地球已經進入燃燒模式了?

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「燃燒的地球
進入21世紀後,地球似乎進入了燃燒模式,有記錄以來規模最大的自然野火幾乎全都發生在最近這20多年的時間裡,這是為什麼呢?
主筆|袁越
燃燒的加州
聖迭戈市(San Diego)位於加利福尼亞州(以下簡稱“加州”)的最南端,是公認的全美國氣候最宜人的城市。2025年1月中旬的某一天,我從聖迭戈市中心出發,沿著15號高速公路向北開了大約30公里,來到了一個名為斯克裡普斯農場(Scripps Ranch)的高檔社群。這個社群位於一片丘陵地上,大部分房屋建在半山腰。這裡的房子均為新建的獨棟別墅,目前的均價約為每棟140萬美元。別墅之間的距離雖然很近,但房子周圍的綠化做得非常好,自然環境相當不錯。
還有一些小山包尚未被開發,光禿禿的山坡上覆蓋著一層低矮的黃色灌木,看不到一棵像樣的樹。但幾乎每個山谷裡都長滿了高大的桉樹,空氣中瀰漫著桉葉油特有的香氣。我走進一片桉樹林,地面上覆蓋著一層厚厚的雜草。因為缺水,草葉早已枯黃,每走一步腳底下都會發出刺耳的嘎吱聲。如此乾燥的雜草很容易著火,而這些地面火也很容易透過遍佈林中的低矮灌木和樹枝一路向上,點燃富含油脂的桉樹葉,一旦樹冠被點燃,整個林子就很難保住了。
2003年10月26日,加州聖迭戈市斯克裡普斯農場,消防員準備撲救一處燃燒的住宅
果然,走了沒多遠我就發現了一個被燒焦的樹樁,胸徑足有半米多,生前一定是一棵參天大樹。再往裡走了一點,我又發現了一棵粗壯的死樹,黑黝黝的樹皮明白無誤地揭示了這棵樹的死因。從殘留樹枝的形狀來看,這很可能是一棵本地樹種。它的死為旁邊的一棵桉樹騰出了地方,於是這棵來自澳大利亞的速生品種迅速抓住機會,已經長得比原樹更加高大了。
雖然我不知道這兩棵死樹的品種,但我幾乎可以肯定它們都死於2003年底的那場雪松大火(Cedar Fire)。那場大火開始於聖迭戈東部的克利夫蘭國家森林公園(Cleveland National Forest),在聖塔安娜風(Santa Ana Winds)的助推下一路向西擴散,把整個斯克裡普斯農場夷為平地。當時我就住在距離此地不遠的拉霍亞(La Jolla),和斯克裡普斯農場之間隔著兩條高速公路。大火穿過了15號高速公路,卻被805號高速公路擋住,沒有燒到我家的那個區。
雖然已經過去了20多年,但我至今仍然清楚地記得那天被煙霧染成黃色的天空,以及鋪滿整個院子的一層灰白色的餘燼。那場大火足足燒了12天才被撲滅,一共有2820幢房屋被燒燬,15人不幸喪生,經濟損失高達13億美元。大火被撲滅之後我專程去了趟斯克裡普斯農場,看到了成片的碎磚爛瓦,以及被燒得只剩下黑色樹幹的一大片原始森林。那個地獄般的景象至今仍然存留在我腦海裡,無法忘懷。
另一件讓我記憶猶新的事情是,當年那場雪松大火是加州自20世紀以來規模最大的野火,過火面積高達11萬公頃(1公頃等於0.01平方公里),其中大部分都屬於森林自然保護區。記得我當時跟國內的家人說,我在一場百年不遇的超級大火中倖存了下來,可以吹一輩子牛了。
那時的我怎麼也不會想到,當年那場排名第一的雪松大火如今卻只能以比第11名多541公頃的成績勉強擠進了加州野火前十榜單。換句話說,自那之後的22年時間裡,加州一共發生過九次比雪松大火更嚴重的野火,而且它們全部發生在2017年之後。事實上,加州野火排行榜前20名當中有19場都是在21世紀發生的,排名第一的是發生在2020年的八月綜合大火(August Complex Fire),過火面積高達41.8萬公頃,差不多是雪松大火的四倍。
2020年美國的“八月綜合大火”過火面積高達41.8萬公頃,差不多是“雪松大火”的四倍。圖為博爾德溪的消防員在消防站前集結,準備前往撲救火災
另據加州林業和消防局(Cal Fire,以下簡稱“加州消防局”)所做的統計,在過去的這十年裡,位於加州中部山區的六個縣合起來大約有一半的土地都曾經被火燒過。
