唐驳虎:山西罕见秋洪,中国“南涝北旱”颠倒了?
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唐驳虎:山西罕见秋洪,中国“南涝北旱”颠倒了?

2021年10月11日 12:59:50
来源:唐驳虎

文/凤凰新闻客户端荣誉主笔 唐驳虎

核心提要:

1.和7月河南的特大暴雨不同,这次山西暴雨看似没那么猛烈。但是连下5天,局部累积总雨量超过200毫米,是常年月均值的6~8倍。山西水灾波及的多是县市与农村地区,关注度相对弱了些。但这不能与政府和当地的救灾力度划等号。

2.中国北方今年夏季异常多雨,背后是气候变化的集中体现。更具体地说,是副热带高压稳定北抬,打开了水汽通道,同时冷暖交汇的降雨锋面更多地出现在北方。

3.北方各省过去拥有丰富的抗旱经验,今后应着重防汛。调整人口分布、城乡规划等等,应对千年未有的气候变化。水热资源是最大的气候资源,北方降雨增加在短期内有不适应的问题,但放到百年尺度、千年尺度,水热资源增加是有利的。

4.近年全球气候变暖的升温幅度同中国3500年来的三次大规模变冷升温幅度相比,根本是小巫见大巫。北方在汉唐时也是温暖湿润地区,宋元之后才慢慢干旱少雨,现在只不过是一个轮回。

从10月2日20时至7日8时,山西全省平均降水量近120毫米,省会太原市平均降水量达185.6毫米;全省51个县市区降水在100~200毫米之间,18个县市区降水超过200毫米,累计降水量最大为285.2毫米。

单纯的数字看不出什么蹊跷,但只要比较一下,就会发现,以太原为例,5天的累积降水量就是气候记录的10月整月平均值——26毫米的7.1倍以上!

和7月河南北部500毫米特大暴雨不同,这次山西的暴雨看似没那么猛烈。但是,这场雨连续下了5天,局部累积总雨量也超过了200毫米,是常年月均值的6~8倍。

而且在这场雨之前,山西、陕西9月份已经下了很多雨。渭河、黄河都已出现洪水。土壤饱和吸收受不了,雨水都化为地面径流,也就是洪水

山西近期严重洪涝灾害已导致全省76个县市区175.7万人受灾,12万人紧急转移安置,285万亩(2000平方公里)农作物受灾,1.7万余间房屋倒塌

面对持续强降雨引发的险情,山西省紧急调集人员力量,组织护堤抢险,逐村逐户逐人落实安全避险措施,按需撤离民众,努力确保重要设施和附近村庄安全。

灾情发生后,省、市、县三级应急管理部门已紧急调拨帐篷3975顶、折叠床3212张、棉衣裤3000套、棉大衣16306件、棉被10932床、棉褥8600床等救灾物资用于受灾群众安置。

祝愿所有受洪涝影响的人们平安!

山西中南部的吕梁、太原、晋中、阳泉、临汾、长治大部分地区属于黄河流域,持续强降雨也导致了汾河、沁河的大幅涨水。

汾河是黄河第二大支流,纵贯山西6地29县市。7日以来位于汾河下游的运城段遭遇1954年来最大洪峰,最高流量达到每秒1100多方,在新绛、河津等地出现了河堤决口、漫堤。

在启用部分蓄洪区后,汾河洪峰于9日16时许在万荣县庙前村顺利汇入黄河,最高流量每秒735方。

受陕西、山西持续暴雨,渭河、汾河汇流影响,黄河三门峡水库迎来每秒8360方的最大入库流量,为1979年以来最大洪水,突破同期历史纪录。

目前黄河3号洪水正向下游演进,洪峰已推进到河津段,当地更是迎来了1954年以来最大洪水。

与此同时,山东也迎来明显降雨。河南、山东段黄河水位将在高位运行15天以上。

有人追问,大雨连下90小时,为何却“无人问晋”?

