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中国西北“暖湿化”,能重回汉唐吗?

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本文来自微信公众号:底线思维(ID:dixiansiwei),作者:张强、李泽西,题图来自:视觉中国


在过去三十年时间内,我国科学家逐渐得出了一个引人注目的结论:历史上寒冷干旱的西北地区,正在逐渐“暖湿化”!


10月17日,中国气象局干旱气候变化与减灾重点实验室主任、甘肃省气象局总工程师张强的研究团队在学术杂志《科学通报》上发表了题为“西北地区气候暖湿化的研究进展与展望”的论文。文中列出了学术界过去三十年对于我国西北地区“暖湿化”现象的研究成果,通过系统梳理西北地区气候变化研究的历史经纬,对已有的研究成果进行了总结归纳。


论文截图


近日,张强接受观察者网专访,讨论了西北暖湿化对当地经济、社会和环境的影响及其意义,气候变化与西北暖湿化的关系,以及回应西北将来是否真能成为“塞外江南”等社会关切的问题。


以下为专访实录:


观察者网:根据您的研究,为什么说西北气候正在暖湿化,这个暖湿化的程度有多大呢?


张强:学者从几个方面来看西北暖湿化。


一方面从降水量的变化来看,另一方面从一些水体和河流变化来看,包括湖泊面积、河流流量这些指标。科学家先前发现,从上世纪 80 年代到 2002 年,西北降水一直在增加的趋势,而且这个趋势维持到现在。


科学家还发现,以西北地区西部(观察者网注:指新疆全省,以及青海和甘肃西部)为主的克孜河、疏勒河等许多内陆河流量也在增加;还有就是阿牙克库木湖、盐湖、青海湖、乌兰乌拉湖、阿其格库勒、西金乌兰湖和库赛湖等一些内陆湖泊的面积也在显著扩大,另外还在塔克拉玛干和库姆塔格沙漠东缘地区出现了一些新的湖泊。因此,科学家就判断西北地区在暖湿化。


暖湿化现象是 2002 年观察到的,但当时因为趋势时间短,增幅也有限,有些学者是持怀疑态度的。但是从 2002 年到现在,又过了 20 年,这个趋势还在继续,而且已经超过了一般认为的一个气候态,即以 30 年为临界值的长期气候状态。因此,对目前的西北暖湿化的趋势应该是十分确信的。就其程度,可以用不同指标来衡量,但降水是相对比较好的衡量指标。


从上世纪 80 年代中期到现在,降水增加比较明显的主要是西北地区西部,所以暖湿化一般主要指西北西部。在过去的30多年时间,每十年大概增加 6 毫米左右。这个地区的平均降水量以前不到 200 毫米,现在已经到230多毫米了。同时,2009—2012年, 湖泊面积增幅大于10.0 km2的湖泊共有27个, 其中7个湖泊面积增加超过50.0。


观察者网:在过去几年内,除了确认了暖湿化趋势以外,学界对此有什么新的认识?


张强:首先,我们最新研究认为西北地区西部暖湿化趋势不会改变气候的基本格局,也就是说西北地区西部仍然是干旱的气候区,且仍然会是一个水资源紧缺的区域,这是不会改变的。


第二,我们也发现了一个新的情况。在过去的20多年左右,不仅西北地区西部变湿趋势在增强,而且西北地区东部也在变湿,变湿幅度还更大,也就是说暖湿化不仅趋势在增强,而且还在东扩。


1961~2018年西北干旱区温度、降水及干燥度指数年际变化(图源:论文)


第三,我们用CMIP6(耦合模型比对项目第6 阶段),即国际上用的气候变化评估数据,对西北地区西部的未来气候做了一个评估。从现在的评估来看,在中等二氧化碳排放的情境下,暖湿化趋势在未来几十年还会继续。


第四,暖湿化总体上对西北地区西部生态的影响是有积极的。当然,除了气候暖湿化的作用之外,现在的生态环境治理工程也发挥了一定作用,但是气候作用还是比较大。


第五,我们对暖湿化机制也有一些新的认识。我们国家大部分地区降雨主要属于季风性气候,而西北地区西部主要受西风环流的降雨影响;实际上,西北地区暖湿化是季风和西风环流协同作用的结果。


在西北地区暖湿化加强期,夏季风和西风环流在最近 20 年间同时增强;在通常时期,这两个环流因素大多是相反的作用,即有一定的“跷跷板效应”,就是很多情况下季风变强,西风会变弱一些。而近20年来无论是西风还是季风的贡献,都让西北地区降水增加。当然,暖湿化的机制还是很复杂的,我认为还是没有研究得很透彻。


观察者网:您刚刚说西北地区暖湿化既有西风也有季风因素导致降雨量增加。那么西北降雨量的增加,跟其他地方出现的干旱,比如西风的“老家”更传统的地中海气候:美国加利福尼亚州、欧洲、南非等地区,还比如季风的中国当前南方干旱,这些情况之间有没有任何直接或间接的关联?西北有没有“抢了”其他地方的降雨?


