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暴雨增多,西北為何還可能更旱?
來源:中國新聞周刊  作者:  發(fā)布時間:2023-09-12 09:47:57
 近兩年,關于西北暖濕化的討論日益增多。隨著西北地區(qū)暖濕化現(xiàn)象的凸顯,一系列極端天氣氣候事件的發(fā)生,西北暖濕化被簡化為一系列簡單現(xiàn)象的集成:青海湖水位回升、綠洲面積擴大、草場變綠和沙漠出現(xiàn)湖泊。公眾甚至會好奇,在氣候變化影響下,西北地區(qū)是否真的會從沙漠變成江南,漢唐景致能否重現(xiàn)?

  專家們反復澄清和強調(diào),西北地區(qū)變暖變濕,雖然是不爭的事實,但仍很難改變西北地區(qū)干旱的氣候形態(tài)。實際上,西北暖濕化是一把雙刃劍。

  西北暖濕化的成因是怎樣的?如何用全球氣候變化的視角審視西北暖濕化?暖濕化對西北帶來的真實影響有哪些?在當下和未來,應如何科學應對西北暖濕化帶來的機遇和挑戰(zhàn)?日前,圍繞相關問題,《中國新聞周刊》專訪了中國工程院院士、國家氣候變化專家委員會顧問丁一匯,甘肅省氣象局總工程師、中國氣象局干旱氣候變化與減災重點開放實驗室主任張強,他們分別從全球和區(qū)域視角,給出了回答。

左:丁一匯  右:張強 左:丁一匯  右:張強 
  西北暖濕化是全球氣候變化

  引起的結(jié)果

  中國新聞周刊:西北暖濕化的成因是什么?如何從全球變暖的視角審視西北暖濕化?

  丁一匯:西北暖濕化是全球氣候變化引起的一個區(qū)域性演變的結(jié)果。西北地區(qū)從“暖干”到“暖濕”的轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)在20世紀80年代。從自然原因看,上世紀80年代起,大西洋的暖洋流開始增強,暖濕氣流也在增強,這是海洋的年代際變化。2010年以來,這種增強的趨勢和北極變暖更加顯著,更多水汽和熱量從北極向南輸送到低緯度地區(qū)。

  與此同時,大西洋暖洋流的改變也通過海氣相互作用,經(jīng)過全球性的西風環(huán)流,將更多暖濕氣流帶到歐洲和中亞地區(qū),再到國內(nèi)的西北地區(qū);另一方面,水汽也更多直接輸送到北非。近20年,在北非曾經(jīng)的一些干旱之地,降水量也明顯增加。因此,暖濕化不是中國西北地區(qū)獨有的現(xiàn)象。大西洋暖濕的海水源源不斷地產(chǎn)生,它帶來的暖濕化影響不僅在北大西洋,而會通過大洋傳送帶影響全球尺度的天氣氣候。

  另一方面,西北暖濕化的另一個源頭來自北極升溫,與前者的周期性自然變化不同,北極增暖主要受全球氣候變暖影響,海冰融化,北極的冷空氣不斷南下,以冷高壓的形式,形成了東風,經(jīng)過西伯利亞地區(qū)到達亞洲中東部,把豐富的水汽帶到中國西部與東部季風區(qū)。它將來自北極和太平洋的多種水汽源從東向西一路帶到西北地區(qū)。

青海湖。圖/視覺中國 青海湖。圖/視覺中國
  以前,都是干冷空氣自西與自北向中國東部輸送,現(xiàn)在是東風將暖濕氣流輸送到西北。研究發(fā)現(xiàn),在西北氣候轉(zhuǎn)型之前,自東向西的水汽輸送很少,形成暖濕化趨勢之后卻明顯增多。而且,東風逐漸增強的結(jié)果是水汽帶向西擴展,東風的明顯西擴,是過去很少發(fā)生的現(xiàn)象,最近卻經(jīng)常出現(xiàn),這可能是加劇西北暖濕化的一個重要因素。

  當越來越多的水汽從東向西輸送過來,卻未必能產(chǎn)生降水,因為降水不僅需要足夠的暖濕水汽,一定要和冷空氣相互作用。西北的冷空氣主要從偏西、偏北路徑向東擴,這正好和東部季風區(qū)吹來的水汽在新疆相遇,并產(chǎn)生明顯的降水。所以,暖濕化最早出現(xiàn)在西北地區(qū)西部,新疆北部的降水增加尤為明顯。

  實際上,受大氣環(huán)流影響,西北暖濕化正在向西擴展到中亞地區(qū),向東輻射到華北西部。從中國、中亞地區(qū)一直到印度北部、巴基斯坦,亞洲中西部的暖濕趨勢最為明顯。如果不是大西洋暖洋流增強和北極升溫同步發(fā)生,不可能出現(xiàn)從北非經(jīng)過西亞,到中亞和東亞這么大范圍的暖濕化。

  中國新聞周刊:20世紀80年代以來,西北氣溫和降水的變化趨勢呈現(xiàn)什么規(guī)律?有何區(qū)域差異性?

