中國西北“暖濕化”究竟真的假的？_風聞

近年來，新疆的洪水災害呈現多發態勢。2018年7月，新疆哈密市伊州區突降特大暴雨引發洪水，造成20人遇難，8人失蹤。今年7月至9月下旬，新疆塔里木河的洪水持續了80天。洪水的背後是異常的高温融雪和多次暴****雨的襲擊。

這與印象中乾旱的大西北相去甚遠

而這一現象的出現可能並非偶然▼

新疆地區的氣候變化如今廣受關注，大家談及它的時候往往用“西北暖濕化”來概括。所謂“西北暖濕化”，就是説西北地區在近三四十年中，呈現氣温上升和降水增加的趨勢。這樣的一個趨勢是否真的存在？它是否受全球變暖的影響？在未來，它是否會改變西北“荒漠戈壁”的地貌呢？

在全球氣候變化的大背景下

局部地區的氣候變化也許更值得深究

（圖：圖蟲創意）▼

“西北暖濕化”是否存在？

“西北暖濕化”最早是由著名地理學家、冰川學家施雅風院士在本世紀初提出的。隨後，大量針對西北的氣候變化研究陸續展開。

從1979年到2019年間，西北地區的年平均降水量增加顯著，尤其是新疆西部及北部的部分站點，每10年降水的增加趨勢超過15mm。也就是説，在40年間增加了60mm以上。

如果分不同月份來看西北地區的平均值，秋、冬季節各月份降水增加的較為顯著，其中最明顯的9月份，西北地區的降水在40年間增加了約10mm。

多年平均的降水量▼

1979年-2019年降水變化的趨勢▼

很明顯能看到9月降水量的增加是最顯著的▼

西北地區是典型的內陸乾旱和半乾旱地區，相較於我國其他地區年降水量稀少，大部分地區年降水量少於200毫米/年。

中國乾濕分區圖▼

來自海洋的水汽輸送是形成降水的必要條件，但深處內陸的西北地區距離大西洋、印度洋、太平洋和北冰洋都非常遙遠。南邊的青藏高原、西邊的帕米爾高原、北邊的天山山脈和阿爾泰山脈、東邊的黃土高原更是將這裏層層包裹，把遙遠運來、所剩無幾的水汽“拒之門外”。

這地形真的是層層封鎖，生怕放進來一點水汽▼

如果考慮到西北地區本身降水稀少，這幾十年來降水的變化不可謂不大。

“西北暖濕化”的原因

工業革命以來，人類活動排放的二氧化碳顯著提升了全球地表平均温度。在“全球變暖”的大背景下，世界上各個地區都正在經歷着前所未有的變化。“西北暖濕化”正是全球變化在中國西北一隅的小小縮影。

全球二氧化碳排放量自工業革命後急速飆升▼

從字面意思上講，“全球變暖”指的是全球地表平均温度的升高，但在更多時候，我們在使用這個詞語時往往擴大了它本身的內涵，指地球上的氣候系統的多個方面正在發生着的變化。也就是説，“全球變暖”基本上指代了“氣候變化”。

當前氣候變化的主要驅動力

是入射太陽輻射和射出熱輻射之間的輻射平衡

受到自然和人為脅迫的影響

（圖：encyclopedie）▼

之所以會這樣，有一個原因是，我們很確信全球地表平均温度一直在增加，因此也能較好地預估它在未來的變化。但是，相較全球平均變化而言，我們對於各地氣候的具體變化了解較少，因此這種預估具有很大的不確定性。

