近兩年,關於西北暖溼化的討論日益增多。隨着西北地區暖溼化現象的凸顯,一系列極端天氣氣候事件的發生,西北暖溼化被簡化爲一系列簡單現象的集成:青海湖水位回升、綠洲面積擴大、草場變綠和沙漠出現湖泊。公衆甚至會好奇,在氣候變化影響下,西北地區是否真的會從沙漠變成江南,漢唐景緻能否重現?

專家們反覆澄清和強調,西北地區變暖變溼,雖然是不爭的事實,但仍很難改變西北地區乾旱的氣候形態。實際上,西北暖溼化是一把雙刃劍。

西北暖溼化的成因是怎樣的?如何用全球氣候變化的視角審視西北暖溼化?暖溼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溼化帶來的機遇和挑戰?日前,圍繞相關問題,《中國新聞週刊》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、中國氣象局乾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域視角,給出了回答。

西北暖溼化是全球氣候變化

引起的結果

中國新聞週刊:西北暖溼化的成因是什麼?如何從全球變暖的視角審視西北暖溼化?

丁一匯:西北暖溼化是全球氣候變化引起的一個區域性演變的結果。西北地區從“暖幹”到“暖溼”的轉折點出現在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,暖溼氣流也在增強,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。

與此同時,大西洋暖洋流的改變也通過海氣相互作用,經過全球性的西風環流,將更多暖溼氣流帶到歐洲和中亞地區,再到國內的西北地區;另一方面,水汽也更多直接輸送到北非。近20年,在北非曾經的一些乾旱之地,降水量也明顯增加。因此,暖溼化不是中國西北地區獨有的現象。大西洋暖溼的海水源源不斷地產生,它帶來的暖溼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,西北暖溼化的另一個源頭來自北極升溫,與前者的週期性自然變化不同,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,經過西伯利亞地區到達亞洲中東部,把豐富的水汽帶到中國西部與東部季風區。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。

以前,都是乾冷空氣自西與自北向中國東部輸送,現在是東風將暖溼氣流輸送到西北。研究發現,在西北氣候轉型之前,自東向西的水汽輸送很少,形成暖溼化趨勢之後卻明顯增多。而且,東風逐漸增強的結果是水汽帶向西擴展,東風的明顯西擴,是過去很少發生的現象,最近卻經常出現,這可能是加劇西北暖溼化的一個重要因素。

當越來越多的水汽從東向西輸送過來,卻未必能產生降水,因爲降水不僅需要足夠的暖溼水汽,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吹來的水汽在新疆相遇,併產生明顯的降水。所以,暖溼化最早出現在西北地區西部,新疆北部的降水增加尤爲明顯。

實際上,受大氣環流影響,西北暖溼化正在向西擴展到中亞地區,向東輻射到華北西部。從中國、中亞地區一直到印度北部、巴基斯坦,亞洲中西部的暖溼趨勢最爲明顯。如果不是大西洋暖洋流增強和北極升溫同步發生,不可能出現從北非經過西亞,到中亞和東亞這麼大範圍的暖溼化。

中國新聞週刊:20世紀80年代以來,西北氣溫和降水的變化趨勢呈現什麼規律?有何區域差異性?

張強:西北地區降水總體西少、東多,從近幾年看,西北東部降水增幅更大,西部增幅較小,荒漠地區降水也有增加,但生態效應很弱。暖溼化趨勢下,西北地區整體的區域水循環在加強,而且,增溫使冰川加速消融,冰川是固體水庫,固體的水消融之後變成液體水參與循環,就會形成降雨。目前來看,西北現在的降水量可能還沒超過歷史上降水量比較多的時期,暖溼化對西北地區氣候格局的改變非常有限。西北的乾旱區還是乾旱區,半乾旱區還是半乾旱區,具體範圍可能有微弱的變化,但西北迴不到網上熱議的漢唐時期。

變暖讓區域大氣的持水量增加,大氣相當於一個水盆,裝滿了以後水就會倒下來,就形成降雨。以前持水量小的時候水盆也小,在短時間內就能裝滿,但現在水盆大了,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,全球的乾旱和暴雨都在同時增加,西北地區更加突出。這也是近年沙漠湖泊在西北頻現的原因之一,沙漠區域下了一場暴雨後短期內蒸發不了,在低窪地區積累下來,形成了臨時湖泊。

另外,變暖也會加快植物的蒸發,可能會抵消降水的效果,植被的蒸發加快,對水分的要求更多,會加劇西北地區的生態脆弱性。不過,西北不少地區的植被在向好變化,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,降水增加並沒有比蒸發的部分少。

暖溼化可能引發乾旱危機

中國新聞週刊:雖然整體來看,西北近年來生態改善明顯,但局部區域的植被也出現退化,是否可以從蒸發與降水的關係來理解?

張強:在西北暖溼化轉型中,相較降水的變化,增溫趨勢更明顯,那麼,如果一個區域降水增加了10%~20%,在距山近的地方,因爲降水基數本身就大,這個20%就是有意義的,植被可以得到改善。但在沙漠地區,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。

爲什麼同樣是降水增加,在一個地區有生態效益,另一個地區則沒有。因爲只在有一定降水基礎的地方,降水增加對區域生態纔有正向貢獻,如果這個區域年降水量只有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毫米沒有區別,都不適合它的生長。因此,西北暖溼化對生態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。

中國新聞週刊:一方面,暖溼化趨勢下,西北地區的降水量正以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,局部地區的乾旱風險卻在加劇。一項研究表明,1997年以來,極端乾旱頻率呈增加趨勢,你如何看待這種矛盾?

