来源:气象局网站 发布时间:2013-8-25 15:13:16
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丁一汇详解今夏高温炙烤北涝南旱气候成因及特点
 
今年夏季,在我国天气的“舞台”上,高温成了最吸引眼球的“主角”,持续近两个月的高温热浪使我国南方大部分地区饱受炙烤,多地旱情严峻、河道断流、水库干涸。据国家防总办公室统计,截至8月22日,全国有8105万亩耕地受旱,有664万人、220万头大牲畜因旱饮水困难。
 
当季节转换,南方高温逐渐退出公众视野之时,东北地区的汛情又让人捏了把汗。嫩江、松花江和黑龙江干流水位持续超警戒水位,堤防长期高水位挡水,多地险情频发,防汛形势不容乐观。
 
极端天气频发,印象中的“北旱南涝”气候格局也悄然发生了改变,人们不禁要问,今年的天气到底怎么了?带着这些疑问,本报采访了中国工程院院士、现任中国气象局气候变化特别顾问的丁一汇研究员,详解为何今年夏天我国气候会如此异常。
 
极端高温来势汹汹令人措手不及
 
今年7月1日以来,我国南方多地出现了突破历史极值的极端高温热浪天气。据国家气候中心预测,从全国范围看,本次高温热浪将持续到8月底,待季节转换之后才可能完全消退。本次高温热浪过程呈现高温日数多、持续时间长、影响范围广、强度强、极端性突出等特点。
 
据国家气候中心资料显示,7月1日至8月14日,高温天气覆盖了我国江南、江淮、江汉、黄淮及重庆等地的19个省(区、市)。其中江南、江淮、江汉及重庆8省(市)平均高温日数达28.8天,较常年平均(13.5天)多出一倍以上,平均最高气温达35.6℃,均为1951年以来最多(高)。我国中东部地区有305个观测站日最高气温突破40℃,浙江新昌极端最高气温达44.1℃。有477站次日最高气温突破历史极值,为历史同期最多。一时间,“中国好烤箱”遍布各地,“烧烤模式”也成为了公众对此次极端高温天气的最好注解。
 
在7月份,我国有100个观测站出现极端高温事件,其中39个观测站达到或突破历史极值。而在8月1日至17日期间,这一数字分别达到了428个和172个。在7月,南方部分地区平均气温与历史同期相比偏高2℃至4℃,而8月1日至17日,南方部分地区平均气温比历史同期偏高达4℃至6℃。“据气候资料显示,我国夏季气温自1997年以来处于暖周期,表现为气候向极端化发展,即冬季冷事件更多、更强,夏季高温热浪事件更多、更强。”丁一汇介绍道。
 
海温变化是极端高温的气候主因
 
今夏高温如此之强,稍有气象学常识的人就会得出“由于副热带高压(以下简称副高)偏强并且位置偏西,导致副高控制范围内晴热少雨,进而形成南方高温天气”的结论。
 
“这种结论是天气学的解释,它只能说明短时间内高温天气的原因。如果要深究为什么高温持续时间长、强度强、范围广,就要考虑造成这种影响的天气系统持续的原因和气候背景。”丁一汇稍作停顿,“如果说西北太平洋副热带高压偏强,那为什么就在今年特别强呢?”
 
其实这一切,可以从海温的变化说起,或者说,是从“海洋与大气”的相互作用说起。
 
据观测资料显示,今年春节以来赤道太平洋东部和中部海面温度持续异常偏冷,厄尔尼诺年衰减并向拉尼娜年过渡。由于洋流的运动和偏东信风的作用,冷海水会向西扩散至西太平洋的东部地区。当较冷的海水由东向西流至副高外围时,就会与副高东侧边缘的东北风相遇。由于东风是偏冷且比较干燥的,这样就会使海洋表层海水被大量蒸发,进而使海温下降。当海温降低后,海洋表层空气难以受热膨胀上升,空气对流受到抑制,这样大气的密度会持续增加,高气压则因此不断增强并在原地维持,不会远离中国大陆向东撤退。另外由于前期春季和夏初印度洋一直维持暖水,这致使高层的高气压加强,并由该区盛行的西风向东输送,也有利于副高的加强西伸。这样西太平洋副高的东侧不断补充加强,西侧又有印度洋高气压的不断并入,于是副高就被锁定在我国南方地区,并且强度不断增强。再加上“海洋大陆(印尼)――南海”的暖海温使对流活动明显发展,也促使副高进一步加强北抬,因而呈现了稳定、持续且偏西、偏北的特点。“只要热带太平洋至印度洋‘东冷西暖’的海温形势不变,副高就会维持下去。所以海温的变化才是副高持续稳定的主因。”丁一汇总结道。
 
但仅考虑海洋的影响是不够的,还必须考虑北半球异常大气环流的作用,副高的偏强也和北极涛动呈正相位有关。由于北极地区通常受低气压系统支配,当北极涛动处于正位相时,冷空气被周围的高气压“困在”极地,难以向南扩展。由于在副热带中纬度地区冷空气活动较弱,因而不容易促使副高减弱和东退。“北极涛动处于正相位和赤道太平洋‘西暖东冷’叠加,都有利于副高稳定发展,这是导致今年夏季南方大范围高温热浪天气的主要原因,或特殊的原因。”丁一汇补充道,“另外从气候背景来看,1997年之后的近15年来,我国也一直处于高温热浪的高发时期,这正好对应于拉尼娜冷水事件的多发期。”
 
在我国南方地区饱受“炙烤”的同时,其他部分国家和地区也难以称得上“风调雨顺”。7月以来,欧洲部分地区温度都超过了35℃,平均气温比往年同期明显偏高,德国、意大利等国的最高气温直逼40℃。热浪还造成了部分地区的人员死亡。很多人不禁要问,我国和欧洲地区出现的高温热浪是否存在着某种联系呢?
 
