(来源:中国环境网)
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本世纪以来西北降水增速较之前跃升近15倍,湿化主要由强降水频次增加主导;但气候变暖使祁连山降雪期缩短,降雪量不增反降,冰川退缩已成必然。环流协同方式转变,西风与夏季风之间的“跷跷板效应”被打破,加速水汽输送。然而,暖湿化难以扭转西北干旱气候格局,未来湿化速度将明显放缓。在植被改善、水资源增加的同时,冰川消融、暴雨山洪风险也在上升。应对需立足长期缺水现实,强化节水与灾害预警,同时抓住机遇优化农业布局,趋利避害。
西北荒漠渐染绿意、沙漠腹地屡遭暴雨、祁连冰川加速消融……近年来,一些气候异常现象在我国西北地区频频上演,将“暖湿化”这一科学命题推向公众视野。西北地区暖湿化因何而生,又将去往何处?西北干旱格局是否将就此改写?中国工程院院士、中国气象局兰州干旱气象研究所研究员张强对此做出解答。
湿化趋势以强降水贡献为主祁连山区降雪不增反降
目前,学术界对于西北地区暖湿化的研究更多聚焦于其整体“湿化”趋势。当前,西北地区变湿幅度变得更加明显,整体呈现出显著的非线性增强特征。2000年后,西北降水增速由每10年增长2毫米提升至增长29毫米,跃升近15倍。
值得注意的是,西北地区气候湿化主要由强降水增加主导。强降水变化对总降水量增加的贡献率高达81%,这一贡献主要源于强降水频次的增多。
张强指出,强降水频发所构成的安全威胁需引起足够的重视。去年8月,甘肃省榆中县极端降雨引发山洪灾害,受灾地区15小时降水量达到全年降水量的56%,突破历史极值。西北地区强降水呈现范围小、历时短、来势猛等特点,由此诱发链式灾害的风险正在不断增加。
作为西北地区的重要“水塔”,祁连山等高山区湿化更为显著,降水增速为西北整体增速的1.5倍。
然而,在降水明显增加的情况下,祁连山地区的降雪量却呈现减少趋势。
张强解释,这与降雪期的变化及空中水汽的季节分布特征密切相关。受气候变暖影响,降雪条件不易形成,降雪期正在变短。同时,虽然整体水汽保有量增多成为西北降水增加的重要因素,但在冬、春季,西北地区空中水汽却表现为减少趋势,使降雪相对减弱。降雪期变短叠加降雪变弱,无疑会造成祁连山地区整体降雪量的减少。
长期来看,降雪量减少将导致对冰川的物质补给持续削减,加之气候变暖致使冰川积雪快速消融,双重压力之下,冰川退缩已成必然。
环流协同方式转变驱动湿化加快
张强分析,西北地区气候暖湿化趋势是多种因子协同作用的结果。研究表明,西北地区降水变化呈现显著的多尺度周期特征,当前正处于准10年、准20年和准60年等多个时间尺度降水周期同步增强的阶段。
西北地区气候受东亚夏季风和西风环流共同影响,二者为西北地区提供基本水汽来源。近年来,其环流协同方式的转变成为西北地区加快湿化的关键驱动因素。
在2000年之前,西风环流和夏季风环流之间存在一定的“跷跷板效应”,即当季风增强时,西风往往会相对减弱。但近二十年来,环流协同方式发生重要转换,西风环流与夏季风同时增强,由反向协同转为同向,西北地区水汽输送变得更加充分,促使降水增加。
与此同时,东亚夏季风和南亚夏季风环流从协同变化转为反向变化。在这种环流系统的演变过程中,高空急流表现出明显的北移和东扩特征,南亚高压增强东扩,西太平洋副热带高压也呈增强和西伸北抬态势,向西北输送更多水汽。同时,蒙古上空反气旋异常增强、东亚夏季风强度减弱,共同推动西北地区降水量增加。
从降水形成的物理机制来看,西北大气上升运动的增强则提升了同等水汽条件下的降水效率,为降水增长提供直接动力。
此外,气候变暖背景下,受水分约束的西北干旱区陆面蒸散不增反降,有效抑制了水分损失;同时,温度上升加快高山地区水分循环,使高山区降水增加更为显著。
干旱气候仍将维系趋利避害提升应对能力
随着暖湿化进程不断推进,尤其是降水量的显著增加,一种乐观预期随之产生——西北地区是否将由此摆脱缺水困局,迎来前所未有的发展机遇?
对此,张强表示:“暖湿化趋势并未根本性改变西北地区气候格局,未来仍将整体维持干旱气候。”
不过,暖湿化依然带来了可观的环境利好。西北生态植被显著向好,植被干旱韧性得以增加。同时,暖湿化也促进了水资源增加及水循环机制调整,主要表现为陆地储水量与内陆河径流量提升、湖泊面积增长等。这些新的变化为农业生产提供了十分有利的条件,农作物适宜种植面积扩展、产量增加,西北农业气候资源有所优化。
值得注意的是,气候暖湿化是一把双刃剑,带来的不利影响同样不容忽视。
暖湿化使冰川的物质平衡遭受严重破坏,促使冰川积雪加速融化。此外,暴雨、干旱等极端事件增多,气象灾害的加剧也将进一步加大山洪等次生灾害的发生概率。
研究表明,西北地区暖湿化趋势在本世纪内仍将继续维持,但“暖”“湿”步调并不一致。变暖使西北地区整体从中温带过渡到暖温带并非没有可能,这一跨越式转变或将于2040年前后成为现实。
相比之下,湿化速度将明显放缓。数据显示,过去降水量每10年增加7.7毫米,而未来70年,降水量平均每10年将仅增长3毫米。因此,即使到21世纪末,湿化也很难改变西北地区干旱半干旱的基本气候格局。
由于暖湿化对西北气候状况的改变有限,张强建议,西北地区要树立仍将长期处于干旱缺水状态的基本认知,经济社会发展须遵循这一基本事实。
一方面,增强节水意识,通过高效用水、域外调水等方式提升水资源配置效率;加紧提升极端天气气候事件的监测预报预警和防范能力,切实做好应对异常气候事件的准备。
另一方面,也应抓住暖湿化带来的气候机遇期,因地制宜调整和优化农业产业结构与布局,最大限度利用好暖湿化带来的水分和热量资源。在气候变化背景下趋利避害,让气候之变真正转化为润泽山川、惠及民生的发展动能。