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西北沙漠发洪水?这些问题更需警惕

2021-08-21 09:02

▲ 2020年9月,穿越塔克拉玛干沙漠的第三条沙漠公路沙基全线贯通。 (新华社 舒金培/图)

气候变化让“西北地区再回大唐盛世”话题一度火热。直观的观测数据似乎也佐证了一些观点。

然而气候变化真的能为西北地区带来更多益处么?实际上,以“暖湿化”为基础理解西北地区现在和未来生态的变化远远不够。气候变化正在推动一系列连锁反应,不确定性带来的挑战更应被关注。

本文首发于南方周末

文|袁媛 李朝 韦毅

塔克拉玛干大沙漠是中国最大的沙漠,几乎常年滴雨不下。通常情况下,即使在所谓的“雨季”,一天最多的降水也仅有2毫米。太阳的烘烤和超量的蒸发,使得这里成为世界少有的干极、热极之一。

然而2021年7月中旬,位于塔克拉玛干沙漠北部边缘的中国石化西北油田玉奇片区遭受了洪水袭击,油区道路多处被冲、电线杆倾斜,给油区生产和勘探工作带来巨大影响,近50辆勘探车辆、3万套设备被淹,淹水面积广达300多平方公里,大小相当于北京市丰台区。

天山季节性融雪与降雨的双重作用是此次事件的主要成因。 一般而言,6-7月是南疆雨季。2021年6月至7月中旬,新疆轮台县天山山脉迪娜尔山段普降大雨,策大雅铁热克巴扎乡累计降水量达32.6毫米。加之夏季天山融化的冰雪,叠加造成了淹没沙漠的洪水。

其实,近年来“沙漠洪水”事件并不罕见。从2002年7月塔克拉玛干沙漠北缘的阿克苏地区渭干河上游山区的连续暴雨与洪水爆发,到2012年7月的吐鲁番洪灾,再到2017年8月塔里木河洪水与沙漠东北部的巴音郭楞蒙古自治州塔河沿岸漫堤决口,塔克拉玛干沙漠及其周边地区已经屡次发生洪水灾害。

沙漠洪水的个案背后,更令人好奇和担忧的是,气候变化影响下,西北地区是否真的在暖湿化?这会带来危机还是机遇?

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暖湿化、暖干化同时存在,

西北气候难起质变

中国西北地区通常是指位于昆仑山-阿尔金山-祁连山和长城以北,大兴安岭、乌鞘岭以西的区域,包括新疆、宁夏、内蒙古西部和甘肃等地区。由于地处亚欧大陆腹地,来自海洋的潮湿气流难以深入,这里往往气候干旱,植被稀疏。

从气温和降水数据来看,过去60年间西北地区“变暖变湿”的趋势确实存在。1961年-2019年间,中国西北地区地表年均气温呈显著升高趋势,西北地区年升温速率为0.30℃/10年,是全球平均增温速率的近三倍。

与此同时,以往干旱的西北地区出现更多降水。在新疆,1961-2015年间102个气象站的气象数据表明,平均降水增加率为9毫米/10年。

已有研究统计发现,1950-2000年,阿克苏地区几乎每一年都有洪水发生。克孜勒苏自治州、喀什地区、和田地区及巴音郭楞自治州自1980年始,几乎每年都会遭遇洪水。所有地区自1980年始,暴雨型和升温型洪水发生次数都有明显增加。

新疆塔里木河流域5个地区(州)暴雨型(PT)、升温型(TT)、溃坝型(DT)洪水发生次数历年分布图。(《新疆塔河流域洪水量级、频率及峰现时间变化特征、成因及影响》(地理学报)/图)

伴随着“西北暖湿化”等话题再次成为公众讨论的焦点,关于气候变化“利大于弊”,西北地区“大漠变良田”,气候变化让“西北地区再回大唐盛世”话题也一度火热。直观的观测数据似乎也佐证了一些观点:西北地区一些干涸的内陆湖泊重现湖面,一些湖泊面积快速增加,部分西北地区的植被状态在改善,绿洲面积扩大。

然而气候变化真的能为西北地区带来更多益处么?实际上,以“暖湿化”为基础理解西北地区现在和未来生态的变化远远不够。在看似“繁荣兴盛”的表象之下,需要更理性地看待西北暖湿化的概念。

一方面,“变暖变湿”只是相对趋势,西北大部分地区仍属干旱半干旱气候类型。按照中国干湿气候分区,年降水量400mm-800mm的地区才被划入半湿润区,而目前西北大部分地区年降水量小于200mm。在可预期的时间内,西北地区不可能发生向温暖湿润的气候状态的质变。

甘肃省气象局总工程师张强曾撰文,由于西北地区西部气候变暖十分显著,且变暖程度还在不断加速,该地区无效蒸发将明显增加,降水增加的变湿效应会部分被无效蒸发增加所抵消,所以变湿程度会比想象的要小得多

