本來美國整體地形就太差,南北通透,導(dǎo)致美國成為世界上極端氣候最多的國家之一。所以北美在下雪的時(shí)候基本都伴有大風(fēng),形成暴風(fēng)雪,再疊加拉垮的美國電網(wǎng),于是幾乎每年冬天,我們都能聽到美國鬧雪災(zāi)的相關(guān)新聞。
美國東海岸是南北走向的阿巴拉契亞山脈,西海岸南北走向的落基山脈。中部是一覽無余的大平原。中部缺乏東西走向的山脈。
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這就是地理上的穿堂風(fēng)地形,南北大通透。夏天,颶風(fēng)由墨西哥灣形成,北上橫掃中南部。冬天,寒潮由北極巴芬島和哈德遜灣一帶形成,南下橫穿美國中部大平原,最遠(yuǎn)甚至可以直達(dá)美國最南端的得克薩斯州。
這次極端天氣的起因,就是平時(shí)被束縛在高緯度的極地渦旋,被高空波動(dòng)拉長撕裂,大量北極冷空氣被甩向中低緯度,像打開了通向冰窖的大門。
冷空氣本身并不可怕,真正放大破壞力的,是它遇上了從太平洋和墨西哥灣源源不斷輸送而來的暖濕氣流。冰冷與溫暖,干冷與潮濕,在北美大陸上空狠狠撞到一起,結(jié)果就是千里暴雪加大范圍凍雨。
這次風(fēng)暴從太平洋近海生成,穿過落基山和大平原,橫掃四角地區(qū)、俄亥俄河谷,一路向東推進(jìn),最終在美國東北部演變成典型的東北風(fēng)暴。
整個(gè)系統(tǒng)長度超過2000公里,覆蓋從新墨西哥到新英格蘭的廣大地區(qū),幾乎把美國東部三分之二版圖都裝進(jìn)了風(fēng)暴半徑。
它不是匆匆而過,而是緩慢推進(jìn),帶來的是長時(shí)間、連續(xù)性的雪、雨夾雪和凍雨。對(duì)電網(wǎng)來說,這種又冷又久、又濕又重的組合,幾乎是最糟糕的劇本。
很多人會(huì)以為,大雪才是罪魁禍?zhǔn)住5珜?duì)電線和樹木來說,真正致命的是凍雨和結(jié)冰。雨滴落下來時(shí)還是液態(tài),接觸到接近或低于零度的地面、電線、樹枝,就瞬間凝固成透明冰殼。
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一層、兩層、三層,慢慢堆積。看上去晶瑩剔透,實(shí)則壓得線路喘不過氣來。在美國南部的一些地區(qū),冰層厚度接近2厘米,這意味著每一段高壓線都在承受遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)預(yù)期的重量。
再疊加時(shí)速上百公里的狂風(fēng),樹枝被活生生折斷,整棵大樹被連根掀翻,砸向本就不堪重負(fù)的線路,斷線、短路、倒桿像連鎖反應(yīng)一樣迅速蔓延。
更關(guān)鍵的是,這場風(fēng)暴并沒有只攻擊某個(gè)局部,而是從南到北、從內(nèi)陸到沿海,一層層推進(jìn)。臺(tái)風(fēng)、颶風(fēng)往往集中在沿海地區(qū),電力公司還算有針對(duì)性的防護(hù)經(jīng)驗(yàn);但這一次,從田納西、密西西比、路易斯安那,一直到中大西洋沿岸,大片傳統(tǒng)上對(duì)嚴(yán)重冰暴準(zhǔn)備不足的地區(qū),都被拖進(jìn)了風(fēng)暴的“覆蓋名單”。
結(jié)果,就是電網(wǎng)在多個(gè)薄弱環(huán)節(jié)同時(shí)被擊穿,超過100萬用戶一夜之間陷入斷電,航班取消突破1萬架次,創(chuàng)下近年來罕見記錄。
風(fēng)暴如此強(qiáng),是大氣形勢疊加氣候背景共同作用的結(jié)果。
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一方面,是極地渦旋異常偏南、急劇擺動(dòng);另一方面,氣候變暖帶來的是水汽含量上升,更容易在冷暖交鋒時(shí)形成強(qiáng)降水。
所謂暖冬并不意味著風(fēng)暴消失,而是極端事件的振幅更大,冷熱轉(zhuǎn)折更猛烈。大氣系統(tǒng)的每一次劇烈波動(dòng),都會(huì)透過這種極端天氣,清清楚楚地反映在地面上。
如果說自然給出的是一道超綱考題,那美國電網(wǎng)暴露出來的,是基礎(chǔ)薄弱和系統(tǒng)老化的雙重困境。表面看,是風(fēng)太大、冰太厚;往深里看,是幾十年累積下來的結(jié)構(gòu)性問題,在一次極端天氣中集中爆發(fā)。
首先,美國大量電力設(shè)施年事已高——全國超過70%的高壓輸電線路和變壓器已經(jīng)服役25年以上,接近甚至超過50年的典型設(shè)計(jì)壽命。
很多關(guān)鍵設(shè)備仍停留在上世紀(jì)的技術(shù)水平,當(dāng)年設(shè)計(jì)時(shí),根本沒有預(yù)料到今天這種極端天氣的頻率和強(qiáng)度。老化設(shè)備在極寒條件下更容易金屬疲勞,絕緣老化后遇到凍雨更容易出現(xiàn)閃絡(luò)、短路,一旦故障,就需要人工檢修,恢復(fù)時(shí)間被大大拉長。
