出品:科普中國
作者:李玲玲(江蘇第二師范學(xué)院)
監(jiān)制:中國科普博覽
近日,央視新聞報道了塔克拉瑪干沙漠出現(xiàn)眾多湖泊的罕見奇觀,使得西北暖濕化這個話題再一次引發(fā)熱議,一些樂觀的人已經(jīng)在暢想西北的茫茫戈壁在久經(jīng)風(fēng)沙洗禮之后,重回漢唐盛世那銅鈴陣陣的絲路沃原。
西北是否真有這樣的潛力,我們還需要弄清楚幾個問題:
(1)西北氣候是否真的在暖濕化;
(2)西北地區(qū)為什么會暖濕化;
(3)西北暖濕化能帶來哪些影響,是好事還是壞事。
具體分析這些問題之前,我們先來看看歷史時期西北地區(qū)氣候的千年尺度變化。
(圖片來源:央視新聞)
西北地區(qū)千年尺度氣候變化
提到西北,可能很多人會想到漫漫黃沙,大漠孤煙。的確,西北地區(qū)地處歐亞大陸腹地,遠(yuǎn)離海洋,是全球同緯度最干旱的地區(qū)之一。
但是,歷史上西北地區(qū)也不盡是干旱期,過去2000年來,西北地區(qū)氣候經(jīng)歷了兩次冷干和兩次暖濕期,可以粗略分為4個階段,即東漢~南北朝的冷干時期、隋唐兩宋的暖濕期、明清冷干期以及公元1800年至今的暖濕期。
可以看出,溫度和降水的配置基本為暖期對應(yīng)濕期,冷期對應(yīng)干期。那這是不是意味著隨著全球變暖,西北地區(qū)注定會向暖濕方向發(fā)展呢?
事實上,氣候變暖引起的溫度升高與降水的關(guān)系遠(yuǎn)比我們想象的復(fù)雜??傮w來看,過去100年,全球干旱區(qū)的干旱程度越來越嚴(yán)重,干旱面積持續(xù)擴張,干旱地區(qū)的重大干旱事件的發(fā)生日趨頻繁。
茫茫無邊的撒哈拉沙漠
(圖片來源:Veer圖庫)
例如,一個世紀(jì)以來,撒哈拉沙漠面積已擴大了10%以上。所以,溫度與降水的匹配關(guān)系還需具體地域具體分析。另外,還有科學(xué)家提出溫度與降水在不同時間尺度上具有不同的響應(yīng)關(guān)系,在短時間尺度(年際和年代際)內(nèi)是暖干匹配,而在更長時間尺度上可能是暖濕匹配。
那么,西北地區(qū)更短時間尺度的溫度降水情況是怎樣的呢?
西北地區(qū)上世紀(jì)50-80年代為顯著暖干期
在經(jīng)歷了明清小冰期之后,西北地區(qū)氣候變暖變干,特別是20世紀(jì)50到80年代中期暖干化趨勢尤為明顯。1920~1978年,新疆北部降水低于近350年的平均水平。在1950~1987年,西北53條河流出山口徑流量總體呈下降趨勢,塔里木河出現(xiàn)干枯斷流,著名的羅布泊也于這一時段迅速干涸,留下這一片“死亡之?!?。
不僅如此,干旱還威脅著西北人民的生存,1928~1930年間,西北出現(xiàn)大旱災(zāi),被稱為“西北歷史上成災(zāi)最重的大旱災(zāi)”,它不僅奪去了幾百萬人的生命,還是導(dǎo)致西北社會近代后期長期貧困落后的重要原因之一。
滿目荒蕪的羅布泊
(圖片來源:Veer圖庫)
上世紀(jì)80年代中期開始西北地區(qū)出現(xiàn)暖濕化
上世紀(jì)80年代開始,伴隨著快速的增溫,西北地區(qū)西部出現(xiàn)了降水量的增加,但西北地區(qū)東部仍然向干旱化發(fā)展。這個東、西是怎么劃出來的呢?
