干旱化问题对于我国华北而言是一个极为严峻的生存环境和社会发展问题。 相对于气候的平均态，我们更应该重视气候的变率，即它在不同时间和空间尺度上的变化。

 

　　“就10年至15年尺度上的气候变化而言，我们检测到，上世纪五十年代以来，华北地区共发生三次干旱化跃变，分别在上世纪六十年代中后期、七十年代末至八十年代初、九十年代后期。”在近日召开的第27届中国气象学会年会上，涂锴博士在题为 《近几十年华北干旱化跃变及气候极值研究》的报告中指出。

 

　　针对此项研究，他的导师严中伟研究员表示，强调跃变，是因为有可能在降水突然减少之后，触发一种陆-气之间的正反馈机制，导致该地区长期维持干旱局面。 “这个结论已经从理论上和事实上均被非洲撒赫尔地区发生的变化所证实。而且，很显然，相对于缓慢渐进的气候变化，气候跃变对于人类社会的影响要大得多。”

 

　　干旱化是华北严峻的生态环境和社会发展问题

 

　　华北地区是我国重要的政治文化经济中心，工农业发达，人口密集，是我国水资源最紧张的地区，人均水资源仅为全国的六分之一。

 

　　“干旱化问题对于我国华北地区而言是一个极为严峻的生存环境和社会发展问题。因此，北方干旱化的研究已经连续执行了两项973。”严中伟说。

 

　　华北位于东亚夏季风的北部边缘地带，全年的降水大部分来自于夏季风。每年七月至八月，当东亚夏季风到达其最北，同时也是其发展最后的阶段，华北将迎来全年唯一的雨季。

 

　　因此，华北的夏季降水被视为大尺度低纬度季风系统的一个重要指标。华北的干旱则可以被视作东亚夏季风较常年偏弱或偏南。

 

　　涂锴说，所有季风边缘区的干旱现象因为季风系统的长期变化而频繁发生。上世纪60年代，位于西非季风边缘的撒赫尔地区的降水发生了强烈的衰减，致使该地区多年干旱成灾，引发国际社会的广泛关注。

 

　　“季风边缘区的干旱在降水减少之后可以持续很长时间。 ”涂锴说，“这种气候在短期内发生剧变并在接下来一段时期内维持相对稳定的现象就被称为‘气候跃变’，这个概念最早由日本学者山元龙三郎在1986年提出。 ”

 

　　气候系统作为一个复杂的非线性系统，理论上的确存在多个平衡态之间突然变化的可能。因此，较通常所关注的周期性和线性变化， “气候跃变”给出了一种深入认识气候变化的方式。“需要指出的是， ‘气候跃变’在一般意义上是大尺度的系统性事件，而气候系统多个平衡态之间的调整往往需要若干年才能完成。因此， ‘气候跃变’的分析重点在于大尺度气候系统中一些相对快速的变化。这些快速的变化对于气候预测是更有意义的挑战。”严中伟说。

 

　　三次 “跃变”各不相同

 

　　就10年至15年尺度上的气候变化而言，在上世纪六十年代中期，七十年代末至八十年代初及九十年代我国东部各个区域存在几乎同步的跃变现象。其中，华北地区在这三次跃变中降水量分别连续地减少了 16%、14%和21%。虽然过去几十年北方地区总体在变旱，但至少西北东部和东北存在相对的干湿交错，因此，华北连续三次干旱跃变就显得十分特殊。这意味着，过去几十年里东亚夏季风对其边缘地区的影响力应当是大大减弱了。事实上， “南涝北旱”就是过去几十年我国东部气候变化的一大主题。 “南涝北旱”与气候变暖也不无关系。近几十年，我国东部夏季南北温差减小，从而导致夏季风北上力度减小，更多地只能停留在南方地区。

 

　　据严中伟介绍，三次跃变过程中的降水的微观特征各不相同，尽管都表现为降水量的减少。相比之下，上世纪六十年代的跃变导致的是降水日数的减少和更弱的极端降水。 1980年前后的跃变，除更少的降水日数，并没有更多极值指标的变化。九十年代后期的跃变则导致更少的降水日数，但更强的极端降水变率。另外，华北干旱化一个重要特征，则是微量降水 （即通常所说的 “毛毛雨”）的持续减少。这可能是因为华北地区在全球变暖背景下增温幅度更甚，近地面绝热层被大幅提升，导致水汽难以凝结所致。

 

　　华北这三次跃变，其大尺度环流背景也是各不相同的。第一次为亚非季风系统普遍衰减的一个环节上的变化；第二次为目前所公认全球气候转变的一个区域响应，东亚夏季风进一步衰减；第三次则主要是因为西风带的显著调整。 “事实上，当前华北的夏季降水更多地受西风带影响。”严中伟说。

 

　　“不过，全球变暖在近些年处于停滞状态，这个大背景趋势将可能有利于缓解华北的干旱化现状。从最近全球及区域气候模拟结果看，华北地区的降水在未来也将可能缓慢地增加。但是华北的干旱还将持续很长一段时间，因为气象意义上的干旱仅仅是表现为降水减少，而实际意义上的干旱包含很多因素，而人类活动是关键。”严中伟表示。

 

　　极端气候事件和气候变率

 

　　严中伟强调，相对于平均气候的变化，比如引人关注的全球变暖话题，我们应该更重视极端气候事件的变化，因为这是与我们生活关系更为密切的问题。极端气候有着自身的变化特点，需特殊对待。极端气候的变化幅度可以达到平均气候变化幅度的5倍到6倍。他举例说： “对汛期降水的预测，如果只简单地预测偏多一成到二成，是没有太大意义的，因为极端降水可能偏多一倍乃至数倍。”

 

　　从分布角度看，极端气候也有着不同于平均气候的独特变化特征。大多数气象要素因为一般是正态分布，用两个参数就可以描述，但极端值则需要用三个参数来描述。正是第三个参数的异常往往导致极端值的异常。华北地区在干旱化进程中各种等级的降水均不断减少，但极端的大暴雨反而自上世纪七十年代以来大幅增加，这种特殊的现象正可以由第三个参数正确地展现出来。

 

　　实际上，极端气候可以归结到气候变率的范畴里来。气候变率在时间尺度上有很多种，有年代际的、年际的、季节的、月的，乃至逐日、逐小时的变率。如果气候变率越大，气候变化的不确定性就越大，极端事件也会越多。比如华北的降水，一方面局地大暴雨增加，一方面干旱又在加重，这样往往导致非旱即涝。在空间上也是如此，在全国范围内，群发性的暴雨事件其次数、规模和强度都在增加。也就是说，暴雨越来越集中于一些大范围的事件，空间上变得越来越不均匀。这对于降水相对较少的华北而言，则意味着其他地区、其他时间更多的干旱。

 

　　“近些年来，极端气候事件不断增多，这可能反映了全球变暖背景下水循环加剧，气候系统的时空变率加大，以及人类活动带来的影响。 ”严中伟表示，“但要定量地区分自然变率和人类活动对气候变化的影响，仍然是一项有待研究的重要课题。”