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水——沟通气候系统各圈层的重要桥梁和纽带

【字体:   2020-03-20 12:28:38   来源: 国家气候中心  

每年的3月23日是世界气象日,以纪念世界气象组织公约于1950年3月23日正式生效。今年世界气象日的主题是“气候与水”。气候是我们赖以生存的自然环境,水是人类社会生存发展的重要资源,两者关系极为密切,相互影响。

水——沟通气候系统各圈层的重要桥梁和纽带

图片来源:世界气象组织

工业革命以来,随着人类活动加剧,大量温室气体的排放导致地球表面平均温度不断上升,对水资源和水环境带来了诸多影响。例如,全球变暖导致冰川消融,大量淡水流入海洋,同时,海洋升温使得海水膨胀,让全球平均海平面年年上升。

全球变暖加速了水循环过程,不但改变了降雨模式,对蒸散、径流等产生影响,而且加剧了诸如干旱和洪水等极端事件的发生几率,影响水安全。

气候

气候是指一个地区在某段时间内所经历过的天气,是一段时间内天气的平均或统计状况,反映一个地区的冷、暖、干、湿等基本特征。表征冷、暖主要用温度这个指标,而表征干、湿主要用降水这个指标,温度和降水两个要素构成了一个地方气候最基础的两个方面。

由于自然的内部过程或外部力量,如太阳周期的调节、火山爆发、人为持续土地利用变化、化石燃料燃烧等的影响,气候状态也会发生变化,这种变化称为气候变化,通常持续几十年甚至更长时间,可以通过其特性的平均值或变异性的变化来识别。

广义上,与气候相关的水不仅仅指降水,还包括以固态和气态等形式存在于空中的水汽、云以及以固态和液态存在于陆地和海洋中的水,如:冰冻圈内处于自然冻结状态的冰川、冻土、积雪,积极参与陆地水循环的径流性水资源。

据估算,地球上的水总量约为13.8亿立方公里,其中97.5%是海水,淡水只占2.5%,这里面绝大部分为极地冰雪冰川和地下水,适宜人类享用的仅为0.01%。全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡,美洲水量最充裕,而非洲和西亚则严重缺水。

1、风调雨顺靠气候

气候是我们赖以生存的自然环境,水是人类社会生存发展的重要资源。两者关系极为密切,相互影响。一个地方水资源的重要来源就是降水,因而气候在很大程度上决定了一个地方水资源禀赋。

水通过不同形态及转换,比如降雨(降雪)、蒸发、径流等,在地球气候系统的物质循环和能量循环中扮演了十分重要的角色,可以说水是沟通气候系统不同圈层之间的重要桥梁和纽带。

水——沟通气候系统各圈层的重要桥梁和纽带

图片来源:世界气象组织

气候和水与我们的生活息息相关,适宜的气候和适量的水资源是生产生活的必要条件,即常常所说的风调雨顺。

如果天气气候的变化范围超过了正常波动的上限(或者下限),就会出现极端天气气候事件(又称极端事件),极端事件的发生往往伴随着较大的社会影响。以降水为例,降水过多会带来暴雨洪涝,危及房屋、土地、农田甚至生命安全,而降水过少则会带来干旱,影响作物生长甚至人畜饮水等。

2、全球变暖人之过

全球变暖是当前气候变化的主要特征。根据世界气象组织(WMO)发布的消息,2019年全球平均温度比1850-1900年的平均值高出1.1摄氏度,是有记录以来仅次于2016年的第二热的一年。而近5年(2015-2019年)和近10年(2010-2019年)的平均气温都是有记录以来最高的。而且,自20世纪80年代以来,每10年的气温都比上一个10年高,可谓节节攀升。

中国气候同样呈现出与全球一致的升温趋势,1951年以来,中国地表年平均气温每10年上升0.24摄氏度。

水——沟通气候系统各圈层的重要桥梁和纽带

图为1850-2019年全球平均温度距平(相对于1850-1900年的平均值) 图片来源:英国气象局

这种快速升温的趋势,与人类活动密切相关。人类活动主要通过影响大气中温室气体浓度、气溶胶含量以及土地利用等方式,导致气候发生变化。其中,化石燃料(煤炭、石油、天然气等)的燃烧向大气中排放大量的二氧化碳,是最重要的影响因素。

自工业革命以来人类活动导致的全球气候变暖,其影响程度已经超过了自然因素。由于大气中温室气体浓度还在不断增加,预计这种增温的趋势还将持续下去。

3、你的温度改变了我

全球气候变暖最为直接的影响就是与气候关系极为密切的空中水汽含量的变化。气温的上升使得空气中能够容纳更多的水汽,温度每升高1摄氏度,空气中将能多容纳7%的水汽。

对于降水而言,气候变暖会影响降水量。大量观测数据表明,中高纬度地区和热带地区一般呈现出降水增加的趋势,而副热带地区一般呈现出降水量下降的趋势,这样就出现了干的地方愈干、湿的地方愈湿的局面;另一方面,气候变暖还会导致降水结构出现变化。

