干旱成因及预报难点分析
发布时间:2019-12-25 16:06来源: 未知
就如所有的科学问题都可以像剥洋葱一样无限探究下去,关于此次干旱成因的分析,国家气候中心正研级高级工程师张培群从大原因说开,一直追溯到目前困扰全球气候研究的普遍难点。
张培群认为,往浅处说,此次干旱由降水少造成——这几乎是每个人都明白不过的道理,而关于为什么降水少,又可以追溯到一个很重要的因子——西太平洋副热带高压(以下简称副高)的异常。从去年秋季以来,西太平洋副热带高压的位置就处于一种“偏离”状态:即南北位置偏南,东西位置偏东,这样,在我国东部及其东南侧邻近的海洋上空(即东经110度~130度的范围内),西太平洋副热带高压的影响明显偏弱,在这种状态下,沿其西侧的水汽输送便明显较弱。而西部青藏高原的高度场是偏正的,这意味着高原南侧的大气波动会比较弱——当气流经过高原,会被高原分为南北两支,在南侧偏低纬度地区活动的低压槽,便是南支槽——而以上所说的波动就是我们称之为南支槽的活动。一般情况下,南支槽如果活跃的话,会携带孟加拉湾和印度洋大量水汽从西南方向输送到我国,它实际上也是影响我国全年水汽输送的另一个重要贡献者。但是从2008年秋冬季以来,南支槽非常不活跃,因此孟加拉湾和印度洋这两个西南方向通道的水汽都比较少。
如果还问为什么,那么就要探寻到副热带高压的位置和高原高度场的异常变动,为何会出现这种变动?问题的难点就在这里。
总体而言,影响副高或者高原高度场的因素非常复杂,每个因素有不同的作用,因素之间又存在相互作用,甚至副高与高原高度场之间又彼此影响。科学家可以试着从一个角度给出解释,但往往限于理论模型或物理概念,其中还有不少的前提和假设,而这些前提假设或理论等都有不同程度的适用性,问题的难点不仅是我们对气候规律真实图像的认识不足,对于气候业务工作者而言,还在于更为重要的是如何把握这些适用性。
大气与海洋的“潘多拉”魔盒
张培群认为,可以用最近赤道太平洋中东部的冷水异常来解释为什么今冬副高影响会较弱。实际上,副高可以被看作是一个大气活动中心,这个中心自己的势力很强,它的变化有独特规律,例如从上世纪80年代后期开始,副高在强度上有一个偏强的演变趋势,这个偏强的趋势与我国近十多年来高温热浪和暖冬频现的变化趋势也是一致的。
在副高处于一个年代际偏强的背景下,为什么又会有偏弱的扰动?这可以从它与海洋的关系上来做分析。事实上,上世纪80年代以来的资料显示,副高强度每一次较大的减弱波动都与海洋的波动有关,尤其是与冷水事件脱不开干系,但是有一点值得注意,大气对海洋的响应是有滞后的,过去的研究就曾表明,这种滞后短的有一个月,长的则可达一个季度。从2007年夏天后由冷水异常演变成的那场拉尼娜事件,是近十几年最强的一次,到冬季以后,中东赤道太平洋海水表面温度距平已经处于很大的负值——但在这么强这么快的海洋强迫下,副高依然是我行我素,丝毫没有减弱的迹象,其真正的减弱其实是在08年1月下旬才开始出现。
由此可见副高自身变化 “惯性”的势力有多强。
2008年秋季以来,随着冷水逐渐加强(冬季时甚至超过-0.5度),西太平洋副高总的强度虽然还没有明显的变弱响应,但是其最西侧的平均位置却向东偏离了20多个经距,即多数时间里处在东经130度以东,差了20个经距,效果上相当于在靠近我国东南沿海的西太平洋上空,副热带的高度场偏低,副高的影响也就与2007年秋冬时完全不一样。
那么又是什么造成了副高如此的位置差异?在张培群看来,有一些因子值得关注,热带对流活动的变化就是其中之一。
今年,西太平洋热带对流活动的变化很特别,印度洋到西太平洋这一段赤道地区的对流强弱的分布跟去年不一样——这个现象似乎使探讨变得有趣起来。 “去年,偏强的对流位置略偏西一点,强度超过今年。今年,偏强的对流则要偏东一点,这里面肯定有一个物理关系的存在,但目前我们无法捕捉。 ”
也许,这就是大气与海洋之间神秘而又复杂关系的表现。
中高纬度的可预报性难题
在研究中,对海气相互作用气候规律认识较深的是热带地区,公认的气候预测信号也在热带地区。这归功于热带海洋变化的可预报性:气候预报中比较有把握的就是厄尔尼诺和拉尼娜,这是有信号、有物理机制以及能力最强的预报。
一旦走出热带,面对的就是中高纬度地区在长期预报、月尺度季节预报上很差的可预报性。可以说,在热带地区,尽管有其复杂的非线性相互作用,但海洋、大气活动与相互作用之间在季节变化的尺度上基本上不算“混沌”;而热带以外的地区,尽管也有定长波,时间尺度较长、持续性较长的也有,低频变化也有,但其大气活动主要表现为“混沌”。
对我国来说,全国大部分属于热带外地区,影响我国的因子非常复杂,长期预报信号的难以把握性可想而知。 “季风气候相当难预报,全球公认的预报难度最大的地区是在季风区,季风区中的难点是亚澳季风区,亚澳季风区中的难点是东亚季风区,说白了就是中国这一带。对我国而言,冬季风预报尤其困难……”
张培群说,一场干旱,科学家们可以说出直接原因、引申出来的原因、很快能够看到的原因,但其背后的内在机制和真正原因,则需要更长久的探求。
以上可能不能直接解释这场气候的干旱,但确实可以从一场干旱窥见气候研究道路上的很多科学难点。