立春已过,可多数在中原大地生活的北方人在这个冬季连一场像样的降雪都没见到。
气象数据显示:自2008年11月份以来,北京、河南等地已经超过i00天没有有效降水出现,北京、河北、山西、河南、山东、江苏、安徽、陕西、甘肃9省市的平均无降水日数为1951年以来历史同期第二多,其中河南为历史同期最多。再从2008年11月1日至2009年1月31日这3个月的总降水量来看,河北省为1951年以来历史同期最少值,北京、河南为第三少值;而从上面提到的9省市平均来看,这3个月的总降水量只有11.6毫米,仅为常年平均值30.9毫米的1/3,为1951年以来历史同期第四小值。
长期的持续少雨导致我国华北、黄淮等中原大地出现了大范围的严重秋冬连旱,这些地区的粮食作物、特别是冬小麦生长受到严重影响,部分地区的麦苗出现叶片黄枯甚至死亡的情形,对小麦丰产构成了严重威胁。
北方地区因何秋冬连旱
我国北方地区自去年11月份以来持续的降水异常偏少和平均气温较常年同期偏高是出现这次严重的秋冬连旱的原因。
从自然环境来看,冬季我国北方地区为冬季风气候所控制,秋冬季也为北方大部分地区一年中降水最为稀少的季节。
从气候变化的长期背景看,自20世纪80年代以来,我国北方大部分地区特别是华北地区呈现出降水偏少、气温偏高的变化趋势,大范围的干旱频繁发生。例如,2008年上半年我国北方地区也出现过严重的冬春连旱,其中华北东部、东北大部及内蒙古等地雨水异常稀少。2008年1月1日至3月18日近80天里,黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、北京、天津、河北等7省市的平均降水量仅为5.5毫米,为1951年以来历史同期最少值。降水的异常偏少和气温的偏高导致东北西南部、华北东部和黄淮的部分地区及内蒙古中东部都出现了中至重度的气象干旱,局部地区出现特旱,河北、黑龙江、辽宁、河南等地的农业生产都受到了不利影响。
那么,出现今年这次严重秋冬连旱事件的具体原因究竟是什么呢?
从环流背景上看,自2008年11月以来,我国东南部海洋上的西太平洋副热带高压的位置与常年同期相比持续偏东,这导致了从副热带高压西南侧通过东南风向我国东部地区输送的来自太平洋的水汽异常偏少;同时,青藏高原上空的高压活动也较常年同期偏强,这使得处于青藏高原南侧的南支槽活动明显偏弱,来自印度洋的水汽也难以通过西南风向我国东部地区输送。由于影响我国东部地区降水的水汽输送活动一直较弱,从欧亚中高纬度地区南下的冷空气虽然势力较强,但在南下过程中却没有饱含水汽的暖空气与之汇合,也就难以形成较强的锋面降水,所以2008年入冬以来我国北方地区特别是中原地区在冷空气影响下往往只出现大风降温天气,却很难出现大范围的降水。
另一方面,我国北方地区自去年秋季以来气温持续偏高也加剧了旱情的发展。2008年11月1日以来,北方大部分地区的平均气温都较常年同期偏高,气温偏高再加上没有积雪覆盖,土壤失墒速度加快,北方冬麦区都出现了不同厚度的干土层,部分地区干土层厚度达10~15厘米,土地干裂。即使是在土壤深层,土壤的相对湿度也都明显降低。另外,在冬季气温总体偏高的情况下,我国北方地区又先后遭受了3次大范围的寒潮影响,由于冷空气活动的强度偏强,造成部分地区大幅度降温,如2008年12月和2009年1月我国淮河流域最低气温都降低到了-10℃以下,安徽、河南等地冬小麦出现了冻害,这都对我国中原冬麦区的冬小麦安全越冬不利,也进一步加剧了旱情对农业生产的影响。
我国历史上旱灾频发
