短期需要注意“夏秋連旱”和“旱澇急轉”兩種情況。

2022年的這個夏天,重慶北碚只下過三場雨,氣溫卻屢屢登上全國高溫排行榜前三甲,且創下了45℃的氣溫最高極值。長江流域的降水則較常年同期偏少4成,多條支流出現斷流,附屬湖泊(鄱陽湖和洞庭湖)水位均達到了有實測記錄以來的同期最低。

南旱北澇

近幾年,無論是從切身感受還是從新聞報道中我們都能發現,北方暴雨天氣漸多,例如2012年7月21日的北京暴雨災害、2016年7月19日河北邢臺暴雨災害、2021年7月20日河南鄭州暴雨災害、2022年8月17日青海大通暴雨災害;

南方則屢屢出現大旱,比如2006年、2011年、2013年、2019年、2022年,長江流域多次發生旱災,不少斷面出現百年一遇的低水位,鄱陽湖、洞庭湖等地區都出現歷年罕見的乾旱。

今年也是如此。

8月12日,中央氣象臺發佈在現行預警系統實行以來的第一次高溫紅色預警。

這是一輪歷史性的高溫熱浪天氣,許多城市白天氣溫40+℃成爲常態,甚至一度出現42℃都排不進全國高溫榜單前十名的罕見極端情形。綜合考慮高溫熱浪事件的平均強度、影響範圍和持續時間,從6月13日開始至今的區域性高溫事件綜合強度,已達到1961年有完整氣象觀測記錄以來最強。

高溫不等於乾旱,但高溫常常加劇乾旱。

8月18日,中央氣象臺發佈今年首個氣象乾旱黃色預警。到8月20日,多地存在中度至重度氣象乾旱、局部特旱,氣象乾旱黃色預警升級爲橙色。8月23日,中國氣象局啓動乾旱四級應急響應。8月24日,李克強總理主持召開國常會,要求壓實責任,進一步做好抗旱減災工作。

事實上,整個長江流域都在遭遇1961年以來最嚴重的氣象乾旱,出現罕見的“主汛期反枯”。

8月以來,長江流域東部地區的降水,與當地長期平均降水量相比,減少了80%;長江流域的部分地區,連續無雨日超過了20天,附屬湖泊(鄱陽湖和洞庭湖)水位持續下降,均達到了有實測記錄以來的同期最低。

2006年川渝地區也發生過大旱,持續時間更長(5月中旬到9月上旬)。當時,重慶市大部分地區乾旱持續時間超過70天。但今年大旱縱貫整個長江流域,所以這場乾旱對經濟、社會和生態環境的影響,比前幾次典型乾旱要嚴重得多。

而根據國家氣候中心的預測,未來較短一段時間內旱情仍將持續,長江中下游出現“夏秋連旱”的可能性較大。與此同時,今年北方的降水量卻高於常年。

原因何在?

在《燒烤地球》一文中,我們簡單介紹了今年全球和中國異常高溫的原因。

從氣候尺度的大背景來說,地球所處的地質時期、人類活動排放的溫室氣體、大氣環流異常、厄爾尼諾和拉尼娜現象等,都對近年來越來越多發的持續高溫天氣有影響。

從天氣形成尺度來講,大氣環流因子,包括西風帶和副熱帶高氣壓帶(副高)的移動,還有各種不同空間尺度上的大氣環境因子,例如局部地區的地形、土質和土壤含水量等,都對天氣形成具有直接和間接的影響。

就中國來說,夏季的高溫天氣通常受北半球中緯度地區的西風帶和低緯度副熱帶高氣壓帶的影響。

6月份,強大的西風帶高壓脊(暖)從中亞地區進入中國,使得華北地區遭遇了來自中亞地區十分乾熱的下沉空氣影響,出現罕見的高溫天氣。到了7、8月份,由於副高異常強盛,副高北側西風帶上的低壓槽(冷)沒有擊退南方的副高,反而是西太平洋的副高、伊朗高壓、南亞高壓階段性增強,由此形成幾乎打通整個北半球的大範圍的環球暖高壓帶。在穩定的副高控制下,大氣以下沉氣流爲主,晴空少雲,日照非常好,地面升溫迅速,熱空氣留在近地面,這是今年出現持續高溫的重要原因。

