全球变暖后危险加剧？来自旱涝的双面夹击丨大气悟理_风闻

编者按：看寒来暑往云卷云舒，思古往今来气候变迁，中科院之声与中国科学院大气物理研究所联合开设“大气悟理”，为大家介绍大气里发生的有趣故事，介绍一些与天气、气候和环境相关的知识。

降水是最为常见的自然现象，与人类的生存息息相关，因此早在甲骨文中便能寻得雨雪二字的身影，之后更是成为文人墨客笔下不可或缺的意象。有“好雨知时节，当春乃发生（杜甫《春夜喜雨》）”的喜悦，也有“雨若不止，洪水必起（《洪水谣》）”的担忧和“雨降不濡物，良田起黄埃（杜甫《夏日叹》）”的绝望。降水之所以让人欢喜让人忧，是因为在全球大部分地区，降水具有明显的季节循环，也就是有湿季与干季之分。

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让人欢喜让人忧的“气候”

如果让你建立一个“世外桃源”，你希望它具有怎样的气候条件呢？四季温暖、降水适宜、没有自然灾害，这些大概是很多人心中“好气候”的条件。但是很可惜，现实生活中拥有这样“完美气候”的地方实在是太少了。

一个地区的气候形成受到纬度位置、海陆位置、地形和海拔高度等等因素的影响。大部分气候类型都具有明显的干、湿季，也有特殊的气候类型。如全年降水稀少的热带沙漠气候、极地气候和终年高温多雨的热带雨林气候。相对而言，温带海洋性气候 “冬无严寒，夏无酷暑”，似乎是十分宜居的地方，但也要先撑起长伞，习惯这里长期的阴雨绵绵才行。

各种气候类型以及温度、降水特点（图片来自网络）

在东亚季风的影响下，我国气候冬季寒冷干燥，夏季高温多雨。雨热同期的气候特点为农业发展提供了有利的自然条件，但是也使我国一直处在干旱与洪涝双面夹击的危险中。在生产力不发达、对自然认识匮乏的年代，农业在很大程度上是“靠天吃饭”。农作物生长的每一个阶段都需要有合适的水热条件，一旦天公不作美很容易颗粒无收。中国自古以来都是农业大国，“风调雨顺、人寿年丰”是农民最朴素的心愿。

不少学者通过各种统计方法和资料研究了中国历史时期的气候灾害引起的社会经济、政治和人口危机。其中洪涝和干旱是中国两大主要的极端气候灾害事件，能够影响到粮食产量的长期均衡。竺可桢先生在《论我国气候的几个特点及其与粮食作物生产的关系》一文中也提到，“我国二、三千年来各地的灾荒，史不绝书，而最多的灾荒是旱灾和水灾。”

我国历史时期旱涝气候演化的时段划分（图片来源：参考文献3）

我国幅员辽阔，气候复杂，旱涝灾害可以同时出现。“南涝北旱”是我国最常见的旱涝格局之一，大约平均每4年就可能出现一次。我国东部尤其是长江中下游及以南地区是涝灾频发区，华北平原及西北的陕甘宁地区则容易偏旱。1877-1878年我国发生了一场触目惊心的大灾害“丁戊奇荒”，山西、河南、山东等大片地区粮食绝产，哀鸿遍野、饿殍遍地。这场灾难引发了中国近代史上大规模的灾民迁徙，典型的有我们后来熟知的“走西口”和“闯关东”。1931年我国发生的特大水灾，几条主要河流如长江、珠江、黄河、淮河都发生大洪水。水灾后饥荒、瘟疫纷纷爆发，无数人死于这场灾难，这次水灾也被认为是20世纪导致最多人死亡的自然灾害。

