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解读全球变暖背景下的区域干旱化

发布时间:2019-12-26 14:41来源: 未知
作为全球变化的特征之一,区域干旱化已成为全球变化区域研究的重要内容。它的形成既有大尺度的气候背景,同时又是自然变化和区域人类活动影响共同作用的结果。区域干旱化除气候变化过程外,它的形成还包括生态变化、水文变化等各种物理、化学和生物过程,研究需要多学科交叉的方法开展。
 
  在全球变暖的大背景下,近半个世纪全球极端干旱区域的面积扩大了两倍以上。大量的事实也揭示我国北方地区干旱化趋势正在加剧,且增暖显著。
 
  近30多年来,在我国北方,尤其是在东北、华北和西北东部,持续干旱化已严重威胁这些地区的生存环境,导致当地水资源严重匮乏、生态环境退化和荒漠化等一系列环境问题。
 
  符淙斌说,降水减少和温度升高是形成当前我国北方大部分地区显著干旱化的主要原因。但是,干旱化的形成是一个复杂过程,是地球系统多圈层相互作用和人类活动影响共同作用的结果。由于其形成原因的多学科特征,目前对干旱的定义多种多样,体现了各自的学科特点,但至今仍然缺乏一个能综合表现干旱化总体特征的客观指标,观测数据的不足是其中重要的原因之一。
 
  全球干旱化存在空间格局的差异
 
  符淙斌说,通过进一步的研究发现,伴随着20世纪下半叶的持续增暖,全球陆地大部分地区存在干旱化的趋势。不同空间尺度干湿变化的倾向明显不同:在半球尺度上,东半球为变干趋势,而西半球反之,为变湿趋势;在大陆尺度上,尤其是非洲大陆和欧亚大陆,干旱化趋势非常显著,其中以非洲大陆最为剧烈,从1951年~2002年,其干旱化强度增加了16%。此外,在欧亚大陆的俄罗斯远东、中国华北和东北地区都是干旱化显著的地区。
 
  气候变暖对全球干湿变化有着重要影响,除北美大陆外,其余大陆在增暖的作用下其干旱化的强度都有大约1~5个百分点的加强,降水为增加趋势的区域也因增暖导致变湿趋势减弱或消失。目前,全球5个大陆除北美大陆外均为变干趋势,而北美大陆为变湿趋势。值得注意的是,北美大陆与欧亚及非洲大陆的干湿变化的相反趋势,数值模拟的土壤湿度变化也支持这一结论。在增暖背景下,这种半球尺度和大陆尺度干湿变化趋势的差异形成的原因有待于进一步深入研究。
 
  干旱化趋势具有明显的阶段性转折特征
 
  近半个世纪,北美变湿倾向、非洲大陆和欧亚大陆的干旱化趋势都具有明显的转折性特征,表现在平均值和距平值的转折变化。平均值发生转折性变化的时间前者为 20世纪 50年代中后期,后两个地区均发生在20世纪60年代初期,北美的转折性特征是由干转向湿,而后两个地区都是由湿的倾向转向干的倾向,这种年代际的转折性变化普遍存在于全球许多地区。
 
  符淙斌说,分析还发现,在不同气候特征地区,尤其是在干旱和半干旱地区,近半个世纪干湿变化的趋势明显不同。北美干旱区和半干旱地区近半个世纪降水总体趋势均为增加,然而,在20世纪80年代以后转为减少倾向。与此特征形成鲜明对照的是非洲大陆,无论是干旱区还是半干旱区,近半个世纪降水均为减少趋势;欧亚大陆其变化又明显不同于上述两个地区。
 
  在欧亚大陆,增暖背景下半干旱地区降水为明显的减少趋势,而干旱地区降水却为增加,特别是在亚洲地区,其干旱和半干旱地区降水在近半个世纪的变化趋势完全相反。如果以1980年为界,在亚洲的半干旱地区,降水平均减少了约8毫米,而在干旱地区降水却平均增加了约4.5毫米,干旱地区与半干旱地区降水的变化趋势完全相反,这一现象的形成原因有待于深入研究。
 
  干旱化形成与大尺度气候背景密切相关
 
  尽管干旱化形成机理非常复杂,但无外乎两种原因:一个是气候过程的自然变化,另一个是人类活动的影响,其本质内容就是干旱化的形成既有区域尺度地-气相互作用的影响,又有大尺度气候背景的变化,其机理研究的难点是怎样区分其中的自然变化过程和人类活动的影响。
 
  全球和区域干旱化与大尺度气候背景有着密切的关系,例如表征海洋-大气相互作用的北太平洋年代际振荡(PDO),北大西洋涛动(NAO)和厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)等。 但是如何考虑这些因子的共同作用及它们的物理图像至今尚不清楚,定量估算大尺度气候背景和人类活动在干旱化形成过程中的相对贡献是深化对干旱化机理认识的关键科学命题,特别是干旱化进程过程中的转折性变化和突变特征及人类活动的贡献。
 
  符淙斌认为,干旱化的形成是一个复杂的多学科问题,既包含水、土、气、生变化及相互作用的自然过程,又受区域人类活动的严重影响,多学科交叉集成研究是认识干旱化的有效途径。随着地球系统观测技术的发展和人类对地球系统认识的提高,区域干旱化机理研究将取得新的进展,为干旱化趋势的预测提供更加重要的科学基础