“水汪汪”的雲南,為什麼正經曆嚴重乾旱?
2020年04月30日10:07

  來源:科學大院

  月亮出來亮汪汪/亮汪汪

  想起我的阿哥在深山

  哥像月亮天上走/天上走/哥啊哥啊哥啊

  山下小河淌水/清悠悠

  《小河淌水》是一首雲南民歌,悠揚的調子一下就把我們帶到了水聲潺潺的仙境雲南。蒼山洱海、麗江古城、元陽梯田……這彩雲之南似乎總是盈著些水汽,慢悠悠,濕漉漉,醉人心。

瀘沽湖風光(圖片來源:veer圖庫)
瀘沽湖風光(圖片來源:veer圖庫)

  的確,作為全國植物種類最多的省份,她河川縱橫,湖泊眾多,森林面積位居全國第三。

  然而,最近的新聞卻顯示:由於持續高溫,雲南正遭遇近10年最嚴重的乾旱。截至4月15日,已經造成147.79萬人飲水告急,100條河流斷流,農作物受旱面積達到了460萬畝。

  看到這兒,你可能會疑惑:水資源如此豐富的雲南,為什麼會幹旱呢?

  雲南:有時濕潤,有時乾枯

  為什麼我們說雲南水資源豐富呢?

  如果按照800mm年等降水量將中國分區,可以得到經青藏高原東南邊緣,折向秦嶺-淮河線的一條分界線,以南為濕潤地區,以北為半濕潤區。雲南全省多年平均降水量達到了1258毫米,水資源總量2222億立方米,自然屬於濕潤地區。

(圖片來源:中國國家地理)
(圖片來源:中國國家地理)

  但是對雲南來說,這種濕潤並非一年四季都能擁有。

  由於特殊的地理位置,我國呈現出顯著的季風氣候特點。季風,顧名思義,指季節性的風。冬季受大陸冷干氣流影響,寒冷乾燥;夏季受海洋暖濕氣流影響,溫暖多雨,西南季風和東南季風會分別送來印度洋與太平洋的濕熱“關懷”。而云南位於我國西南部,更臨近熱帶印度洋和孟加拉灣,使得夏季降水的主要水汽通道是西南季風水汽輸送。正是顯著的季風氣候決定了它乾濕季分明的特點。雨季(5-10月)降水量占全年的80%以上,易發洪澇;乾季(11-次年4月)僅占20%,易發冬春連旱。

影響我國季風示意圖(圖片來源:中國氣象報社)
影響我國季風示意圖(圖片來源:中國氣象報社)

  雲南的雨 為什麼我們留不下你?

  說到這裏,大家可能想問:既然雨季降水豐富,為什麼不存下在乾季用呢?

  這是因為正常情況下,雲南雖不缺雨,卻留不住雨。在雲南獨特的喀斯特地貌下,全省岩溶面積達11萬平方公里,正如“人往高處走,水往低處流”所說,這裏的降水大部分通過地下徑流悄悄離開,根本無法為乾季“續命”。

(雲南石林的喀斯特地貌,圖片來源:pixabay)
(雲南石林的喀斯特地貌,圖片來源:pixabay)

  同時,由於位於雲貴高原,山地面積占全省總面積的88.64%,雲南地勢崎嶇,北高南低。這種特殊的山地高原地形,極易形成“焚風效應”。

  夏季,西南季風帶著來自印度洋和孟灣的暖濕氣流一路高歌猛進,在遇到雲南西部那些近似南北走向的“攔路虎”山脈後,被迫抬升冷卻,水汽凝結成降雨落下,好不容易越過山脈後已經失了一路水,即使成功翻山越嶺,到了集中2/3人口的“壩子區(局部平原地區,僅占全省土地面積的6%)”,勢頭下滑的暖濕空氣已經被削弱了“呼風喚雨”的能力,變得干而熱。

