這一相關研究成果于近期發(fā)表在《自然-通訊》上。

“閃電”般的干旱，在相對濕潤地區(qū)更易出現(xiàn)

在全球氣候變化的影響下，干旱影響的區(qū)域正在悄悄發(fā)生改變，南美亞馬遜、美國中部大平原以及我國南方地區(qū)都有變干趨勢，中國原本濕潤的地區(qū)或?qū)㈩l發(fā)驟旱事件。

“一般來說，干旱是一種緩慢發(fā)展的氣候現(xiàn)象，需要數(shù)月甚至更長的時間才能達到強度和范圍上的最大值。”袁星介紹，在異常高溫和降水虧缺的共同作用下，通常會造成局地土壤濕度持續(xù)虧損、蒸散發(fā)增加，這種發(fā)生發(fā)展迅速、預見期短、強度大、破壞性強的干旱事件就是“驟旱”。

通過5年攻關，袁星及其合作者們發(fā)展了一套識別驟旱的指標體系和方法，并對中國和非洲等地區(qū)的驟旱成因、趨勢等進行了定量分析。相關成果多次發(fā)表在《自然》旗下刊物。

驟旱即如閃電般的干旱。“它發(fā)生的時間范圍界定在15-60天之內(nèi)，它最顯著的特征是發(fā)展迅速。”袁星說。由于突發(fā)性強、強度大，驟旱可能會對生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及生活用水造成難以估量的危害。例如2012年美國中部的驟旱就曾造成數(shù)十億美元的經(jīng)濟損失，2013年中國長江中下游驟旱，不僅導致多省市農(nóng)作物受災數(shù)千公頃，連飲用水供給都出現(xiàn)困難。此外，2015/16年非洲南部驟旱、2017年美國北部平原驟旱，以及2018年澳大利亞昆士蘭南部驟旱等都造成了巨大的經(jīng)濟損失和社會影響。

那么江蘇去年夏秋季節(jié)出現(xiàn)50多年一遇的強干旱事件是否屬于驟旱?“我們通過分析歐洲中心最新的土壤濕度資料，發(fā)現(xiàn)這次夏秋連旱很可能與春末發(fā)生在蘇南和皖南的驟旱有密切聯(lián)系。這類由驟旱觸發(fā)的季節(jié)強干旱事件往往影響巨大，也是最難預測的干旱。”袁星說，“從模型分析來看，未來江蘇部分地區(qū)發(fā)生驟旱的頻率有增加趨勢，但信號并不是很顯著，還需要進一步研究。”

通過模型計算，袁星及其合作者們預測，到本世紀中葉，貴州、廣西、廣東、浙江等南方濕潤地區(qū)的驟旱風險將增加40%，而在北方半干旱地區(qū)驟旱風險卻有所降低。綜合來看，未來中國的驟旱風險仍有顯著上升趨勢。

“南澇北旱”現(xiàn)象正在逐漸改變

為什么傳統(tǒng)濕潤、半濕潤地區(qū)的驟旱風險增高了，而干旱、半干旱地區(qū)的驟旱風險卻會降低?袁星介紹，中國東部大部分地區(qū)雨熱同期，高溫天氣往往出現(xiàn)在雨季。再加上濕潤半濕潤地區(qū)水汽充足，當雨季少雨時，高溫熱浪會加速水分的損失;同時較濕潤地區(qū)植被茂盛，缺水時植物也可以從深層土壤汲取水分，有利于蒸散發(fā)的增加，容易形成驟旱。

“中國驟旱更易出現(xiàn)在較濕潤地區(qū)，與全球氣候變化有很大的關系。”袁星解釋道，全球氣候變暖導致眾多水文氣象要素的變率增加，干旱、洪澇更易出現(xiàn)。同時，溫室氣體的增加改變了大氣外輻射的強度，一方面帶來更多的高溫熱浪，加速濕潤地區(qū)水分的蒸散發(fā);另一方面，外輻射的增強也改變了云的分布，季節(jié)性降雨變得愈發(fā)不穩(wěn)定，進而改變了傳統(tǒng)的區(qū)域降水分布。

“例如我們以前常說中國南澇北旱，但這種現(xiàn)象正在逐漸改變。”袁星說。根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第五次報告里的未來預估結果以及最新數(shù)據(jù)分析顯示，中國北方干旱地區(qū)將變得越來越濕潤，而南方濕潤地區(qū)卻會越來越干。“這與我們計算出的驟旱發(fā)生趨勢也是一致的，盡管南澇北旱的轉變也與氣候自然變率有密切關系。”袁星說。

“在氣候變化的大環(huán)境下，中國驟旱事件的增長趨勢是非常明顯的，它并不因為自然現(xiàn)象引起的短暫升溫放緩而改變。”袁星舉了個例子，在20世紀末一次強厄爾尼諾現(xiàn)象消失之后，全球平均氣溫上升有所減緩，但驟旱事件的上升趨勢卻增加了3倍，“這與年代際和年際尺度土壤濕度減少和蒸散發(fā)量增加密切相關”。

“人類活動對于驟旱的影響很顯著。”袁星的研究結果表明，其中77%歸因于溫室氣體排放引起的氣候變化，同時驟旱暴露度風險也將隨著人口的增長而提升。“說明人類活動引起的氣候變化既改變了傳統(tǒng)的干旱區(qū)域，也改變了干旱的特征。在部分地區(qū)驟旱也許將成為一種常態(tài)。”袁星說。

建立預測預報模式是當務之急

與一般干旱相比，驟旱對生產(chǎn)生活的影響可能更大。“驟旱發(fā)生得很快，給我們的響應時間很短，比較難以及時應對;而且驟旱往往發(fā)生在相對濕潤地區(qū)的夏季，此時這些地區(qū)的注意力更多放在防汛上，而會對驟旱缺乏準備。”袁星認為，除了對人類社會造成負面影響，驟旱情況下當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)也相對脆弱。

此外，對于一般干旱的監(jiān)測和預報已經(jīng)有比較成熟的模式，但目前全球還沒有一套模式可以準確地預測某次驟旱事件的發(fā)生。

袁星表示，目前實現(xiàn)對驟旱的實時預報仍有難度。10-30天的延伸期預報仍舊是世界性的難題，驟旱往往就發(fā)生在這個時間內(nèi)。因此對驟旱開展更加廣泛深入的研究，認識它的氣候動力學機制、定量評估驟旱對生態(tài)環(huán)境的影響，建立相應的早期預警系統(tǒng)，才能更好地開展驟旱防治。“高分辨率地球系統(tǒng)模式通過精細描述自然系統(tǒng)與人類社會的相互作用，能為人類有序適應驟旱等極端事件提供更先進的科學工具，需要加大研發(fā)力度。”袁星強調(diào)。

“當然，從根本上來說要節(jié)能減排。”袁星表示，人類活動對全球變暖的影響很大。只有減少碳排放，減緩全球變暖的趨勢，才能減少驟旱以及其他許多自然災害對人類社會的威脅。