全球整體的平均氣温尚能大致預測

但具體到其中某一地區，情況其實是相當複雜的

（藍色的不確定條顯示了95%的置信區間 參考：wiki）▼

北極的冰川加速融化

是全球地表平均温度升高最明顯的表現

（圖：wiki）▼

而且，我們對於氣候系統的其他方面的變化，瞭解就更少了，比如各地降水的增加或者減少、颱風頻率和強度的變化、冰川和冰蓋的融化速度等。

什麼時候才能摸清這傢伙的“活動”規律呢

（2015年的颱風燦鴻、浪卡 圖：wiki）▼

具體到我國西北地區，“全球變暖”使得西北地區的降水會如何發生變化？在上世紀末和本世紀初，學術界廣泛接受的是“幹更幹，濕更濕”的觀點，也就是原本降水多的地方降水更多，原本降水少的地方降水會更少。

“全球變暖”會讓西北地區更幹嗎？

（圖：圖蟲創意）▼

但是隨着時間推移，觀測資料越來越豐富，再加上“全球變暖”愈加顯現，人們發現，對於區域的預測比想象得更加複雜。本來乾旱的西北正在變得越來越濕潤。

或許西北會出現更多像博斯騰湖一樣的美景？

（圖：圖蟲創意）▼

那麼，“全球變暖”使得大氣環流發生了怎樣的變化，造成了西北降水的增加呢？

這個問題在學術界還沒有定論。過去的研究發現，已發生的大氣環流多個側面的變化都可以增加西北降水，但是很難確定哪個才是最主要原因。換句話説，西北降水增加，是多因素共同作用的結果。

地球上大規模大氣環流的理想化描述（春分）

（參考：wiki）▼

這些過程可以分為“內”和“外”兩個方面的變化。

“內”指的是區域內水循環的加強，西北地區氣温升高，陸面的蒸散增強，大氣中的水蒸氣含量增加，自然就要以降水的形式更多地釋放。“內”對降水變化的貢獻大概佔四分之一。

水循環是多環節的自然過程

（底圖：NASA）▼

也就是説，西北地區下雨更多了

（圖：圖蟲創意）▼

“外”指的是從海洋向西北地區輸送的水汽增加了，這些輸送又有不同的路徑。其中，來自大西洋水汽，更多地被高空更強的西風攜來；來自太平洋和印度洋的水汽增加，與西北太平洋副熱帶高壓的西伸和增強有關；來自北冰洋的水汽增加，則受到貝加爾湖上空的反氣旋環流增強控制，這同時也增強了來自北太平洋的水汽輸送。 

西太副高增強和向西北水汽輸送增強的示意圖▼

貝加爾湖上空反氣旋

與北冰洋和北太平洋的水汽輸送示意▼

荒漠真能變江南？

一個地區的乾旱的狀況不止由降水決定，還和這個地方的潛在蒸散量有關。我們曾在《地表最大幹旱區》的視頻中介紹過乾旱指數，它是某地年平均降水量和年平均潛在蒸散量的比值，描述了一個地區的乾旱程度。

其中的潛在蒸散量，描述了某地實際蒸散量的理論上限，也就是假設土壤保持充分濕潤可以蒸散的水分的量。

蒸散示意圖（參考：wiki）▼

西北地區常有晴朗天氣，日照較強，潛在蒸散量很大，大部分地區超過了1000毫米，最大的地方超過了1800毫米。作為比較，長江中下游地區年平均降水量和潛在蒸發量相差不大，都在1000毫米以上。而西北地區的潛在蒸散量，在大部分地區都比降水量多800毫米以上。

潛在蒸散空間分佈▼

西北地區的氣温、風速和日照時數這些因素，在過去四五十年中都在發生着變化。綜合考慮這些因素的研究結果顯示，西北一些地區的潛在蒸散量在以0到40毫米/十年的速率下降，但是還有很多地區顯示出增加的趨勢。

1961-2015年各氣象站點平均潛在蒸散線性變化趨勢▼

結合降水的變化來看，在一些這四五十年來變得更“濕潤”站點，降水量的增加和潛在蒸散量的減少加在一起在最多也不會超過200毫米，更多的地方可能只有幾十毫米。而要達到“濕潤”標準，降水量至少要達到潛在蒸發量65%。

