科學也可以如此靠近

關於澳大利亞大火的幾個真相

1月
14
2020

2020年1月14日14時 冰點周刊

冰點周刊

探訪林火過後的村莊。新華社供圖本文約7075字

預計閱讀時間18分鐘作者 | 王夢影

編輯 | 陳卓

澳大利亞還在燃燒。

火在澳大利亞並不算大新聞。有記錄在案的此前200年,南半球的春夏之際,澳大利亞居民都會迎來山火季。

可是,這一季的山火已經蔓延成了一場災難。截至1月10日,大火燃燒了4個月,肆虐過10萬平方千米的土地,差不多有15個半北京或330個紐約那麼大。NASA的衛星照片里,整個澳洲大陸的幾乎三分之一被濃白的煙霧覆蓋。

濃煙之下,2500間房屋坍塌成廢墟,27個人火海喪生,其中有3名消防員。雪梨大學發布的報告顯示,澳大利亞全國有10億動物被大火波及。曾經的生活化為焦灰,被強烈的氣流捲入高空,一些飄向了鄰國紐西蘭,一些則抵達了11000公裡外的南美州上空。澳洲著名的維多利亞阿爾卑斯山雪頂有些發黃。

2019年9月,第一批森林火情發生,少有人看見火光,一些本地人在社交網絡上感嘆這年山火季來得好像有點早。他們不知道,精密的地球系統已經運轉多時,影響澳大利亞山火的氣象事件也關聯著2019年中國長江流域的大旱和非洲南部的洪澇。

不出兩個月,雪梨將會陷入顏色越來越黃的霧霾,遮天蓋日的顆粒物來自焚燒的山林;在新南威爾斯、昆士蘭和更多地區,人與火發生著只有親歷者才能體會的驚險戰鬥;而這場戰鬥代表的角力自千年前就已經開啟,如今可能正期待著破局之時。

火場太大就什麼意義都沒有了,不是人力能控制的

目前,在澳大利亞有2700多名消防員晝夜工作。這其中包括來自美國、加拿大和紐西蘭的增援——他們在抵達澳大利亞機場時無一例外獲得了人們的鼓掌歡呼。1月4日,3000名預備役士兵受遣滅火。

這是一場已經持續了4個月的戰鬥,還將繼續持續下去。

在他們對面,數條火龍仍沿著澳大利亞東南沿海蔓延,桉樹頂上暗紅色的天空在深夜依然明亮,不時傳來巨響。火焰的巨大能量釋放到大氣之中,創造了新的小氣候系統:雷暴、大風和高速旋轉直衝天空的火積雲。1月11日,三股野火衝下雪山,在速度為90千米/小時的大風推動下,匯成一片超級大火(mega blaze),吞噬面積超過6215平方千米,比重慶市主城區還要大。

一位消防員被燒著的樹木擊倒身亡,他是兩個孩子的父親。另一位消防員犧牲在40噸的消防卡車裡,卡車被火積雲掀翻了。消防員奧德懷爾的葬禮於1月5日舉行。他1歲7個月的女兒還不太懂什麼是死亡,在棺槨邊玩耍。小姑娘戴著父親的白色消防帽,扣住了大半張小臉。

奧德懷爾是志願消防員。數年來,志願消防員一直是澳大利亞消防力量的重要組成部分。他們有男有女,有其他的工作獲得收入。在過去的10年里,澳大利亞志願消防員的總數減少了1.8萬人。研究報告顯示,這與澳大利亞的經濟下行有關。

志願消防員的工資極低。直到2019年12月28日,澳大利亞總理莫里斯才終於鬆口,同意對他們進行經濟補償,前提是他們受召打火10天以上。

如今,正是這些人要去面對那個莫測的對手。」森林消防與城市消防完全不同。舉個例子,城市裡,一棟樓著火,很難燒到別處去;而在森林裡,一場火可以連燒幾座山。」 中國國家應急管理部森林消防局三級指揮長陳維奇告訴中青報·中青網記者。

恐怕只有森林消防員才最能理解森林消防員——離火源還有二百米,熱浪就先撲了過來。熱浪是有聲音的,夜裡聽起來像過火車。被撲滅的火場有可能復燃,因為燒毀的樹木也是燃料。風向的突然改變可能導致大火出其不意的圍攻,有消防員就因此而犧牲。陳維奇回憶,有時他們在森林裡走著,會有數點小火球朝人飛——那是富含油脂的、燃燒著的松果。有人說,像「鬼火來了」。

