俄羅斯高溫大火、巴基斯坦及中國洪水 噴射氣流的改變?

今年春天以來,全球氣候極度異常,一至七月平均氣溫創下近百年來地球同期最高的紀錄,去年底至今年初中國大部分地區嚴重乾旱,卻自五月開始連續遭逢暴雨。俄羅斯自七月下旬到目前為止也因炎熱乾旱,引發森林大火,一發不可收拾,延燒面積超過85萬公頃,造成近百人死亡,焚毀數千棟民屋,三千多人無家可歸,同時大面積林木燃燒產生之煙霧因無風而無法擴散,造成歐洲嚴重空氣汙染。奇怪的是,遠在俄羅斯數千公里以外西南方之巴基斯坦,因為亞洲季風持續三個多星期帶來的暴雨,造成巴基斯坦發生史無前例之洪水災害,重創該國最主要糧倉旁遮普省及和信德省,上千人死亡,近兩千萬人受到影響,全國有將近五分之一土地被水淹沒。由於洪水沖毀土地、灌溉系統、電力系統、道路系統等,聯合國專家預測,不僅今年巴基斯坦的糧食短缺,明年也無法恢復耕種,完全重建更需要五年之久。  

俄羅斯大火及巴基斯坦洪水造成之重大災情撼動了全世界,兩個相差數千公里的國家,分別出現反差極大的火災及洪水極端天氣事件,目前歐洲及美國幾個著名的氣象研究機構認為,此兩個看來毫無相關的獨立事件,可能是因為高層大氣中的噴射氣流改變而有所關聯。  

在高層大氣有一股由西向東、環繞地球之噴射氣流(jet stream),噴射氣流不會只沿直線前行,它有時會類似水流一樣會迂迴蛇行,形成波浪型態,稱做羅斯貝波(Rossby waves)。蛇行中的噴射流有時會南行,形成低壓『槽』(trough);有時變成北行,形成高壓『脊』(ridge)。在低壓帶的大氣對流旺盛,容易降雨,反之在高壓處的氣流沉降,大氣穩定晴空無雲,這也是左右我們日常天氣預報最主要可以做為根據的重要指標。而今年高空之噴射氣流扭曲幅度增大,在歐洲西部與中部造成持續之低壓槽,長時間地滯留在中西歐以及巴基斯坦,造成嚴重洪水。並且在俄羅斯上空形成高壓脊,等於有一個高壓阻塞住當地,高壓籠罩天氣穩定,加上扭曲之噴射氣流拖曳較多的熱空氣橫越俄羅斯上空,造成俄羅斯持續性的熱浪、乾旱與火災。  

不僅是俄羅斯及巴基斯坦,異常之噴射氣流亦與亞洲季風交互作用,影響東亞之西南氣流,使得中國自五月到目前為止,持續出現大雨洪水,土石流發生的次數創下近幾年來新高紀錄。巴基斯坦洪水、俄羅斯大火,加上中國洪水、土石流,不僅造成該國糧食生產大減,亦立即引發國際糧食市場之小麥、黃豆、玉米等穀物價格連續上漲,全球物價也蠢蠢欲動,另外一波新的糧食危機,可能將會衝擊正從金融風暴中恢復的經濟景氣。  

筆者於今年初曾預言,今年氣候極度異常,不幸而言中,至目前為止,全球已有十七個國家,包括歐洲、非洲等高溫破紀錄,堪稱水深火熱的一年也不為過,各國既要抗旱,又要抗洪,還要慎防因極度高溫乾燥引發之大火。同時筆者統計近十年來台北高溫超過攝氏三十五度的天數為三百七十二天,即每年三十七天,十幾年前僅不過每年二十天,現在卻變得每年有超過一個月是國際常定義之熱浪天。若與對岸剛計算之新四大火爐都市相比,排名第二,僅次於對岸福建省福州之三百七十五天,這就是我們一直建議政府應實施熱浪預報之主要原因。  

而今年度到八月下旬僅有四個颱風生成,異常落後同時期應有的十二個,主因為反聖嬰現象發威,高海溫區域縮小,也引發西北太平洋季風槽減弱,空有水氣但始終缺少驅使低壓旋轉成為颱風的動力。這與一九九八年有類似的情境,當年僅有十六個颱風在西北太平洋生成,對台灣而言,若以此預估,恐怕秋冬颱的壓力倍增,對北部而言防災壓力遽增。或是今年颱風生成數將異常的偏少,恐怕只有十個左右颱風生成,創下近六十年有颱風觀測史來最少紀錄,面對東亞許多靠颱風降水的國家而言,似乎是一個很嚴重的警訊,尤其颱風個數上出現極端值,未來水資源管理將更艱困。  

今年異常之噴射氣流造成俄羅斯高溫大火,及巴基斯坦、中國洪水,或颱風數偏少與全球暖化有無直接關連呢?目前國際上的氣象專家仍持保留態度。但我們必須警覺,類似這樣在全球各地同時發生不同型態的極端天氣事件之頻率會增加。筆者建議政府面對氣候變遷,該做的不應只是溫室氣體減量及能源政策而已,需要從國家安全的角度,建構我國整體的氣候政策,這樣才能減少未來與日俱增的劇烈天氣對我國經濟、社會、交通及人民健康造成之衝擊。