另一方面,西北地区降水变化在时间上具有明显的年际波动性和不确定性,目前这种变湿趋势的持续时间和影响范围还需更多研究。

从空间上看,西北地区面积广袤,不同区域的气候特性也有明显差别,暖湿化和暖干化趋势可能同时发生。 根据2021年8月4日发布的《中国气候变化蓝皮书2021》,1961-2020年,青藏高原中北部、西北中部和西部年降水量呈明显的增加趋势,其中青藏高原中北部、新疆北部和西部降水增加趋势尤为显著。而西北地区东南部(西安、银川、兰州等地)年降水量则呈减少趋势。

1961-2020年中国年降水量变化速率分布,西北地区东南部(西安、兰州、银川等地)年降水量呈减少趋势。(中国气候变化蓝皮书2021/图)

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冰川融水量 “先增后减”的趋势

值得注意的是,除“暖湿化”以外,冰川融化也是导致西北一些地区水资源增多、湖泊“复活”、绿洲面积扩大的重要原因。

冰川对河川径流起到重要的补充和调节作用。在气候变化的影响下,冰川和积雪融化增加、融化时间延长,可直接导致江河径流和流量峰值的增加。从1950年代开始,以融雪径流为主要水源的塔里木河流域天然来水呈现明显增加的趋势。2005年以来,青海湖水位连续16年回升,累计上升3.47米。但冰川和积雪融化径流的增加并不可持续,不会使该地区水资源供给有实质性的增加。

长期来看,冰川融水量会出现“先增后减”的趋势。冰川覆盖率低、以小冰川为主的流域,冰川融水量的拐点已经出现;未来10-20年,如天山南坡的库车河和木扎特河、祁连山黑河和疏勒河以及青藏高原的长江源等也将出现拐点。当冰川消融越过拐点,将不再具备水资源调节的功能,一旦降水量减少,西北干旱区将会出现区域性的水资源短缺危机,加剧主要依赖冰川融水供水地区的干旱风险,甚至引发生态乃至社会经济危机。

天山乌鲁木齐河源1号冰川变化。(中国气候变化蓝皮书2021/图)

由此可见,仅用“暖湿化”这一简化的概念无法全面地描述西北地区正在发生的变化以及未来将面临的气候风险和潜在危机。

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“荒漠变良田”尚远,但危机就在眼前

尽管西北地区变湿变暖的趋势为生态环境和农业种植条件带来一定程度的改善,但在这些机会的背后,是气候变化正在推动一系列连锁反应,不确定性带来的挑战更应被关注。

2021年8月10日,政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的第六次评估报告第一工作组报告(AR6 WGⅠ)显示,极端天气气候事件的发生频次正在显著增加,特别是高温热浪和极端降水。在中国西北地区,特别是青藏高原及新疆所处的中东亚地区(Eastern Central Asia),极端强降水还可能带来泥石流,山体滑坡,洪涝等灾害。与此同时,这些地区的升温速率也远远高于全球平均。高温之下,原本稳定的冰川消融加速、结构失衡,由此带来的复合型灾害事件发生的几率上升。冰雪洪水、冰湖溃决、冰崩等灾害性事件频现。

对于气候变化高度敏感的西北地区而言,危机就在眼前。一个关键原因,就是西北地区本身的生态系统和基础设施的脆弱性高企,可能难以应对快速变化的气候条件。

在干旱半干旱区,如果以中国气象国家标准中对大雨和暴雨的数值规定作为衡量依据,达到大雨及以上程度的降水事件非常罕见。但在这些地区,稍大程度的降雨就会带来威胁,仅12.8毫米的降雨就曾在新疆引发山洪及泥石流等次生灾害。与此同时,中西部地区城市的人口规模较小,城市发展水平相对较低,其水利工程和防洪设施较为陈旧,城市基础设施的防洪标准也相对滞后。

2010年甘肃陇南遭遇暴雨袭击,并引发滑坡、泥石流等次生灾害,各县在灾后重建时拟将防洪标准由“20年一遇”提高到“50年一遇”。然而,仅仅10年后,陇南再次遭遇极端强降水,日降水量达到“百年一遇”,多个监测站录得超历史极值的降水量。显然,以历史经验为基准的城市内涝防治标准已经难以跟上气候变化的脚步。而系统性的城市防涝防汛工程建设成本高企,工程量大,周期长。单纯的依赖提高建设标准,也非可行的应对之策。

沙漠遭遇洪水之后,不能只一心期待“西北暖湿化,荒漠变良田”,理性、科学地正视气候变化带来的当前危机,积极为下一次极端事件做好准备,才更为紧迫。

来源:南方周末