我国西北变“暖湿”了没?

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  作者:魏科

  1. 另一个 令人振奋的“庆贺”?

  我国西北地区大多趋于稳定非季风区,降雨较少,气候干旱,自古以来有不少诗歌描写了边塞雄伟壮阔又荒凉寂寞的景象。然而最近,西北地区变湿变暖成了个热点话题:亲戚朋友圈里流传的一张聊天截图以后你热血沸腾,“气候临界点在今年突然跳出了……”、“新疆的植被,以一年一百五十公里的传输速率在狂奔”、“降水过了秦岭了,机会能保持10年,黄河就会变清了……”。你这俩媒体也给出了大标题“真正的大事:寒冷干旱的中国西北正在变暖变湿”。

  在笔者看来,你你这俩 波传播里有不少不严谨、似是而非的用语,需要认真讨论。其中公众和媒体对于科学语言的陌生和解读,机会是引起误解的真正意味着着。尽管不少科学论文里有提到西北“暖湿化”,但“暖湿化”的核心是“化”,代表了在某另一个 时间段的趋势,向“暖湿”转化只表示向“暖湿”有了发展,至于有哪些以后都可以 达到“暖湿”,文献里并未明确说明。事实上气候的另一个 极端状态,A干旱和B湿润,另一个 状态之间有着万里之遥,从A向B的方向迈出几步,无须表明一定都可以 到达B点,一方面距离尚远,你这俩人面变化机会会有反复。最重要的是,全球变暖的大背景机会让A和B之间的距离变得更遥远。

  2.西北变“暖湿”是个老话题

  本以为是突然跳出了新的研究,仔细一看原本说的是个老话题,西北气候由”冷干”向“暖湿”转型的研究在1002、1003年时机会由当时中科院寒旱所施雅风院士和沈永平研究员等提出过,体现在:1)西北每种地区降水增加;2)冰川融水径流增加(例如新疆乌鲁木齐河1号);3)每种湖面上升面积增大(例如博斯腾湖);4)每种河流洪水增加;5)沙尘暴减少;6)每种区域植被地貌变绿。至于媒体里提到的植被地貌变绿等,在施雅风先生1002年《资源环境》的文章里也机会提到“气候转型降水量增多地区,已显现出植被繁茂生长的景象,亲戚朋友在旅行中都可以 想看 有有哪些地区初级生产力草地一片葱绿”,施雅风也注意到卫星资料的NDVI数据显示“90年代西北在植被覆盖普遍减小,土地沙化和荒漠化严重,你这俩在天山西部、伊犁河流域、新疆北部、青海南部等地区有植被覆盖明显增加的趋势”。

  在给出降水增多、每种地区植被改善、湖泊上升等变化以后,施雅风院士笔锋一转提出了大大问题 :“西北部降水量增长趋势明显,但在与蒸发掉增长平衡后,西北气候算不算已嘴笨 突然跳出由冷干向暖湿转变迹象,仍需具体深入探讨。”你这俩关于每种地区降水增多算不算不算意味着着西北正由“冷干”向“暖湿”转换,尚未有明确结论。

  另外,施雅风院士也在文章里给出了评论:“西北深处亚洲大陆内内外部远离海洋水汽源的地理位置和经长期演变所形成的沙漠和戈壁广布的极端干旱下垫面,严格限制了为空中补充本地水汽,从而将降低降水增加率,再再加较长时间过度的地下水开发、植被破坏、土壤水分减少所意味着着的生态环境恶化,也增加了气候转型的困难程度,故西北气候转型有其局限性,不宜过分夸大其作用。”

  尽管还没有明确的结论,你这俩西北变“暖湿”的想法还是让你这俩人异常兴奋,并给中央写建议,认为应该趁着西北气候好转,进一步加快开发的步伐和力度。以后中央把此建议交予中国科学院,中国科学院就此征询叶笃正院士的意见,叶先生和你这俩科学家一并参与了讨论,并对你你这俩 地区的数据进行了分析,最后的结论是: 尽管近20年你你这俩 地区降水增加趋势明显,但其增加绝对值无须大,无须能说明你你这俩 地区的水资源承载能力趋于稳定质的变化。你你这俩 认识以后基本就成了业内共识。

  3. 地区的干湿状态怎样判断?