他們需要藉助自然的力量來對抗自然。「以火攻火」,點燃火圈,將山火困在裡面。掐住火龍燃燒最猛的地方攻擊,「打蛇打七寸」。

陳維奇介紹,森林消防員們一般會在清晨打火,那時氣溫低,火也「溫順」。他們需要對山頭和風向進行勘查,預判未來的走向。不能著急,否則「上多少人,壞多少人」。有時,他們要順著養蜂人的小道,「騎著山脊」上山,一彎腰,對講機就墜落深谷。他們要去的地方,裝備強悍履帶的消防車也無法深入。選擇這樣的路線出於經驗,能翻過最猛烈的「上山火」,還可以觀察遠方林場的火情。

據他介紹,即使那些參與過幾十場森林火災撲救的指揮員,也不敢說會對下一場有把握。因為,「沒有一場火是相同的」。

東北林業大學林學院孫龍院長專注於研究林火生態,觀察氣象條件、可燃物條件、地形條件如何影響火的行為。這些因素互相影響,動態變化。他需要在實驗室中模擬不同的場景。

他試圖建立起全國可燃物的資料庫。落葉松,樟子松,紅樺,白楊……樹種不同油脂含量和乾燥程度不同,種皮和形態不同,燃燒時的反應就不同。澳大利亞的樹木中,桉樹屬( Eucalyptus) 占主導。它含有豐富的揮發性油和蠟質物質, 比其它植物更易燃燒。

當林火發展到一定程度,異常火行為就會發生。比如飛火。火場中心燃燒消耗空氣中的氧,一定會產生旋風和亂流。亂流將燃燒的顆粒推出來,能飛到幾十公里外。

在我國,山火以預防為主。陳維奇說,全國各地的戰友們在每年山火季到來之前就出發了。他們會來到有潛在著火風險的區域附近駐紮,方便及時反應。「打早,打小,打了」。

「火場太大就什麼意義都沒有了,不是人力能控制的。人類真的很渺小。」孫龍擔心,澳大利亞山火到了如今的地步,完全熄滅可能只有「靠天了」。

學會與野火共存

「森林火災的複雜,在於能量。」孫龍說。

燃燒是一個能量消耗又釋放的過程。這個過程里包含著複雜的化學變化和能量動力學,牽動著莫測的火行為。大火烈烈的森林,林冠、枝幹和枯葉釋放著不同的熱。熱輻射向外發散,樹木尚未被火波及就已經被烤乾。能量釋放到大氣中去,將形成火積雲、大風和種種駭人的小型天氣系統。

而能量的來源,是森林。樹木、灌從、鳥獸化為烏有,火繼承了它們生命的力量。一位澳大利亞學者計算得出,一場森林大火所釋放的能量其級別遠遠大於一個百萬噸級的原子彈所釋放的能量。

孫龍有時會提醒別人:火也是生態因子,是生態系統的一部分。如大興安嶺北部,深入那裡的原始樹林,會感到腳下軟綿綿的。太冷,每年凋落物的數量非常大,但分解速度非常低,都積聚在表面。火來了,像個清潔工,將這些積聚的有機質迅速分解,讓它們進入泥土,成為養分,滋養新的森林。

大火過後,樹苗又開始萌發,「又是新的輪迴」。自然有時迸發出驚人的恢復能力。美國黃石公園山火後,從焦土中破芽,自然演替的新樹林比人造林的表現還要好。

「可能受這種思路指導,美國、加拿大等國家的防火策略中,保護生命比撲滅火災的任務優先級高。」孫龍說。

一位加拿大科學家在論文中提出:同為自然災難,遭遇地震、洪水或龍捲風時,人們更強調適應,有必要時撤離。但提起火災,我們的主要目標卻是與它戰鬥。那篇論文的題目是《學會與野火共存》。

在澳大利亞,森林防火的重要一步是計劃火燒。每年山火季,提前將一些區域老樹和灌草燒掉,減少可燃物,增加未來林火的可控性。生活在澳大利亞的華裔安妮(化名)早已經習慣了這個流程。計劃火燒時,雪梨市郊會瀰漫一種「燒麥秸杆的氣味」。