从历史上看,我国旱灾频发,干旱是影响我国大部分地区、特别是我国北方地区的主要自然灾害。解放前据邓云特先生统计:自公元前206年汉朝建立到1936年的2142年间,共发生旱灾1035次,平均每两年一次。新中国成立后,我国科学家对有较为详细文字记录的宋代以来近千年、尤其是明代以来近500年的丰富而完整的水旱灾害史料进行了翔实分析与整理,并在20世纪80年代初出版了我国近500年旱涝分布图集,近年来又建立了近千年来的旱涝型年表,出版了《中国三千年气象记录总集》,这都为研究历史上严重干旱灾害的发生发展过程、范围、强度及其社会、经济影响提供了科学依据。
研究表明,我国历史上过去1000年间出现过15次持续时间3年以上、干旱区域覆盖4个省份以上的严重干旱事件,其中12次出现在明朝建立(公元1368年)以后,11次发生在较冷的气候背景下。
明清以来持续时间最长、范围最广、灾情最重的一次干旱事件出现在明朝崇祯元年至十四年(公元1628~1641年),干旱范围涉及我国西北、华北、华中和华东的16个省市,受灾地区江河断流,泉井涸竭,禾苗干枯,颗粒无收;1640年,山西、河北、河南、浙江、安徽等省还相继发生蝗灾与瘟疫,人畜死亡不计其数。
清光绪二年至四年(公元1876~1878年)长江流域以北地区发生的特大旱灾是20世纪以前因灾死亡人数最多的一次,灾情遍及天津、河北、河南、山东、山西等13个省市,因灾死亡的人数多达1300多万人。根据故宫档案记载,1877年山西省无雨日连续200天以上的有14个县,无雨日在100~200天之间的有61县,山西水文总站估计该年全省年降水只有126毫米,相当于千年一遇的特枯年。
明万历十四至十八年(公元1585~1590年)的大范围持续干旱则是历史上干旱地域分布变化最大的一次,由前段北旱南涝最终转变为后段的北涝南旱格局。由各省逐年受旱成灾的县数统计可见,前段受旱最重的是河北、山西,后段受旱最重的是江苏、安徽和湖南,旱灾持续最久的则是河南。1589年达到极旱,各地河湖井泉干涸记录为近500年所未见。这次干旱事件还伴有大范围饥荒和瘟疫,疫区随大旱地区而转移,还有蝗灾发生。
20世纪我国最严重的干旱灾害则出现在1928~1929年(一般被称为民国十八年大旱),内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、河南、湖北、湖南、安徽、江苏、浙江等省区江河断流,塘湖干涸,井泉涸竭,田地龟裂;严重干旱所带来的饥荒、瘟疫和匪害的影响共造成甘肃、陕西、内蒙古、宁夏和青海等省区至少400万人死亡,灾民达到1.2亿,占当时中国总人口的30%。
严重干旱破坏巨大
我国历史上发生的严重干旱对社会和环境的破坏是非常巨大的。严重的干旱首先造成粮食大幅度减产,然后引发对社会、经济和环境造成极大破坏的次生灾害。粮食极度短缺可能造成经济崩溃;由于降水长期不足,地表水断流,地下水位大幅度下降,可能造成植被破坏,土质退化,进而引发蝗灾、瘟疫等灾害;并且随着灾害持续时间的延长,其影响范围和强度也会逐渐加大。
面对灾害的影响,人们在没有能力进行减灾的情况下,只有采取被动的方式或措施来应对冲击,如逃荒和暴动等,从而引发巨大的社会震荡,使严重干旱同一些重大的历史事件或社会变革发生这样或那样的联系。明朝末年崇祯年间的大旱之所以引人注目,除了干旱本身的危害较大之外,还与这次干旱所引起的饥荒、明末农民大起义以及明朝政权的灭亡有关。
严重干旱造成的饥荒和此起彼伏的灾民反抗运动也加速了清王朝垮台的历史进程。清光绪二十五年至二十七年(公元1899~1901年),我国北方发生特大旱灾,黄河断流,宁夏发生瘟疫,山西临县村村乞丐沿门,道路死尸遍野,严重干旱造成的大灾荒使饥民、流民通过各种形式参加义和团,反抗清政府的统治。