主要是影響風(fēng)帶的不同。空氣中的水汽主要由風(fēng)從海洋上帶來,西北西部的水汽主要由西風(fēng)將大西洋、黑海、里海和地中海,以及北極地區(qū)的挪威海、巴倫支海等的水汽輸送而來,東部的水汽來自太平洋的東南夏季風(fēng)和印度洋的西南夏季風(fēng)。
所以,風(fēng)的強弱變化直接影響到能夠輸入到西北東西部水汽的多寡。降水在21世紀(jì)之前呈現(xiàn)西增東減的趨勢,但21世紀(jì)開始西部與東部同時進(jìn)入增濕期,而且1990年之后暖濕化更加劇烈,濕化的范圍也在向東擴展。所以,西部地區(qū)出現(xiàn)了由暖干向暖濕的氣候轉(zhuǎn)型,這個觀點從2003年施雅風(fēng)等人提出以來,經(jīng)過十幾年的研究,目前已被普遍認(rèn)可。
西北地區(qū)東西分界
(圖片來源:參考文獻(xiàn)1)
大氣環(huán)流異??赡苁菨窕饕?/strong>
上文說過,西北地區(qū)的降水主要受西風(fēng)帶和夏季風(fēng)的影響。
西邊,上世紀(jì)80年代中期以來西風(fēng)環(huán)流開始增強,使得遠(yuǎn)距離的水汽輸送增多。東邊,東亞夏季風(fēng)也呈顯著增強趨勢,將西太平洋水汽輸入西北上空,同時,南亞夏季風(fēng)減弱,使得阿拉伯海水汽沿青藏高原向北輸送。這一系列環(huán)流協(xié)同作用,最終導(dǎo)致了西北地區(qū)降水增多。
高溫融雪+頻繁降水→形成“沙漠湖泊”
除了外部水汽輸入帶來降水之外,西部河流還有另外一個重要的水源,那就是冰川融水。
在全球增暖的大背景下,西北地區(qū)增暖從未停下腳步,1961年至2018年,西北地區(qū)年平均增溫速率為0.30℃/10年,而全國為0.23℃/10年,全球為0.12℃/10年。
或許大家對于這個數(shù)字并沒有多么直接的感受。
我們可以換一個角度來看,伴隨著增暖的是冰川的快速消融,據(jù)估計,中國冰川面積近40年平均減少了7%,目前冰川年融水徑流量相當(dāng)于一條黃河。高溫融雪疊加頻繁降水,使塔里木河各支流陸續(xù)出現(xiàn)超警戒洪水,流域出現(xiàn)超警戒洪水后河道溢出來的漫灘水形成的多個小型“積水庫”,形成“沙漠湖泊”景觀。
冰川退縮,莫要“坐吃山空”
冰川消融退縮,短期影響利大于弊:冰雪融化提前,年內(nèi)冰川消融期增長,冰雪融水徑流形成的時間提前,短期來看,這有利于緩解流域春旱缺水狀況,有利于經(jīng)濟社會發(fā)展。
但長期影響弊大于利:冰川規(guī)模持續(xù)萎縮,冰川融水資源急劇下降,高山區(qū)冷島效應(yīng)減弱,不利于降水形成,進(jìn)一步形成惡性循環(huán)(“冷島效應(yīng)”特指地球上干旱地區(qū)的綠洲、湖泊區(qū)域,夏季氣溫比附近沙漠、戈壁低,濕度比周邊大的特殊氣象效應(yīng))。另一方面,隨著全球變暖,冬季形成的積雪減少,導(dǎo)致冰川消退進(jìn)一步加快。
冰川的形成和融化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也有著重要的意義,冬季農(nóng)業(yè)需水減少,降水以凍結(jié)成冰的形式封存起來,等到開春農(nóng)業(yè)灌溉需水時發(fā)生消融。而目前的變暖將使這一平衡越來越難以維持。
極端降水增加,沙漠也會發(fā)洪水
近30年,西北地區(qū)增濕明顯,同時還伴隨著極端降水的增多,尤其是在干旱地區(qū),這種情況更加顯著。干旱地區(qū),尤其是沙漠土壤含堿量高,不容易吸水,保水能力差,極端降水疊加冰川融水極易發(fā)生洪澇災(zāi)害。
事實上,從歷史資料來看,因為雨熱同期,塔里木河及其支流發(fā)生洪水的概率本就不小,對臨河而居的城鎮(zhèn)來說,洪水將帶來滅頂之災(zāi)。塔里木盆地的考察已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不少疑似毀于洪水的文明遺跡,所以,沙漠之水并不是多多益善。
而據(jù)調(diào)查,自上世紀(jì)80年代中期起,新疆3~10月降水增多,極端降水事件增加,暴雨洪澇災(zāi)害出現(xiàn)頻率增幅3.8~5.6倍。
西北地區(qū)極端降水強度十年變化
(以1961~1970年均值為基準(zhǔn))
(圖片來源:參考文獻(xiàn)3)
暖濕化影響總體利大于弊
有研究認(rèn)為,西北干旱區(qū)降水基數(shù)低,蒸發(fā)能力強,降水的增量不足以抵消溫度升高、蒸發(fā)加大所導(dǎo)致的失水量增加,長期以來,該地區(qū)大部土壤濕度在逐漸下降。
所以,盡管西北地區(qū)已出現(xiàn)顯著的濕化,但是降水的增幅還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到改變總體氣候格局的程度,不能從根本上改變以新疆為主體的西北地區(qū)干旱缺水狀態(tài)和荒漠景觀的基本格局。
但是不可否認(rèn)的是,暖濕化對生態(tài)植被的恢復(fù)以及農(nóng)業(yè)的影響將帶來諸多好處,短期來看,西北暖濕化的影響總體利大于弊。
結(jié)語
這樣來看,“荒漠變江南”的愿望一時半會兒還難以實現(xiàn)。
面對西北暖濕化,怎樣提高水資源利用效率,加快沙漠地帶的綠化改造,加大冰川保護力度等是需要破解的一道道難題。另外,西北暖濕化將來會怎樣發(fā)展,是否會改變西北干旱半干旱的氣候格局,目前科學(xué)界尚無定論,所以,一定程度上說,西北暖濕化的謎團仍未完全解開。
西北地區(qū)暖濕化的影響
(圖片來源:參考文獻(xiàn)2)
編輯:孫晨宇
參考文獻(xiàn):
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[2]張強, 楊金虎, 王朋嶺等. 西北地區(qū)氣候暖濕化的研究進(jìn)展與展望[J]. 科學(xué)通報, 2022.
[3]朱飆. 西北地區(qū)氣候暖濕化背景下水汽、潛在蒸散及極端溫度和降水的變化特征, 蘭州大學(xué)博士畢業(yè)論文, 2022.
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[5]陳穎, 馬禹. 新疆不同等級暴雨洪澇災(zāi)害的時空變化特征[J]. 干旱區(qū)地理, 2021.