由此可以做一個簡單估算，西北地區若要成為濕潤區，降水量的增加和潛在蒸散量的減少加起來至少要達到600毫米。

這種程度的改變還遠遠不足以讓大部分植物在這裏紮根

（圖：圖蟲創意）▼

在另一項研究中，甚至計算出地區平均潛在蒸散量呈現上升趨勢。地區平均的潛在蒸散量的增加（約45毫米），超過了地區平均的降水量增加（24毫米）。

也就是説，西北氣候也可能正在向着“乾旱”的方向變化。所以説，距離“荒漠變綠洲”還有很遙遠的距離，甚至很有可能不會實現。

可以確定的是塔里木河邊還是一望無際的黃沙

（圖：圖蟲創意）▼

儘管存在困難，但是我們還是有方法來預估某一地區的氣候變化，氣候模式就是我們預估未來的比較可靠的手段。

氣候模式是運行在計算機上的對地球氣候系統的仿真實驗室，它將氣候系統中重要的過程比如大氣和海洋環流、太陽輻射對大氣和陸面的加熱、大氣和陸地之間的能量交換和水分交換等抽象化、數學化和軟件化，給氣象學家們在虛擬的地球實驗室中做氣候試驗的機會。

氣候模式概念圖

（參考：climateinformation.org）▼

世界上很多科研機構都開發了不同的氣候模式，這些氣候模式之間各有特點，各有優劣，但是由於模擬的複雜性和不確定性，我們很難選出某個最優模式結果作為對未來的最優預估。

幸運的是，氣象學家們發現多個模式模擬的平均值在温度、降水、氣壓和風速等多個方面上都最接近觀測。所以，更合理的方法是使用很多模式來對未來進行預估，所有模式模擬的平均值，就能產生對未來最合理的預估。

基於這樣的想法，國際合作的世界氣候研究計劃（WCRP）在1995年開始定期組織世界範圍內眾多氣候模式共同預估未來氣候，現已組織了6次。

比如,第五輪耦合模式比對項目 (CMIP)的其中兩個模式

就採用了這麼多模型

（圖：WCRP）▼

在最新一輪的模擬預估中，多模式平均預測結果顯示，在本世紀末，如果全球平均温度上升2℃，我國西北地區的年降水量將增加13.7%（37毫米），在5℃的情況下，將增加25.8%（78毫米）。與此同時，潛在蒸散量在兩種情景下將增加1.4%和4.9%。

綜合了降水量和潛在蒸散量的變化後，近地面土壤濕度增幅分別為10%和20%。集合了世界上多家科研機構的智慧的數值模擬結果告訴我們，儘管是在遙遠的本世紀末，西北地區“變濕”的情況也不會從根本上扭轉“乾旱”的局面。

西北地區的乾旱問題

目前還是得靠合理利用水利設施來解決

（甘肅劉家峽水庫 圖：圖蟲創意）▼

過去三十年來，西北地區氣温增加的同時降水也在增加，但是“荒漠變綠洲”只是人們對於未來自然環境的美好期許。全球變暖背景下，地球上的每個角落都在發生着前所未有的變化，但是我們對此還知之甚少，尤其是對變化機制的理解不足，阻礙了我們對未來做出更加準確的預估。

參考資料：

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3.吳霞, 王培娟, 霍治國, 白月明. 1961-2015年中國潛在蒸散時空變化特徵與成因[J]. , 2017, 39(5): 964-977 https://doi.org/10.18402/resci.2017.05.16

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5.朱飆. 西北地區氣候暖濕化背景下水汽、潛在蒸散及極端温度和降水的變化特徵[D].蘭州大學,2022.DOI:10.27204/d.cnki.glzhu.2022.000057.

6.https://wad.jrc.ec.europa.eu/patternsaridity#:~:text=The%20Aridity%20Index%20(AI)%20is,climate%20at%20a%20given%20location.

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8.https://mp.weixin.qq.com/s/vBYmP-N5SBLvbJ2d7eUBVg