韓健夫|中國西北氣候有“異常”？科研人員20多年前就有預測
【文/觀察者網專欄作者 韓健夫】
全球變暖現今已經成為民眾所普遍熟知的一個全球性話題。我們生活在全球變暖的氣候大背景下，每時每刻都在接受來自氣候變化的影響。中國地域廣袤，氣候類型眾多，我們無法“一言以蔽之”全球變暖對中國氣候所帶來的全部影響。根據最新的研究結果，鄭景雲等學者將中國氣候區劃分為12個温度帶、24個乾濕區、56個氣候區，而全球變暖對每一個氣候區的温度、降水影響情況均不盡相同。所以，不加地域區分地談全球變暖的影響既不客觀，也不科學。
就中國西北地區而言，氣候區涉及到中温帶、暖温帶、高原温帶的乾旱與半乾旱區。雖上述氣候區年均降水量均在400mm以下，但降水分佈極其不均勻，加之當地生態環境脆弱，是世界上氣候環境最為敏感的地區之一，所以該地區的氣候變化一直頗受關注。**上世紀90年代，施雅風院士根據當地地表氣温、降水量、冰川消融量和徑流量等指標，指出西北地區，尤其是新疆地區氣候於1987年後會突然向暖、濕型轉型，進而提出了西北氣候自暖幹向暖濕轉型的假説。從假説提出至今，已經過去20餘年的時間。**在此期間，研究人員不斷對西北地區降水、乾濕情況的變化進行更為細緻的研究，其中便包括對西北地區氣候區的進一步細化。我們知道陝西、甘肅、寧夏、青海和新疆5省除東南部為温帶季風氣候之外，其他區域均為温帶大陸性氣候，兩者降水差異極大。因此，科研人員依據降水變化分佈的氣候分區將西北地區劃分為西北東部地區（Ⅴ）、青海高原及邊坡地區（Ⅳ）、河西走廊地區（Ⅲ）、北疆地區（Ⅰ）和南疆地區（Ⅱ）。
圖1 中國西北地區降水氣候分區
（來源：劉維成等：《近55年來中國西北地區降水變化特徵及影響因素分析》，《高原氣象》，2017年第6期，第1535頁）
在此基礎上，科研人員對1961-2015年西北各氣候分區的降水變化展開研究，發現自20世紀80年代中期以來，西北地區各氣候分區均發生了氣候的轉型，其中除西北東部分區降水量呈現減少趨勢外，其他分區的降水量均呈增加趨勢。**這一結論基本與施雅風院士的預測一致，**西北地區，尤其是西部出現由幹向濕的轉型。而且，將降水量變化同當地的温度進行對比，發現隨着西北地區整體温度的上升，這一降水分佈格局將會延續較長的一段時間，即西北東部的降水會隨着全球變暖而日趨乾旱，而西北西部的降水量會隨温度上升而繼續增多。這裏需要注意的是，據陳發虎院士團隊的研究，西北地區東部受東亞季風影響的區域和西部乾旱區間的乾濕變化可能存在“錯位相”特徵，即乾濕變化在時間上的不同步性。
**從歷史上看，以過去千年作為時間尺度，發現西北地區東、西部均經歷過數次乾濕變化，可以説乾濕狀態的轉型是一種正常的氣候現象。**依據歷史文獻記載予以重建的歷史時期西北東部地區的乾濕變化，1050-1249年、1450-1549年、1721-1750年、1900-1949年均為偏干時期，1350-1449年、1550-1720年、1750-1899年則是偏濕潤的時期。我們從中可以看出歷史上該地區處於濕潤的時間往往長達百年及以上，且與乾旱交錯出現，形成較為明顯的百年際乾濕變化週期。
對於歷史文獻不足的西部乾旱區，研究人員則利用柴達木盆地蘇幹湖的年紋層巖芯搖蚊等其他代用資料的記錄，重建過去千年的濕度變化。經過比對兩地乾濕出現時段，發現在14-17世紀期間存在明顯的乾濕差異。因此，從長時段觀察可知，西北地區東西部之間的乾濕錯位並不罕見，而且一旦出現乾濕轉型，往往會持續百年左右的時間，不會在短時期內再度變化。
今年雨水多，8月莫高窟附近戈壁沙漠泛起綠意。敦煌研究院供圖 孫志軍 攝
全球各地的科研人員均在對區域氣候變化的驅動力機制進行孜孜不倦的探索**。當前需要解決的不單單是觀察全球變暖帶給世界各地的影響問題，而是要進一步解釋全球變暖對於區域氣候變化的作用機制。**從全球範圍來看，隨着氣候變暖，水文循環得到顯著加強，北半球高緯度地區、中非、印度和東南亞地區的年降水量顯著上升，而包括南美洲中北部、非洲南部、澳大利亞和印度尼西亞等低緯度地區降水明顯較少，乾旱趨勢趨於增強。