安妮告訴記者,自山火級別11月份提高以來,她就時時關注政府火情警告的在線即時預報。預報會告知她所在的區域火情是否在可控制範圍。當災害級別提高,她會收到撤離的建議。她住在一個自然保護區附近。11月的一天,離家幾公里的一顆樹被火星砸中,災害級別立刻升高。有鄰居開始收拾家當離開,而她懷抱女兒,睜眼一夜,聽著時鐘走。

孫龍並不認同一些國家讓森林火自然發展的策略。「就是這樣,他們這幾年的林火才會越燒越大,直至無法控制。」

在他看來,在世界上很多地區,自然的規律早已經打破了。「採伐干擾等影響了森林生態系統的演替周期,火干擾周期隨之改變。」

此外,美國、加拿大和中國的數據都顯示,雷電、火山爆發和乾燥天氣引發的自燃引發的山火占比越來越少。而人為活動是引發林火的主因,包括野炊用火、電線火星和上墳燒紙。

被馴化的火正重拾野性

聖誕節前,電視里的官員告訴安妮和其他澳大利亞居民,自己看著辦吧,別等著政府通知才逃跑了。事情已經超出我們控制了。

安妮也感覺到了,這一年的山火好像有點不一樣——她在新聞上看到十幾隻考拉被山火燒死,「往年的山火季從未聽說過這種情況」。

這片大陸與火的糾纏自4500萬年前就開始了。澳大利亞大陸斷開了與古老岡瓦納大陸的連接,與印度板塊上下相連。從此,它的位置決定了它四季的固定規律:中部高壓維持著經年高溫,北部季風帶來降雨,而南部的夏天通常是炎熱乾燥的。

澳大利亞國立大學氣候變化中心的珍妮特•林德賽教授發表論文表示,澳大利亞天氣隨季節的周期變化與山火的活躍和沉寂正好相對應。乾熱天氣使得山火的發生成為可能,只等一個火星——可能是一道閃電,也可能是一個菸頭。

曾覆蓋澳大利亞國土面積19%的147萬平方米森林則提供了燃料。植物學家普遍認同,澳大利亞的雨林更應該被稱作「干叢林」。而澳大利亞缺乏地理上的起伏,內陸也較少河流,無法阻撓火勢。

達爾文1836年1月第一次乘船來到澳大利亞,他在筆記里寫道:整個國家裡,我難以發現一處地方沒有火的痕跡,有新有舊,焦痕有濃有淡。這次旅程總體單調無聊,這些痕跡是實視線所及最大的變數。

在澳洲,自然與人互相改造著。土著人發現了火,像撿起石頭磨成刀斧那樣,將這一自然之力變為了工具。他們開啟了生態學家所謂「大棍和火燒」時期,用火驅逐有袋類動物,進行捕獵。

此時的火被「馴化」了。它不再一燒一大片,而是被控制在一小塊一小塊馬賽克似的分割區域。而森林也做出了回應,一些不耐火的桉樹種滅絕了,以它們為食的有袋類動物和這些動物為食的動物也隨之數量減少,直至退出這個生態系統。

再後來,歐洲人來了,牧場綿延,房屋建立。舊的刀耕火種被淘汰,新的文明生長。火被遺忘在了森林之中。

澳大利亞塔斯馬尼亞大學高溫地理和火科學家大衛•鮑曼教授發現了某種趨勢:澳大利亞的山火正從規律性發生變得不規律,而影響力也從不那麼嚴重變得越來越趨近大災難。「被馴化的火正重拾野性。」他在論文里說。

人類對火的恐懼促進了嚴厲的滅火策略。他覺得這短期能成功,但長期來說,澳大利亞易燃的環境特點是無法被徹底抹去的。

「對火的壓制讓人們在易燃的叢林中建立更加易燃的房屋,」他寫道,「這就好像有效的抗洪策略讓人們在洪水退去的土地上耕作建立家園一樣」。大衛•鮑曼說。

在澳洲居住了5年,安妮越來越能體會澳大利亞人對自然的親近之情,這是她在國內時很難想像的。自有住房前有樹木,房主就得負責這棵樹的健康,樹死了還得交罰款。天熱時,小動物們有時會從森林來到人類居住地,討一口水喝。而澳大利亞人對考拉的喜愛「簡直到了無法控制的地步」。

