江南水鄉(xiāng)竟然也會發(fā)生大旱，我國“南澇北旱”的格局正在改變，最快15天就會發(fā)生一場特殊的干旱災(zāi)害……

近年來，全球范圍內(nèi)的干旱事件頻發(fā)，其中，有一類發(fā)展迅速、預(yù)見期短、強度大、破壞性強的干旱——驟旱也愈加頻繁與強烈。

4月14日，南京信息工程大學(xué)水文與水資源工程學(xué)院袁星教授團隊在《科學(xué)》雜志刊發(fā)文章，指出在過去幾十年中，全球干旱正在經(jīng)歷由緩旱向驟旱的轉(zhuǎn)變，而這種轉(zhuǎn)變與人類活動引起的氣候變化顯著相關(guān)。未來，迅速暴發(fā)的驟旱將成為全球變暖背景下干旱的新常態(tài)。該文章被選為《科學(xué)》雜志同期亮點成果。

未來，在這個70%地表被水覆蓋的星球上，我們面對的干旱災(zāi)害風(fēng)險或?qū)⒃絹碓酱蟆?/p>

驟旱在濕潤地區(qū)更易出現(xiàn)

一般而言，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。

什么是驟旱?顧名思義，驟旱是指在異常高溫和降水極度虧缺的共同作用下，局地土壤濕度快速下降，在數(shù)周內(nèi)即發(fā)展至重度干旱的干旱事件。

驟旱在英文中被稱為“flash drought”，即如閃電般的干旱。由于突發(fā)性強、強度大，驟旱會快速降低陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳匯功能，導(dǎo)致湖泊等地表水體迅速干涸，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境和水資源安全。

“過去的研究發(fā)現(xiàn)，驟旱在全球不同地區(qū)有增加的趨勢。但由于氣候變化背景下緩慢發(fā)展的干旱也可能增加，全球干旱是否已向驟旱轉(zhuǎn)變尚不明朗。”袁星說。

為了揭示這一問題，研究團隊選取了1951—2014年間的數(shù)據(jù)，根據(jù)干旱暴發(fā)速度，將次季節(jié)尺度的干旱劃分為緩旱和驟旱，并利用驟旱比例的變化描述次季節(jié)干旱的轉(zhuǎn)變特征。結(jié)果顯示，全球次季節(jié)干旱暴發(fā)速度顯著加快，并存在由緩旱向驟旱轉(zhuǎn)變的情況。

研究發(fā)現(xiàn)，在聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會發(fā)布的《極端事件特別報告》(IPCC SREX)劃分的區(qū)域中，歷史上，全球約74%的陸地區(qū)域驟旱比例及干旱暴發(fā)速度均呈上升趨勢。尤其是在歐洲、北亞、非洲薩赫勒以及南美洲西海岸等地，伴隨著驟旱比例及干旱暴發(fā)速度的上升，這些地區(qū)驟旱風(fēng)險不斷加劇，正經(jīng)歷著由緩旱向驟旱的平穩(wěn)轉(zhuǎn)變。

此外，在全球大多數(shù)地區(qū)，次季節(jié)尺度干旱的發(fā)生速度均有所提高，為干旱轉(zhuǎn)變提供了可能。通過攻關(guān)，袁星團隊發(fā)展了一套識別驟旱的指標(biāo)體系和方法，并對中國和非洲等地區(qū)驟旱的成因、趨勢等進行了定量分析。

在濕潤地區(qū)，驟旱往往比緩旱發(fā)生得更頻繁。濕潤地區(qū)水汽充足，當(dāng)雨季少雨時，強烈的太陽輻射和高溫?zé)崂藭铀偎值膿p失;同時濕潤地區(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。

“人類活動引起的氣候變化對于干旱轉(zhuǎn)變的影響很顯著。” 袁星表示。

人類活動是引起氣候變化的主要原因之一。研究結(jié)果表明，全球范圍內(nèi)由緩旱向驟旱的轉(zhuǎn)變，與人為因素導(dǎo)致的氣候變化引起的蒸散發(fā)異常和降水短缺異常顯著加劇密切相關(guān)。

當(dāng)務(wù)之急是建立驟旱預(yù)測預(yù)報模式

在部分地區(qū)，驟旱也許將成為一種新常態(tài)。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。

袁星團隊的模型預(yù)估，到2100年，在全球持續(xù)升溫的影響下，驟旱將擴展至全球絕大多數(shù)陸地區(qū)域，并為科學(xué)研究帶來新的難題和挑戰(zhàn)。如在2013年長江中下游的驟旱事件中，植被從“碳匯”變成了“碳源”——植被排放的二氧化碳量超過了吸收量。

“驟旱發(fā)生得很快，給我們的響應(yīng)時間很短，難以及時應(yīng)對。且驟旱還可能引起熱浪、山火、電力短缺等，從而觸發(fā)復(fù)合極端事件，造成重大社會經(jīng)濟損失。”袁星說，例如，2012年美國中部大平原的特大驟旱就曾造成300多億美元的經(jīng)濟損失;2022年中國長江全流域的特大驟旱事件導(dǎo)致5000萬人受災(zāi)，直接經(jīng)濟損失500多億元，并引發(fā)了其他極端事件。

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

“我們最需要的是深入認識驟旱的成因并尋找其可預(yù)報性來源，解決相關(guān)問題，比如大氣季節(jié)內(nèi)振蕩和陸面—大氣相互作用過程如何影響驟旱暴發(fā)和演進過程?該影響機制是否受到海溫或海冰異常的調(diào)制?”袁星表示，“其次，需要研發(fā)能夠刻畫驟旱快速暴發(fā)過程及其影響的高分辨率陸面—生態(tài)—水文過程模型，并結(jié)合氣候預(yù)測模式以及人工智能方法發(fā)展適用于驟旱的精細化監(jiān)測預(yù)警技術(shù)，為應(yīng)對全球變暖背景下的干旱新常態(tài)提供更可靠的科學(xué)工具。”

袁星表示，當(dāng)務(wù)之急是開發(fā)出應(yīng)對驟旱的預(yù)測預(yù)報模式。