帕米尔高原|2021年7月 图片：付云飞
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最近，有一种观点认为，变暖，海平面上升和降水线向北移动对包括中国在内的许多大陆国家都是有益和无害的。随着7月底，"塔克拉玛干沙漠洪涝"登上热搜，不少网友甚至发布了"西北水草恢复、江南沙漠拥堵、中国回归汉唐"的感觉。
为什么一直干燥多雨的新疆南部会下大雨？这是否表明中国西北地区正在经历温暖的加湿？如果是这样，沙漠会成为绿洲吗？生态环境会逆转吗？
《知识分子》专访新疆气象局总预报员张俊兰、中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所研究员何青、中国科学院大气物理研究所研究员周天军、中国科学院新疆生态地理研究所研究员陈亚宁， 甘肃省气象局沙漠与绿洲生态国家重点实验室主任、中国气象局干旱、气候变化与减灾重点开放实验室主任张强，从科学研究的角度向社会公众解读上述问题。
面试|冯伟
写作|冯伟
|陈晓学
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为什么沙漠里有洪水？
知识分子：今年7月中下旬，南疆沙漠地区部分地区发生洪灾。为什么会发生这种情况？
张俊兰：新疆沙漠发生洪涝有三个原因，一个是新疆南部山区强降水和暴雨引发的山洪暴发，二是由于升温、持续高温融化山雪（冰），三是上游山地暴雨融雪（冰）混合洪水。由此可见，沙漠洪水不仅仅是由沙漠地区的局部降水造成的。
知识分子：从降水的角度来看，今年南疆整体有什么特点？
张俊兰：今年南疆的天气和气候比较异常，极端降水事件时有发生。
3-7月，极端暴雨的频率和强度达到近五年来的新高，极端降水天气呈现出早发、频发、强度大的特点，至今已发生暴雨5次，其中4次达到极端暴雨水平，多地降水量超过历史极端。
其中，3月30日，泸州霸州北部两个台站破纪录的日降水量分别达到62.4毫米和61.1毫米。两个台站Lili和Kurle打破了春季的最大日降雨量，分别达到43.4毫米和24.2毫米。在这场大雨中，霸州、河朔、库勒、丽丽、阮五个国家气象站的降水量比同期高出15~40倍，这是3月份同期历史上的第一次。4月2日，白城创下全年最大日降雪量，全县积雪深度超过20厘米，新雪深度40厘米。
5月14日，荒漠腹地塔站日降水量为34.0毫米，为全年最大日降水量，相当于该站年平均降水量的1.4倍。
6月16日（20：00-16、15日20：00），洛浦县、墨玉县、和田市禾田区日降水量分别达到74.1毫米和59.6毫米和56.0毫米，打破了日降水的历史极端，并超过其年平均降水量，其中，洛浦县的日降水量是站年平均降水量的1.7倍。
7月18日至22日，在天山南竹县北部山区至阿克苏地区北部前线，累计降雨量107.3毫米，日最大降雨量78.5毫米，时降雨量最大50.9毫米，全部达到大雨水平。
7月18日至22日，在天山南麓县北部山区至阿克苏地区北部前线，累计降雨量107.3毫米，日最大降雨量78.5毫米，最大小时降雨量50.9毫米，全部达到|向受访者提供地图
知识分子：7月中下旬，南疆大雨几乎与郑州大雨同期发生，两者之间的气象联系是什么？
张俊兰：影响郑州大雨的主要大气环流系统包括西北太平洋亚热带高压的位置、北风、台风"烟花"和"查帕卡"水蒸气的运输，以及局部地形的锚定。
几乎与郑州7月18-22日大雨同时，天山西段，主要大气环流系统是高海拔100hPa南亚高压从"东高西低"到"同质双体船"分布，青藏高压发展明显。当南亚高压"东高西低"时，阿拉伯海气沿伊朗高压东风底部先向西，再向北折返，再向东进入南部边界;