加州野火不但過火面積越來越大,而且火勢也越來越猛,擴張速度越來越快。2024年7月開始的公園大火(Park Fire)只用了10天時間就燒燬了17萬公頃的北加州原始森林,成為加州有史以來規模第四大的野火。2018年的營火(Camp Fire)雖然只燒了6.2萬公頃,但因為火勢過旺,消防人員來不及保護周圍居民,直接導致85人死亡,是加州歷史上死亡人數最多的火災。除此之外,那場大火還燒燬了1.8萬幢房屋,直接經濟損失高達165億美元,是到那時為止經濟損失最慘重的加州火災。因為那場大火的起因是輸電線路老化造成的短路,所以負責為該地區供電的太平洋煤電公司(PG&E)被迫申請破產,由此造成的保險業損失也創下了加州的歷史紀錄。
不過,這個紀錄恐怕很難保住了。2025年1月發生在洛杉磯的帕利塞德大火(Palisades Fire)和伊頓大火(Eaton Fire)合起來燒燬了至少1.6萬幢房屋,其中有相當一部分是全球頂級富豪購買的豪宅。這兩場大火的經濟損失還在核算當中,但至少應該超過500億美元,美國一家專門提供氣象預報服務的媒體公司AccuWeather甚至給出了2500億美元的最高估值。
超級大火籠罩地球
不僅加州野火越燒越猛,全世界都是如此。就拿剛剛過去的2024年來說,整個南美洲似乎都在燃燒。受災最嚴重的是巴西,一共有4700萬公頃的森林被毀,其中超過70%位於亞馬孫熱帶雨林內;智利大火的過火面積雖然不大,僅有4.3萬公頃,但因為火勢發展速度太快,居民來不及逃走,一共有131人不幸喪生;另一個受災嚴重的國家是玻利維亞,一共有超過400萬公頃的森林和草地被燒,其中40%屬於亞馬孫熱帶雨林……最終,這場發生在南美洲的系列山火一共燒燬了8600萬公頃的土地,是21世紀全球過火面積第二大的野火,僅次於2023~2024年的澳大利亞叢林大火。那場大火一共燒燬了1.45億公頃的土地,造成10人死亡。
1月7日,美國加州南部地區突發野火,在聖塔安娜風的助推下一路向西擴散
排名第三的則是2002~2003年的澳大利亞叢林大火,那場大火一共燒燬了5400萬公頃的土地,造成了7人死亡。事實上,澳大利亞在21世紀全球超級大火20強榜單一共上榜五次,是無可爭議的21世紀全球野火冠軍。加拿大緊隨其後,一共上榜三次。其中2023年的加拿大山火一共燒燬了1850萬公頃的森林,是該國有記錄以來過火面積最大的森林大火。
除了美洲和澳大利亞這兩個野火大戶之外,歐洲也難逃野火的威脅。其中俄羅斯上榜三次,總的過火面積超過了2000萬公頃。2018年的希臘山火(Attica Fire)排名第18,因為那場大火僅以4000公頃的過火面積燒死了104人,是到那時為止死亡人數第二多的野火事故,僅次於2009年的澳大利亞黑色星期六叢林大火(Black Saturday Bushfires)。那場大火一共造成了173人死亡,是澳大利亞有記錄以來傷亡最慘重的一次野火事故。
這份榜單是以過火面積為主要標準而建立的,媒體喜歡將這類規模巨大的野火稱為“超級大火”(megafire)。這個詞在不同的國家有著不同的定義,比如歐洲通常把過火面積大於1000公頃的野火稱為超級大火,但北美則把這個標準提高到了1萬公頃。隨著超級大火越來越多,一些美國媒體甚至將標準提高到了10萬英畝,大致相當於4萬公頃。
因為定義太過模糊,科學界並不喜歡用“超級大火”這個詞,而過火面積也只是衡量野火危害的因素之一。比如,最廣為人知的兩場加拿大野火因為過火面積不夠大,並不在上面的榜單上。一場是2016年發生的加拿大麥克默裡堡(Fort McMurray)大火,雖然過火面積僅為59萬公頃,但因為靠近城市,而且火勢蔓延的速度極快,消防員來不及控制,導致2400幢房屋被燒燬,8.8萬人被迫疏散,經濟損失高達76億美元,是加拿大有史以來經濟損失最嚴重的自然災害。加拿大記者約翰·瓦利恩特(John Vaillant)根據這場大火撰寫的一本名為《火災天氣:來自更炎熱世界的真實故事》(Fire Weather: A True Story from a Hotter World)被多家媒體評為2024年的必讀書目,並進入了普利策新聞獎的終選名單。
