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降水对全球变暖响应机制研究获进展

2019-10-09 17:07:09来源:励志吧0次阅读

在全球变暖的背景下,降水问题备受关注。不过,关于降水对全球变暖的响应机制,科学界一直未能形成统一的看法。直到最近,科学家才给出了最终的答案。

水是生命之源。在地球上的许多地方,水资源在很大程度上依赖于天然降水;水也能带来灾难,从古代的“大禹治水”到令人震惊的北京“7·21”特大暴雨,人类与水的斗争从未停止过。

在全球变暖的大背景下,降水问题更是备受关注。不过,关于降水对全球变暖的响应机制,科学界一直未能形成统一的看法。直到今年5月,中科院大气物理所博士黄平等研究人员在最新一期《自然—地球科学》上发表了一篇论文,才终于结束了这场旷日持久的争论。

全球气候的“推手”

降水变化是大气对全球增暖响应的核心问题,但全球降水分布并不均匀,热带地区尤其多。

“热带降水可以说是全球气候舞台上的重要角色之一。”中科院大气物理所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室主任陆日宇告诉《中国科学报》记者,“降水伴随着水汽凝结,因此可以加热大气,并驱动其运动。全球变暖会对热带降水产生什么样的影响,是科学界极为关注的问题。”

而热带大气的异常,会对全球产生影响。比如人们所熟知的厄尔尼诺和拉尼娜现象。它们虽然发生在热带,但会影响到包括中国在内的全球许多地方的天气和气候。

可是,尽管热带降水对全球能量分配、区域气候、旱涝灾害等至关重要,但在全球变暖对热带降水的影响方面,国际上却存在着两种相互争议的理论。

“湿更湿”理论认为,全球气温升高会造成空气中水汽含量增加,使得在降水偏多的区域降水会更多,而降水偏少的区域降水会更少。“这就好像是‘富的变得更富’,‘贫富差距’的拉大将可能使气候系统更加‘动荡不安’。”陆日宇解释说。

“暖更湿”理论则认为,在全球变暖后,海面温度升高大于热带平均增暖的地方,降水会增加。

看上去,两种理论各有各的道理。但在解释降水变化的季节循环时,它们却都跟模拟结果有所出入。

真相究竟是什么?这引起了黄平等科研人员的好奇。

争论“终结者”

为找到问题的答案,中科院大气物理所季风系统研究中心的科研人员利用全球最新的18个气候数值模式,进行了一组设计巧妙的数值试验,分析了在二氧化碳增加的背景下热带降水的变化情况。

“研究发现,以上两种理论都只片面强调了全球变暖对降水影响的某个方面,实际上是二者叠加形成了降水的变化分布,它们并非互相抵触而实为互补。”黄平说。

具体来说,在海洋增暖最大的赤道附近,对流增强降水增加;而赤道两侧,气流下沉增强变得更干,这反映了“暖更湿”的机制。

同时,由于太阳辐射的季节变化,多雨带跨越赤道南北移动所引起的季节降水异常,则遵循“湿更湿”机制。

在中国气象科学研究院研究员张人禾看来,这项研究的亮点就在于对两种不同的学术观点给出了统一认识,“澄清了这两种观点对未来热带降水变化的不同贡献,结束了两种观点之间的争议”。

实际上,研究结果发表后,已获得了争论双方的认同。“暖更湿”理论的提出者、美国斯克利普斯海洋研究所教授谢尚平本人就是研究的合作者之一;而“湿更湿”理论的提出者、美国加州大学洛杉矶分校教授DavidNeelin也在接受采访时表达了认同。最新的IPCC(政府间气候变化专业委员会)第五次评估报告中,亦对论文进行了引用。

这让黄平倍感欣慰。“虽然中国对全球变化的研究开展较早,但对于全球变化动力学机制的研究并不多。这项研究是我国全球变化动力学研究很重要的一个进步。”

“对中国来说,降水比气温更重要”

除了科学研究上的价值,这一成果对中国还有着更为实际的意义。

中国是一个气象灾害频发的国家,在所有自然灾害中,气象灾害造成的损失最大。其中,雨涝和干旱造成的经济损失占到所有气象灾害总损失的70%以上,而雨涝或干旱的发生主要取决于降水异常偏多或偏少。“从我国气象灾害造成的死亡人数来看,大约有一半以上都是暴雨洪涝造成的。”张人禾说。

中国海洋大学教授刘琴玉告诉《中国科学报》记者:“这项研究构建了全球增暖下降水变化的完整图像,为利用热带海温异常的变化来作季节气候预测,包括东亚的旱涝预测提供了新的依据,将有助于提高我国对长期气候变化的预测能力。”

根据这一最新的研究结果,科研人员作出了初步的推断:在未来全球变暖情形下,我国夏季季风降水将会增加,这将缓解目前我国特别是华北地区水资源短缺这一严峻问题;与之相对应的是,我国南方地区也会面临更大的洪水威胁。

“这一降水变化的预估较以前的评估更为确定。”黄平说,“对我国这样的气候环境来说,降水比气温更加重要。因此,针对全球变化的气候谈判,我们也应该更加关注降水的变化。”

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