关于南疆暴雨与郑州暴雨的联系，我们注意到，两者几乎同时发生，除了高海拔西风带系统的影响外，还有北印度洋天气系统的参与，但具体过程还有待研究。
张俊兰，新疆气象局总预报员，|向受访者提供地图
哪些因素会影响沙漠地区的降水？
知识分子：干旱是对新疆的普遍理解。今年的洪水是特别的，还是最近有趋势？
何青：极端暴雨事件发生的频率是近10年来南疆气候的显著特征，占南疆气象灾害的36%。新疆南部的暴雨的特点是强而持续的增加。
例如，2019年6月24日至28日，新疆南部干旱地区连续四天大雨极为罕见，28个气象站观测到琶洲市25号县和最后一个县的大雨，创纪录的降雨量为48.7毫米（26毫米），皮山县Takek Akershaw站的降雨量最大小时数为48.7毫米（ 达到30.9毫米。
2020年4月17日至24日，喀什共发生17场暴雨和3场暴雨，其中金沙县克孜勒乡5个村庄的169.5毫米，5小时内103.0毫米。
中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所研究员何青|向受访者提供地图
知识分子：降水量增加的主要原因是什么？
何清：一是全球变暖背景，二是影响南疆天气的大尺度环流形势，水汽的输送和聚集机制发生了变化，使干旱的南部边境越来越潮湿，降水越来越多。
周天军：简单地说，影响气候异常的因素主要有两种。一个是自然因素，包括太阳辐照度的变化、火山气溶胶的影响和气候系统内的自然振荡，特别是在海洋中，另一个是人为因素，主要包括人为温室气体和气溶胶排放，以及土地利用的变化。在较长的时间尺度上，自然阴影和人为因素都会对西北气候产生影响。
但就近几十年来西北地区的暖湿度而言，研究表明，观测到的降水变化受到两个过程的影响。一是热处理过程中，随着全球变暖，大气持水能力增强，有利于降水增加，气象探测站数据观察到，新疆大气降水相对增加可达到5%/10年;
研究表明，决定新疆地区湿润和中亚北部干燥的主要大气环流类型是亚热带西风急流的南移和强度。基于气候模型的归因模拟研究表明，西风急流位置向南移动是全球变暖的结果，而强度的减弱受人为气溶胶排放增加的影响，即人类活动对大气环流变化有显著影响，从而影响中亚降水， 包括新疆。
以上研究工作主要针对平均降水量的增加。极端降水，如今年南疆的暴雨，是否受到人类活动的影响还有待观察。气候变化研究中的"事件归因"是人类活动的影响是否会改变这种特定破纪录的极端天气事件概率的答案。这些研究需要足够长的高质量观测，并且对气候模式的性能要求很高。
1961-2010年西北地区夏季降水气候分布（左柱，毫米/日）及其趋势（右柱，毫米/日/每50年一次）
第一排：来自99个气象站的观测;
在气候平均图中，只有18%的天文台夏季平均降水量超过2毫米/天，大约65%的观测站夏季平均降水量|小于1毫米/天;照片：文学
知识分子：关于洪水形成的第二个因素，季节性高山融雪（冰）的观察会发生什么？
张俊兰：南北新疆融雪涝灾害差异有显著差异，北疆融雪洪涝灾害占全境的75%，春汛主季，南疆夏季主要汛期，融雪（冰）洪涝主要出现在帕米尔高原、昆仑山北坡和天山西部， 3月和7月是新疆北部融雪和南疆融雪（冰）的高发地。
近年来，对山地融雪变化的卫星遥感进行了分阶段的监测，目前还没有关于山区积雪量显著增加和长期维护的报道。具体而言，融雪变化与特定降水和高温天气过程有关——当出现大规模降水过程时，山区积雪量会明显增加，当夏季受到南部边境高温的打击时，山区的积雪会融化，积雪面积会减少。
知识分子：这些极端事件对基础设施构成了哪些挑战？
何庆：暴雨引发的山洪暴发对道路交通和水利设施构成严重威胁。
