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中科院之聲:我國西北變“暖濕”了沒?
3. 地區的干濕狀況如何判斷?
一個地方的干濕狀況取決于多個因子,最主要的參數是降水量和蒸發量,簡單來說,如果降水量超過潛在蒸發量,則這個地方氣候濕潤,反之該地氣候特征為干旱。因此衡量一個地區的干濕變化,并不簡單基于降水,而是要綜合考慮降水和蒸發的共同作用,考核干旱指數的變化情況。常用的干旱指數包括標準化降水指數(SPI)、標準化降水蒸散發指數(SPEI)、自適應帕默爾指數(scPDSI)、DSI等。
圖2. 敦煌氣象局大型蒸發器(E-601B型蒸發器),干旱的敦煌年潛在蒸發量約為2500毫米。
西北地區(以新疆、甘肅西部、內蒙古西部為主體)是全球最干旱的區域之一,距離四大洋都非常遙遠:南邊與印度洋隔著西藏高原,東邊與太平洋隔著黃土高原、蒙古高原和河西走廊,西邊與大西洋隔著歐洲大陸、烏拉爾山和帕米爾高原,北邊與北冰洋隔著阿爾泰山脈和天山山脈。這些地方降水稀少,絕大多數地區年降水不足100毫米,部分地區年降水甚至不足50毫米。
然而這一區域是我國日照和太陽輻射最強的區域,蒸發量非常大,潛在蒸發量可以超過2000毫米。這意味著即使有長江流域的年降水量(1000-1200毫米),也不足以應對這里強大的蒸發量,因此干旱和水資源緊缺是西北地區的最重要特征。
圖3. 用潛在蒸發量與降水量之差表示的干濕指數(單位:mm),如果某地蒸發量大于降水量,則氣候特征為干旱,反之,如果蒸發量小于降水量,則這個地方氣候濕潤。西北地區蒸發量遠大于降水量,是極端干旱的區域。所謂“春風不度玉門關”,西北的水汽來源主要來自于西風帶。
由于降水與潛在蒸發差了一個數量級,因此西北變“濕”基本上是個偽命題,只要降水量還遠遠小于潛在蒸發量,任何降水的增加只是意味著極端干旱狀況的些許緩解,并不能說明西北變得“暖濕”起來。做一個簡單的估計,西北地區干濕狀況要發生質的變化,年降水量需要達到至少500mm以上,目前沒有任何一個研究可以支持這樣大幅度的變化。
有一點值得注意,在考察干旱/濕潤化變化中,各個干旱指數特征有所差別,其核心是如何考察溫度、太陽輻射、風速和水文變化等導致的蒸發的變化,有些干旱指數不考慮溫度變化,有些干旱指數不考慮水文過程,有些參數依賴于陸面模式的模擬性能,在計算潛在蒸發時,也有不同的計算方案,這些都會影響對于干濕趨勢變化的判斷。
4. 西北地區干濕變化情況怎么樣?
如果僅僅考察降水變化,在上世紀80年代中期之后,西北絕大多數地區降水確實有所增加,Wei and Wang (2013)分析西北47個氣象觀測站年平均降水量,結果表明,在1960-1986之間的平均年降水量為110mm,而1987-2009之間增加到134mm,增幅達到20%,降水確實有所增加。
在此期間,西北的溫度也隨之增加,溫度增幅不僅比全球平均高,而且也高于中國東部區域,1960-76的平均溫度約為7.33度,而1997-2009平均溫度達到8.69度,增加了1.36度,尤其是2000年之后的增速達到每十年約0.6度,增幅遠超全球平均數值的每十年約0.177度。
增溫帶來潛在蒸發的變化,這47個站的平均潛在蒸發在90年代中期以前約為675mm,而在90年代中后期之后增加到720mm以上,增加約45mm,增幅遠超過了降水的增幅(24mm)。
圖4. 1960-2013年期間西北47個測站年平均降水量變化序列,80年代中期之后降水比之前有大幅增加,圖片來自于Wei and Wang (2013)。
圖5. 1960-2013年期間西北47個測站年平均溫度變化序列,增溫趨勢明顯,圖片來自于Wei and Wang (2013)。
圖6. 1960-2013年期間西北47個測站年平均潛在蒸發的變化序列,90年代中期有突變增加, 圖片來自于Wei and Wang (2013)。
綜合考慮降水和蒸發之后,可以計算反應干濕變化的干旱指數,圖7是把90年代末前后的兩個氣候態干旱指數(SPEI)做差,從而確定這段時間的干濕變化情況。紅色表示干旱化持續發展,干旱指數的分析并不支持西北向更濕發展。
圖7. 1997年前后干旱指數SPEI的變化,紅色圓點表示干旱化持續發展,圖片來自于Wei and Wang (2013)
- 原標題:我國西北變“暖濕”了沒?
- 責任編輯: 李煥宇 
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