太阳风暴专家:大规模'太阳海啸'或致新西兰电网瘫痪数月

新西兰奥塔哥大学（University of Otago）物理系教授Craig Rodger长年研究太空天气及其对新西兰基础设施的影响，被视为国际“太阳海啸”研究领域的权威学者之一。9月23日，他在该校推出的访谈节目《30 with the VC》中，与副校长Grant Robertson详细讲解了太空天气对新西兰电网构成的潜在威胁，以及应对方案。

什么是“太阳海啸”

Rodger解释，空间物理学研究的是发生在太空中、围绕地球周围环境的自然现象，而“太空天气”（space weather）则是这些现象与人类科技相撞的部分——太阳活动触发的变化会一路影响到地球表面，干扰人类依赖的技术设备。他说，科技对太空天气变得敏感，其实只是最近约150年的事，而且科技越先进、越精密，就越容易受到影响。

“太阳海啸”（solar tsunami）这个说法是Rodger从NASA（美国国家航空航天局）借用的，科学上称为日冕物质抛射（coronal mass ejection）。太阳内部发生剧烈爆炸，抛出部分太阳大气层物质，若方向正对地球，这团物质会像海啸一样穿越太空，撞上地球磁场，进而引发一系列连锁影响。Rodger表示，部分应急管理界人士不太喜欢“太阳海啸”这个说法，担心会与海洋海啸混淆，但他认为两者确有相似之处——就像海啸一样，太阳海啸也给人类留出了提前应对的时间窗口。

多久会发生一次

典型的日冕物质抛射需要两到三天抵达地球，这类速度较慢的事件风险较低，通常只会在但尼丁上空引发美丽的极光。真正需要警惕的是速度较快的事件，抵达时间约16到24小时；2024年5月发生的一次强烈事件中，连奥克兰上空都出现了极光。

根据Rodger团队与新西兰电力行业合作的研究，新西兰电网目前大约处于“30年一遇”到“50年一遇”事件的风险阈值，而需要密切关注的是“10到20年一遇”级别的事件。他指出，新西兰大多数关键国家基础设施的规划标准是“500年一遇”到“2500年一遇”，相比之下，每百年就可能出现几次需要担心的太空天气事件，这个频率对他们来说“太高了”。

最坏情况：电网瘫痪数月至数年

Rodger说，最坏情况是日冕物质抛射到达后对新西兰电网造成大规模损坏，且这类事件是全球性的，其他国家届时也自顾不暇、难以提供援助。以“百年一遇”级别的事件估算，新西兰主电网中约10%的变压器可能被永久烧毁，而这类设备的更换周期通常以年计——若全球范围内同时出现大量变压器损毁，重建时间可能更长。

他说，如果不采取任何应对措施，新西兰电网（尤其是南岛南部和奥克兰地区）可能遭受严重损坏，恢复时间少则数月、多则数年。

应对方案：主动断电3到5天

目前的应对计划是在太阳海啸抵达前，主动切断部分电网，将其转为可独立运行的“孤岛”，让居民在事件期间经历3到5天的限电甚至断电，待太阳活动过去后再重新连接、恢复电网。Rodger表示，只要提前关闭，设备硬件就不会在事件中损毁。

更长期的方案是在风险最高的地点投资购买额外的保护设备，预计耗资数千万纽币，但可以避免大规模断电。Rodger估算，新西兰电网每停运一天，大约会给经济造成10亿纽币的损失；而像Glenbrook钢铁厂和Tiwai Point铝冶炼厂这类为国家创造大量收入的重要基础设施，哪怕只是短暂停电，也会造成巨大损失。

新西兰国家应急管理局（National Emergency Management Authority，简称NEMA）提醒，新西兰还面临许多可能造成局部停电的其他自然灾害风险，建议所有民众都制定应急计划，做好在没有电力供应的情况下生存3到5天的准备。

从“冷门”研究到国家关注的焦点

Rodger今年5月获颁国际无线电科学联盟（International Union of Radio Science）的Karl Rawer Gold Medal，是继Sir Ian Axford之后第二位获此殊荣的新西兰人。他也曾获新西兰国家应急管理局首席科学家颁发的纪念币，感谢他和团队多年来与新西兰电力能源行业及NEMA的合作。

他回忆，2024年5月那次强烈太阳活动期间，自己曾接到NEMA首席科学家的电话，询问当时Transpower New Zealand为保护电网所采取的措施，对方随后表示要将情况汇报给新西兰首席科学家，再由其向总理简报。“那一刻你会突然意识到，自己做的事情真的对别人很重要，”Rodger说，“这种感觉，既满足，又有点吓人。”

Rodger的研究生涯并非从太空天气起步。他最早专注于研究闪电及其与高层大气的相互作用，但后来意识到新西兰是“低闪电”国家，这方面研究对本国实际价值有限，因而逐渐转向对新西兰更有现实意义的太空天气研究。

他在奥塔哥大学完成本科、荣誉学位和物理学博士学位，其间曾在英国做过几年博士后研究，随后回到奥塔哥大学任教，一路晋升为教授。他提到，自己走上物理这条路，很大程度上要归功于中学时期在惠灵顿Onslow College的物理老师John Hannah——后者正是奥塔哥大学校友，常在课堂上讲述自己在奥塔哥求学时的故事。

如今，Rodger仍在为18、19岁的本科生讲授天文学导论课程。他说，团队在去年9月完成了首个为期五年的太空天气研究项目后，已成功申请到新西兰政府新一轮的大额科研资助，将继续在这一领域开展工作。