2018年，哈密7.31特大风暴中心将有105.4-115.5毫米的降水量，28人将遇难，8700多所房屋和农田、公路、铁路、电力和通讯设施将受损，仅月沟水库就损失1.7亿元，其他经济损失7.96亿元。
2021年7月28日至29日，强降水覆盖冰雪融化水引发泥石流，导致喀什地区奥伊盖兹至白沙湖风景区前线发生三次山体滑坡，中巴公路停运。
目前，极端天气引发的风险已成为天气预报和预警的重要组成部分，并被整合到应急运行系统中。未来，极端天气及其衍生灾害是区域发展规划中必须考虑的关键问题，在特定地区，北部边境应重点防范春季伊利县中低山季融雪型洪涝，而南疆地区应密切关注夏季高寒冰湖崩塌型和降雪， 冰川融化型两种融化雪（冰）型洪水。
2013年6月16-17日，南疆克平、文州大雨|向受访者提供地图
"西北变暖和加湿"是怎么回事？
知识分子：近日，互联网热议"西北暖湿"及其影响，就南疆、新疆和西北地区而言，气象条件的总体趋势如何？
周天军：这不是一个全新的话语。早在2002年，中国现代冰川研究的先驱石亚峰先生就与中国科学院和中国气象局共同组织了西北气候从"暖干到暖湿"过渡的评估。
当时，通过大量的调查研究，中国学者发现，从1987年开始，西北气候区出现了强烈的气候变化信号——从1950年代到1980年代末，中国西部气温波动，上升趋势不明显;其中，新疆北部是变暖最明显的地区之一。
另一方面，气候的湿度增加。例如，经过30多年的水位下降，1987年至2000年间，天山中部博斯滕湖的水位上升了3.5米。2002年8月，湖面海拔1049.26米，超过1958年（1958年）以来的最高水平，湖区面积扩大到1000多平方公里。
根据新疆气候中心最新监测数据，1961年至2019年新疆平均气温四季呈显著上升趋势，年平均气温每10年上升0.30摄氏度。冬季变暖趋势最为明显，每10年平均增加0.38°C，春秋平均每10年增加0.32°C和0.30°C，夏季变暖速度最低，平均每10年增加0.23°C。
在降水量方面，总体趋势正在增加，其中夏季最为显着，中心值每10年增加2.5%至3.5%。然而，自21世纪初以来，稳步变化和增加的趋势并不像前一时期那么明显。强降水事件显著增加，暴雨天数每10年增加12%，暴雨量每10年增加约13%。
也就是说，西北地区变暖和潮湿的趋势确实是一个不争的事实，尽管降水总量仍然非常有限。
图2：标准化区域平均降水时间序列（黑线：网格观测值，黑点线：台站数据，红线：再分析数据），中国西北99个台站夏季平均降水量为0.713毫米/天，1961-2010年夏季降水量增加趋势为0.025毫米/天/每10年。
图a：西北（35-50 N，74-96E）区域的平均结果;图 b：西北地区（西北地区：35-50 N，74-96E）|的平均结果照片：文学
知识分子：既然"西北变暖"得到了气象观测的支持，它会改变该地区的整体气候格局吗？
周天军：包括新疆在内的中国西北地区温暖潮湿的背景较大，不是局部现象，观测数据显示，降水增加的面积可以延伸到中亚东部，而中亚北部的哈萨克斯坦则有明显的干旱趋势。需要强调的是，虽然包括新疆在内的西北地区的降水量近几十年来一直在增加，但新疆干旱气候的格局不会因为气候降水量低而改变，平均每年只有50-70毫米。
中亚夏季降水的长期趋势（单位：毫米/月/每10年一次）|照片：文学
何清：新疆干湿变化特征仍存在次区域差异。新疆西北部的塔城、阿尔泰地区、南疆西部和帕米尔高原主要以连续加湿为特征。1997年后，由于温度升高，潜在的蒸汽量增加，导致70%以上的地点出现干燥趋势。