  另一个 地方的干湿状态取决于多个因子,最主要的参数是降水量和蒸发掉量,简单来说,机会降水量超过潜在蒸发掉量,则你你这俩 地方气候湿润,反之该地气候形态为干旱。你这俩衡量另一个 地区的干湿变化,无须简单基于降水,你这俩要综合考虑降水和蒸发掉的一并作用,考核干旱指数的变化状态。常用的干旱指数包括标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散发指数(SPEI)、自适应帕默尔指数(scPDSI)、DSI等。

  西北地区(以新疆、甘肃西部、内蒙古西部为主体)是全球最干旱的区域之一,距离四大洋都非常遥远:南边与印度洋隔着西藏高原,东边与太平洋隔着黄土高原、蒙古高原和河西走廊,西边与大西洋隔着欧洲大陆、乌拉尔山和帕米尔高原,北边与北冰洋隔着阿尔泰山脉和天山山脉。有有有哪些降水稀少,绝大多数地区年降水过高 100毫米,每种地区年降水甚至过高 100毫米。然而你你这俩 区域是我国日照和太阳辐射最强的区域,蒸发掉量非常大,潜在蒸发掉量都可以 超过100毫米。这意味着着即使有长江流域的年降水量(100-1100毫米),也过高 以应对这里强大的蒸发掉量,你这俩干旱和水资源紧缺是西北地区的最重要形态。

  机会降水与潜在蒸发掉差了另一个 数量级,你这俩西北变“湿”基本上是个伪命题,以后我降水量还远远小于潜在蒸发掉量,任何降水的增加你这俩意味着着极端干旱状态的些许缓解,无须能说明西北变得“暖湿”起来。做另一个 简单的估计,西北地区干湿状态要趋于稳定质的变化,年降水量需要达到大概100mm以上,目前没有任何另一个 研究都可以 支持原本大幅度的变化。

  有你这俩值得注意,在考察干旱/湿润化变化中,各个干旱指数形态有所差别,其核心是怎样考察温度、太阳辐射、风速和水文变化等意味着着的蒸发掉的变化,你这俩干旱指数不考虑温度变化,你这俩干旱指数不考虑水文过程,你这俩参数依赖于陆面模式的模拟性能,在计算潜在蒸发掉时,完整前会不同的计算方案,有有哪些前会影响对于干湿趋势变化的判断。

  4.西北地区干湿变化状态为什么样?

  机会仅仅考察降水变化,在上世纪100年代中期以后,西北绝大多数地区降水嘴笨 有所增加,Wei and Wang (2013)分析西北47个气象观测站年平均降水量,结果表明,在19100-1986之间的平均年降水量为110mm,而1987-1009之间增加到134mm,增幅达到20%,降水嘴笨 有所增加。

  在此期间,西北的温度也随之增加,温度增幅不仅比全球平均高,你这俩也高于中国东部区域,19100-76的平均温度约为7.33度,而1997-1009平均温度达到8.69度,增加了1.36度,尤其是100年以后的增速达到每十年约0.6度,增幅远超全球平均数值的每十年约0.177度。

  增温带来潜在蒸发掉的变化,这47个站的平均潜在蒸发掉在90年代中期以后约为675mm,而在90年代中后期以后增加到720mm以上,增加约45mm,增幅远超过了降水的增幅(24mm)。

  综合考虑降水和蒸发掉以后,都可以 计算反应干湿变化的干旱指数,图7是把90年代末前后的另一个 气候态干旱指数(SPEI)做差,从而确定这段时间的干湿变化状态。红色表示干旱化持续发展, 干旱指数的分析无须支持西北向更湿发展。

  气象学家马柱国研究员采用你这俩五种干旱指数(scPDSI和SWI)分析了我国北方干旱化的变化状态,结果均显示西北地区在100年以后有变干的形态。

  最近气象学家黄建平教授团队在《大气科学进展》发表文章综述了中国半干旱区的变化,指出:1994年至1008年间,中国的半干旱地区比1948年至1962年间增长了33%,这主你这俩由半湿润、湿润区转干而来。

  值得注意的是,关于西北区域干湿趋势变化的研究不少,各个研究之间结论差别还不小,甚至完整相反,其中的差异主要集中于另一个 大大问题 ,有有哪些完整前会研究中的“坑”:

  1)趋势的分析需要注意计算趋势的时间段,目前在对西北干湿变化的研究中,机会数据起始点在上世纪六十年代及以后,则大多得到“暖湿化”的趋势,而机会主要讨论过去100年的变化,则主要得到“干旱化”的趋势,趋势分析一定要与研究的时间段对应起来,不然不具有可比性。