另一場知名度極高的野火是2023年6月發生的魁北克(Quebec)大火,那場大火產生的煙霧被一股強勁的西北風吹到了紐約,讓這座全球矚目的大城市籠罩在一片黃色煙霧之中,直接導致大批航班延誤,經濟損失慘重。這件事讓很多居住在東部的美國人意識到野火絕不僅限於北美大陸的西海岸,就連東海岸也在熊熊燃燒。而且野火不僅會影響到火場附近的居民,隨風飄散的煙霧還會危及遠方人群的身體健康。
2023年6月28日,法國消防員在加拿大魁北克拉魯什湖撲救山火,當地時間6月4日,法國總統馬克龍在社交媒體上宣佈,法國派出上百名消防員趕赴魁北克地區,幫助當地消防隊滅火
野火的危害
事實上,除了顯而易見的直接危害之外,野火產生的煙霧所造成的危害其實更大。有些煙霧成分是有毒的,比如煙霧中含有的大量異氰酸(isocyanic acid)可以導致白內障和關節炎,增加患心血管疾病的風險。但更多的煙霧成分對健康的損害是間接的,比如大名鼎鼎的PM2.5和臭氧。
根據澳大利亞學者於2023年發表在《自然》(Nature)雜誌上的一篇論文,全球有22億人在2010~2019年間每年至少遭遇一次野火引發的空氣汙染事件,全球人口每年平均有10天生活在野火導致的糟糕空氣中。另據美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)所做的研究,美國自1970年通過了《清潔空氣法》(Clean Air Act)之後,空氣中的PM2.5和臭氧水平一直在持續下降,但這個下降勢頭在2016年被終止,主要原因就是野火。全美國PM2.5汙染最厲害的25座城市當中有23個在西部,那裡正是野火災害最嚴重的地區。2019年全美臭氧汙染最嚴重的8座城市全在美國西部,野火同樣是臭氧的重要來源。
著名的醫學期刊《柳葉刀》(The Lancet)在2024年12月刊登的一篇論文,發現在2000~2019年間,全球範圍內每年有153萬例全因死亡可歸因於景觀火災導致的空氣汙染,其中包括45萬例心血管疾病死亡和22萬例呼吸系統疾病死亡,其數量要比直接死於火災的人數高三個數量級。更令人擔憂的是,野火的健康影響存在顯著的地理和社會經濟差異,其中90%以上的死亡發生在中低收入國家。
值得注意的是,幾乎所有關於野火的經濟損失估算都沒有把因為空氣汙染導致的額外健康支出算進來。根據2023年發表在《科學進展》(Science Advances)雜誌上的一篇論文,2008~2018年間加州野火產生的PM2.5間接導致了52480人死亡,由此造成的額外醫療支出高達4320億美元。
2023年6月7日,受加拿大野火帶來的惡劣空氣的影響,美國紐約市出現嚴重空氣汙染,民眾生活受到影響,一名戴著口罩的男子在煙霧瀰漫的街頭拍照(視覺中國 供圖)
野火產生的煙霧成分取決於燃料的性質和乾溼度,以及火焰的燃燒狀況。美國蒙大拿野火實驗室的科學家透過實驗證明,火焰的溫度比可燃物的種類更重要。溫度較低的悶火往往會產生更多的PM2.5,對健康不利,而溫度更高的明火則會產生更多的氮氧化物,後者在陽光的作用下會生成臭氧,同樣對健康有害。
另一個影響野火危害程度的重要因素就是風,不同的風速和風向會產生截然不同的後果。美國科羅拉多大學(University of Colorado,UC)的科學家透過對美國國家航空航天局(NASA)衛星資料進行分析,發現野火的擴張速度(而不是過火面積)才是衡量野火破壞力的關鍵因素。科學家們分析了2001~2020年間發生在美國的6萬起野火,發現只有3%可以被歸為“快火”(fast fire)的範疇,即每天的擴散速度大於16平方公里。相比之下,絕大部分野火的平均最高擴張速度僅為每天2.5平方公里。但是,這3%的快火導致了78%的建築物損傷、66%的人員傷亡和61%的滅火成本(189億美元),以及89%的經濟損失,可以說快火才是對人類危害最大的野火種類。