原因很简单,由于山西在经济构成上是较为传统的省份,网络发声意愿能力最强的城市“中产”不够多。

如果大雨发生在北上广深,那第一时刻就会成为新闻。北京甚至出个彩虹,来个晚霞,这种稀松平常的天象,都会成为热搜热议,这就是网络舆论场关注度的天然差异。

河南水灾当即刷屏,也是因为暴雨中心就位于省会郑州,灾害第一时间发生在城市地铁。

而山西水灾波及的多是县市与农村地区,关注度相对弱了些。但这不能与政府和当地的救灾力度划等号。

因此,2日开始、5日成灾、7日后转向结束的山西暴雨,要一直到9日才在网络上引发普遍关注。

但实际上,早在9月底,这场暴雨就有详细的预报。因为副热带高压明显偏北,在副高北侧形成降雨是必然。

复习一下副热带高压

“副高”就是副热带高压的简称,气象学上所称的副热带,就是一般地理上所说的亚热带。

赤道热带的上升气流,旋转到这里,变为下沉气流,因而属于高气压带。所以叫“副热带高压”。

副热带高压气流下沉,晴朗少云,高温少雨,太阳辐射强,在南北纬20°~30°的陆地上,往往都带来大片大片的干旱荒漠。

简单地说,把“副高”当成强盛、干热、晴好的大片暖气团就行了,它就是干热的夏天。

但是,青藏高原打断了副高的延伸,西北太平洋上的副高,大多情况下呈东西扁长形状,就像舌头一样向西延伸到东亚大陆,

受太阳辐射影响,冬天,副高强度和范围都会减小,在西北太平洋上蜷缩成一团。

▎副热带高压脊线(细红线)与北缘(粗红线)的一年纬度变化(纵向),为便于直观理解纬度与地理关系,叠加在中国地图底图之上。注意图表的横向变化是一年的12个月份,不是地理的东西与经度,不代表副高的形状和西缘。

随着夏天来临,气温升高,副高逐渐增强,向北移动、向西延伸,在东亚大陆也就是中国东部逐渐扩大地盘,带来晴热的高温酷暑。

那这和降雨又有什么关系?

这又要引入另一组概念,西南气流。

如果不考虑地形影响,中国北纬30°的江南地带应该和世界其他地方一样,受副热带高压控制,但同样是青藏高原改变了这一切。

而中国大陆的西南方向延伸过去,正是印度洋,或者南海。

西南气流带来了印度洋上蒸发的充沛湿气,所以也叫“西南暖湿气流”。

从直觉上,一般公众都会以为,中国的降雨水汽,主要来自东部海岸线外辽阔的太平洋?

错了,受副热带高压阻隔,从海洋进入中国大陆的水汽,以来自印度洋方向、特别是孟加拉湾为主,一部分则来自南海水汽的汇流——

当然,要是咬文嚼字,这还得就看视南海是独立、相对封闭的海洋,还是太平洋陆缘海的一部分了。

这是一个非常反直觉的结论,甚至气象学家也是在近几十年借助气象卫星和高空气球,才完全认识到这一点的。

所以有些的地理书上还真的写着“中国的水汽主要来自太平洋”。

其实在西风带的控制下,一般情况下能自东向西携带太平洋水汽突入中国的,就只有夏季位于副高南端的台风了。

另外,高耸的青藏高原在整个大气热力及动力系统中,更是扮演了一个非常重要的角色。

它斩断了西太副高的向西延伸,无法与非洲-中东-南亚副高连成一片。

从而使得西南气流能从印度洋、孟加拉湾方向开始输送水汽,并形成季风气候。

正是青藏高原的存在,中国江南一带才降水丰富,成为鱼米之乡;印度的恒河平原才养活了那么多的人口。中国、印度才成为14亿人口的超洲级文明(欧洲7.5亿人,南美4.3亿人)。

那么副高、西南气流和降雨又有什么样的相互关系呢?