张强：首先，当前西北地区气候湿度趋势对该地区气候的改变程度不为过，目前，包括新疆在内的西北西部地区降水量平均每年仅增加10毫米左右，西北地区累计降水量30多年来均不超过35毫米。
其次，由于西北西部地区变暖非常显著，而且变暖程度仍在加快，这将导致该地区的无效蒸发明显增加，降水增加相当一部分的润湿效应，将被无效蒸发增加所抵消，因此实际加湿程度将比我们想象的要小得多。
同时，气温上升可导致高山冰川和积雪融化速度更快，从而将一些固体水资源转化为液态水资源，导致该区域蒸发量增加，这可能有助于降水增加的趋势，但可能不会导致该区域水资源的大幅增加， 但可能会减少。
第三，西北降水趋势的空间差异很大，西北东部降水量不断减少，直到上个世纪，只有最近十年波动性才有所增加，而现在只有超过低谷（1990年代），与1970年代至1980年代基本相同， 它与西部地区近30年降水增加趋势属于不同的时间尺度和不同的形成机制。从年际或较长尺度来看，西部地区西部和东部的降水变化呈现相反的变化趋势，具有一定的"跷跷板"效应。前者温暖潮湿，而后者可能温暖干燥。
此外，我国西北地区的降水变化具有明显的波动性和不确定性，即使在变暖和湿度的趋势下，雨量和干旱年份或寒冷年份也会减少，目前的湿度趋势可以持续多长时间，在多大程度上，很难确定。
甘肃省气象局总工程师、中国气象局干旱、气候变化与减灾重点实验室主任张强|向受访者提供地图
知识分子：从对当地植被的影响来看，变暖和潮湿的趋势是否意味着沙漠成为绿洲，西北干旱地区将成为"河南塞满"？
陈亚宁：西北干旱区降水量小幅增加，很难改变西北荒漠景观格局和干旱缺水现象。这是因为降水的轻微增加很难抵消变暖和蒸发的负面影响。
自1998年以来，西北干旱地区经历了"跳跃"变暖，过去35年平均气温为0.93-1.11oC，并且一直在经历高振荡。温度的升高增加了蒸发能力，降水的增加不足以补偿温度升高和蒸发造成的水分损失。
而且，虽然西北地区降水量有所增加，但降水天数并未明显增加，降水量的增加很大程度上是由于降水强度或暴雨强度的增加。极端降水概率的增加将加剧气候灾害，增加中国西北地区干旱和局部暴雨洪水灾害的风险。
我们最新的研究分析结果表明，以新疆为主体的西北干旱地区，自2000年左右以来一直向干旱发展，荒漠地区的自然植被呈现明显的退化趋势。
随着温度和蒸发能力的增加，土壤水分消散增加，一些浅根系和耐旱性差的植物死亡。1998年，物种数量减少，植被覆盖减少，植被指数反转，从增加到减少，草原出现灌木丛，生态问题突出。
中亚在干湿之间显示出相同的变化模式。自2000年以来，帕米尔干旱指数呈明显下降趋势，约65%的区域干旱加剧，中亚北部、哈萨克斯坦，特别是该区域。
值得一提的是，春季天气在中国西北部和中亚的干旱地区很常见。春季天气可能打破季节间地气水换热过程的动态平衡，导致植被蒸散增加，加速地表土壤水分流失。同时，早春天气可能在气候的跨季中起到反馈作用，导致夏季土壤干旱加剧，通过改变地表能量平衡，促进近地表变暖，导致夏季热浪事件的频率和强度增加。
中国科学院新疆生态与地理研究所研究员、荒漠与绿洲生态国家重点实验室主任陈亚宁|向受访者提供地图
沙漠地区河流"复活"的原因是什么？
知识分子：沙漠地区的自然植被呈现出明显的退化趋势，那么一些湖泊"复活"和生态系统改善的观察是什么原因呢？
陈亚宁：近日，一些下游江湖"死灰复燃"，主要是由于近20年来人工生态输水造成的，并不是由于"当地气候变化、降水增加、河南沙漠拥堵"而被很多媒体文章夸大了。
例如，在塔里木河下游，到2020年，塔里木河流域管理局已经向塔里木河下游进行了21次生态水调，累计供水量为84.45亿立方米。泰特马湖-泰特马湖"死而复生"，地表水体面积455.27平方公里 河流流经600多公里，沿河自然植被面积增加181平方公里，塔里木河中部的胡扬林三大重点保护区（沙峨、罗塔、巴丘）通过生态补水得到一定程度的改善。