1877年，我国约13个省份遭受不同程度的旱灾（标4、5的地区），陕西、山西、河南、河北、山东均旱情严重（标5）。

1级：持续时间长而强度大的降水、大范围大水、沿海特大的台风雨成灾等。2.级：春、秋单季成灾不严重的持续降水、局地大水、成灾稍轻的飓风大雨。3级：年成丰稔、大有，或无水旱可记载。4级：单季、单月成灾较轻的旱、局地旱。5级：持续数月干旱或跨季度旱，大范围严重干旱。图片来源：《中国近五百年旱涝分布图集》

全球变暖下洪涝灾害潜在风险增加

新中国成立以来，随着基础设施建设不断加强，气象监测预报预警和气象服务能力持续提高，各部门防灾减灾水平提升，我们应对和防治旱涝等气象自然灾害的能力明显增强。虽然旱涝灾害没有造成过去那样巨大的人员伤亡和社会动荡，但是其引起的经济损失依然十分严重。因此，研究降水的季节循环、湿季与干季之间的强度差异及其未来变化，对旱涝灾害风险管理、水资源分配等有着重要的指示意义。

降水作为全球水循环的一部分，其强度在一定程度上受到温度的制约。在未来全球增温背景下，特别是《巴黎协定》提出的1.5℃和2℃全球温升目标下，全球水循环将发生怎样响应？对降水季节循环的变化是评估的重要方面。我们为什么要努力将增暖控制在1.5℃以内，0.5℃额外温升对降水将带来怎样的影响呢？

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由于全球大部分降水存在强烈的季节差异，以往研究通常将干湿季节固定，即北半球湿季和干季一般定义为6月~8月和12月~次年2月，南半球相反，并用这种方法计算湿季和干季之间的降水强度差等特点。但是做研究也需要“因地制宜”，基于固定月份规定降水的干季和湿季有一定的局限性。为了更合理地考虑干湿季在空间上的差异，及其随时间的变化，通过局地每年最大和最小季节降水的出现时间定义湿季和干季，并计算二者降水强度差的方法能更准确反映出降水季节循环强度的确切范围。

中国科学院大气物理研究所的博士生陈梓明在其导师的指导下，采用更合理的定义方法，研究了降水季节循环的强度在特定未来温升水平下的变化。他们的研究表明，全球1.5℃和2.0℃稳定温升背景下，全球降水湿季与干季的差异分别增大3.90%和5.27%。当0.5℃额外升温时，全球约有22%的陆地地区湿季与干季降水差别会显著增大。这意味着降水在季节间的分布更不均匀，湿季将变得更湿。通过水汽收支诊断，发现降水湿季与干季的差值增强主要是温度升高后，大气储水能力增强，水汽增多造成，而大气环流变化可以部分抵消水汽增多的作用。这项工作发表在期刊 Earth’s Future 上。

未来1.5℃（蓝色）和2.0℃（红色）温升背景下，全球降水平均值在湿季（a）干季（b）和湿季与干季之差（c）的变化情况。

作为普通人，我们也许会觉得全球变暖是一个遥远的话题，对于温升1.5℃还是2℃这看起来“微小”的差别也没有明确的概念。但勿以微小而不在意，一直以来我国都面临着旱涝灾害的双重夹击，并且我国对于降水的湿季和干季变化非常敏感，降水的季节循环增强，导致一年内淡水资源的分配更加不均匀。在潮湿季节洪水泛滥的可能性会增加，并且随着0.5°C的额外变暖，洪水的可能性会进一步增加。这将对我国水资源管理、农业和生态系统产生深远影响。

参考文献：

1.Chen, Z., et al. (2020). Projected changes in the annual range of precipitation under stabilized 1.5°C and 2.0°C warming futures. Earth’s Future,

2.竺可桢，1964.论我国气候的几个特点及其与粮食作物生产的关系.

3.中国旱涝五百年http://tq121.weather.com.cn/sciname/modules/datanew/pc/index.html

4.李茜，近千年东亚夏季风的演变与中国东部旱涝分布

来源：中国科学院大气物理研究所