令人擔憂的是,該研究證明美國西部的快火擴張速度在過去的這20年裡增加了250%,這才是最近幾年的火災越來越危險的真正原因。
野火的擴張速度和風速的關係最大,同時也與可燃物的性質有關。通常情況下,草原和灌木叢野火的擴張速度最快,森林火則是比較慢的。有記錄以來擴張速度最快的一次野火發生在俄克拉何馬州與堪薩斯州交界處的野火,那裡是一大片乾草草原,起火那天(2017年3月6日)正好趕上了每小時80公里的狂風,導致起火頭兩天的擴張速度達到了驚人的每天2142平方公里。如此快速的擴張僅靠人力根本無法阻擋,那場大火一直燒了16天才被撲滅,一共燒燬了151幢建築,造成8人死亡。
如果同為森林且風速一樣的話,火勢的擴張速度是由何種因素決定的呢?加拿大不列顛哥倫比亞大學(University of British Columbia,UBC)的科學家在2025年1月3日出版的《科學》(Science)雜誌上發表了一篇論文,證明燃料的含水量才是最重要的決定因素。最近這20年加拿大的森林大火之所以愈演愈烈,主要原因就是加拿大的氣候變得越來越乾燥,導致野火的擴張速度變得越來越快了。
這就引申出了一個關鍵問題:到底是什麼因素讓21世紀的野火變得如此兇猛?
極端野火與氣候變化
全球範圍內的野火真的越燒越旺了嗎?根據2024年6月24日出版的《自然生態與進化》(Nature Ecology and Evolution)雜誌上刊登的一篇論文,答案是肯定的。來自澳大利亞塔斯馬尼亞大學(University of Tasmania,UTAS)的3位作者根據衛星資料繪製了一張全球極端野火增長圖,證明在過去的21年裡,全球極端野火的發生頻率增長了2.2倍,其中有記錄以來最嚴重的6場野火全都發生在過去的7年時間裡。
文章還指出,同期全球野火的過火總面積反而呈下降趨勢,但最嚴重的20場火災的平均強度增加了2.3倍。換句話說,全球野火的影響範圍其實在變小,只是強度增加了。但正如前文所說,野火的強度,而不是面積,才是衡量其危害的最直接的因素。
野火強度的增加是否和人類行為直接相關?答案似乎是否定的。根據加州消防局所做的統計,2024年加州一共發生有記錄的野火6016起,除去不明原因的937起之外,有938起是人為縱火導致的,另有368起為電線短路引發火災,汽車操縱不當也導致了598起火災,閃電等自然原因所導致的火災僅為171起,只佔野火總數量的2.8%。從這個統計數字可以看出,絕大部分野火確實與人類活動密切相關,但人為因素引起的野火往往燒不大,因為大部分這類野火都位於人口密集的區域,消防力量更強。事實上,加州有史以來規模最大的20場野火當中有8場來自閃電,因為閃電火往往發源於人跡罕至的密林深處,最終發展成超級大火的可能性更大。
換句話說,隨著人口數量的上升和活動範圍的擴大,人為原因引起的野火數量肯定會有所上升。但因為消防能力的提升,大部分這類野火都燒不大,全球野火總面積不升反降就是明證。因此,全球野火強度的指數級增長必須另找原因,而很多人首先想到的原因一定是氣候變化。
我們可以想出很多理由把野火和氣候變化聯絡起來。首先,火肯定更喜歡高溫天氣,地球大氣平均溫度正逐年上升,2024年的升溫幅度(相比於工業革命前)更是首次突破了1.5℃的極限值。要知道,這只是平均值,很多地區的升溫幅度要比這大得多,而21世紀以來的絕大部分超級大火都和當地的熱浪重疊,這絕不只是巧合。
比如,前文提到的麥克默裡堡大火發生前當地的最高氣溫竟然飆升到了32.8℃,而當地在5月初的最高氣溫通常不會超過20℃。再比如,2020~2021年加州經歷了一次長達兩年的熱浪天氣,而加州有史以來發生的規模最大的兩起野火均發生在這段時間內。類似的案例還有很多,比如希臘、俄羅斯和澳大利亞的那幾場超級大火也和當地的熱浪天氣在時間上相吻合。
2018年7月30日,希臘民眾聚集在希臘議會大廈前,悼念希臘山火中的遇難者
