每年的3月23日是世界氣象日,以紀念世界氣象組織公約于1950年3月23日正式生效。今年世界氣象日的主題是“氣候與水”。氣候是我們賴以生存的自然環(huán)境,水是人類社會生存發(fā)展的重要資源,兩者關系極為密切,相互影響。
圖片來源:世界氣象組織
工業(yè)革命以來,隨著人類活動加劇,大量溫室氣體的排放導致地球表面平均溫度不斷上升,對水資源和水環(huán)境帶來了諸多影響。例如,全球變暖導致冰川消融,大量淡水流入海洋,同時,海洋升溫使得海水膨脹,讓全球平均海平面年年上升。
全球變暖加速了水循環(huán)過程,不但改變了降雨模式,對蒸散、徑流等產生影響,而且加劇了諸如干旱和洪水等極端事件的發(fā)生幾率,影響水安全。
氣候
氣候是指一個地區(qū)在某段時間內所經歷過的天氣,是一段時間內天氣的平均或統(tǒng)計狀況,反映一個地區(qū)的冷、暖、干、濕等基本特征。表征冷、暖主要用溫度這個指標,而表征干、濕主要用降水這個指標,溫度和降水兩個要素構成了一個地方氣候最基礎的兩個方面。
由于自然的內部過程或外部力量,如太陽周期的調節(jié)、火山爆發(fā)、人為持續(xù)土地利用變化、化石燃料燃燒等的影響,氣候狀態(tài)也會發(fā)生變化,這種變化稱為氣候變化,通常持續(xù)幾十年甚至更長時間,可以通過其特性的平均值或變異性的變化來識別。
水
廣義上,與氣候相關的水不僅僅指降水,還包括以固態(tài)和氣態(tài)等形式存在于空中的水汽、云以及以固態(tài)和液態(tài)存在于陸地和海洋中的水,如:冰凍圈內處于自然凍結狀態(tài)的冰川、凍土、積雪,積極參與陸地水循環(huán)的徑流性水資源。
據估算,地球上的水總量約為13.8億立方公里,其中97.5%是海水,淡水只占2.5%,這里面絕大部分為極地冰雪冰川和地下水,適宜人類享用的僅為0.01%。全球淡水資源不僅短缺而且地區(qū)分布極不平衡,美洲水量最充裕,而非洲和西亞則嚴重缺水。
1、風調雨順靠氣候
氣候是我們賴以生存的自然環(huán)境,水是人類社會生存發(fā)展的重要資源。兩者關系極為密切,相互影響。一個地方水資源的重要來源就是降水,因而氣候在很大程度上決定了一個地方水資源稟賦。
水通過不同形態(tài)及轉換,比如降雨(降雪)、蒸發(fā)、徑流等,在地球氣候系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量循環(huán)中扮演了十分重要的角色,可以說水是溝通氣候系統(tǒng)不同圈層之間的重要橋梁和紐帶。
圖片來源:世界氣象組織
氣候和水與我們的生活息息相關,適宜的氣候和適量的水資源是生產生活的必要條件,即常常所說的風調雨順。
如果天氣氣候的變化范圍超過了正常波動的上限(或者下限),就會出現(xiàn)極端天氣氣候事件(又稱極端事件),極端事件的發(fā)生往往伴隨著較大的社會影響。以降水為例,降水過多會帶來暴雨洪澇,危及房屋、土地、農田甚至生命安全,而降水過少則會帶來干旱,影響作物生長甚至人畜飲水等。
2、全球變暖人之過
全球變暖是當前氣候變化的主要特征。根據世界氣象組織(WMO)發(fā)布的消息,2019年全球平均溫度比1850-1900年的平均值高出1.1攝氏度,是有記錄以來僅次于2016年的第二熱的一年。而近5年(2015-2019年)和近10年(2010-2019年)的平均氣溫都是有記錄以來最高的。而且,自20世紀80年代以來,每10年的氣溫都比上一個10年高,可謂節(jié)節(jié)攀升。
中國氣候同樣呈現(xiàn)出與全球一致的升溫趨勢,1951年以來,中國地表年平均氣溫每10年上升0.24攝氏度。
圖為1850-2019年全球平均溫度距平(相對于1850-1900年的平均值)圖片來源:英國氣象局
這種快速升溫的趨勢,與人類活動密切相關。人類活動主要通過影響大氣中溫室氣體濃度、氣溶膠含量以及土地利用等方式,導致氣候發(fā)生變化。其中,化石燃料(煤炭、石油、天然氣等)的燃燒向大氣中排放大量的二氧化碳,是最重要的影響因素。
自工業(yè)革命以來人類活動導致的全球氣候變暖,其影響程度已經超過了自然因素。由于大氣中溫室氣體濃度還在不斷增加,預計這種增溫的趨勢還將持續(xù)下去。
3、你的溫度改變了我
全球氣候變暖最為直接的影響就是與氣候關系極為密切的空中水汽含量的變化。氣溫的上升使得空氣中能夠容納更多的水汽,溫度每升高1攝氏度,空氣中將能多容納7%的水汽。