就中國西北地區而言，經科研人員的研究，降水量與全球温度存在一定的對應關係。主要表現為為西北地區的西部乾旱區年降水量隨全球氣温升高呈現增加趨勢，而東部半乾旱區年降水量呈減少趨勢。例如，靳立亞等人發現了頗為值得關注的現象，即新疆地區在最近4個全球平均氣温較高年份的平均降水量比4個温度較低年份的平均降水量增加了30%以上，而在甘新邊界及甘肅東部地區是減少的。
從機制上觀察，西北地區的水汽輸送途徑有三，即來自大西洋、北冰洋等的西風帶，來自印度洋的南亞季風和來自太平洋的東亞季風。在全球變暖的趨勢下，北冰洋的水汽呈現增長趨勢，極大影響到北半球中高緯度大氣環流的基本狀態，代表性的影響即北極濤動（AO）的突變。如當北極濤動（AO）處於正位相時，極渦面積指數偏小，而研究人員發現，極渦面積減少與西北降水西增東減的現象有很好的相關性。
同樣，全球變暖通過影響熱帶中東太平洋和北太平洋中緯度海洋表面温度，從而作用於太平洋的東亞季風強度，進而影響西北地區東部的降水多寡。這裏需要注意的是，無論全球變暖對哪一個水汽來源區的海洋-大氣造成影響，均導致一個共同性的結果，即西北地區降水的西增東減。
圖2：北極濤動（AO）不同位相效應圖
（來源：香港天文台官網，J. M. Wallace, University of Washington供圖）
上述討論的是西北地區年均降水量問題。那麼，在全球變暖的背景下，極端降水與乾旱的發生頻率是否也隨之增加呢？根據氣象部門的研究，西北地區在全球變暖的背景下，極端降水日數在過去30年間，有明顯的增加。這表明極端降水事件的發生頻率越來越高。在空間分佈上，除西北地區東南部外，其餘地區極端降水日數均呈增加趨勢，尤其是新疆地區增加趨勢最顯著。
從歷史上看，在過去1000年中，西北地區東部發生概率為10%的極端乾旱事件曾在11世紀、15世紀和20世紀頻繁出現，其中15世紀竟高達24次之多。而對於歷史時期西北地區西部極端乾旱的重建，研究人員根據青海柴達木盆地的樹輪記錄，發現過去2800年中，同樣發生概率的極端乾旱事件在西漢初年、唐末五代和明代中前期最為頻繁，魏晉南北朝和明代末年是羣發期，而公元5-12世紀是低發期。由此可以看出，在整個歷史時期，西北地區的極端降水、乾旱事件均呈現出羣發性和間歇性相間的特徵，且持續時間往往長達百年及以上。
圖3：過去1000年西北東部地區極端乾旱數量圖
（來源：楊煜達、韓健夫：《歷史時期極端氣候事件的甄別方法研究——以西北千年旱災序列為例》，《歷史地理》第30輯，2014年，第27頁）
面對未來西北地區長期的降水與極端降水分佈格局，從社會經濟發展和防災救災角度出發，我們要展開相應的預判、預防工作。**在乾旱和半乾旱的西北地區，降水是農牧業生產的主要影響因素，因此降水變化在西北地區農牧業發展、經濟建設中扮演着重要的角色。但是單單看降水量並不全面。年乾燥度，即最大可能蒸散多年平均與年降水量多年平均的比值，同樣是影響植被類型和農業生產類型的重要因子。**研究人員對西北地區乾燥度變化進行研究後發現，在上世紀80年代中後期，西北地區乾燥度出現突變，之後隨着西北地區西部降水量的增加和蒸發量的下降，乾燥度指數呈現不斷減小的趨勢。這無疑對西北地區農牧業生產帶來利好效應。
在防災救災方面。西北地區西部降水量的逐漸增多，一方面會引起土壤濕度、地表覆蓋的正效應變化，進而抑制沙塵暴的發生；但另一方面，降水的增多是以弱降水顯著減少、強降水日數及降水量顯著增多的方式實現，進而容易導致由於極端降水事件而引發的泥石流、滑坡等次生災害增多。另外，西北地區東部降水量的減少趨勢同樣值得關注。隨着氣候進一步變暖，降水量減少趨勢會愈發嚴重，尤其是雨季，隨氣温升高，降水量的減少會導致該地區乾旱趨勢加劇，特別是寧夏中部、甘肅中部和陝西北部等一些經常發生乾旱的地區形勢愈發嚴峻。
總之，“通古今之變”使我們可以對當前全球變暖背景下出現的西北地區降水變化保持更為理性的態度。面對西北地區乾濕的轉型與極端降水增多等變化，應將關注重點更多放在社會發展和防災減災之上，而非獵奇式地進行誇張渲染甚至傳播不必要的恐慌。
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