另外,高溫還會以另外一些隱秘的方式增加野火的擴張速度。2018年發表在《公共科學圖書館/綜合》(PLOS ONE)雜誌上的一篇論文證明,高緯度森林地區的升溫速度是全球平均水平的四倍,導致北方森林變得越來越開放。文章指出,此前的北方森林主要以低緯度的密集森林(樹冠覆蓋率大於60%)和高緯度的稀疏森林(樹冠覆蓋率5%~15%)為主,前者因為林下植被較少,不太容易著火。後者則因為燃料不足,火勢不容易擴張。但高溫讓這種雙峰模式相互靠攏,變成了介於兩者之間的開放狀態。這種狀態最有利於火勢的高速擴張,而這就是加拿大和俄羅斯等地野火越來越旺的重要原因。
不過,相比於高溫,乾旱更有可能是導致野火規模越來越大的主要原因。2023年8月30日發表在《自然》雜誌上的一篇論文顯示,氣候變化導致加州山火頻率增加了25%,而氣候變化最主要的貢獻點就是降低了木材的溼度,讓火勢更旺。不但如此,因為氣候變化讓旱季變得更長了,導致2003~2021年間美國西部的火災季時長比1973~1982年增加了84天,超級大火的平均持續時間則從原來的6天增加至50天。
氣候變化導致的高溫和乾旱還改變了野火的燃燒狀況。2024年3月13日出版的《自然》雜誌刊登的一篇論文,發現如今的野火不再像往日那樣只在白天燃燒,而是會一直持續到整個夜晚,這個新模式與野火的燃燒面積越來越大有著直接的關聯,相關度超過了99%。
另一篇發表於2024年8月5日出版的《自然》雜誌的論文則發現高溫導致現在的野火燃燒得比以前更加猛烈,出現火積雲(pyrocumulonimbus)的機率增加了。火積雲又名火風暴,指的是火焰上方空氣強對流而形成的厚密積雨雲,和火山爆發或者原子彈爆炸形成的蘑菇雲非常相似。這種雲會產生閃電,從而點燃遠處的可燃物,是野火迅速擴張的主要推動力之一。火積雲在2023年之前並不常見,全球範圍內的火積雲最高年度紀錄僅為102個。而在2023年的野火季,僅在加拿大就觀察到了140個火積雲!如此多的火積雲很好地解釋了為什麼2023年之後的野火擴張速度比以前明顯加快了,比如2024年的兩起加州超級大火的擴張速度比舊模型的預測速度快了兩倍。
2024年9月10日,美國洛杉磯,名為“橋火”的野火持續蔓延,因此產生的火積雲籠罩在城市上空(IC photo 供圖)
更糟糕的是,森林大火會向空氣中釋放大量二氧化碳,加劇氣候變化。也就是說,氣候變化和野火之間形成了一種基於正反饋的惡性迴圈。要想解開這個死結,就必須把野火和氣候變化分隔開。這就涉及一個更為關鍵的問題:野火的泛濫除了與氣候變化有關之外,還有別的原因嗎?
答案是肯定的,其中一個重要理由就是發展中國家在野火排行榜上的缺席。
通常情況下,受氣候變化影響最大的都是發展中國家,但野火是個罕見的例外。如果不算俄羅斯的西伯利亞地區的話,前文提到過的21世紀全球野火榜單中見不到任何一個亞洲或非洲國家或地區的身影,但實際上這兩大洲都曾經是野火的重災區。比如,非洲之所以會有那麼大一片稀樹草原(savanna),與該地區歷史上多次出現的超級大火密不可分。再比如,20世紀全球規模最大的一場野火就發生在中國,這就是舉世聞名的1987年大興安嶺特大森林火災。那場大火的官方統計過火面積高達300萬公頃(包括境外部分),是20世紀全球過火面積最大的野火。
這個紀錄直到21世紀才被美洲和大洋洲等地的超級大火打破,而自那之後中國卻再也沒有發生過類似級別的超級大火了。難道說中國不再有野火了嗎?答案是否定的。這段時間中國境內的野火一直沒有斷過,比較有名的包括2015年6月發生的大興安嶺森林火災,2020年3月發生的四川西昌森林火災,2021年4月發生的雲南大理森林火災,以及2024年2月發生的貴州山火。2025年春節過後,西藏日喀則市、察隅縣和四川雅江縣多地又發生了好幾起森林火災,好在發現得早,又是白天,目前沒有人員傷亡的報道。
總的來說,所有發生在21世紀發展中國家的野火規模都較小,和同期發生在發達國家的野火不可同日而語,這是為什麼呢?我專程去了趟洛杉磯(Los Angeles),試圖找出答案。
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