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。
央視新聞的報道
事實上，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?shù)囟境Ｒ?、造成本次山火快速蔓延的圣安娜風（Santa Ana Winds）入手，分析今年山火形成的原因之一。
山林殺手——“焚風”
提及造成山火的風，人們往往容易想到焚風。焚風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。
如“焚風”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重火情。后來，這逐漸泛指全球各地山區(qū)在迎風坡形成雨雪過后，于背風坡出現(xiàn)的類似的極度干燥、暖熱的強風天氣。
焚風的形成原理
所以可以看出，焚風的干暖特征來自兩部分：一是從高海拔山頂下沉至背風坡山麓時，空氣大幅度下沉壓縮的增暖；二是初的風攜帶大量水汽在迎風坡抬升凝結(jié)后，水汽釋放的熱量被一并帶向背風坡，這部分額外的熱量也是讓風變暖的重要原因。
洛杉磯常年山火的元兇——圣安娜風
而這次助推美國加利福尼亞南部山火發(fā)展的“圣安娜風”，有部分類似焚風的原理，但不盡相同。
具體而言，每年冬季，當北美中西部落基山區(qū)/大平原等地出現(xiàn)寒潮時，會給西側(cè)加利福尼亞等地帶來明顯的東北風。
起初這些東北風寒冷的同時并非特別干燥；但當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，在一些山口區(qū)域，會因為地形的狹管效應(yīng)風力更大，同時持續(xù)的（絕熱壓縮）下沉而溫度驟然上升，同時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/東北大風。
這個風經(jīng)過的山谷當中，有一個名為圣塔安娜（Santa Ana）山谷，因此這個干熱的下沉風，被稱作圣安娜風。
圣安娜風示意
由于這股風非常強勁、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），在這樣的風影響下很容易急速蔓延，形成嚴重山火。
由此可見，圣安娜風相比典型的焚風，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，因而只有焚風的部分特征；通常這種干暖風也稱作“下坡風”。
圣安娜風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 米高度的低空風可以看出，當?shù)卣陲@著的偏北風控制下且濕度很低，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)傾瀉而落的干暖強風，正是導致初始火情迅速蔓延的重要原因。
1 月 8 日約 1500 米高度的風場圖。紅圈即覆蓋洛杉磯和周邊的強勁偏北風，在地面形成了強烈的圣安娜風。圖片來源：earth.nullschool.net
異常的氣候助推這次大火發(fā)展
當然除了天氣過程外，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，導致先前大量植被凋枯并變成易燃物，成為山火更強烈蔓延的原因。
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。
本次山火嚴重區(qū)域之一——帕里薩德附近氣象站 2024 全年降水變化（實線曲線）和 1991-2020 年平均降水（虛線）?？梢钥匆姰?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?shù)仫L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，這導致較強勁的偏北干燥大風仍將在這 1-2 天內(nèi)維持；隨后隨著切斷低渦緩慢東移減弱，這樣的強風也方才逐漸減弱，但會有一個較明顯風的轉(zhuǎn)向，這可能讓火勢蔓延到更多區(qū)域。洛杉磯當?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)的風險嗎？
我國存在焚風和類似圣安娜風的下坡風嗎？焚風在特定天氣形勢下也存在，但不算多見；而類似于圣安娜風的下坡風相對多見。
從前文介紹的焚風兩大成因——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階梯，因而從下沉增溫角度考慮，是風自西向東到東側(cè)海拔更低的背風坡時，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、南風攜帶較多水汽。此時山脈東麓、南麓成為迎風坡，只有到西側(cè)、北側(cè)背風坡才會攜帶水汽凝結(jié)釋放的熱量。
兩個“相反”的因素讓我國大陸地區(qū)真正的焚風不多見。不過雖然焚風少見，但類似于圣安娜風的下坡風卻很常見。每年從 10 月到次年 6 月，我國華北、東北等地因為冷空氣（秋冬春季）或高空暖脊（春季-初夏）出現(xiàn)較強西北風時，風從大興安嶺、太行山等山脈的西坡（或燕山、陰山的北坡）向東坡（南坡）翻越，也會因為背風坡更低的海拔（下降高度更大），出現(xiàn)顯著的下坡風。
這讓冷空氣過境時，太行山東麓往往氣溫還會有明顯上升；如果出現(xiàn)在 5-6 月小麥即將成熟或收獲季節(jié)，干熱風往往可能導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風從山頂向谷低急劇下沉增溫的下降風現(xiàn)象，這也是導致川西高原、云南、西藏部分區(qū)域旱季山火的風險因素之一。
而我國大部分地區(qū)當前冬季降水也顯著偏少，多地森林火險也較高，同樣需要關(guān)注防火抗旱的形勢。希望大家做好森林防火，避免森林火險發(fā)生。
策劃制作
作者丨風云夢遠 復旦大學 大氣與海洋科學系博士生
審核丨信欣 中國氣象局高級工程師
策劃丨何通
責編丨何通
審校丨徐來 林林
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