對于降水而言,氣候變暖會影響降水量。大量觀測數據表明,中高緯度地區(qū)和熱帶地區(qū)一般呈現(xiàn)出降水增加的趨勢,而副熱帶地區(qū)一般呈現(xiàn)出降水量下降的趨勢,這樣就出現(xiàn)了干的地方愈干、濕的地方愈濕的局面;另一方面,氣候變暖還會導致降水結構出現(xiàn)變化。
以中國為例,近50年來,中國年平均雨日總體呈下降趨勢,主要是小雨日數減少比較明顯(小雨日數減少13%),而暴雨日數不但沒有減少,反而呈現(xiàn)增加趨勢(增加了10%)。
雨日特別是小雨日數減少,這意味著干旱風險的增加,而暴雨日數的增加,就意味著短時強降水事件的頻率在增加,城市內澇等風險會增加。
每年夏季,許多城市因為強降水而導致“看海模式”,就是全球變暖背景下,與降水相關的極端事件增加的表現(xiàn)。
4、敏感的冰凍圈在縮小
對升溫最為敏感的是水資源的重要組成部分——冰凍圈。
圖片來源:世界氣象組織
受全球變暖的影響,全球許多區(qū)域的冰川持續(xù)退縮,高緯度地區(qū)和高海拔山區(qū)的多年凍土層變暖并不斷融化。
近20年來,格陵蘭冰蓋和南極冰蓋的冰儲量一直在減少;北極海冰范圍明顯縮小,1979年以來,平均每10年縮小3.5%~4.1%。
1971年以來全球山地冰川普遍退縮,平均每年減少的冰量接近2300億噸。
20世紀50年代以來,中國西部冰川總體呈萎縮態(tài)勢,年均面積縮小243.7平方千米,特別是進入20世紀80年代以來,中國西部大多數冰川處于快速退縮趨勢。
5、變幻了的水時空
全球變暖導致的降水和冰凍圈的變化,都使得水循環(huán)過程持續(xù)發(fā)生顯著的變化。其最直接的效應就是改變地表水資源狀況,包括水資源的數量、質量和時空分布。
以冰川退縮為例,短期來看,冰川退縮將使河流水量增加,但其洪峰流量的增加以及洪峰提前,亦會加大以冰川融水補給為主的河流或河段的不穩(wěn)定性。
如:三江源地區(qū)(位于青海省南部,長江、黃河、瀾滄江三大河流的發(fā)源地,被譽為“中華水塔”)主要水文站觀測的融雪徑流時間都有提前的趨勢,相對于20世紀50年代,分別提前了4~10天,內陸河塔里木河流域的和田河、葉爾羌河、阿克蘇河都呈現(xiàn)徑流增加的趨勢。
但這種增加并不可持續(xù),隨著冰川的持續(xù)退縮,冰川融水將銳減,以冰川融水補給為主的河流,特別是中小支流將面臨逐漸干涸的威脅,進而影響下游的徑流和水資源。
值得指出的是,人類活動(取用水的變化、植被的改變等)也會對河川徑流產生明顯的影響,這種影響往往與氣候變化的影響交織在一起,使河川徑流發(fā)生趨勢性變化或突變。
圖片來源:世界氣象組織
6、不堪承受的暖讓我變質
氣候變暖還會影響水質。
隨著氣溫的升高,河流、湖泊和水庫的水溫也會升高,這會導致水中溶解氧水平降低,因此對依賴氧氣生活的魚類、昆蟲、甲殼類動物和其他水生動物產生不利影響。
此外,隨著降水的增加,導致某些地區(qū)的徑流增加,特別是強降水的增加,會使得更多的污染物,比如農藥殘留、化肥等,被沖進溪流,溪流和河流會將污染輸送到下游或者湖泊、河口等地,從而使有害藻類和細菌得以生長繁殖,影響水質水環(huán)境。
7、你升我也長
氣候變暖還有一個顯著的影響就是帶來全球海平面的上升。這主要有兩方面原因:一是海洋變暖使得自身擴張,另一方面是冰川融化加劇導致海水增加。
海平面上升會給沿海地區(qū)經濟社會、基礎設施和生態(tài)系統(tǒng)等方面帶來巨大挑戰(zhàn);同時,海平面上升將海洋咸水推向淡水含水層,造成海岸侵蝕加劇、咸潮出現(xiàn)幾率增加,影響沿海地區(qū)的水安全。
海平面上升還會加重沿海地區(qū)臺風、風暴潮災害。
2017年,強臺風“天鴿”登陸珠海,登陸時又恰逢天文大潮。強風、暴雨疊加風暴潮,給珠海、香港、澳門等地區(qū)帶來重大破壞,經濟社會影響大、災害損失重。
8、關注氣候變化與水資源風險
在未來氣候持續(xù)變暖背景下,水資源系統(tǒng)結構將會繼續(xù)發(fā)生改變,區(qū)域可利用水資源數量可能進一步減少,水質進一步降低,旱澇災害更加頻繁,尤其是時空分配上會更加不均勻,進一步加重我國水資源的脆弱性,水資源供給、水資源利用等與淡水資源相關的風險會顯著增加,要密切關注氣候變化對水資源的影響,提高我國水安全的保障能力。
圖片來源:世界氣象組織
(文章來源:中國天氣網)