  2)干旱指数的不一致,各个研究之间的不一致,还有很大一每种来自于所参考的干旱化指数,其中的核心为算不算考虑到了温度增加引起的蒸发掉变化,机会各个指数基于不同的参数,有每所有人适用的区域和气候特点,算不算适用于西北干旱区,嘴笨 是个很值得深入讨论的科学大大问题 。

  3)西北区域站点稀疏,每种数据过高 你这俩数据的印证和检验,数据的代表性和可用性也值得深入讨论,这也会影响最终的结论。

  5.植被变化≠气候状态变化

  西北地区植被覆盖的变化有多个影响因子,例如,我国实施退耕还林还草机会有20年,对自然生态系统的人为保护作用是你这俩地方变绿的主以后意味着着。另外,新疆塔里木河综合治理工程,投资超过100多亿,对于塔里木河的河流健康和中态安全起到了重要作用,每种植被的恢复来源于治理工程的效果。全球变暖带来冰雪消融加剧,每种水资源的增加,并完整前会来自于降水和环境的改善,你这俩冰冻圈衰退的结果。

  沙漠和戈壁无须不毛之地,以后我有降水,就会有绿色和中机,除了考察短期的绿色之外,需要考察植物存活的时间与持续性,考察整个季节的变化,以及较长时间的变化。

  笔者专门咨询了研究北方干旱化的一位业内“大牛”,“大牛”讲述了你这俩考察的经历:

  2012年参加中科院天山南北水资源考察,那个地区以后打的井有一半以上抽不上水,说明降水的增加并没有使这里的水资源格局趋于稳定质的变化。在河套地区的几个考察中,当地的水利部门在座谈会上强调,河套地区的缺水状态还是比较严峻。

  你这俩,短期的植被变化无须代表着西北地区气候改善。事实上西北地区降水日数并未显著增多,降水量增多很大程度是机会单场降水变得更强。在气候变暖背景下,突然跳出极端降水的概率加大。极端降水对另一个 地区长期的气候无须会产生正面的影响,反而会造成你这俩气候灾害。

  西北地区近几年嘴笨 不少地区突然跳出降水增强,以敦煌为例,敦煌年平均降水量为39.8毫米、夏季降水量22.5毫米、7月降水量10.7毫米,在2019年7月6日和7月16日下了两场暴雨,敦煌市的降雨量分别达到19.1mm和22.6mm,两场降水总量即超过敦煌市年平均降水量。在降水以后,敦煌戈壁滩里泛起了软软盐花,你这俩生出无数的小草,嘴笨 是以后你可喜的变化。然而天气和气候有着本质的差别,天气指的是短期的过程,而气候是较长时间的平均,你这俩某一年的天气过程无须意味着着长期趋势的扭转,需要多考察几年。

  6.未来的变化

  尽管气候模式预测未来西北降水量会有所增加,你这俩模式间的一致性较差,说明目前气候模式对你你这俩 区域的预估还趋于稳定不确定性,多模式合成的降水增幅不超过100%,远过高 以产生干湿状态的质变。

  7.总结与思考

  尽管西北每种地区突然跳出了短期降水过程和植被改善,你这俩另一个 区域的干湿状态取决于降水与蒸发掉的一并作用。西北大每种区域降水量远低于潜在蒸发掉量,每种区域甚至相差另一个 数量级,目前的降水增加无须能从质上改变你你这俩 区域干旱的状态,西北变“湿”基本上是另一个 伪命题。

  在全球变暖的影响下,西北区域温度的增幅远超全球平均和东部区域,由此带来的潜在蒸发掉量增加巨大,在大每种区域远超降水增幅,意味着着有有哪些区域干旱化更为严重。

  天气和气候有着本质的差别,天气指的是短期的过程,而气候是较长时间的平均,你这俩某一两次的天气过程无须意味着着长期趋势的扭转,需要多考察几年。

  我国北方大每种区域进行退耕还林还草坚持20年,生态得到显著的改善,应继续坚持。西北区域属于我国极端干旱区域,随着经济发展,水资源和中态压力将持续趋于稳定,不可盲目乐观。

  发展节水技术、合理利用水资源、保护生态将是西北地区可持续发展的基本保障。(魏科)

  来源:中国科学院大气物理研究所

[ 责编:孙晓 ]