张强:我认为西北地区暖湿化跟其他地区气候的变化没有直接的关系,但也许有一定间接的关系。这是因为全球的大气环流还是“一盘棋”,是牵一发而动全身的,当然对不同地方会产生不同的连锁响应。比如气候变暖,对全球各地都有不同的影响,西北地区是变湿,也有不少地方则会变干。


当然,从现在的研究看来,西北地区变湿绝对不单单源自气候变暖,它也叠加了降水的自然周期规律。从自然规律看,降水存在不同尺度的准周期变化,会一段时间变干、一段时间变湿(观察者网注:自然周期规律也是美国加州当前干旱的一个主要原因)


西北地区近2000年温度和降水变化(图源:论文)


 如果要说与其他地区气候的间接关联,那就应该是气候变暖对全球所有地区都有影响,不同地区的不同影响之间有一些关联。就好比一千年前的中世纪暖期,即工业化后当前暖期之前的一个暖期,全球也是有些地方变干,有些地方变湿,比如欧洲就变得更湿,美洲和西非等地则变得更干了。


观察者网:西北的暖湿化对当地的产业,比如人们所关注的新疆棉花,甘肃葡萄等产业产生什么样、多大的影响?


张强:我们一般会说,西北地区有些地方适合种植葡萄,跟法国有类似气候条件类等;这个主要是与类似维度带的日照特征更有关。


当然,任何的植物都需要一定的水分,所以降水量增加对干旱地区的葡萄和棉花种植是有利的,但是棉花和葡萄实际上抗旱能力比较强一些,适合在相对比较干旱的地方生长。如若降水太多的话,反而对葡萄生长不利,但目前西北地区降雨少,增加也比较有限,因此变湿总体比较有利于葡萄的种植。


当然,在西北种植棉花或者葡萄,主要依赖灌溉,自然降水的贡献相对比较小,所以西北降雨增加对农业是有积极影响,但是影响应该不会很大。


观察者网:总体来说,西北的暖湿化对于我国西部大开发整体战略有什么样的影响?当前有没有考虑西北暖湿化?


张强:无论是西北地区社会发展还是西部大开发,都必须考虑气候条件。事实上,研究过历史跟气候关系的一些人都已经有认识,气候条件不光影响社会发展,甚至影响到人类文明的兴衰。


像西部大开发这样的战略性工作,是很有必要考虑气候变化的情况;不光是西部大开发,黄河流域生态保护和高质量发展也同样需要考虑气候条件的变化。实际上,总书记在关于黄河流域生态保护和高质量发展的会上,也专门提到这要把西北地区气候暖湿化作为一个重要问题进行研究,如使西北地区和黄河流域的高质量发展能够更加有符合科学规律。


我们现在应该做的,是更加深入的考虑这一问题,并把最新的科学结论不断的吸收进去,能够不断的完善西部大开发和黄河流域生态保护和高质量发展战略的实施方案。


观察者网:除了之前提到的农业和环境两个领域,西北的暖湿化还可能对当地产生什么样的影响?


张强:暖湿化一方面影响水资源,另一方面影响热量资源,两者都是社会发展、人类生存的基本条件。


西北气候暖湿化,会带来很多的影响,影响比较广泛,有利有弊;我们既要看到利的一面,加以利用,也要看到不利的一面,加以规避,要始终把握好趋利避害这一大原则。


从有利的一面来看,就是水资源可能会有所增加的、有所改善,尽管程度有限;对西北地区来说,这肯定是利好的,无论如何,西北地区是一个水资源紧缺的干旱区域。


因此,这也会对西北的生态环境带来一定的改善,为生态的建设提供一个比较好的机遇。另外,西北的一些种植区域可能会有所变化,有些作物的种植区域可能有所扩大,对农业发展可能提供一些机遇。暖湿化还会改善有些地方的景观,对旅游业也可能带来一定的促进作用。


当然,也有些不利的因素,可能需要在过程中加以防范。暖湿化,加上气候变化引起的气候极端化会增加西北地区暴雨事件,可能需要加强这方面的防范。


此外,西北地区是我们国家非常重要的一个固体水资源即冰川和积雪分布区,它们为西北地区水资源提供了稳定性。冰川和积雪相当于是一个固体的存量水资源,把冬天的降雪存下来,在缺水的作物生长季可以消融释放出来。比如,春天正好需要灌溉蓄水,那段时间的降水比较少,主要靠温度上升消融冰川和积雪,把所需要的水资源补上,这在没有降水的时期,也可提供比较稳定的水资源供应源。