知识分子：全球变暖导致了全球极端天气，比如暴雨的增加，为什么西北地区的应对措施特别敏感？
张俊兰：气候敏感和生态脆弱地区对极端天气事件特别敏感。新疆属干旱气候，南疆较为干旱，平原地区年平均降水量50-70毫米，生态环境脆弱。在过去的几十年里，随着全球变暖，干旱地区的变暖幅度高于潮湿地区，大气降水量可以相应增加，中国西北地区水蒸气含量的迅速增加为大雨提供了有利条件。
近年来，发生极端降水事件的概率显著增加，暴雨频发。南疆对暴雨等极端天气特别敏感，是南疆长期干旱，雨量少，生态环境脆弱，自20世纪50年代建站以来，主要是为了防止风尘危害，但近年来气象数据显示，气候正在变暖和潮湿，暴雨事件明显增加， 山区大雨容易引发山洪暴发、泥石流、山体滑坡等地质灾害，使新疆南部在相当长的一段时间内，必须面对更加复杂的天气条件。
周天军：根据8月9日发布的联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第一工作组第六次评估报告（AR6）的结果，自20世纪50年代以来观测到的大多数陆地地区都经历了极端降水的频率和强度增加（导致高置信度），而人为引起的气候变化可能是主要驱动因素。
在全球范围内，观测表明，潮湿地区极端降水的增加总量仍远大于干旱地区。中国地区也是如此，基于现有台站数据分析表明，就极端降水绝对值的增加而言，东部的湿润地区远远大于干旱地区，只是干旱地区的气候降水量较低，导致相对百分比大幅增加。
需要注意的是，目前的研究工作是以现有的气象台站网络为基础，而现有的地面气象观测站网络大多分布在低山区和低海拔平原地区，山地峡谷地区遗址非常稀少，观测地点几乎是空白的，我们无法监测山地降水的变化再探究其原因。我们现在注意到的一些极端降水变化本身可能已经存在，只是因为近年来监测了观测网络的改善。
与此同时，有许多极端降水事件可能已经发生，并且正在发生，但很难通过当前的观测网络进行监测。信息问题在这里特别重要。
帕米尔高原陆地气体相互作用观测站|图片：何青
气候变化对西北地区有什么影响？
知识分子：气候变化对西北地区有什么好处或损失？
何清：随着全球变暖，热量的增加显然对新疆地区森林果实肥力过程、产量质量、种植体系、品种布局和气候资源利用率产生了重大影响，但与此同时，极端天气事件的频发也增加了森林特色水果生产的不稳定性。
以梨为例，梨栽培的气候条件较好，最适宜的种植面积向南向西移动明显扩大，但风灾和冬季霜冻破坏的威胁较大，而红枣适宜种植面积也明显扩大，气候产量增加，但冬季霜冻破坏的频率降低。
张强：这当然有利于整个西北地区的长远发展，有利于生态植被的改善，有利于社会经济各方面的水资源补充。
然而，在短期内或局部地区，温暖潮湿的气候增加了风暴灾害的频率和强度。一般来说，相对稳定的非极端降水不会造成灾害，只有极端天气容易形成灾害。什么是极端气候？随着干旱的增加，暴雨也会增加，这意味着非降水期更长，但每次降水都更强烈。
周天军：我非常同意张强研究员的观点。降水的波动性是应对气候变化时必须考虑的重要部分。这里是一个专业术语——降水变异性，是指降水事件可能发生的波动或振荡范围，变异性越大，异常降水发生的频率越高，降水越均匀，极端事件越强，对民生和社会经济发展的影响越大。中国科学院大气物理研究所LASG国家重点实验室最近的一项研究表明，随着全球变暖，未来世界上约三分之二的土地将面临"更潮湿，更不稳定"的水文条件。
中国科学院大气物理研究所研究员周天军|向受访者提供地图