以中国为例,近50年来,中国年平均雨日总体呈下降趋势,主要是小雨日数减少比较明显(小雨日数减少13%),而暴雨日数不但没有减少,反而呈现增加趋势(增加了10%)。

雨日特别是小雨日数减少,这意味着干旱风险的增加,而暴雨日数的增加,就意味着短时强降水事件的频率在增加,城市内涝等风险会增加。

每年夏季,许多城市因为强降水而导致“看海模式”,就是全球变暖背景下,与降水相关的极端事件增加的表现。

4、敏感的冰冻圈在缩小

对升温最为敏感的是水资源的重要组成部分——冰冻圈。

水——沟通气候系统各圈层的重要桥梁和纽带

图片来源:世界气象组织

受全球变暖的影响,全球许多区域的冰川持续退缩,高纬度地区和高海拔山区的多年冻土层变暖并不断融化。

近20年来,格陵兰冰盖和南极冰盖的冰储量一直在减少;北极海冰范围明显缩小,1979年以来,平均每10年缩小3.5%~4.1%。

1971年以来全球山地冰川普遍退缩,平均每年减少的冰量接近2300亿吨。

20世纪50年代以来,中国西部冰川总体呈萎缩态势,年均面积缩小243.7平方千米,特别是进入20世纪80年代以来,中国西部大多数冰川处于快速退缩趋势。

5、变幻了的水时空

全球变暖导致的降水和冰冻圈的变化,都使得水循环过程持续发生显著的变化。其最直接的效应就是改变地表水资源状况,包括水资源的数量、质量和时空分布。

以冰川退缩为例,短期来看,冰川退缩将使河流水量增加,但其洪峰流量的增加以及洪峰提前,亦会加大以冰川融水补给为主的河流或河段的不稳定性。

如:三江源地区(位于青海省南部,长江、黄河、澜沧江三大河流的发源地,被誉为“中华水塔”)主要水文站观测的融雪径流时间都有提前的趋势,相对于20世纪50年代,分别提前了4~10天,内陆河塔里木河流域的和田河、叶尔羌河、阿克苏河都呈现径流增加的趋势。

但这种增加并不可持续,随着冰川的持续退缩,冰川融水将锐减,以冰川融水补给为主的河流,特别是中小支流将面临逐渐干涸的威胁,进而影响下游的径流和水资源。

值得指出的是,人类活动(取用水的变化、植被的改变等)也会对河川径流产生明显的影响,这种影响往往与气候变化的影响交织在一起,使河川径流发生趋势性变化或突变。

水——沟通气候系统各圈层的重要桥梁和纽带

图片来源:世界气象组织

6、不堪承受的暖让我变质

气候变暖还会影响水质。

随着气温的升高,河流、湖泊和水库的水温也会升高,这会导致水中溶解氧水平降低,因此对依赖氧气生活的鱼类、昆虫、甲壳类动物和其他水生动物产生不利影响。

此外,随着降水的增加,导致某些地区的径流增加,特别是强降水的增加,会使得更多的污染物,比如农药残留、化肥等,被冲进溪流,溪流和河流会将污染输送到下游或者湖泊、河口等地,从而使有害藻类和细菌得以生长繁殖,影响水质水环境。

7、你升我也长

气候变暖还有一个显著的影响就是带来全球海平面的上升。这主要有两方面原因:一是海洋变暖使得自身扩张,另一方面是冰川融化加剧导致海水增加。

海平面上升会给沿海地区经济社会、基础设施和生态系统等方面带来巨大挑战;同时,海平面上升将海洋咸水推向淡水含水层,造成海岸侵蚀加剧、咸潮出现几率增加,影响沿海地区的水安全。

海平面上升还会加重沿海地区台风、风暴潮灾害。

2017年,强台风“天鸽”登陆珠海,登陆时又恰逢天文大潮。强风、暴雨叠加风暴潮,给珠海、香港、澳门等地区带来重大破坏,经济社会影响大、灾害损失重。

8、关注气候变化与水资源风险

在未来气候持续变暖背景下,水资源系统结构将会继续发生改变,区域可利用水资源数量可能进一步减少,水质进一步降低,旱涝灾害更加频繁,尤其是时空分配上会更加不均匀,进一步加重我国水资源的脆弱性,水资源供给、水资源利用等与淡水资源相关的风险会显著增加,要密切关注气候变化对水资源的影响,提高我国水安全的保障能力。

水——沟通气候系统各圈层的重要桥梁和纽带

图片来源:世界气象组织

作者: 12_anhui
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