“上面提到的北极涛动和赤道太平洋‘西暖东冷’,都是全球范围内的大气环流形势和海温变化情况,显然这种大尺度的系统不会仅仅影响我国。”丁一汇说道,“当我们从整个大气环流的角度看待高温区域的分布时,就能发现,不只我们一个国家受到大气环流的影响。越来越多的研究也表明,如果中国东部大范围地区出现高温热浪,那么一定与全球性的高温过程有关联。”
 
今年夏季,在中东到欧洲地区,在美国的西海岸等地,都出现了明显的高温天气,实际上,美洲、东亚、欧洲到中东这三个地区常常会同时出现高温热浪过程。“这种现象被我们称为‘遥相关’,指的是相隔一定距离的两地气候异常之间的联系。实际上反映了上游的异常天气可以通过高空强风速带(气象上称急流)传播到下游地区,相继出现一连串的天气现象和气候,因而中国的这次高温热浪是上面三个条件共同叠加和增强的结果,是一次比较复杂的海气相互作用过程。”丁一汇解释道。
 
“北涝南旱”言之过早
 
根据近年来的观测记录,我国雨带北移的现象比较明显。从2000年开始,主要的雨带就已经从华南和长江流域移到了淮河到黄河流域之间,有的年份可以到达华北,今年的雨带则到达了东北地区,所以在近十多年里,南涝北旱的格局确实正在逐渐发生改变。
 
但是回顾上个世纪五十年代到七十年代,我国气候格局呈现出的实际上是“北方多雨、长江少雨、华南多雨”的形势。目前雨带北移的现状只持续了十几年,而通常一个气候平均值要基于20年至30年的连续数据。现在还没有足够的时间来证明这种趋势的确定性和稳定性,所以还需要参考未来5年到10年的天气气候状况。不过丁一汇也坦言,根据目前国际上和中国气象局气候模式预测,未来几年雨带偏北的可能性依旧比较大。
 
不过,虽然雨带北移现象明显,但需要注意的是,目前的雨带主要还是集中在淮河和黄河流域,未来雨带能否继续北移,还需进一步的观察。“所以,目前还不能说我国夏季进入‘北涝南旱’的阶段,但是雨带北移是近10多年来的明显趋势。”丁一汇总结道。
 
雨带北移的利弊之辨
 
据了解,目前我国南水北调工程的东线和西线即将完成,预计每年可以通过这两条线路调取150亿吨至200亿吨水到北方。那么在雨带北移的气候背景下,南方是否还有充足的水分可以调往北方?
 
“虽然近两年来有北方降水明显增加、长江中下游地区降水减少,但总体说来,并不会影响我国降水‘南多北少’分布的气候特点。”丁一汇解进一步释道,“譬如长江流域年平均降水量达1100毫米以上,即使每年减少100毫米的降水,也仅占年平均降水量的9%左右。而北方地区即使参考降雨较多年份,也只会在年平均降水量上基础上(600毫米左右)增加70毫米降水,即降雨量增加的幅度能达到12%以上。但降水量的变化只是一个叠加在平均降水量上的变率,可以改善北方的供水状况,不会从根本上改变我国和北方的气候格局。南水北调后一个有利的条件是,能够有效减少北方地区地下水使用量,因此该工程的重大经济效应不会受到改变。”
 
既然雨带北移至一直“喊渴”的北方地区,那么是否这种变化带来的都是有利影响呢?丁一汇认为,由于雨带北移使北方暴雨风险显著增加,需“睁大眼睛”高度关注未来北方地区的防汛工作。
 
“如果真的出现‘南旱北涝’的气候格局,那么北方地区降水的气候背景就会发生改变,暴雨的重现期就会减少。过去50年一遇的降水,未来可能每10年就会发生一次。”丁一汇强调道,“我国在50年代和70年代属于‘南旱北涝’的气候格局,那时北方夏季几乎每隔一段时间就有一场暴雨,而这种暴雨造成的洪水往往是持续和剧烈的。譬如1963年8月海河特大洪水、1958年7月黄河中下游地区和1975年8月上旬河南地区由大范围暴雨引发的洪水。可见在‘南旱北涝’的气候格局下,北方地区暴雨发生的频次和强度都会明显增加,防汛形势则会持续严峻。”
 
“去年‘7·21’北京及周边地区出现的极端降水事件应该给我们敲响了警钟,在气候格局调整的阶段,暴雨出现的频率可能比过去要有所增加。至于会不会出现‘南旱北涝’,我觉得这也是一个信号,一个值得高度警惕的信号。”丁一汇认为。
 
 
 
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