张俊兰：气候变化对沙漠绿洲生态环境的影响是多方面的。
首先，极端天气和灾难性天气增加，大雨，高温，大风，沙尘暴，冷潮，低温和冰雹等灾害天气不时发生，特别是极端暴雨明显增加;
第二，持续的高温导致山区的雪（冰）融化成洪水;
三是大风、沙尘暴、寒潮以及大尺度天气和小规模对流天气，如冰雹、雷暴等，对农牧业、设施农业、林业和水果业、交通、旅游和公共生活产生了严重影响。具体来说，春季暴雨、大风、沙尘暴等灾害天气会使春季播种作物迟到、重播，影响森林果实花授粉，夏季暴雨导致山洪暴发、泥石流、山体滑坡和城市洪流等气象灾害和衍生灾害，淹没农田，破坏村屋、温室等;
陈亚宁：近年来降水增多的"暖湿化"，并不能从根本上改变以新疆为主体的西北地区干旱、缺水和荒漠景观的基本格局。而且，随着全球变暖，极端天气事件将进一步增加，极端暴雨，洪水，泥石流和灾难的威胁将增加。经济社会发展过程中的水资源和生态压力将持续存在，干旱风险将进一步加重。
知识分子：在当前气候形势下，西北干旱地区整体应作哪些调整？
陈亚宁：水资源短缺仍然是制约新疆经济社会发展的关键因素。干旱地区应该坚持喝多少水和做多少。在沙漠边缘（沙漠-绿洲过渡区）种植树木是不可取的。
水从哪里来？大量开采地下水将导致地下水位下降和自然植被死亡。分布在沙漠边缘，即沙漠-绿洲过渡地带的天然植被抗旱、耐寒、耐沙埋藏能力很强，不需要特别人工打理。在沙漠边缘开展人工造林活动需要浇水和培育，因为平原地区降水稀少，超过50毫米，没有生态意义，但这样做，水、电不仅增加了区域用水量，同时，加剧了区域水的供需矛盾，增加了生态建设的负担。
新疆是干旱地区，这种气候格局不会改变，从科学发展观看，我们应该坚持农民，以林泽林、彝田、彝草、俞社社。为此，我郑重建议：向水性、水性城市、水性绿色、水性发展。
张强：针对这种气候形势，对于重大工程设施，要考虑极端气候变化的影响，积极做好抗旱防洪工作。同时，当前大雨也是对城市基础设施的严峻考验，在城市防洪排水规划中应充分开展气象灾害风险的科学论证。
张俊兰：未来气象防灾形势将更加复杂，气象防灾任务将面临新的挑战，政府和公众要高度重视，早日应对。防灾布局需要从重点干旱、风沙灾害，向防大雨、防洪灾害、做好大雨大洪水、山地融雪造成的中小河洪水及其衍生的防洪地质防灾准备工作。
周天军：在全球变暖的背景下，测算表明，中国极端降水事件的影响区域将大大扩大，但在复杂地形区域仍存在认知差距。南疆广袤地区，地形复杂，海拔差大，地面气象站、高空探测站和雷达监测站相对稀疏，空间分布极不均匀。建议加强各类气象灾害监测能力建设，科学布局南疆气象监测网络，完善山区自动气象站布局，填补监测空白，提高南疆气象灾害监测水平。同时，加强对南疆暴雨天气的研究和技术支持，提高对南疆复杂气象灾害形成机制和致灾机制的认识。
何青：荒漠地区发生洪涝的可能性主要来自上游山区的极端降水和融水。极端暴雨和洪水对当地的农业生产、交通、能源生产和城市运行有很大的影响。建议组织专家排忧解难，提高南疆暴雨细质预报水平，准确预报，及时预警和服务到位，充分发挥气象防灾减灾作用。
同时，加强多部门气象防灾联动工作。交通运输、水利和各级政府部门要高度重视气象灾害防治工作，形成部门联动机制，修改完善气象灾害应急联动机制。气象水利等相关部门应依托国家应急预警信息发布系统和一键发布平台，及时发布相关气象预警和风险预警产品。要注意加强基层防灾减灾软实力建设。我们将继续扩大和推进气象预警信息覆盖面，建立以预警信息为先导的快速高效响应机制，实现气象预警信息准确传递到"最后一公里"。
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