與此同時,不斷持續的拉尼娜現象影響了東亞夏季風的建立和中國的雨季進程,導致南海夏季風爆發偏早,華南前汛期和西南雨季開始時間偏早,江南和長江中下游入梅也偏早,因此導致副高位置更容易偏北,這意味着副高將更大範圍地覆蓋、停留在長江中下游區域。

另外,今年登陸中國的颱風不足,也加劇了南方乾旱的程度。截至8月20日,西北太平洋和南海共有8個編號颱風生成(歷史平均12個),登陸我國的僅有2個(歷史平均3~4個),且強度較小。與往年帶來疾風驟雨並常常造成巨大損失的強颱風相比,堪稱“雜魚”颱風,結構鬆散,生命史短暫。

綜合來說,多種因素疊加給我國南方帶來強大的高溫乾旱天氣。

但近十多年來還有個明顯的趨勢是雨帶北移。

2021年7月20日鄭州特大暴雨恍若昨日,所造成的災難至今想來仍痛徹心扉。再往前有2016年北京的7.20特大暴雨、2012年北京的7.21特大暴雨。在氣象意義上,2012年的7.21特大暴雨和2016年的7.20特大暴雨的降雨量是50年一遇和100年一遇的水平,但二者卻只隔了4年。而近50多年來,北京共發生7.21暴雨級別或更極端的降水事件共5次。這都與雨帶北移有關。

雨帶北移或許有以下幾個原因——

第一,有研究發現,中國的華北地區與長江中下游地區的降水存在此消彼長的週期性變化,大致20~30年輪換一次。根據這種振盪週期理論,北方的上一個多降水的週期是上世紀50年代至70年代後期,而70年代末至2004年前後,則處於一個降水相對少的時期,2004年前後至2030年前後,北方又將處於一個降水多的時期。

第二,大氣環流異常導致的東亞夏季風的年代際的強弱變化也可能是影響因素。當東亞夏季風較弱時,汛期的水汽輸送大多隻能到達長江流域,從而使長江流域降水增加,華北地區降水則隨之減少。而當東亞夏季風較強時,大量水汽得以輸送至北方地區,降雨帶位置也將北移。

第三,除了震盪週期、夏季風強弱的代際變化,太平洋年代際濤動(PDO)或許也是原因之一。

太平洋年代際濤動,是發生在北太平洋海洋大氣系統的大尺度低頻振盪,表現爲當北太平洋中部海面溫度異常增暖(冷卻)時,熱帶太平洋中部和東部以及北美沿岸常同時伴隨有同等幅度的異常冷卻(增暖)。

PDO通常具有15~25年和50~70年兩個顯著週期,正負兩個位相。正位相會導致中國“南澇北旱”,負位相正好相反。

學者通過分析近百年的觀測資料發現,中國在上世紀70年代(1976~1977年)出現的“南澇北旱”現象就受到PDO影響。他們同時認爲,PDO在本世紀初開始進入負位相。這就意味着,在未來一段時期內,華北一帶將每隔5~8年就會遭遇過去40~50年纔會遇到一次的特大暴雨。

第四,與PDO相似的還有“厄爾尼諾-南方濤動”。

“南方濤動”指東南太平洋與印度洋及印尼地區之間的反相氣壓振動,是由東南太平洋海水異常升溫(厄爾尼諾現象)引起的。“厄爾尼諾”現象和“南方濤動”是同一事件的不同表現形式,一般將“厄爾尼諾”和“南方濤動”一起統稱爲“厄爾尼諾-南方濤動現象”(ENSO)。

不僅僅太平洋的大氣環流可以影響中國的氣候,印度洋的大氣環流也可以影響中國氣候。

印度洋海溫從上世紀50年代以來持續增暖,且70年代中後期以來夏季海溫年際變率也在增強。這意味着,印度洋海溫在逐漸升高的同時,也變得更爲不穩定。

印度洋北面是亞洲大陸,基本位於熱帶地區,一旦海水增暖,會形成“熱水盆”效應,能量很容易在這個地方保存下來。

在隨後釋放能量的過程中,印度洋增暖會影響北太平洋反氣旋,進而影響到中國:初夏江淮流域降水增多,南方7月下旬到8月上旬高溫少雨,東北低溫多雨和江南晚夏高溫熱浪頻發等。