  張強:西北地區(qū)降水總體西少、東多,從近幾年看,西北東部降水增幅更大,西部增幅較小,荒漠地區(qū)降水也有增加,但生態(tài)效應很弱。暖濕化趨勢下,西北地區(qū)整體的區(qū)域水循環(huán)在加強,而且,增溫使冰川加速消融,冰川是固體水庫,固體的水消融之后變成液體水參與循環(huán),就會形成降雨。目前來看,西北現(xiàn)在的降水量可能還沒超過歷史上降水量比較多的時期,暖濕化對西北地區(qū)氣候格局的改變非常有限。西北的干旱區(qū)還是干旱區(qū),半干旱區(qū)還是半干旱區(qū),具體范圍可能有微弱的變化,但西北回不到網(wǎng)上熱議的漢唐時期。

  變暖讓區(qū)域大氣的持水量增加,大氣相當于一個水盆,裝滿了以后水就會倒下來,就形成降雨。以前持水量小的時候水盆也小,在短時間內(nèi)就能裝滿,但現(xiàn)在水盆大了,裝水時間很長,也就是說會長時間不降雨,一降雨就是暴雨。因此,在全球氣候變暖的背景下,全球的干旱和暴雨都在同時增加,西北地區(qū)更加突出。這也是近年沙漠湖泊在西北頻現(xiàn)的原因之一,沙漠區(qū)域下了一場暴雨后短期內(nèi)蒸發(fā)不了,在低洼地區(qū)積累下來,形成了臨時湖泊。

  另外,變暖也會加快植物的蒸發(fā),可能會抵消降水的效果,植被的蒸發(fā)加快,對水分的要求更多,會加劇西北地區(qū)的生態(tài)脆弱性。不過,西北不少地區(qū)的植被在向好變化,總體植被蓋度也在增加,說明土壤水分還是有所改善,整體上來說,降水增加并沒有比蒸發(fā)的部分少。

新疆巴州尉犁縣,塔克拉瑪干沙漠周邊的水上胡楊林。圖/視覺中國新疆巴州尉犁縣,塔克拉瑪干沙漠周邊的水上胡楊林。圖/視覺中國
  暖濕化可能引發(fā)干旱危機

  中國新聞周刊:雖然整體來看,西北近年來生態(tài)改善明顯,但局部區(qū)域的植被也出現(xiàn)退化,是否可以從蒸發(fā)與降水的關系來理解?

  張強:在西北暖濕化轉(zhuǎn)型中,相較降水的變化,增溫趨勢更明顯,那么,如果一個區(qū)域降水增加了10%~20%,在距山近的地方,因為降水基數(shù)本身就大,這個20%就是有意義的,植被可以得到改善。但在沙漠地區(qū),溫度增加的作用比降水更大,溫度升高會使蒸散抵消掉降水的效果,植被退化是可以理解的。

  為什么同樣是降水增加,在一個地區(qū)有生態(tài)效益,另一個地區(qū)則沒有。因為只在有一定降水基礎的地方,降水增加對區(qū)域生態(tài)才有正向貢獻,如果這個區(qū)域年降水量只有100毫米,增加了20%也只到120毫米,對植被的生長而言,100毫米和120毫米沒有區(qū)別,都不適合它的生長。因此,西北暖濕化對生態(tài)植被的影響不能一概而論,有的地方植被在改善,有的地方植被在退化。

  中國新聞周刊:一方面,暖濕化趨勢下,西北地區(qū)的降水量正以9.32毫米/10年的速率增加,綠洲面積擴大了,有些過去死亡的湖泊“復活”了;但另一方面,局部地區(qū)的干旱風險卻在加劇。一項研究表明,1997年以來,極端干旱頻率呈增加趨勢,你如何看待這種矛盾?

  丁一匯:變暖是個雙刃劍。氣溫升高后,大氣的飽和比濕值增加了,也就是說,濕空氣想要達到飽和的難度增大,更不容易形成降雨。如果飽和比濕值增加的程度,快于實際大氣中水汽的增加速度,非但不能增加降水,還會帶來干旱。比如南疆部分區(qū)域溫度增加得很快,但水汽增加的速度跟不上,空氣難以達到飽和值,可能加劇干旱。

  新疆是干旱區(qū),即使存在暖濕化轉(zhuǎn)型,干旱的風險是更根本的,一年中空氣達到飽和比濕值的幾率不大,在整體范圍內(nèi),難以形成大量降水。全球變暖下,冰川加速消退,當冰川融化,積雪融水不足以補充夏季的河川徑流,就會出現(xiàn)干旱。新疆主要靠水庫來儲存一些降水,以備干旱時使用,但這其實是遠遠不夠的?,F(xiàn)在最擔心的是出現(xiàn)降水的年代際波動,比如降水連續(xù)10年減少,就會產(chǎn)生災難性的持續(xù)性大干旱。