另一方面,农民起义也可能因为严重干旱灾害而失败。清咸丰六年至七年(公元1856~1857年),太平天国辖区下的长江中下游及淮河流域出现了大范围旱灾,涉及西起陕西、东至沿海、北起天津、南至江西和湖南北部的13个省;连年不断的旱灾、蝗灾等自然灾害直接导致了太平军的粮食危机,瘟疫的流行又夺去了许多太平军及辖区内人民的生命,这一切直接导致了太平军在一些战役中的失利,从而构成了太平天国革命失败的重要原因之一。
由上面的分析不难看出,我国历史上发生的严重干旱灾害具有范围广、时间长、变率大的特点,它往往从局部地区扩展到全流域甚至多个流域,范围多达十几个省市;持续时间有时可以长达十几年,而一般持续4年以上的旱灾往往经历了水源和粮食的极度消耗,一旦继续蔓延,将对社会造成极大的破坏;严重干旱在发展过程中旱涝格局也可能发生转变,如从北旱南涝转变为北涝南旱;由于自然生态系统之间存在着相互依存、相互制约的关系,干旱灾害常常可以产生连锁效应,如严重的干旱灾害往往伴随着瘟疫和蝗灾,形成灾害并发、续发的局面。清乾隆四十九年至五十一年(公元1784~1786年)黄河中下游和长江中下游地区发生了特大旱灾,1785年苏北、河南等地有蝗灾和瘟疫伴生,死者无数。这主要与蝗虫发生的气候条件密切相关,由于1784、1785年冬季温暖,有利于蝗虫卵越冬,而春季的干旱少雨极其有利于蝗虫卵的孵化,造成黄河下游以及黄淮、江淮飞蝗大爆发。
气候变暖背景下极端天气气候事件多发
不仅仅在我国,在全球更大范围内、尤其是在热带和副热带地区,自20世纪70年代以来也都发生了强度更大、持续时间更长的干旱。这是由于在全球气候变暖的背景下,一方面较高的温度会引起地表蒸发加大。另一方面降水也趋于集中,强降水事件增多,从而引发持续时间更长的干旱期。像这次,亚洲地区,包括东南亚地区、中南半岛的越南、缅甸等地,从2008年11月、12月开始降水都比较少,都属于比较干旱的地区。
除干旱以外,全球变暖背景下其他一些极端天气气候事件也出现了增多增强的趋势;预计未来全球气候还将继续变暖,干旱、高温、热浪和强降水事件的发生频率很可能会持续上升。从刚刚过去的2008年来看,虽然全球年平均气温没有超过历史上最高的1998年的纪录,但2008年仍然是自1850年有气象纪录以来最热的年份之一;2007、2008年北冰洋的冰盖范围降至自1979年有卫星观测记录以来的最低点,北极第一次变成一座孤岛。2008年世界上许多地方都出现了严重洪涝、干旱、暴风雪、高温热浪等极端天气,我国大部分地区也频繁出现各种极端天气气候灾害,如:2008年年初南方地区遭受历史罕见低温雨雪冰冻灾害;夏季珠江流域、长江中上游和淮河流域出现的强降水导致部分地区出现严重洪涝灾害;秋季南方地区出现1951年以来最强的秋雨;年初东北、华北等地发生严重冬春连旱,年末华北、黄淮等地出现严重秋冬连旱等。
不过,从历史上来看,严重的干旱更容易在较冷的气候背景下出现。前面我们已经谈到,我国历史上过去1000年间出现过的15次严重干旱事件中有11次发生在较冷的气候背景下,在较暖的气候背景下出现的极端干旱事件则较少,个别的例子如民国十八年大旱就发生在我国20世纪20~40年代的暖气候背景下,清乾隆四十九年至五十一年(公元1784~1786年)黄河中下游和长江中下游地区发生的特大旱灾也是在温暖时期背景下发生的典型严重干旱。
有研究表明,从过去千年来气候条件的冷暖干湿配置来看,一般来说寒冷与干燥相配置的时期较长,温暖和湿润的配置次之,而暖干作为从暖湿向冷干或从冷干向暖湿状态转变的过渡状态在时段上发生的次数最少而且在持续时间上也是最短的。
