自 1 月 7 日起，美國加利福尼亞州洛杉磯多地連續(xù)突發(fā)山火并持續(xù)肆虐。1 月 18 日，中新社引美國媒體報(bào)道，此次洛杉磯野火死亡人數(shù)已升至 27 人，仍有 18 人失蹤，超過 1 萬棟房屋損毀。
央視新聞的報(bào)道
事實(shí)上，加利福尼亞州一直是山火高發(fā)地區(qū)。例如 2017 年加州三地大火同時(shí)發(fā)生，煙云遮天蔽日。
攝于 2017 年 12 月 5 日的衛(wèi)星圖，紅框部分是山火所形成的煙霧
今天我們就從氣象與氣候條件——尤其當(dāng)?shù)囟境Ｒ?、造成本次山火快速蔓延的圣安娜風(fēng)（Santa Ana Winds）入手，分析今年山火形成的原因之一。
山林殺手——“焚風(fēng)”
提及造成山火的風(fēng)，人們往往容易想到焚風(fēng)。焚風(fēng)是音意兼顧地翻譯自德語 F?hn，初是指一種常在冬春季阿爾卑斯山北麓出現(xiàn)的極度干暖的大風(fēng)。
如“焚風(fēng)”的字面意思，它可能造成森林和農(nóng)作物倒伏、干枯，山區(qū)積雪快速融化導(dǎo)致雪崩、融雪洪水，如果遇到自然或人為的初始火源還可能迅速蔓延形成嚴(yán)重火情。后來，這逐漸泛指全球各地山區(qū)在迎風(fēng)坡形成雨雪過后，于背風(fēng)坡出現(xiàn)的類似的極度干燥、暖熱的強(qiáng)風(fēng)天氣。
焚風(fēng)的形成原理
所以可以看出，焚風(fēng)的干暖特征來自兩部分：一是從高海拔山頂下沉至背風(fēng)坡山麓時(shí)，空氣大幅度下沉壓縮的增暖；二是初的風(fēng)攜帶大量水汽在迎風(fēng)坡抬升凝結(jié)后，水汽釋放的熱量被一并帶向背風(fēng)坡，這部分額外的熱量也是讓風(fēng)變暖的重要原因。
洛杉磯常年山火的元兇——圣安娜風(fēng)
而這次助推美國加利福尼亞南部山火發(fā)展的“圣安娜風(fēng)”，有部分類似焚風(fēng)的原理，但不盡相同。
具體而言，每年冬季，當(dāng)北美中西部落基山區(qū)/大平原等地出現(xiàn)寒潮時(shí)，會(huì)給西側(cè)加利福尼亞等地帶來明顯的東北風(fēng)。
起初這些東北風(fēng)寒冷的同時(shí)并非特別干燥；但當(dāng)它們從海拔較高的落基山區(qū)翻山下沉到加利福尼亞南部的太平洋海岸時(shí)，在一些山口區(qū)域，會(huì)因?yàn)榈匦蔚莫M管效應(yīng)風(fēng)力更大，同時(shí)持續(xù)的（絕熱壓縮）下沉而溫度驟然上升，同時(shí)本已有的水汽也在這一過程中散失而更加干燥，形成持續(xù)數(shù)日的極度干暖的偏北風(fēng)/東北大風(fēng)。
這個(gè)風(fēng)經(jīng)過的山谷當(dāng)中，有一個(gè)名為圣塔安娜（Santa Ana）山谷，因此這個(gè)干熱的下沉風(fēng)，被稱作圣安娜風(fēng)。
圣安娜風(fēng)示意
由于這股風(fēng)非常強(qiáng)勁、干暖，一旦有自然或人為的火源（如枯枝落葉發(fā)酵、靜電火花、閃電、人為失控火源等），在這樣的風(fēng)影響下很容易急速蔓延，形成嚴(yán)重山火。
由此可見，圣安娜風(fēng)相比典型的焚風(fēng)，它初始并非攜帶有大量水汽的濕潤氣流，并沒有依靠水汽凝結(jié)釋放的熱量增暖，而主要依靠海拔落差間的下沉壓縮增溫變得干暖，因而只有焚風(fēng)的部分特征；通常這種干暖風(fēng)也稱作“下坡風(fēng)”。
圣安娜風(fēng)的下沉和增暖示意圖。圖片來源：美國國家海洋與大氣管理局-風(fēng)暴預(yù)測中心
而這次正是這樣的形勢。在大約 1500 米高度的低空風(fēng)可以看出，當(dāng)?shù)卣陲@著的偏北風(fēng)控制下且濕度很低，正是被東北側(cè)落基山區(qū)的冷空氣所驅(qū)動(dòng)并撲向南加州沿海。這些從高海拔地區(qū)傾瀉而落的干暖強(qiáng)風(fēng)，正是導(dǎo)致初始火情迅速蔓延的重要原因。
1 月 8 日約 1500 米高度的風(fēng)場圖。紅圈即覆蓋洛杉磯和周邊的強(qiáng)勁偏北風(fēng)，在地面形成了強(qiáng)烈的圣安娜風(fēng)。圖片來源：earth.nullschool.net
異常的氣候助推這次大火發(fā)展
