旱澇天氣與大壩有關嗎？_風聞

根據世界氣象組織5月發佈的一份最新通報，今年晚些時候出現厄爾尼諾現象的可能性正在增加，可能加劇全球升温和氣候異常，帶來乾旱和洪澇問題。提到這些，總有些人會聯想到大壩，建大壩會導致乾旱或者洪澇災害嗎？

圖片來源：圖蟲創意為什麼一些地區旱，另一些地區澇？

我們知道，地球的自轉和公轉，使得太陽直射點徘徊於南北迴歸線之間，因此，低緯度地區比高緯度地區熱，從大氣層面來看亦是如此。這種高低緯度之間的温度差異，形成了大氣的熱力環流。大氣環流簡單講就是大範圍的空氣運動。一方面它會沿着緯線繞地運行。另一方面，在南北半球各有3個經線方向的環流，也就是我們常説的三圈環流。但實際上並沒有這麼簡單，地球表面的情況十分複雜，海陸分佈等因素使得近地表低空的温度存在很大差異，形成了一些位置相對固定的低壓和高壓系統。其中，高壓中心由於空氣的密度大，氣流下沉，往往天氣晴好。而低壓中心，因為空氣稀薄，氣流上升，空氣中攜帶的水蒸氣往往容易凝結生成雲。至於那些介於這兩者之間的區域的天氣情況，還會受到水氣輸送等條件的約束，有更多的不確定性。每到夏季，大陸的氣温上升，陸地上的空氣隨之膨脹、變輕，空氣變輕的地方，成為低氣壓區。另一邊，海洋的温度較低，氣壓高於周邊的大陸地區，成為高氣壓區。結果便有了從海洋（高氣壓區）吹向大陸（低氣壓區）的風。這樣的風出現在數千公里的範圍，就是我們通常所説的“季風”。而亞洲就是季風氣候盛行的地區。在我國東部亞熱帶季風和温帶季風氣候區域，西太平洋副熱帶高壓是影響天氣氣候，特別是春夏降水和旱澇的重要大氣活動中心。

研究顯示，在西太平洋副熱帶高壓脊線（高壓彎曲度最大處連成的線）北側的西風帶中，氣旋和鋒面的活動非常頻繁，常產生陰雨或暴雨天氣。我國東部地區的主要雨帶經常處於高壓脊線以北5～8個緯度處。西太平洋副高壓脊線的季節性變化和我國東部地區的主要雨帶季節性移動息息相關。平均而言，5月份高壓脊線越過北緯15°，主要雨帶位於華南；6月份脊線越過北緯20°，主要雨帶位於長江中下游和淮河流域；7月中旬脊線向北越過北緯25°，主要雨帶就移到黃河流域，使華北進入雨季。

我國東部是顯著的東亞季風氣候區，降水在年與年之間的差異大。通常在南海夏季風和副熱帶季風的影響下，來自赤道印度洋、孟加拉灣及南海的3支氣流將水汽輸送到我國，形成豐沛的雨水。然而，由於西太平洋副熱帶高壓的季節性移動經常出現異常，常會造成一些地區旱，另一些地區澇。1954年，西太平洋副熱帶高壓很長一段時間穩定在北緯20°～25°間，長江流域梅雨持續時間達兩個月之久，結果造成江淮地區幾十年罕見的洪澇。1958年，西太平洋副熱帶高壓脊線第一次北跳偏晚，第二次北跳偏早，形成了這一年空梅，造成了乾旱。2022年，西太平洋副熱帶高壓較常年同期明顯偏強，穩定且維持時間長，導致持續的高温天氣，加之颱風活動弱，造成了大範圍的乾旱。