  張強:暖濕化的確可能引發(fā)干旱危機。隨著氣候變暖,雖然總的趨勢上降水增加了,但降水的波動性也加強了,年與年之間的差距變大了。因此,我們不能認為西北暖濕化之后,每年都會降水,可能某一年的降水比以往少得多。

2017年7月28日,新疆巴州,暴雨過后的巴音布魯克草原。圖/視覺中國 2017年7月28日,新疆巴州,暴雨過后的巴音布魯克草原。圖/視覺中國
  中國新聞周刊:水資源短缺是制約西北經(jīng)濟社會發(fā)展的最關鍵因素,暖濕化可能引發(fā)的干旱危機,進一步對未來的水資源管理與利用提出了新的挑戰(zhàn)。你有何建議?

  丁一匯:提前制定未來30~50年的水資源合理利用策略,對氣候的預測模式和數(shù)據(jù)不斷進行更新,以便更精確地知道降水會增加多少,未來有多少水可以利用。我們要“以水定任務”,不能盲目樂觀。西北地區(qū)是一個干旱區(qū),很多地方的年降水量只有100多毫米,這是全球的大氣環(huán)流和熱力場所決定的,主要由自然因素造成,暖濕化不能從根本上改變西北缺水的氣候態(tài),必須要繼續(xù)提倡節(jié)水。

  張強:西北以灌溉農(nóng)業(yè)為主,在農(nóng)業(yè)水資源利用方面,最易推行的措施就是農(nóng)業(yè)節(jié)水,推廣節(jié)水型農(nóng)田,現(xiàn)在都要求高標準農(nóng)田建設,所謂高標準,就是用水效率高、耗水少。此外,需要研究具有抗旱性的種子,如果氣候預測年底降水較少或者干旱,就要及時調(diào)整種植品種,盡量多種抗旱性作物。但農(nóng)戶都有慣性,往年種什么,今年就種什么,沒有特別考慮氣候因素,這點亟待改變。

  現(xiàn)在必須要提高人們對暖濕化影響的科學認識,主動去應對氣候變化。暖濕化是一個緩慢的過程,一些基層政府沒有應對氣候變化的意識,覺得離自己很遙遠,這就像溫水煮青蛙,等到真正產(chǎn)生嚴重影響了,再去采取行動就來不及了。

2023年3月4日,新疆阿克蘇河阿克蘇市庫庫瓦什防洪工程施工現(xiàn)場。本版圖/視覺中國 2023年3月4日,新疆阿克蘇河阿克蘇市庫庫瓦什防洪工程施工現(xiàn)場。本版圖/視覺中國
  冰川繼續(xù)消退,

  西北生態(tài)、農(nóng)業(yè)會面臨挑戰(zhàn)

  中國新聞周刊:21世紀以來,西北地區(qū)的極端天氣事件,比如說南疆暴雨、沙漠洪水、極端干旱的發(fā)生頻率、強度都在顯著增加。我們該如何應對?

  丁一匯:對西北而言,由于長期的氣候條件下屬于干旱和半干旱區(qū),降水少,自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)一般適應這種干旱區(qū)的氣候條件。如果一旦發(fā)生強暴雨或持續(xù)性強降水,反而由于當?shù)刈匀粭l件不適應,進而導致洪澇災害的發(fā)生或土地翻漿。我們曾做過研究,近些年,西北地區(qū)極端暴雨事件較多的三個地方為:伊犁地區(qū)、北疆中西部及甘肅東部。伊犁地形較為特殊,屬河谷地帶,位于南北天山之間,組成了一個向西開口的喇叭形狀,只要潮濕西風吹過,從上游帶來水汽,伊犁地區(qū)通過水汽直接倒灌就會出現(xiàn)降雨甚至暴雨。近些年,伊犁地區(qū)的暴雨頻次明顯增加。

  實際上,早在21世紀初,施雅風院士最先注意到西北“暖濕化”信號時,他就和我說過,暖濕化有利有弊,最令人擔憂的就是洪水。西北很多居住區(qū)都在河流邊上,但當?shù)貙樗姆烙芰h遠小于東部地區(qū),很多基礎設施也不是為抗洪設計的,本地人對洪水的防災減災意識也很弱。

  這幾年,西北的防汛壓力明顯增大。山區(qū)洪水很重要的一個來源就是積雪的融化,在很多流域的汛期,“暴雨+融雪型”洪水愈發(fā)常見,因此要對前一年冬天的降雪及時監(jiān)測和預報。這涉及降雨的長期預報,是一個較難的科學問題。

  張強:西北地區(qū)的極端天氣,比如暴雨、干旱、沙塵暴等,這幾年在持續(xù)時間、發(fā)生期上都有一些異常反應,比如今年七八月份發(fā)生沙塵暴就比較罕見。因此,必須要提高對極端天氣的監(jiān)測、預報和預警能力,氣象部門要努力做到“監(jiān)測精密、預報精準、服務精細”,而且,對極端氣象災害的預防與防范不只與氣象部門相關,需要多部門、全社會聯(lián)動起來,形成合力。

  中國新聞周刊:根據(jù)預估,西北暖濕化趨勢可能會持續(xù)多久?