當(dāng)然除了天氣過程外，一些背景氣候因素也值得關(guān)注。2024 年加利福尼亞州南部經(jīng)歷了非常顯著的年初異常濕潤到年末異常干旱的轉(zhuǎn)換。年初的異常濕潤讓草木過于迅猛生長，而隨后 10-12 月的異常干旱（降水量普遍偏少 80%以上）讓它們明顯干枯，導(dǎo)致先前大量植被凋枯并變成易燃物，成為山火更強(qiáng)烈蔓延的原因。
這樣的急劇濕潤-干旱轉(zhuǎn)折，在短期氣候上與 2024 年處于厄爾尼諾狀態(tài)向拉尼娜狀態(tài)轉(zhuǎn)換有關(guān)；但長期氣候變化下，更加極端、頻繁的干旱、熱浪，與·干濕間急劇轉(zhuǎn)折的現(xiàn)象，同樣值得關(guān)注。
本次山火嚴(yán)重區(qū)域之一——帕里薩德附近氣象站 2024 全年降水變化（實(shí)線曲線）和 1991-2020 年平均降水（虛線）。可以看見當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)顯著的從濕潤向干旱的急劇轉(zhuǎn)折
就目前的氣象條件看，短期內(nèi)當(dāng)?shù)仫L(fēng)力明顯減弱，但隨后 1 月 20 日前后，落基山區(qū)又將有冷空氣大舉南下，會(huì)形成東南側(cè)墨西哥境內(nèi)的切斷低渦還將維持 1-2 天，這導(dǎo)致較強(qiáng)勁的偏北干燥大風(fēng)仍將在這 1-2 天內(nèi)維持；隨后隨著切斷低渦緩慢東移減弱，這樣的強(qiáng)風(fēng)也方才逐漸減弱，但會(huì)有一個(gè)較明顯風(fēng)的轉(zhuǎn)向，這可能讓火勢蔓延到更多區(qū)域。洛杉磯當(dāng)?shù)厝匀恍枰叨汝P(guān)注后續(xù)氣象形勢和預(yù)警。
我國存在相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)嗎？
我國存在焚風(fēng)和類似圣安娜風(fēng)的下坡風(fēng)嗎？焚風(fēng)在特定天氣形勢下也存在，但不算多見；而類似于圣安娜風(fēng)的下坡風(fēng)相對(duì)多見。
從前文介紹的焚風(fēng)兩大成因——下沉增溫和水汽凝結(jié)釋放熱量看，我國地形呈現(xiàn)自青藏高原、總體自西向東逐漸降低的三級(jí)階梯，因而從下沉增溫角度考慮，是風(fēng)自西向東到東側(cè)海拔更低的背風(fēng)坡時(shí)，增溫幅度更大。但從水汽凝結(jié)釋放熱量的角度恰恰相反——我國是東側(cè)、南側(cè)面向海洋，往往是偏東風(fēng)、南風(fēng)攜帶較多水汽。此時(shí)山脈東麓、南麓成為迎風(fēng)坡，只有到西側(cè)、北側(cè)背風(fēng)坡才會(huì)攜帶水汽凝結(jié)釋放的熱量。
兩個(gè)“相反”的因素讓我國大陸地區(qū)真正的焚風(fēng)不多見。不過雖然焚風(fēng)少見，但類似于圣安娜風(fēng)的下坡風(fēng)卻很常見。每年從 10 月到次年 6 月，我國華北、東北等地因?yàn)槔淇諝猓ㄇ锒杭荆┗蚋呖张梗ù杭?初夏）出現(xiàn)較強(qiáng)西北風(fēng)時(shí)，風(fēng)從大興安嶺、太行山等山脈的西坡（或燕山、陰山的北坡）向東坡（南坡）翻越，也會(huì)因?yàn)楸筹L(fēng)坡更低的海拔（下降高度更大），出現(xiàn)顯著的下坡風(fēng)。
這讓冷空氣過境時(shí)，太行山東麓往往氣溫還會(huì)有明顯上升；如果出現(xiàn)在 5-6 月小麥即將成熟或收獲季節(jié)，干熱風(fēng)往往可能導(dǎo)致小麥倒伏干枯影響收獲，也是需要預(yù)防的農(nóng)業(yè)災(zāi)害。
此外，在青藏高原東部橫斷山區(qū)等地的高山深谷間，也存在特定天氣條件下強(qiáng)風(fēng)從山頂向谷低急劇下沉增溫的下降風(fēng)現(xiàn)象，這也是導(dǎo)致川西高原、云南、西藏部分區(qū)域旱季山火的風(fēng)險(xiǎn)因素之一。
而我國大部分地區(qū)當(dāng)前冬季降水也顯著偏少，多地森林火險(xiǎn)也較高，同樣需要關(guān)注防火抗旱的形勢。希望大家做好森林防火，避免森林火險(xiǎn)發(fā)生。
策劃制作
作者丨風(fēng)云夢遠(yuǎn) 復(fù)旦大學(xué) 大氣與海洋科學(xué)系博士生
審核丨信欣 中國氣象局高級(jí)工程師
策劃丨何通
責(zé)編丨何通
審校丨徐來 林林
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