被副高挤压,西南暖湿气流沿着舌头状的副高西北侧,自西南向东北延伸,从云南直抵江苏,乃至延伸到日韩。恰好与长江的走向大致吻合。

在这里,又遇到了第三个因素——北方南下的冷空气,于是冷暖相汇,形成了降雨带。

所以中国的雨带也多呈西南——东北的倾斜走向,只要稍加留心就能发现。这也是影响中国最重要的大尺度天气系统。

副高南北位置决定中国雨季

正是因为副高的北边就是西南暖湿气流的降雨带,所以中国雨季周而复始的循环,都可以看到副高的影响。

副高每年从冬季到夏季,随着太阳直射点从南向北移动。

5月中旬到6月中旬,副高脊线一般位于北纬20°以南也就是南海之上,西南暖湿气流给北边的华南地区带来前汛期,也就是“龙舟水”。

6月中旬~7月上旬,副高开始北上,进入22°~25°,控制了北回归线附近的两广、福建。

此时华南转入晴热干旱的盛夏。

而华南北边的长江中下游、江淮至日本西部和韩国南部将进入一段持续多雨的季节,也就是“梅雨”季。

而如果副高偏弱,难以北上,持续维持在两广福建一带。更北边的长江流域,西南气流就会源源不断地带来印度洋方向的水汽。

与北方南下的冷空气相汇,带来持续的强降雨。这就是长江流域的洪灾。

7月中旬~8月下旬,副高开始增强,再一次发力北跳,来到了一年旅程的最北端,脊线维持在30°。

这时副高控制的长江流域结束了梅雨季,进入了火炉般的高温酷热期。

而副高北抬,作为低气压的台风也得以侵袭副高南侧的两广一代,带来后汛期降水,间断地赶走高温。

在副高北边,冷空气和西南气流交战的雨带也随之北移。华北北部、东北地区集中而短促的汛期也终于来临。比如2012年7月21日的北京大暴雨、2021年7月20日的郑州特大暴雨。

8月中下旬后,从夏到冬,副高强度减弱,又有规律地自北往南撤退,雨带也随之变化。

西南地区的“华西秋雨”可以从9月持续到11月份,也就是李商隐绝句中描绘的“巴山夜雨涨秋池”。

由于秋季暖湿气流通常不及盛夏,因而降雨一般比较缠绵,强度不是特别大。

总之,西太平洋副高的强弱及位置,与我国中东部地区的天气气候以及旱涝等关系极其密切,决定了我国中东部地区的雨带分布。

它向北挪一步,它北边的区域便风雨交加。而如果较长时间稳定不动,它北边的区域就会进入长时间的降雨期,乃至连涝成灾。

全球变暖使得副高加强北抬

今年受全球变暖和“拉尼娜”余波等原因影响,副高在7月份极端偏北,远远地越过了往年平均的范围,让东北出现了罕见的高温。

这下在整个中国东海岸,难得地直接敞开了太平洋水汽季风进入的大门。

▎图中横轴是一年的12个月份,纵轴对应的是西太平洋副热带高压脊线的纬度变化,红线对应1981年到2010年之间的平均,蓝线则是今年的值。

更不巧合的是,在东海、南海方向,分别有第6号台风“烟花”、第7号台风“查帕卡”。

台风以逆时针旋转,就像涡轮泵一样,助推海洋水汽,向西长驱直入。这就带来了7月份的河南特大暴雨。

在夏季,陆地升温较快,出现热低压,由此驱动季风从海洋吹向大陆,但前提是不要被高压挡住。

所以,只要副高极端北抬,给东海-西太平洋季风让出了水汽输送通道,再加上大洋上的台风如同增压泵一样泵送水汽,结合冷涡、锋面等动力条件,华北就会下起暴雨。

如果来自孟加拉湾、南海的西南气流配合,从正南方也输送水汽,加之大范围环流稳定,那就是大暴雨、特大暴雨。

而到了9、10月,西太平洋副热带高压继续异常偏强,北抬西伸,稳定维持在黄淮地区。

在9月份,本来应当入秋万里无云的华北东北地区,持续阴雨。辽宁、内蒙古、北京、天津、河北、河南、山东和山西8个省市区降水量为1961年以来历史同期最多。

华北东北地区降水量是常年同期的2倍,与以往秋季持续晴好的气候截然不同。这也影响了农作物的收割。

而在副高控制的江南、华南一带,持续晴热天气,气温创历史新高。

湖南、湖北、江西、安徽、江苏、浙江、福建、广东、甘肃和宁夏10省区气温为1961年以来历史同期最高。

而到了10月的7天国庆长假,这样的天气结构持续维持。珠江流域、长江中下游的大片区域,持续35℃以上的高温天气。

与此同时,分别在南海和太平洋上的两个台风胚胎(10月8日分别正式升级为今年第17号台风“狮子山”、18号台风“圆规”),起到了等同于7月份6号台风“烟花”、 7号台风“查帕卡”的双涡轮增压作用。