  丁一匯:我們團隊做了多次多氣候模式分析與預估,結(jié)果顯示,大多數(shù)國內(nèi)外模式表明西北暖濕化會一直持續(xù)到2050~2060年。而且,降水增加趨勢會往南移,和青藏高原的降水區(qū)連在一起,未來,青藏高原降水也會不斷增加。

  張強:根據(jù)團隊在不同排放場景下的預估,2021~2050年,西北地區(qū)一直呈變濕趨勢, 但相對于過去30年,變濕趨勢明顯放緩。相較降水,增溫改變的幅度可能更大,預估顯示,到21世紀末,西北整體從中溫帶過渡到暖溫帶并非沒有可能。對西北而言,溫度增加是弊大于利,如果溫度帶真的改變,冰川、積雪、凍土會進一步融化。

  現(xiàn)在西北地區(qū)的水資源中,冰川和積雪是一種非常重要的穩(wěn)定器,它們能夠調(diào)節(jié)徑流,農(nóng)業(yè)在春季用水時,如果還沒有降水,冰川融水可以為農(nóng)田提供灌溉。因此,受變暖影響,如果冰川繼續(xù)消退,西北地區(qū)的生態(tài)、農(nóng)業(yè)會變得非常脆弱。今年,西北很多水庫缺水,就和這種脆弱性有關,因為冰川最近幾年一直在減少,穩(wěn)定器的作用減弱了,相當于家庭的銀行存款沒了,一旦失業(yè)就沒有錢了。

2019年9月25日,寧夏銀川市賀蘭縣,人們在寧夏稻漁空間生態(tài)休閑觀光園捕魚。2019年9月25日,寧夏銀川市賀蘭縣,人們在寧夏稻漁空間生態(tài)休閑觀光園捕魚。
  基礎設施設計、建設標準要調(diào)整

  中國新聞周刊:如何辯證看待西北暖濕化的利與弊,科學應對氣候變化帶來的機遇和挑戰(zhàn)?

  丁一匯:西北暖濕化帶來的影響利弊并存。對農(nóng)業(yè)和牧業(yè)而言,西北暖濕化有有利的一面。降水增多,會使得草長得更高、更加繁茂,這在新疆的伊犁地區(qū)體現(xiàn)得較為明顯。伊犁地區(qū)、北疆西部地區(qū)、隴東地區(qū)的農(nóng)業(yè)區(qū)有條件得以擴大,水資源的問題也得到緩解。值得指出,整個西北地區(qū),21世紀以來,降水增加最顯著的是隴東地區(qū),以前,甘肅東部基本上是干旱區(qū)。除此之外,青海的降水也大幅度增加。2005年以來,青海湖水位連續(xù)18年回升,2022年,青海湖水位達到3196.57米,明顯超過20世紀60年代初期水位,青海地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)能夠并正在得以改善。


  同時,要注意到,西北地區(qū)對于降水的承載力是有限的。如果降水過多,可能會有反效果,比如說造成路基翻漿,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)系統(tǒng)生長等會受到明顯影響,尤其是一些農(nóng)作物的生長和畜牧業(yè)會受到明顯影響。局部地區(qū)會出現(xiàn)泛濫的洪水,特別是青海湖地區(qū)。比如,去年8月,青海西寧市大通縣就遭遇短時強降雨,引發(fā)了山洪,造成至少20多人遇難。有研究稱,受暖濕化影響,隴東地區(qū)氣象災害發(fā)生的頻率和強度在明顯增加。另外,應盡快研究與冰川相關的災害以及應對措施,面對冰川融水帶來的洪水,在一些關鍵的水庫區(qū)、河邊的居民區(qū),要提前制定好應對方案。

  最后,要格外強調(diào)的一點是,現(xiàn)在西北各地注意到暖濕化的特征,希望借著這一趨勢謀發(fā)展,建工廠、吸納更多人口、建居民區(qū),甚至能多分一些水資源。實際上,關于西北暖濕化的應對,應站在整個大西北氣候變化的層面,統(tǒng)籌規(guī)劃去考量對策,制定長期規(guī)劃。對策涉及的時間跨度不應是10年、20年,而應是50年~60年。

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  記者:霍思伊 杜瑋
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