  正是因為降雨分佈的極度不均,下的雖多能用的卻很少,面對“花城”里一雙雙渴望的目光,水汽也只能望“山”興歎了。

  而儲水小能手湖泊,多位於低海拔地區,想使這裏的水資源往高處走,本就是個極大(且貴)的挑戰。

  在季風氣候帶來的季節性乾旱與特殊的地形地貌的協同效應下,雲南的水猶如少吃又多動的減肥少年,迅速“消瘦”下來。

  正是因為“過不來”與“留不下”,“又濕又干”的雲南成了中國最容易出現乾旱的地區之一,有“十年九旱”的說法。

  大旱的罪魁禍首之一:厄爾尼諾

  今年的雲南的乾旱,普遍認為與氣候異常緊密相關。而說起氣候異常的原因,就不得不提到2019年的厄爾尼諾了。

  什麼是厄爾尼諾呢?當太平洋中部和東部的熱帶海洋的海水溫度異常持續地變暖,我們就認為發生了厄爾尼諾事件。

  我們知道,高溫與少雨是出現乾旱的直接原因。受到厄爾尼諾的影響,偏暖的中東太平洋使雄踞在此的副熱帶高壓偏南、偏西並偏強。冬春季從高緯南下的冷空氣勢力不敵副高,導致雲南境內氣溫普遍偏高。2019年3月以來,整個冬季全省平均氣溫較常年偏高4-5℃。雲南南部更是在今年2月就率先入夏。

(圖片來源:中國天氣微博)
(圖片來源:中國天氣微博)

  而水汽輸送是形成降水的先決條件之一。厄爾尼諾出現時,作為其影響東亞氣候關鍵橋樑的熱帶西北太平洋被異常高壓控製,產生的反氣旋環流阻止了來自孟加拉灣的水汽到達雲南,使之大量流向華南、東南沿海地區。同時,西太平洋偏冷會使低緯的大氣活動減弱,冷空氣勢力減弱,使得南支槽偏弱,槽前西南風也減弱。沒了風幫忙,水汽輸送通道自然受到影響,活力不再,為雲南提供的水汽自然也就減少了。

厄爾尼諾現象示意圖(圖片來源:搜狐網)
厄爾尼諾現象示意圖(圖片來源:搜狐網)

  同時,熱帶太平洋、印度洋的升溫引起的環流異常使得高原東部被下沉氣流所控製,這樣高層輻合低層輻散的配置,難以產生降水,也使得水汽“天女散花”般與雲南漸行漸遠。

  去年2月以來,雲南全省累計平均降水量915.5毫米,較常年同期偏少18.8%,列歷史同期第3少(數據來源雲南省氣象局)。

  正是長時間的氣溫偏高與降水明顯偏少,導致了今年這次嚴重乾旱的爆發。當然,筆者在此只是討論了定性的結果,究竟是什麼樣的物理機製導致了今年的大旱,相信未來會有更加細節性的研究。

  還有什麼異常氣候要為雲南的乾旱負責?

  厄爾尼諾確實在雲南的乾旱中扮演了重要角色。2009-2010年的那場特大幹旱有Modoki型厄爾尼諾( 即熱帶中太平洋增溫型)的“手筆”。2014-2016年的厄爾尼諾事件也導致了2015年雲南較為嚴重的初夏高溫乾旱。

  但這並不意味著厄爾尼諾要為雲南乾旱負全責。

  2006年的夏季乾旱主要是西太平洋副高加強和前冬青藏高原積雪減少影響。2012-2013 年的秋冬春季乾旱就是受拉尼娜事件影響。大氣物理研究所的王林副研究員及其合作者基於以往研究,總結了可能影響我國西南部乾旱的所有要素。熱帶西太平洋、孟加拉灣、中南半島和青藏高原東部等地區環流異常、水汽輸送通量散度異常、熱帶印度洋海表溫度異常以及北極濤動(AO) 異常等都在其列。

可能影響中國西南部地區乾旱形成的重要候選區示意圖。黃線代表中國的邊界,而紅色方框表示中國西南部地區。TNWP代表熱帶西北太平洋,ENSO、WPSH和AO代表厄爾尼諾-南方濤動、西太平洋副熱帶高壓和北極振盪。(圖片來源:參考文獻2)
可能影響中國西南部地區乾旱形成的重要候選區示意圖。黃線代表中國的邊界,而紅色方框表示中國西南部地區。TNWP代表熱帶西北太平洋,ENSO、WPSH和AO代表厄爾尼諾-南方濤動、西太平洋副熱帶高壓和北極振盪。(圖片來源:參考文獻2)

  由於海陸之間複雜的相互作用,他們之間不會是簡單的“1+1=2“的推導模式。基於強非線性的存在,海洋和相關大氣環流的耦合對雲南乾旱反饋研究還有很大的不確定性。因此,雖然人們對於雲南乾旱不同時間尺度下的變率有了清晰的瞭解,但對其可能的影響機製並沒有定論,仍需進一步研究。

如果將線性比作一條直線,非線性就像這團線,知道開始和結果,卻很難說清楚中間發生了什麼(圖片來源:dreamstime)
如果將線性比作一條直線,非線性就像這團線,知道開始和結果,卻很難說清楚中間發生了什麼(圖片來源:dreamstime)

  除了氣候,還有誰要背鍋?