現在尚不能因爲近些年南方乾旱多發,就判定南旱北澇會成爲一種長期趨勢。但至少近幾年的實際情況確實證明雨帶北移值得關注。在全球氣候變化的大背景下,在今後一段時間內,極端天氣氣候事件發生的可能性將增加,強度將增強,引發災害的程度也會越來越重。

旱震關係

9月5日12時52分,四川甘孜州瀘定縣發生6.8級地震,震源深度16公里。截至5日21時,瀘定地震造成人員遇難已超過30人。相關部門立即響應,開始救援搶險工作。

這不僅讓我們想到一句俗語,即“大旱之後必有大震”。這句話的淵源最早或許可以追溯至春秋戰國時期左丘明編篡的《國語》:周幽王二年(前780年),涇、渭、洛三條河川枯竭,西周都城鎬京(今陝西西安)發生地震,岐山發生崩塌。

較近的理論或可追溯到地質學家的“旱震理論”。

據說,地質學家通過查閱秦始皇十六年直至公元1971年兩千多年的歷史發現,華北及渤海地區發生六級以上地震共69次,其中地震發生前一年內、前兩年、前三年、前三年半內發生大旱的次數分別爲27次、15次、16次、9次。如此算下來,69次地震中,震前三年半發生大旱的佔比高達97.1%。這一規律即爲“旱震理論”。

但上述理論存在至少三個問題值得商榷。

第一,數據量或許不足以得出穩健的結論。兩千多年內六級以上的地震肯定不止69次,其他的地震與乾旱是否有關?

第二,即使上述結論成立,也只是相關關係,而非因果關係。到底是乾旱導致地震,還是震前的地質活動引發乾旱?

第三,即使從統計上可以證明因果關係,那乾旱導致地震的作用機制是什麼?大氣、物理和地質理論依據是什麼?

針對問題一,有地震研究學者統計了1900~2013年中國發生的142次六級以上的地震發現,震前四年內爲乾旱區的情況爲79次,佔比僅爲56%。再反過來,看大旱地區發生地震的比率,同樣是1900~2013年這113年裏,大旱的情況發生了1297次,但在大旱出現三年內發生地震的情況爲119次,佔比僅爲9%。如此看來,乾旱和地震的相關關係更弱了。

針對問題二,學界更普遍的觀點認爲,是震前三年內,震區的板塊運動(擠壓、摩擦)導致地球局部溫度升高,熱量傳遞到地球表面,加熱了地表,進而形成乾熱的上升氣流,從而不利於生成降雨,所以纔出現了乾旱。

學界並沒有給“旱震理論”或者“震旱理論”下結論,只是認爲地震與乾旱之間的聯繫還有待進一步的研究。

在筆者看來,乾旱和地震的關係非常複雜,而且還有很多因素可能導致乾旱和地震同時出現。

比如,前文提到,印度洋暖流可能影響中國的氣候(厄爾尼諾-南方濤動現象)。同樣的,澳、法、德的科學家認爲,已經吹了一千萬年,並且在逐漸加強的印度洋季風,促使印度洋板塊的活動加速大約20%,每年多移動約1釐米。從這個角度來講,當氣候變化驅使板塊移動的邊界達到臨界值的時候,地震就會發生。

再比如,拉尼娜和厄爾尼諾都會引起海洋環流的變化。拉尼娜導致東太平洋海溫低,西太平洋海溫高,海洋表面的暖水都吹到了西太平洋,造成西太平洋海面高出正常40釐米左右。厄爾尼諾則相反。海水的東西運動,自然會對地殼造成壓力,有可能會誘發環太平洋地震帶發生地震。

再再比如,持續時間和強度較強的乾旱,可能會影響地下水的分佈,地下水對地殼壓力當然也有影響。另外,地震發生後,由於山體滑坡、房屋倒塌等造成的揚塵,加上地震釋放的衝擊波,可能會擾亂震區上空的成雨條件,造成降水。

地質運動、大氣環流、海洋環流,在特定情況下,可能會達成脆弱的臨界均衡,這時候,只要有一點點微小的變化,就可能引起質變,就像亞馬遜的那隻蝴蝶。

但無論如何,學界對乾旱和地震的關係尚未有定論,這一組關係未嘗不是爲我們研究地震提供了一個視角。

未來如何?