同时,西北冬季没有什么农业活动,不需要水,那个时候把水资源作为固体存下来以后,以供在作物生长期来用,这是个很好的水资源时间转换机制。然而,暖湿化会减弱冰川和积雪这些固体水资源的作用,这是很不利的。


前面我也说了,西北地区生态环境整体会有所改善,但是变暖也会对生态系统起到一定负面作用。比如,有些地方降水只有 50 毫米,增加 20% 也就 60 毫米,从水分角度来说对生态没有实际作用,但是温度增加却增强了蒸散,反而会带来不利的影响,所以有些很干旱的区域暖湿化后生态反而会变得更差。


还有就是暖湿化对种植带的气候适应性带来变化,如果是不及时改变种植结构的话,有些作物就不适宜种植了,会造成减产和品质下降问题。


但是总体上来说,因为西北地区是个干旱缺水的区域,气候暖湿化带来的水资源改善,无疑是利大于弊的。


观察者网:气候变化加快冰川积雪的溶解,导致水面积更大,蒸发量就更大,当地降水量也会增加。这对西北暖湿化的贡献多大?


张强:大气中绝大多数水汽源自海洋蒸发。相对海洋,湖泊的面积很小,湖水对降水量增长贡献是比较小的。即便非常大的湖泊,顶多只对周边区域的降水量有一定的显著影响,范围十分有限,而不会这个区域的降水产生太大改变。


观察者网:西北区域湿化相对于全球因气候变化的总体湿化来说,程度要大多少?


张强:就其程度,我们没有做过具体比较,但是从全球来看,这个地区降雨量很少,无论怎么变,对全球贡献程度也是有限的。但从区域格局看中国西北降雨增加的相对值还是比较显著的。尤其在全球大多数干燥的地区是在变干的背景下,而西北地区气候在变湿,这还是比较独特的。


IPCC:在极低(左)和极高(右)排放情景下,气温(上)和降雨(下)的变化


观察者网:如果人类能够成功的遏制气候变化,对西北暖湿化会产生什么样的影响?


张强:未来几十年暖湿化的趋势可能不会变,虽然通过“双碳”战略,全球增温可限制在2度或1.5度以内,但温度达峰还将保持于一个相对高的温度状态,而不会很容易让温度降下来,所以气候暖期对降水的影响仍然会维持。


再说,对降雨量来说,西北气候湿化不只是气候变暖的单一因素作用,还有气候自然的变化的影响。我们预估,未来暖湿化的趋势估计将会有所减缓,但是仍然会保持下来;不过,这种气候预估结论的不确定性是比较大的,因为气候变化预估不确定性一直是国际上的一个难题,另外对变湿的机制也还是不完全透彻。


观察者网:如果气候变化导致的温度上升不是二度而是四度的话,这对西北地区的降水量又有何影响?


张强:我们没有专门比较过不同气候变化情境下的情况,只做过现在看最有可能的中等二氧化碳排放情景下的预估。我们在这个方面还正在研究和完善和认识。


观察者网:您在论文中提出社会和媒体舆论对西北暖湿化理解的误区。公众有哪些地方的理解是不准的?


张强:社会和媒体舆论出现一些不科学说法,这是一种很自然的现象,但也需要高度重视,需要通过科学研究和科普工作与媒体的深入合作,让社会对西北气候暖湿化问题能有更客观、更理性、更准确的认识。


首先,社会和媒体上听到西北暖湿化,就想到可能会变成“江南”或重回“汉唐”,实际上这是个趋势,只是从纵向来看比以前湿了一些,而不是与其他湿润地区的横向对比,即使湿化到现在,西北仍是个很干旱的地方,水资源仍然很紧缺,需要节水和国家全力支持,来改善水资源条件。我们之所以要通过研究这个问题给出科学结论,也是怕非科学观点造成误导和决策上的误会;我们尤其担心人们会认为西北地区未来将不缺水了,会对一些正在建设或将要建设的水资源调配工程造成舆论干扰。


西北仍将是极为干旱的地区


第二,暖湿化只是个趋势,并不是每年都会逐渐增加,中间会有波动,在波动中增加。也不排除有些年份降雨量会变得非常少,这是需要考虑到风险,尤其是在社会经济发展布局中应该考虑到这种风险。


第三,有些人可能会认为,西北地区暖湿化了,以后干旱就会减少。实际上这也是有一定误区的,因为湿的程度还是比较有限的,而与之同时的气候变暖带来的气候极端化,可能会使暴雨和干旱都更为频繁。


第四,有些人可能会想,西北气候湿化,西北地区的生态会整体全面改善。实际上,虽然生态总体上在改善,但改善区域主要分布在比较湿润一些的区域,比如在祁连山和天山等高山区域,这些本身生态条件比较好的区域植被在改善。但是,在那些极端干燥的地区,降水作用实际上是很有限的,对生态本身没有实质效果,反而温度增加还会对生态造成不利影响。对于西北地区来说,生态在有些区域会有所改善,但是也有不少区域会变差。