它们将南海乃至太平洋的水汽,绕过副高南侧西端;经过西南地区北上,源源不断输送到山西中南部地区,为山西持续降水提供了充沛的水汽来源。

而与此同时,北方冷空气南下与暖湿水汽相遇,再叠加山西吕梁山、太行山复杂地形对气流降水增幅作用,导致山西中南部地区连续降水的出现。

顺便说一下,注意到有些科普把水汽来源搞错了,给出了似是而非甚至错误的知识。

有必要在这里纠正一下,以正视听。

例如上图的“北冰洋地区”就有点错得离谱。因为整个中国的降雨,只有很少量会来自北冰洋地区。

那就是新疆的中国西北角,西风吹来的水汽来自遥远的大西洋以及少量的北冰洋,带来了草丰水美的伊犁河谷。

中国北方的气候巨变

2021年的中国北方不同往昔,这个异常多雨潮湿的夏季,注定将记入史册。

河南郑州一天下了一年的雨,塔克拉玛干沙漠洪水肆虐;干涸25年的永定河全线复活,饱经沧桑的白洋淀再度碧波荡漾。

华北大地似将重返江南水乡,一场气候巨变正在静悄悄地发生。

从各种迹象看,我们可能要做好准备迎接中原、三晋和关中地区的暖湿气候。在唐、五代之后,这还是首次。

▎ 至10月5日南北方主要城市累积降水量

这背后 ,就是气候变化的集中体现。 更具体地说,是副热带高压稳定北抬,打开了水汽通道,同时冷暖交汇的降雨锋面更多地出现在北方。

历史上的华北平原,原本河湖纵横,可谓禽鸟翔集的北国水乡。“白洋淀”“海淀”便因此得名。

而最近4000年有史可鉴的历史时期,中国曾经历过三个气候温暖湿润时期和三四次大规模的变冷。

黄河流域是中华文明的发源地之一,但中华文明所起源的仰韶文化遗址现在是水草并不丰美的寒旱之地。

更有辽宁西部、内蒙赤峰的红山文化区系,黄土高原北部边缘、榆林神木规模庞大的石峁遗址。这给现代人常带来不可思议的荒诞感。

因为大量自然科学、考古学、历史文献证据表明,公元前3000年到公元前1000年(即商周交替时期),中国处在“仰韶暖期”,与当时全球性的“大西洋气候期”相对应。黄河流域当时的年平均气温比现在高大约3℃。

3℃的温差看上去不是个大数字,但其所能导致的自然环境变化绝对超出人们通常的认识。

▎中国气候变迁研究的奠基者——竺可桢院士

那时的西北雨水丰沛,气候温暖,和现在长江流域的亚热带气候相当。黄土高原曾经也是植被茂密,古代黄河流域还有大象。河南的简称“豫”,便是因此而来。

而当时长江流域气候则与现在珠江流域气侯相当,为热带雨林所覆盖。

同样,中国的“隋唐晚期”对应于欧洲的“中世纪暖期”。那时的气候温暖,才有了惊人的农业丰收、经济繁荣和政治稳定,出现了历史上的太平盛世。

近年全球气候变暖,年平均气温较100年前升高了1℃。但这个变暖的升温幅度同中国3500年来的三次大规模变冷升温幅度相比,根本是小巫见大巫。

从千年尺度的历史长周期看,中国北方的暖湿化,一般都与中华大一统国家的强盛相伴相生。

若没有夏商周三代、汉唐之际中原与雍秦之地的暖湿气候,可能也就没有中华文明的繁盛。

结论

北方在汉唐时是温暖湿润地区。宋元之后才慢慢干旱少雨。现在只不过是一个轮回。

在较大级别的气候转换过程中,必然伴随动荡与不适,极端天气在一定时期内会成为新的常态。在这种情况下,华北、西北常见的干旱灾害将逐步让位于降雨洪涝灾害。

北方各省过去拥有丰富的抗旱经验,今后应着重防汛。面对全球气候变暖的必然趋势,我们只能也必须趋利避害。

北方降雨增加,短期内有不适应的问题,但全球气候变暖从根本上有利于中国北方。南方则需要考虑副热带高压长时间控制带来的伏旱问题。

水热资源是最大的气候资源。在短期内由于防洪和水利短板,确实弊大于利;但放到百年尺度、千年尺度,水热资源增加那是有利的。

至于排蓄洪问题,以现代的技术,也不是难事;就是要疏浚河道、增加水库库容、加强排洪排涝能力。

更大的问题在于调整人口分布、城乡规划。这可以随着城市化聚集人口而让出一部分排蓄洪土地空间,通过综合利用的方式解决。

总的来说,就是要下决心搞千年大工程,加强应对降水增多的趋势,增强水利工程的调蓄能力,提高工程建筑物的防洪标准,适时改换农作物品种,综合应对降水带来的地质灾害问题;以尽可能充分的准备,保护公众与生态安全,应对千年未有的气候变化。