就短期來說,需要注意“夏秋連旱”和“旱澇急轉”兩種情況。

首先,“夏秋連旱”前文已經說過,8月24日國常會也強調要千方百計保障農業灌溉用水,指導農戶抗旱保秋糧。

其次,“旱澇急轉”的風險也不容忽視。現在,華西地區多降雨天氣,累計降雨量將由前期的顯著偏少轉爲較常年同期偏多4成至1倍,局地偏多2倍以上,前期川渝多地持續高溫,土壤失水疏鬆或結塊硬化,由高溫少雨馬上進入到集中降雨時段,且雨強較大,遇強降雨致災風險增大,需要加強防範。

更重要的,長期來看,還需要南北地區做好應對極端高溫、乾旱或者強降雨天氣的準備。

長久沿襲的“南澇北旱”格局,使南方深諳洪澇之害、北方也熟稔乾旱應對,但隨着階段性的“南旱北澇”,以及極端天氣頻發,南北的城鄉建設、城鎮管理、農業規劃、能源結構、多部門聯動防災減災救災機制等,或許都需要迭代刷新。

首先,最簡單的,城市的排水管網密度和水庫容量是否需要針對新的氣候特徵進行改善?既有的跨流域水資源管理方案是否有漏洞需要更新?是否需要新的跨區域、跨流域、跨地域的水利工程建設?水資源利用效率是否還能提高?如何分配農業用水和生活用水?

其次,去年鄭州特大暴雨給我們的城市建設和管理、防災救災減災敲響了警鐘。今年的高溫乾旱導致的用電緊張和限電,又能給我們帶來什麼啓示?是否需要重新規劃和完善新舊能源在電力系統中的位置?現行的以跨區域輸電爲目的的特高壓大電網是否適應未來極端天氣和新能源的需求?如何加快推進電力的市場化改革?如何更好更高效率地匹配發電大省和用電大省之間的供需?

還有,氣候變化對糧食生產有何影響?如何影響產量及其穩定性、品質、分佈與貿易格局?最直觀的,氣候變化導致極端災害增加,會增加糧食產量的不穩定性,但氣溫升高本身也會導致作物發育加快、生育期縮短,可利用的光能減少,從而導致減產。溫度升高還會導致更多的害蟲越冬,從而加劇來年糧食病害,等等。

特別的,乾旱和地震的關係爲我們防災救災提供了啓示。異常氣候常常引發一系列次生災害。例如,乾旱容易引發山火、加劇農作物病蟲害甚至引發糧食危機;強降雨容易引發泥石流;異常氣候還會加劇次生災害發生時的救災難度。例如,如果本身就面臨乾旱導致的飲用水不足,或者糧食危機,那必然給災後救災的物資調配帶來新的挑戰。所以,我們要加強在異常甚至極端氣候條件下例如地震、泥石流等各種自然災害的協同應對能力。

總結

2003年夏季的歐洲熱浪,2005年登陸美國的卡特里那颶風,2008年初中國南方冰凍雨雪災害,2009年至2010年中國西南的跨年大旱,2010年6月至8月席捲全球的北半球高溫熱浪與南半球低溫,2012年7月21日的北京暴雨,2020年的加州山火,2021年7月的鄭州暴雨,2021年的澳大利亞山火,2022年夏季再一次全球熱浪、乾旱、洪水……越來越多發的極端天氣,在全球範圍內造成了慘重的災難。

在地球誕生的近50億年裏,它見證了無數次浩劫,也見證了無數生命的誕生、繁榮、衰減、滅絕。

人類只是寄居於地球上億兆生靈中平凡的一種,但卻從來沒有一種生物能對氣候產生如此大的影響。全球最卓越的科學家們不斷呼籲保護環境、保護地球,逆轉氣候變化的時間窗口正在加速關閉,但環境依舊在不斷加速惡化。科學界越來越相信,地球已經身處“第六次大滅絕”之中,而始作俑者正是人類自己。

最後,祈願疫情早日結束、災區人們儘快得到救援,世界上的苦難少一點。

(作者系青年經濟學者、自由撰稿人)

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