噴射氣流與亂流       
可不可以介紹一下噴射氣流?在西風帶的噴射氣流跟在其他地方的有什麼不同?
1. 噴射氣流(Jet Stream):此係指相當強烈氣流之集中帶。多發生於西風帶中之上(
高)對流層,亦可向下發展到中對流層。
2.夏季上(高)對流層(300-200hPa)在喜馬拉雅山南麓,印度、北印度洋一帶亦可發生
強烈東風噴射氣流。冷季一般在亞洲地區上對流層噴射氣流(Upper Level Jet;ULJ)
常有兩支。一支在中緯地區,一在北緯28-35度間。此兩支常在東海或日本地區合併。
根據世界氣象組織(WMO)規定,凡是探空觀測風速大於等於50kt者,認為都有噴射氣流
存在,都要編報最大風速的風向風速及所在高度。
3.在下對流層(850、700hPa)凡是有風速較大(V大於等於25kt)且有垂直風切(風切:單
位距離內風之向量差)者,稱為低層噴流(Low Level Jet;LLJ) ,因LLJ對發生惡劣天
氣現象影響很大,所以大家都對LLJ極為重視,從事此項研究。
4.西風噴射氣流原則上是環繞整個地球,但會有斷裂亦常因高聳的地形(如青康藏高原
)而有位置及強度的改變。
5.上對流層噴流(ULJ)的入口區,尤其是入口區的右方,一般伴隨有對流雲雨的發生、
低壓的發生及加強。
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什麼是西風帶的噴射氣流?
按世界氣象組織(WMO)的定義,凡是風速≧50kt且有垂直風切(△V/△Z>0或<0)者,
稱為噴射氣流(Jet Stream),大多發生於中緯地區高空的西風帶中,但這種強烈的風
於夏季亦可發生於喜馬拉雅山南端的印度及印度南部、北印度洋、中南半島及南海地
區高空(30000-40000呎)的東風中。為了有所區別,凡是發生於中緯度地區強烈的噴射
氣流稱作西風帶噴射氣流。這種呈帶狀分布的噴射氣流,一年到頭都存在,但強度以
冬季為最大。例如在華中、東海、日本一帶的強烈西風,最大風速常可達150-200kt甚
或以上之強度。大陸地區強烈的西來風受西藏高原之阻擋而分裂,所以冷季常有南北
兩支噴射氣流存在,北支沿青康藏高原以北,南支在青康藏以南經過,此兩支噴射氣
流在東海、日本地區相會合成一支。
在西風噴射氣流之南緣,因有強烈反氣旋型風切(Wind Shear)而伴有強烈亂流,因為
這種強烈亂流,多發生於30,000-40,000呎高空無雲情況下,所以稱為晴空亂流(Clear
Air Turbulence;CAT),以資與雷雨雲中或山岳波中的亂流有所區別。
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什麼是低層噴流?低層噴流對天氣影響如何?
 
1.低層噴流定義:所謂低層噴流(Low Level Jet;LLJ)係指低層風速等於或大於2 5 k
t 且要有水平風切△V/△n>0及0及<0。
2.低層噴流對台灣天氣的影響:因為低層噴流為激發中尺度對流雲系的一種重要機制
,氣象學者專家及預報人員均極為重視,研究者不少,並獲得很多成果。一般而論,
伴隨低層風切(Low Level Wind Shear Line)南邊的西南風有低層噴流,則此系統必相
伴發生大區域的對流雲系及雷陣雨,尤其在3~4月之春季及5~6月梅雨季,當伴有低層
噴流的鋒面移到台灣,必造成顯著降水,甚至於豪大雨。有時即使僅有低層噴流通過
台灣,亦可觸發顯著下雨,對台灣地區天氣的影響很大。
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什麼是亂流?
 
1.所謂亂流(Turbulence),係一種流體流動之狀態,其瞬間速度呈現不規則及極為紊
亂之起伏性變動。此種起伏變動常引起氣流之主要變形,並能在遠超過非渦動性或「
層流」(Laminar Flow)中藉分子之擴散(Diffusion)及傳導(Conducting)作用之傳遞速
率下輸送動量、能量及懸浮之物體。
2.在氣象上,大氣中之亂流可以由氣流本身所造成,這種亂流可以在雲中發生,例如
積雨雲(Cb亦稱為雷雨雲)中就會有很強烈的亂流。亦可在無雲的高空中發生,例如在
高空噴射氣流軸南方有時會有各種不同程度的亂流,這種無雲情況下的亂流,稱為晴
空亂流(Clear Air Turbulence;CAT)現在的民航機多在30000~40000呎高空飛航,在
碧空無雲所遭遇的亂流,就是典型的晴空亂流。此外亂流亦可因氣流受山脈(岳)地形
影響而造成,例如在美國西岸坐飛機向東岸飛,通過落磯山期間經常所遭遇到的亂流
,就是山岳亂流,如果當時山區有積雨雲發展,就會遭遇到兩者合併的亂流。
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亂流發生的原因是什麼?不同強度的亂流特殊差異在哪?
就氣象觀點而言,大氣中亂流的發生是那層大氣極不穩定,伴有迅速上升及下降運動
的表現,大氣中這種亂流情形正如山區下過豪大雨後,上游河水暴漲,快速在大小巨
石滿布的河流中狂瀉而下引起的巨浪相仿。大氣中這種亂流可發生於雷雨中、山岳波
中、噴射氣流有強烈風切處(晴空亂流),以及高空各種氣壓(高度)梯度有明顯改變之
處。所以一般亂流可分成山岳波亂流、晴空亂流、積雨雲中的亂流。亂流強度愈大,
表示它上升氣流及下降氣流速度愈大。在各種形成機制不同的亂流中,亂流強度有強
有弱;在相同機制形成的亂流中,亂流強度亦有所不同。台灣地區可發生各種亂流,
平時一般在地面上的人對亂流是很陌生的,但當我們坐飛機通過新竹一帶,因地形關
係常會遭遇到一些亂流使飛機振動。在高聳的鋒面雲帶中,有時會嚇得使人不知所措
,烏黑的在雷雨雲中,或在香港到台北30000~40000呎高空飛航中都會遭遇到各種強度
不同的亂流。 
 
 
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