  造成雲南乾旱的,並非只有氣候。優質森林的減少也難辭其咎。(請戳:什麼導致森林大面積死亡,你會發現一個真·惡性循環)

  植被覆蓋特有的水土保持功能在陸氣相互作用中扮演著重要角色,對降水具有反饋作用。

  雲南早期廣泛的經濟作業導致了省內植被退化、森林砍伐、土壤侵蝕和水資源的過度消耗。近年來,在全省的努力下,雲南植被覆蓋度呈好轉趨勢,即將實現從1975年的24.9%到2020年達60%(預期)的飛躍。

雲南省2001-2016年植被覆蓋度變化趨勢,紅色系代表減少,綠色系代表增加(圖片來源:參考文獻10)
雲南省2001-2016年植被覆蓋度變化趨勢,紅色系代表減少,綠色系代表增加(圖片來源:參考文獻10)

  然而,由於林分結構不合理、人工林比重大以及近熟林多等因素,這裏的森林資源質量並不高。為了經濟發展,自然保護區內毀林種茶,破壞生態的情況時有發生,還存在用經濟林替代森林的情況。研究發現,西雙版納橡膠種植的急劇擴張,加速了土壤酸化,這會導致熱帶雨林面積大幅度減少,水源涵養能力下降等一系列生態問題,“綠色沙漠”的蔓延必定對周圍生態帶來重大威脅。

1980與2016年1980與2016年西雙版納熱帶雨林植被覆蓋率的變化(圖片來源:大地量子)
1980與2016年1980與2016年西雙版納熱帶雨林植被覆蓋率的變化(圖片來源:大地量子)

  此外,雲南周邊國家或地區(如泰國、老撾等)的森林破壞,會使得雲南夏季風水汽來源途中的“歇腳處”受損,進一步造成雲南乾旱。

  沒有原始森林產出水汽凝結核,留住水汽涵養水源,失去了森林式降水的雲南只能靠“老天賞飯”了。

  雲南苦旱久矣 未來會變好麼?

  如前文所述,2020並非雲南乾旱的開端。

  近十年來,乾旱每年都會造訪雲南。在去年5月,中國天氣就指出,2019年以來,雲南天氣氣候呈現兩個特點:一是冬春季、初夏氣溫持續偏高;二是初夏降水顯著偏少,乾旱突出。全省(以60%的站點為標誌)進入雨季的日期出現在6月24日,較常年推遲29天,創歷史最晚紀錄。

  雨季降水偏少,2019年的乾旱尚難以緩解,雲南水庫存一直被消耗,致使乾旱不利影響“悄悄”增長。到了2020年,春季農業生產用水急劇增加,降水顯著減少,水資源自然“紛紛告急”。

2020年4月20日乾旱綜合檢測結果(圖片來源:中國氣候中心)
2020年4月20日乾旱綜合檢測結果(圖片來源:中國氣候中心)

  好消息是,4月25日起雲南地區降水開始顯著增多。但是春季本就是乾季,即使有短時大範圍強降雨天氣出現,雲南的旱情仍很難在短期內得到較好的控製,乾旱可能會向深層次發展,並持續到初夏雨季開始前。

  王林副研究員及合作者基於CMIP5框架評估了我國西南部乾旱的潛在未來變化,認為該地的乾旱風險幾乎是全國其他地區的兩倍。不過,研究也指出,目前的氣候模型無法同時捕捉海溫異常和環流異常的位置和強度,因此很難建立有效的預測方法,預測結果可能並不準確。

  儘管氣候難以捉摸,氣象界也沒有停止研究的步伐。但我們可以確定的是,只有堅持加強基礎設施建設,改善降水時空分佈極度不均帶來的部分地區水資源嚴重匱乏,提高水資源的開發利用率,減少石漠化土地面積,才能減緩重旱的威脅。

  同時不斷強化森林資源保護管理,堅持生態發展優先,將荒林變綠林,雲南才能在未來留住水。只有儘早預測並檢測到乾旱的出現,才能更及時有效地採取防救措施。

  在全球變暖的大背景下,像雲南乾旱這樣的局地極端異常氣候事件不是第一個,也不會是最後一個。氣候能參與造就美麗的“彩雲之南”,也能重創她秀美的山川。氣候研究為我們解釋了雲南為什麼變干,卻無法回答什麼時候才能停止變干。希望通過學者與廣大民眾的共同努力,一個不再“極端”的地球能早日再現。

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