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其次,是架空線路比例極高。美國全國范圍內(nèi),大部分輸配電線路都以架空形式存在,真正埋入地下的只占少數(shù)。
城市核心區(qū)、部分高價(jià)值社區(qū)會(huì)投資地下電纜,但在廣大郊區(qū)和鄉(xiāng)村,電線桿仍是主角。與之形成鮮明對(duì)比的是,地下電纜幾乎不受大風(fēng)、樹倒和覆冰的影響。
研究表明,在某些嚴(yán)重風(fēng)暴案例中,如果額外把25%的架空線改為地下線路,平均停電時(shí)長可以減少一到數(shù)成。然而,地下化的成本極高,每公里投資遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于架空線,對(duì)企業(yè)來說是沉重負(fù)擔(dān),對(duì)監(jiān)管者來說則意味著電價(jià)、財(cái)政和選票的多重權(quán)衡。
再次,是電網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度碎片化。美國電力系統(tǒng)由數(shù)千家公用事業(yè)公司和獨(dú)立運(yùn)營機(jī)構(gòu)拼接而成,不同州有不同的監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn),不同區(qū)域的投資、維護(hù)、應(yīng)急預(yù)案也各自為政。這種松散結(jié)構(gòu)在平時(shí)尚可運(yùn)轉(zhuǎn),但在跨區(qū)域大風(fēng)暴面前,就暴露出協(xié)調(diào)效率低、救援調(diào)配慢的問題。某些地區(qū)即便技術(shù)上可以從鄰近區(qū)域獲得支援電力,現(xiàn)實(shí)中卻可能因?yàn)橐?guī)章、合同、市場機(jī)制等掣肘,難以及時(shí)展開跨區(qū)支援。
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還有一個(gè)常被忽視的事實(shí):極端天氣往往同時(shí)沖擊供給和需求。一邊是風(fēng)機(jī)結(jié)冰、天然氣供應(yīng)吃緊、部分發(fā)電設(shè)施被迫降出力;另一邊,則是數(shù)以千萬計(jì)家庭的取暖需求在短時(shí)間內(nèi)飆升。
老舊的電網(wǎng)本就運(yùn)行在高負(fù)荷邊緣,此時(shí)再遭遇線路、變電站的物理損壞,就很容易演化為區(qū)域性供電缺口,甚至出現(xiàn)負(fù)荷削減和限電措施。
把這些因素疊加起來,我們就能看清,這并不是一場簡單的天氣事件,而是一次對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施韌性和治理能力的綜合壓力測試。風(fēng)暴之所以能撕開美國電網(wǎng)的裂口,是因?yàn)闅夂蜃兟试诩觿。A(chǔ)設(shè)施更新速度卻明顯滯后。
從客觀角度看,任何國家在遭遇跨千公里、跨數(shù)十州、伴隨凍雨和極端低溫的超級(jí)風(fēng)暴時(shí),都很難做到毫發(fā)無損。技術(shù)有極限,資源有邊界,風(fēng)險(xiǎn)永遠(yuǎn)不可能被降到零。
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但同樣客觀的是,如果在過去幾十年里,電網(wǎng)更新、更強(qiáng)冗余、更智能調(diào)度、更多地下化、更統(tǒng)一的區(qū)域協(xié)調(diào)能堅(jiān)持一步一步推進(jìn),這次風(fēng)暴造成的損失和停電范圍,很可能不會(huì)如此嚴(yán)重。
極端天氣不會(huì)提前打招呼,也不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)國家是老牌發(fā)達(dá)國家就網(wǎng)開一面。電網(wǎng)如此,城市如此,國家亦如此。
多花的每一筆基礎(chǔ)設(shè)施投入,多做的每一份冗余預(yù)案,多練的每一套應(yīng)急演練,短期看或許都不夠劃算,卻可能在關(guān)鍵時(shí)刻,換來成千上萬家庭的燈火不滅、供暖不斷、生活不停。這不是夸張,而是一次次極端事件已經(jīng)寫在現(xiàn)實(shí)里的注腳。
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