从未来的气候变化趋势来看,随着平均气温的进一步升高,我国大部分地区的降水量也会相应增加。但是,我们仍然会面临严重干旱的威胁,这是因为,一方面气温的升高会使地表水分的蒸发量增加,增加的降水量可能难以抵消蒸发所带来的负面影响;另一方面,降水事件的分布概率可能会出现变化,极端强降水和极端少降水的出现概率都有可能增加。也就是说,在总降水量增加的背景下并不能排除出现极端少降水的可能性。因此,我们应对未来有可能发生的重大灾害和极端气候异常事件有充分认识,提前做好应对准备。
[责任编辑 赵 菲]
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气象干旱及其预警信号
干旱是由于水分收、支或供、需不平衡所形成的水分短缺现象。我们通常所说的干旱是指由于气象因素等的随机性所产生的短期(几天~几个月)水分短缺现象。干旱一般分为气象干旱(降水偏少)、水文干旱(河道径流量偏少或地下水位偏低)、农业干旱(由于土壤水分偏少、土壤环境不良、大气蒸发能力过强等因素造成农作物缺水)等。其中,气象干旱是造成其他几种干旱的主要原因。干旱达到一定程度即可对社会、经济活动造成危害,亦被称为旱灾。
干旱预警信号分两级,分别以橙色和红色表示。干旱指标等级划分,以国家标准《气象干旱等级》(GB/T20481—2006)中的综合气象干旱指数为标准。
1.干旱橙色预警信号
标准:预计未来一周综合气象干旱指数达到重旱(气象干旱为25~50年一遇),或者某一县(区)有40%以上的农作物受旱。
2.干旱红色预警信号标准:预计未来一周综合气象干旱指数达到特旱(气象干旱为50年以上一遇),或者某一县(区)有60%以上的农作物受旱。
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干旱衍生的问题
干旱是我国影响区域最广、发生最频繁的气象灾害,除了危害作物生长、造成作物减产外,还对人们生活的方方面面造成潜在的影响。
1.粮食生产与粮食安全
此次严重干旱之所以备受重视,不仅因为其发生在冬小麦主产区,而且是发生在小麦生长发育和产量基础形成的关键时期,这对今年夏粮生产造成了严重威胁。
干旱不仅影响到小麦的正常生长发育,而且加重了病虫害的发生。
不过,这次的灾害性天气尚不会导致粮价快速攀升,更不会影响我国的粮食安全。
2.沙尘暴能有多严重
干旱也有诱发沙尘暴严重发生的可能性。沙尘暴的发生,主要与大气环流时间、沙尘源状况和路径植被状况有关。对我国来讲,沙尘天气主要发生在每年3~5月。
以现有的天气预测水平,还很难准确预测出3~5月的气流状况、干旱持续的时间以及今后的降水量。因此,我们还不能确定此次干旱会对沙尘暴的发生将产生何种具体影响。
不过,在目前,我国阿拉善高原以东的植被处于比较好的状态,内蒙古、新疆等主要沙源地,遭受的旱情也并非过于严重。但如果干旱范围扩大、干旱持续时间延长,将会影响到这些地区的植被发挥生态防护功能,对沙尘天气的抑制作用也会有所减弱。
3.森林火灾多发
干旱缺水极易引发火灾,比如澳大利亚东南部的大型林火造成100多人丧命,令人震惊。澳洲大火发生的根本原因之一在于气候变化、干旱天气改变了林火的性质、火势和燃烧的时间。
另一方面,持续大范围的干旱,也让我国森林面临着更大的火灾威胁。今年1月,我国森林火灾的发生次数上升了近5成,受害的森林面积增长了3成多。福建、贵州、四川、云南等地连续发生森林火灾。
4.感冒易发
干燥的天气容易带来病毒性感冒。目前不少地区气温迅速回暖,预计这种气温偏高的趋势还将维持,可能会使得各种疾病和流感易发。天气干燥加快人体内的水分蒸发,导致鼻黏膜干燥,而且干旱无雨使得悬浮在空气中的粉尘和颗粒增多。人们吸入的附着细菌的粉尘容易刺激呼吸道,引起感冒咳嗽、支气管炎和哮喘,以及肺炎等呼吸道疾病。