同程度的断电影响.
1.
3交通商业遭殃登陆美国之前,飓风"桑迪"已经在海地、古巴、多美尼加等地肆虐,导致65人死亡,数万人无家可归,造成不同程度的财产损失.
飓风"桑迪"强势登陆美国东海岸后,造成美国人口最稠密的地区部分商业活动中断、公共交通系统停摆以及遭受损害.
在古巴东部,暴雨和狂风致使房屋倒塌、农作物被毁以及生产设施遭破坏.
飓风带来的强风暴雨也重创了美国航空运输业,全球各大航空公司被迫取消进出美国东北部的上万次航班.
在狂风暴雨、洪灾、大雪和断电的重重威胁中,美国东部多地的城市交通陷入瘫痪.
自1985年9月以来,纽约各金融交易市场首次因天气原因全天停止交易;飓风中断了美国金融中心的商业活动,众多公司财报和经济数据发布时间被推迟.
2国际组织机构及专家对飓风成因的分析2.
1美国科学家:全球暖化造成"桑迪"成因尚无定论美国普林斯顿大学(PrincetonUniversity)气象学MichaelOppenheimer教授指出,桑迪给纽约市带来的风暴潮高度超过1821年的纪录.
同时指出全球变暖造成海平面上升,也改变了飓风的形态,纽约市"极易遭受飓风带来的洪灾".
不过,MichaelOppenheimer教授也和其他气象学家一样认为,还不能把桑迪的形成完全归结为全球暖化.
这些气象学家指出,目前只能说飓风产生的部分原因同气候变化有关.
美国宾西法尼亚州立大学(PennStateUniversity)气象学家MichaelMann指出,纽约附近海平面比100年前上升了近0.
3m.
美国得克萨斯工业大学(TexasTechUniversity)的科学家KatharineHayhoe补充说,大西洋的平均温度比20世纪升高了约2°C,温水会加剧飓风的猛烈程度.
气象学家JeffMasters指出,"桑迪"是沿着3比正常水温更暖和的墨西哥湾暖流向北移动的.
2008年的一项研究也表明,大西洋飓风季似乎提前开始,延续的时间也似乎拉长,但未发现与全球变暖有明显联系.
气象学家和飓风专家经过数年的争执后得出结论,随着全球气候变暖,飓风的次数会减少,但一旦形成风暴,将比以前更猛烈[2].
美国国家大气研究中心(NationalCenterforAtmosphericResearch)科学家KevinTrenberth认为,"桑迪"之所以强大,主要是以"混合"风暴的形式诞生,也就是合并了数个天气系统,其中包含一个飓风和一个中纬度风暴.
"桑迪"的破坏力如此巨大,全球变暖很可能做出了明显贡献,其程度可能高达10%.
麻省理工学院(MIT)的气候科学家KerryEmanuel指出,需要经过长期的研究来明确热带飓风与气候变化之间的联系,逐步了解这种混合风暴是否可能会在接下来的100年里随着全球变暖而变得更加频发或强烈.
但是,德国波茨坦气候影响研究所(PotsdamInstituteforClimateImpactResearch)的StefanRahmstorf教授则认为,气候变暖导致的海平面上升加剧了风暴潮的强度,并且未来这种类型的风暴可能会频发.
其他一些科学家则正在研究,2012年北极海冰的历史性消融是不是影响"桑迪"移动路线和强度的潜在因素[3].
2.
2皮尤全球气候变化中心:气候变化加剧"桑迪"的影响力美国时间10月31日,皮尤全球气候变化中心发布了《飓风桑迪和气候变化》的研究报告,认为飓风"桑迪"是气候变化风险增加的典型代表.
新研究显示,北极冰川的融化加剧了大气灾害"桑迪"登陆的影响.
目前尽管没有直接证据表明气候变化对单一天气事件的影响,但气候变化增加了极端天气事件发生的频率.
全球变暖增加了大气湿度,导致全球范围内强降水的增加,和去年的飓风"艾琳"一样,飓风"桑迪"水分蕴含量异常,飓风"桑迪"形成海域的海表温度高于正常值5°C以上,这导致美国东北部遭受强降雨.
最近,美国东北部海平面加速上升成为海洋研究的"热点".
过去30年中,美国东北部海平面的上升速度是全球平均水平的4倍.
在风暴潮来袭时,海平面变化一英寸就能区别该暴风潮是安全性强降雨还是洪涝灾害.
飓风"桑迪"的风暴潮发生在天文高潮,即比正常时高2~3英寸以上,再加上1950年以来全球海平面上升了4英寸,直接导致飓风"桑迪"的风暴潮在纽约的水位高于均值13英尺以上,致使洪水淹没曼哈顿的低洼地区,并灌入地铁隧道.
飓风"桑迪"在北大西洋遇到了阻滞,这使得"桑迪"不能像大多数东北风暴一样顺利经过北大西洋海洋,同时,大西洋中西部上空一些极冷气团也遭遇了该阻塞,导致出现异常的"混合型"风暴.