一位在澳洲工作多年的房地產經紀人告訴記者,澳洲人大多喜歡居所附近綠色環繞。森林裡自主建立的木質小屋也為那些經濟拮据的人提供了舒適便宜的居住選擇。

如今,澳大利亞人卻在自然的創傷中落淚。這次大火中,一對居住在森林深處的夫婦失去了他們棲居了二十年的家。男主人在廢墟前哽咽道:沒了,全沒了。但他也立刻對採訪的電視記者說:居住在森林裡,你就得承受這代價。

探訪林火過後的村莊。新華社供圖

人們衝進火場和濃煙,將帶著寶寶的考拉一家帶到私家車上,把一隻小負鼠緊緊保護在掌心,將一隻小袋鼠裹進衣服里。醫療機構里,人們小心得剪除動物燒焦的皮毛,用藥物和儀器維持它們心臟的跳動。

更多動物在死去。1000隻考拉大火喪生,數種有袋類動物瀕臨滅絕,包括一種才被人類發現的物種。死去的鳥類掉落路邊,袋鼠以站立的狀態閡眼。而森林還在燃燒。

嗑了興奮劑的普通夏天

災難的預兆出現在更早時期。

澳大利亞的降水不足和持續溫暖已經持續了3年,2019-2010年度還創下了紀錄。今年乾燥的冬季後,春季的降雨量達到了120年以來的最低點。新南威爾斯的旱情最為嚴重,降水量僅為27.2%。

高溫隨著南半球夏天到來,2019年12月的一個周二,全國平均氣溫達40.3攝氏度,造就了澳大利亞有史以來最熱的一天。這個紀錄於第二天被超越,比前一天又上升了0.6攝氏度。

整塊大陸都在滋滋冒煙。農業遭遇了大規模減產。政府兩次升級了限制用水令,居民用小水桶洗車,一些孩子在鐵質大儲水缸改造的泳池裡避暑——政府下令禁止新建泳池。

這樣的天氣狀況是多種氣象因素的疊加結果。而其中發揮重要作用的,是印度洋偶極子(Indian Ocean Dipole,簡稱IOD)。它是一種海溫異常模態,與大名鼎鼎的厄爾尼諾同類。

據南京信息工程大學氣候與用用前沿研究院院長羅京佳介紹,IOD是東西印度洋的海洋溫度差異。IOD是一對兄弟,一正一負。正IOD發生時,西印度洋比東印度洋暖,負IOD則反過來。

儘管名字裡帶有「異常」,IOD並不算罕見。IOD和山火一樣,是澳大利亞的熟面孔。澳洲氣象局的數據顯示,正負IOD和拉尼諾、厄爾尼諾的影響周期性造訪澳大利亞。

自2019年7月開始,一次正IOD事件的指數幾乎垂直攀升,終於於12月達到了60年來的最高。東西印度洋的溫差達到了1.5攝氏度。「這相當不容易,因為印度洋本來就是非常溫暖的海域。」羅京佳說。

海洋溫度的不平衡將造就強烈的對流,不僅在海里,還在大氣之中。這場異變的強迫性信號以能量的形式,在全球傳遞。傳遞的渠道可以被稱作「大氣橋」,能量在大氣中行走的路徑。

2019年的正IOD極端強烈,它發出的信號向西走,到達非洲;向北走,抵達我國。它從澳大利亞西面、印度洋東岸斜穿整個大陸,到達了澳大利亞東部沿海,後來受災最嚴重的新南威爾斯所在。

在它影響下,南部非洲泡進雨水,直至今天。7月下旬至10月底,中國長江中下游大旱。根據中國氣象局的數據,湖北、湖南、江西、福建、安徽南部等地氣溫偏高1~2℃,降水量較常年同期偏少5至9成。長江中下游的柑橘樹正結出瘦小的果實,而支流的河床裸露在太陽下,露出龜裂的黃褐色。