第五,由于有些内陆河流流量湖面积和增加,有的人可能就会说西北暖湿化导致水资源形势大好,这也有一定的误区。目前西北地区内陆湖面积和河流流量增加,一定程度上有气候变化导致冰川和积雪消融的贡献,并不完全是暖湿化的贡献。冰川和积雪消融相当于穷人花存款一样,存款花完以后就变得更脆弱了,这是短期似乎有利,长期极端不利的情况。


第六,最近一两年西北旱区暴雨有所增加,有些人就认为是湿化的贡献。这确实有一定湿化的因素,但是气候变暖带来的气候极端化的贡献可能更大。温度增加,会造成大气的可持水量增加,大气中水汽累积时间会比较长,累积的过程就是不降雨的旱期,一降就是一场大雨。空中云的分布就相当于天上有个水盆,以前水盆小,装满了就倒下来,会比较频繁但相对比较小。现在气候变暖使水盆变大了,能装更多水,会很长时间不降水,一降就是倾盆大雨;所以气候极端化会使旱涝同时增加。


观察者网:您提到的很多误区,感觉跟很多人对气候变化的误区有些类似之处,尤其对于趋势、具体影响的认识。您认为,为什么会出现这些误区?科学家应该如何增加与公众的沟通?同时,公众的理解误区和舆论的侧重点,有没有影响到您的研究方向?


张强:首先,可能需要科学界本身把问题搞清楚,呈现出一个很科学的、全面的认识。如果你所述不全面或不科学,那么,有些不知道情况的公众,就只能自己猜,所以首先要从科学上把问题搞清楚、搞透彻。我觉得科学家将科学问题研究透,再传播给公众和决策层,能够促进对西北暖湿化有更科学科的认识。


我们研究这个问题,并不是说是受什么任务或者有什么课题资助;完全是作为西北地区的科技工作者的责任和科学良知,我们觉得,我们应尽我们之所能,尽量呈现出一些关于西北暖湿化的科学结论,回应社会关切,让人们对这一问有更科学和客观的了解。甚至到目前,有些问题,我们能够说得相对比较清楚,但不是全部,有些问题仍然带着神秘的面纱。


应尽力避免由于没有科学的结论,一些非科学的提法误导了公众甚至决策层。现在需要做的就是尽可能把西北暖湿化研究透,我们团队正在尽自己努力去做这方面的工作。


现在,需要科学家增强科学科普责任和技能,善于跟公众、跟媒体要沟通,让他们能够把更好的认识和了解事实真相。这需要在语言上把科学中枯燥的、生僻的一些词,用通俗的、生动的语言表达出来,也就是要能引人入胜。如果公众不爱听、听不下去,你的内容再准确,人们还是没接受,你的科学观点能让公众、媒体和决策层听进去了,才能发挥实际作用,否则科学结论只能在科学家之间交流,对社会的作用就有限了。


这需要逻辑清晰、完整的科学叙事,不能在科普的过程中断章取义,否则对事情的理解就变形了。完整的叙事能让观众和媒体全面了解,从而把事实完整的传播出去。


举个反面例子,如果我只说西北地区暖湿化,比其他地方还突出,人们会认为,是不是降雨量比南方还强,那就误导了。有些误解是断章取义造成的。我觉得,作为一个科学工作者,不能跟风,尤其要坚持真理,要用科学的声音来回答社会的关切。


观察者网:但是断章取义可能点击量会非常高。


张强:科学传播就是害怕断章取义,可能有极个别媒体会有意这样做,但我觉得不应该,应该有科学良知,给大家一个完整的叙事。当然,在科学完整的前提下怎么把叙事讲的引人入胜,科普工作者在这方面要下功夫,要在科普能力上下功夫,不能要投机取巧,故意说些雷人之语;科学完整的叙事,同样能把事能说得很精彩,也能吸引观众。


观察者网:我几年前在网上看到过,说在喜马拉雅山炸开一个50公里宽的通道,让印度洋的水汽进入西北,西北就真的变成“塞外江南”了。这个设想可行吗?


张强:我觉得这是个不可行的设想,起码做不到。西北地区干燥很大一部分原因就是青藏高原的地形导致的,如把青藏高原去掉,夏季风就还会往北推一些,气候条件肯定会,西北或许就不会这么干旱了。但这显然是很不现实事情,青藏高原是自然界的造化,人定胜天是不可能的,只能适得其反。


再退一万步说,即使把青藏高原抹掉以后,从气候带的分布,也许西部地区湿了,但也许我们国家东部地区就干了,其中的风险也相当大。


本文来自微信公众号:底线思维(ID:dixiansiwei),作者:张强、李泽西

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