最新研究表明这些阻塞事件和秋季寒潮爆发都与北极海冰融化损失相关,北极的开放性水域促使了中高纬度天气事件的爆发,4增加了寒潮爆发和阻塞事件的风险.
2.
3澳洲气候委员会(ClimateCommission):全球气候变化是诱因澳洲气候委员会的科研人员分析了飓风"桑迪"和气候变化之间的联系,认为气候变暖导致大西洋的海水温度比平常高出3~5°C,海平面比20世纪升高了20cm,正是这些变化因素加剧了飓风的破坏力.
2012年可能是有记录以来最暖的年份之一,暖和潮湿的空气便使飓风"桑迪"来袭时给各地带来了大量的降水,又加之热带气旋的频繁强烈的活动.
飓风"桑迪"体现了人类面对极端天气的脆弱性,人类必须减少碳排放量以降低气候变化的风险;人类必须提前加强对未来天气影响的防御性.
同时,科学家发出警告,如果还不采取行动严格控制全球二氧化碳的排放量,今后破坏性的飓风将会变得很常见[5].
随着气候变化条件下天气事件的研究正在不断深入,越来越多的证据表明,气候变化增加了极端天气事件的风险.
2.
4中国国家气候中心:大西洋的海温偏高等综合原因导致高强度飓风对于"桑迪"的威力为何如此巨大,中国国家气候中心的专家详细分析了有关数据,认为大西洋海温偏高与南下冷空气等因素配合造成了此次飓风的影响力极大.
专家认为八大因素导致"桑迪"肆虐[1]:①大西洋暖池海温偏高:2012年10月以来大西洋暖池中心区海温超过30°C(较同期偏高1°C左右),较高的海温为生成高强度"桑迪"提供了海洋背景;②大气垂直切变偏弱:"桑迪"生成期间,热带大西洋地区高低空纬向风切变与常年同期相比明显偏弱,这样的动力条件更加有利于"桑迪"持续异常偏强;③低空辐合强:热带大西洋地区对流十分活跃,这样的低空辐合条件也有利于"桑迪"发展成强台风.
④中纬度环流系统的影响:"桑迪"生成期间,大西洋中纬度地区处于高空槽的控制下,有利于冷空气南下至热带大西洋地区,提供了有利的环流背景;⑤异常的移动路径:自1950年以来,二级或更高的飓风在纽约市200海里范围内移动,较常见的路径是平行于海岸行进,而这次"桑迪"的挂钩路径使得飓风接近墨西哥湾暖流温暖水域的时间最长,因此强度偏强;⑥中心气压极低:飓风"桑迪"登陆时中心附近最大风力12级(36m/s),中心最低气压为946百帕,这可能与登陆区附近长岛海湾的地形有关,"桑迪"的挂钩路径和中心低压增加了将海水垂直推向海岸线的几率,有助于登陆中心位置以北的大西洋沿岸汇集大量的海水;⑦望潮叠加:2012年10月29号为满月,其后1~2天出现望潮,刚好与风暴潮叠加,这将加剧"桑迪"带来的风雨影响,有助于产生罕见且强大的波浪和浪涌,造成内陆洪水.
⑧冷空气南下:"桑迪"与冷空气结合,给美国中西部地区带来强降雪,集中于阿巴拉契亚山附近,降雪加重了"桑迪"的影响[1].
3美国的救灾行动飓风来临前,为安置撤离居民,纽约在全市设立了76个安置点.
在纽约市政府的网站上,居民只要输入自己的地址,就会找到附近的安置点.
新泽西、纽约、康5涅狄格和西弗吉尼亚等四个受灾最重的州,均进行了较为充分的防灾准备.
为了应对"桑迪"这场突如其来的超级风暴,总统奥巴马取消了竞选活动,作为联邦救灾行动总司令直接指挥救灾行动.
奥巴马承诺联邦政府将"快速、大规模"向受影响地区提供援助,灾民如需帮助可打电话给联邦紧急救援机构(FEMA),有关官员必须在15分钟给予答复,不得拖延.
此次飓风中受到影响的个人和企业主可获得联邦资金的援助,其中包括提供临时住房、房屋维修、低成本贷款以及支付未投保的财产损失等.
随着飓风"桑迪"渐渐离去,诸如纽约这样的临海大城市如何应对灾害等一些深层次问题开始凸显.
此次飓风"桑迪"再次暴露出纽约的防洪堤坝的脆弱性,同时也暴露了人类面对全球变暖下极端天气事件的脆弱性.
飓风"桑迪"为我们提供了宝贵的经验教训,目前,人类已有的堤坝、防波堤等其他基础设施足以应对20世纪的极端天气事件,却在"桑迪"面前功亏一篑,飓风"桑迪"促使我们要为21世纪的极端天气事件做好相关的预防准备.
资料来源:[1]国家气候中心:八大因素导致"桑迪"肆虐多国能源告急,中国天气网.
http://www.
weather.
com.
cn/climate/qhbhyw/11/1739898.
shtml.
[2]ScientistsLookatClimateChange,theSuperstorm.
http://www.
usnews.
com/science/news/articles/2012/10/30/scientists-look-at-climate-change-the-superstorm.