在它影響下,澳大利亞夏季的乾旱和炎熱加劇了,而能帶來降水的季風被推遲了。珍妮特•林德賽教授對媒體說,這是普通夏天模式的極端強化版——一個嗑了興奮劑的普通夏天。

「別再討論全球變暖是不是真的了,趕緊想對策吧。」珍妮特說。

探訪林火過後的村莊。新華社供圖

受全球變暖影響的大火,在繼續為全球變暖增加壓力

「這些年,關於全球變暖的證據越來越多了。」羅京佳說。

此次正IOD事件,正是受印度洋溫度升高的影響。它表現得如此激烈,可能與全球變暖有關。

羅京佳團隊提前兩年預測到了此次正IOD事件。團隊自主研發的動力模式(NUIST-CFS1.0)利用人工智慧技術,建立模型,描畫出海洋大氣的運動趨勢。這個模型模擬著地球系統中相互作用的因素,而其中的重要因素之一,是二氧化碳。

二氧化碳是溫室氣體,能吸收地球表面反射的太陽長波輻射重新發射,使得地表溫度升高。升高的溫度使得極端天氣發生的機率增加了。影響的過程則細緻而複雜。以強颱風為例:海洋的溫度增高促進了蒸發,增加了大氣中的水汽。水汽升入高空,溫度下降,釋放了能量,成為了強颱風能量的來源,增加了它侵擾人類的機率。

地球的冷熱本有周期。流行理論認為:這顆小小行星圍繞太陽旋轉,軌道並不規則,離心率以10萬年為周期,所收到的太陽輻射也因此產生差異。每41000年,地球進入一個全新的冰期,山川河流為之變動。溫暖時期與寒冷期可以相差8到10攝氏度。

「工業文明破壞了這種自然的周期。」羅京佳說。人類挖出了埋藏在地球深處的碳,並在短時間內將它們釋放到空中。這顆星球已經處在溫暖期很久了,一些科學家認為它還將持續下去,一些則在幾年前預言2020年將引來寒冷期的開始。無論如何,在寒冷期到來之前,人類活動造就的溫度升高疊加上自然的溫暖周期,正在測試地球的忍耐力。

碳也有自己的循環。它在生命、岩石、土壤、海洋、大氣間交換,歷經物理、化學和生物變化,塑造著地球的面貌,也參與著死亡和呼吸。地球深處的碳來自於千萬年前的古老森林。它們站立著死去,又在火的幫助下分解,儲存起來。這本來不是它們的時代。

森林是自然界最重要的碳庫。中國科學院植物所研究員劉玲莉解釋說,森林就像碳循環的一個閥口,控制著地球系統中碳的進出平衡。它們有時通過光合作用吸收二氧化碳,有時又通過呼吸作用放出二氧化碳。它是一個活著的系統。一旦被破壞,人工補上的林木很難再複製整個生態,這種生態甚至包括土壤里的不同功能的真菌。

當前,森林被聯合國環境規劃署看作全球減碳的重要力量。澳大利亞學者也曾發表論文,稱澳大利亞維多利亞州涼爽高地的巨大王桉(Eucalyptusregnans)林每公頃碳儲量約為1900噸,超過熱帶林的4倍。維多利亞州是此次澳洲山火受災最嚴重的地區之一。

大型山火發生,森林儲存的植物碳經歷燃燒被釋放到大氣中,不僅有一氧化碳,還有黑炭。據劉莉玲介紹,黑炭是一種懸浮在大氣中的植物粒子,也會在秸稈燃燒後出現。它也具有溫室效應。這場可能受全球變暖影響的大火,在繼續為全球變暖增加壓力。

「人類應該不會因為全球變暖滅亡。」羅京佳很相信技術的發展。每一天,人類在更加理解曾經威脅人類的自然力量,建造起更堅固的房屋,發展出更繁榮的經濟。

在澳大利亞大火前,美國加州和亞馬遜雨林也相繼發生了世界矚目的火災。如今,雨季已經降臨亞馬遜原始森林大火燃燒後的灰燼。科學家發現了一種碳基土壤改良劑,可以在亞馬遜雨林的重新造林過程中,幫助樹木幼苗存活下來。

與此同時,全球範圍極端天氣正在增多:颶風、強颱風、雷暴。格陵蘭和南極冰蓋融化加速,全球海平面上升,可能危及倫敦和上海。

而澳大利亞仍在燃燒。

作者簡介

王夢影

愛麗絲門羅迷妹,哈利波特學十級

理想是做個時間領主

有事詢問神奇海螺,擅長邊笑邊喝湯

對這世界上的一切生活好奇,所以做了記者

她此前的冰點文章

中國青年報·中青在線出品微信編輯 | 陳軼男


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