厄爾尼諾和拉尼娜為什麼會出現這種現象，這還要從全球大尺度上來看。

在氣象學上，有一種叫做“遙相關”（teleconnection）的現象。即某一地區的氣候異常導致其他地區的氣候也出現異常。也就是説寒潮、暴雨、乾旱往往會在相近的時間、不同地區興風作浪。“厄爾尼諾”和“拉尼娜”這樣一對交替出現的“壞小孩兒”就是導致這些現象的反面典型。在赤道上空，自西向東颳着一種大規模的“貿易風”，也叫“信風”。這種東風的作用是使赤道上的海水分裂開向南北兩個方向移動。事實上，這種東風還有一個總體效果，就是將表層的暖海水向西推移。被東風吹到太平洋西側的暖海水將上方的空氣加熱，於是形成上升氣流（低氣壓）。但有時候貿易風會減弱，太平洋西側的暖海水不能到達指定地點，而是偏東了，這就使得秘魯海岸的海温略高於常年，使正常情況下降水量大的區域整體東遷，這便是“厄爾尼諾”現象。相反，如果東風（貿易風）的風勢格外強勁，會使太平洋西部的上升氣流更活躍，降水更多。這就是“厄爾尼諾”的妹妹“拉尼娜”。每當這兩種現象發生，不僅秘魯附近海面，在太平洋赤道上的一個很大範圍，海面的水温都會隨之變化。這説明，海洋表面水温哪怕只有幾度的變化就會對大氣產生很大的影響，從而引起大氣環流的巨大變化。在我國，無論是南旱北澇還是南澇北旱，也和赤道中東太平洋海水的冷暖狀況密切相關。2022年夏天，我國長江流域出現罕見的持續高温少雨，就與拉尼娜有着密切關聯。反之，在厄爾尼諾背景下，長江中下游則是多雨狀態，例如，1998年長江流域出現的特大洪水。

110公里與1.5公里的差異大氣中的水分有兩種循環，內循環和外循環。大壩主要是內循環，能影響的範圍很小。拿世界上規模最大的水利工程三峽來説，由於水的熱容量大，三峽工程會導致局部地區冬季增温、夏季降温，但其影響範圍也就在周圍10公里以內。但是對降水量的影響很小，降水主要還是靠大氣環流，把幾萬平方公里，甚至幾十萬平方公里範圍內的水汽輸送過來，這並不是三峽工程這千把平方公里就能左右得了的，它們在尺度上差得很遠。

我們無法做大尺度的氣象實驗，於是科學家們就想辦法用超級計算機再現一個真實的地球。而這其實是一種“物理方法”，它根據基本的物理定律，如牛頓運動定律、能量守恆定律和質量守恆定律等來確定“氣候系統”的各種成分的狀態和變化，比如大氣、海洋、冰雪、植被及陸地表面等。這些物理定律通常是用數學方程式表達的，由此構成了代表地球氣候的數學模型。接下來，科學家把大氣和海洋劃分為邊長為幾十到幾百公里的立體網格，在每個網格上求解這些數學方程，從而模擬出各種天氣氣候現象。模擬實驗能得到其中每一個網格的平均温度和濕度，以及雲層的形成等信息。比如，在聯合國政府間氣候變化專業委員會（IPCC）公佈的第4次評估報告中，使用的是網格底邊約110公里、底面積約12100平方公里的模型，在這樣的網格尺度下，梅雨鋒和熱帶低壓一類的雲層分佈已經能夠得到完整的再現。

相比這樣的網格，即便是世界上規模最大的水利工程三峽水庫都顯得渺小得多，175米最高水位運行時，最大庫容393億立方米，最大水面積只有一千多平方公里，大體可以看作是一個長800多公里、寬1.5公里的水面。我們都覺得三峽水庫大，但是，從更廣闊的空間去審視它，卻又很小，在氣候模式中甚至可以忽略它的存在。它影響不了大範圍的大氣環流及其輸送的水汽，也就無法左右降雨或者乾旱。

罪魁禍首可能是全球氣候變暖世界氣象組織的數據顯示，2022年的全球平均温度比1850～1900年的平均水平高出了約1.15°C。而這是因為，在過去三年的大部分時間裏，拉尼娜的冷卻效應影響暫時抑制了較長期的升温趨勢。但是，拉尼娜現象已於2023年3月結束，據預測，厄爾尼諾現象將在未來幾個月發展。通常情況下，厄爾尼諾現象會在其發展的第二年使全球温度上升，也就是説，此次明顯的升温會出現在2024年。

那麼，全球變暖會給氣候帶來什麼影響呢？

從全球規模看，可以肯定的是來自海洋的水蒸氣量增多，降水量總量增加，但由於受到周圍的氣壓變化或地形等多種因素的影響，這種增加並不是均衡的，只是在容易降水的季節和地區才會有所增加，這就很可能帶來更多的洪澇和乾旱。

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作者：朱新娜 科普作者，獨立圖書策劃人，北京優秀閲讀推廣人

審核：陳曉龍 中國科學院大氣物理所 副研究員

來源: 星空計劃