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

新疆是乾旱區,即使存在暖溼化轉型,乾旱的風險是更根本的,一年中空氣達到飽和比溼值的幾率不大,在整體範圍內,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,就會出現乾旱。新疆主要靠水庫來儲存一些降水,以備乾旱時使用,但這其實是遠遠不夠的。現在最擔心的是出現降水的年代際波動,比如降水連續10年減少,就會產生災難性的持續性大幹旱。

張強:暖溼化的確可能引發乾旱危機。隨着氣候變暖,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,我們不能認爲西北暖溼化之後,每年都會降水,可能某一年的降水比以往少得多。

中國新聞週刊:水資源短缺是制約西北經濟社會發展的最關鍵因素,暖溼化可能引發的乾旱危機,進一步對未來的水資源管理與利用提出了新的挑戰。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據不斷進行更新,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。西北地區是一個乾旱區,很多地方的年降水量只有100多毫米,這是全球的大氣環流和熱力場所決定的,主要由自然因素造成,暖溼化不能從根本上改變西北缺水的氣候態,必須要繼續提倡節水。

張強:西北以灌溉農業爲主,在農業水資源利用方面,最易推行的措施就是農業節水,推廣節水型農田,現在都要求高標準農田建設,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乾旱,就要及時調整種植品種,儘量多種抗旱性作物。但農戶都有慣性,往年種什麼,今年就種什麼,沒有特別考慮氣候因素,這點亟待改變。

現在必須要提高人們對暖溼化影響的科學認識,主動去應對氣候變化。暖溼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,等到真正產生嚴重影響了,再去採取行動就來不及了。

冰川繼續消退,

西北生態、農業會面臨挑戰

中國新聞週刊:21世紀以來,西北地區的極端天氣事件,比如說南疆暴雨、沙漠洪水、極端乾旱的發生頻率、強度都在顯著增加。我們該如何應對?

丁一匯:對西北而言,由於長期的氣候條件下屬於乾旱和半乾旱區,降水少,自然環境和生態系統一般適應這種乾旱區的氣候條件。如果一旦發生強暴雨或持續性強降水,反而由於當地自然條件不適應,進而導致洪澇災害的發生或土地翻漿。我們曾做過研究,近些年,西北地區極端暴雨事件較多的三個地方爲:伊犁地區、北疆中西部及甘肅東部。伊犁地形較爲特殊,屬河谷地帶,位於南北天山之間,組成了一個向西開口的喇叭形狀,只要潮溼西風吹過,從上游帶來水汽,伊犁地區通過水汽直接倒灌就會出現降雨甚至暴雨。近些年,伊犁地區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“暖溼化”信號時,他就和我說過,暖溼化有利有弊,最令人擔憂的就是洪水。西北很多居住區都在河流邊上,但當地對洪水的防禦能力遠遠小於東部地區,很多基礎設施也不是爲抗洪設計的,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”洪水愈發常見,因此要對前一年冬天的降雪及時監測和預報。這涉及降雨的長期預報,是一個較難的科學問題。

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

中國新聞週刊:根據預估,西北暖溼化趨勢可能會持續多久?

丁一匯:我們團隊做了多次多氣候模式分析與預估,結果顯示,大多數國內外模式表明西北暖溼化會一直持續到2050~2060年。而且,降水增加趨勢會往南移,和青藏高原的降水區連在一起,未來,青藏高原降水也會不斷增加。

張強:根據團隊在不同排放場景下的預估,2021~2050年,西北地區一直呈變溼趨勢, 但相對於過去30年,變溼趨勢明顯放緩。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並非沒有可能。對西北而言,溫度增加是弊大於利,如果溫度帶真的改變,冰川、積雪、凍土會進一步融化。

現在西北地區的水資源中,冰川和積雪是一種非常重要的穩定器,它們能夠調節徑流,農業在春季用水時,如果還沒有降水,冰川融水可以爲農田提供灌溉。因此,受變暖影響,如果冰川繼續消退,西北地區的生態、農業會變得非常脆弱。今年,西北很多水庫缺水,就和這種脆弱性有關,因爲冰川最近幾年一直在減少,穩定器的作用減弱了,相當於家庭的銀行存款沒了,一旦失業就沒有錢了。

基礎設施設計、建設標準要調整

中國新聞週刊:如何辯證看待西北暖溼化的利與弊,科學應對氣候變化帶來的機遇和挑戰?

丁一匯:西北暖溼化帶來的影響利弊並存。對農業和牧業而言,西北暖溼化有有利的一面。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體現得較爲明顯。伊犁地區、北疆西部地區、隴東地區的農業區有條件得以擴大,水資源的問題也得到緩解。值得指出,整個西北地區,21世紀以來,降水增加最顯著的是隴東地區,以前,甘肅東部基本上是乾旱區。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,青海地區的生態系統能夠並正在得以改善。

同時,要注意到,西北地區對於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,農業生產、生態系統生長等會受到明顯影響,尤其是一些農作物的生長和畜牧業會受到明顯影響。局部地區會出現氾濫的洪水,特別是青海湖地區。比如,去年8月,青海西寧市大通縣就遭遇短時強降雨,引發了山洪,造成至少20多人遇難。有研究稱,受暖溼化影響,隴東地區氣象災害發生的頻率和強度在明顯增加。另外,應儘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、河邊的居民區,要提前制定好應對方案。

最後,要格外強調的一點是,現在西北各地注意到暖溼化的特徵,希望藉着這一趨勢謀發展,建工廠、吸納更多人口、建居民區,甚至能多分一些水資源。實際上,關於西北暖溼化的應對,應站在整個大西北氣候變化的層面,統籌規劃去考量對策,制定長期規劃。對策涉及的時間跨度不應是10年、20年,而應是50年~60年。

(實習生肖瀟對本文亦有貢獻)

記者:霍思伊 杜瑋

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