如何减轻速发干旱的影响?

Flash droughts are a type of drought that develops quickly and can have a devastating impact on agriculture.
Flash droughts develop quickly and can have a devastating impact on agriculture.Image: Unsplash/Mike Erskine
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  • 速发干旱在数周之内迅速形成。

  • 随着地球变暖,大气能够容纳更多水汽,这可能导致干旱更加剧烈、更加频繁。

  • 干旱可能造成农作物减产,进而推高粮食价格,使人们难以获得所需的食物。

  • 重要的是要认识到速发干旱的风险,并采取措施减轻其影响。

速发干旱发展迅速,若恰逢不利时机来临,可能严重破坏一个地区的农业。

它们也正变得越来越常见,随着地球变暖。

在2023年5月25日发表的一项新研究中,我们 发现,速发干旱(可在数周内形成)的风险正朝着全球每个主要农业区域上升的方向发展,预计未来几十年内仍将如此。

在北美和欧洲,几年前每年发生速发干旱概率为32%的耕地,到本世纪最后几十年可能高达每年53%的速发干旱概率。这将使粮食生产、能源和水资源供应承受日益增大的压力,损失成本也将上升。2017年达科他州和蒙大拿州的一次速发干旱造成了26亿美元的农业损失,仅在美国境内。

2012年席卷美国中部大部分地区的速发干旱期间,内布拉斯加州发育不良的玉米艰难生长。Image: AP Photo/Nati Harnik

速发干旱的形成过程

所有干旱都始于降水停止。速发干旱的有趣之处在于它们自我强化的速度之快,气候变暖也在一定程度上助推了这一过程。

天气炎热干燥时,土壤水分迅速流失。干燥空气从土地中吸走水分,气温升高会加剧这种“蒸发需求”。速发干旱期间降雨匮乏,会进一步推动这些反馈过程。

在这些条件下,农作物和植被的死亡速度远快于典型的长期干旱。

全球变暖与速发干旱

在我们的新研究中,我们利用气候模型和过去170年的数据,评估了在世界应对全球变暖速度的三种情景下未来面临的干旱风险。

如果来自车辆、发电厂及其他人为排放源的温室气体排放持续处于高位,我们发现,到本世纪最后几十年,北美和欧洲大部分地区耕地发生速发干旱的年概率将分别为49%和53%。从全球看,预计欧洲和亚马孙地区的增幅最大。

减少排放可以显著降低风险,但我们发现,在低排放情景下,全球速发干旱仍将增加约6%。

气候模型显示,未来几十年内,每个地区都将有更多土地经历速发干旱。Image: Jordan Christian

时机对农业至关重要

我们经历过多次速发干旱事件,它们令人痛苦。民众遭受苦难,农民颗粒无收,牧场主可能不得不出售牛群。2022年,一场速发干旱减缓了密西西比河的驳船运输,而该河运载的是美国超过90%的农产品出口。

如果速发干旱发生在生长季的关键节点,可能导致整片作物绝收。

例如,玉米在开花期最为脆弱,即所谓的吐丝期。这通常发生在盛夏高温时节。如果速发干旱恰好在此时发生,很可能造成极其严重的后果。然而,临近收获期的速发干旱实际上可能对农民有利,因为他们可以更轻松地将农机开进田间。

2022年欧洲速发干旱期间,荷兰一处干涸的河床上搁置着浮屋。Image: Thierry Monasse/Getty Images

在美国南部大平原,冬小麦在播种期风险最高,即在作物次年春季收获前一年的9月至10月。当我们研究该地区秋季播种期间的速发干旱时,发现次年产量大幅下降。

从全球范围看,稻谷(水稻)作为主食,为全球一半以上人口提供口粮,正面临风险,主要在中国东北和亚洲其他地区。欧洲的其他作物也面临风险。

牧场同样可能遭受速发干旱的严重打击。在2012年那场规模巨大的速发干旱期间,美国中部地区的牛群饲草耗尽,水源也愈发匮乏。如果天然牧草在生长季得不到降雨,牛群将无食可吃,牧场主可能别无选择,只能出售部分牛群。同样,时机至关重要。

不仅是农业受影响,能源和水资源供应也可能面临风险。2022年欧洲夏季的强烈干旱起初是一场速发干旱,随着热浪来袭演变成更大规模的事件。一些河流水位降至极低,发电厂因无法获取冷却用水而停机,加剧了该地区的困境。此类事件让人得以窥见各国已经面临的状况,以及未来可能更频繁出现的情形。

并非每一次速发干旱都会像2012年和2022年美国和欧洲所经历的那样严重,但我们对未来可能出现的情况深感担忧。

NASA拍摄前。2019年,一场速发干旱在数周内形成。Image: NASA Earth Observatory
NASA拍摄后。2019年,一场速发干旱在数周内形成。Image: NASA Earth Observatory

农业能否适应?

帮助农业应对日益加剧风险的一种方式,是改进降雨和气温预报,这有助于农民做出关键决策,例如是否播种。

我们与农民和牧场主交流时,他们希望了解未来一到六个月的天气状况。气象学在数周内的短期预报以及借助计算机模型进行的长期气候预测方面相当擅长。但速发干旱发展于一个难以预测的中期时间窗口。

我们正在应对速发干旱监测的挑战,并努力提高预报的提前期和准确性,其他科学家也在努力。例如,美国干旱监测器已开发出一个实验性短期地图,可显示正在形成的速发干旱。随着科学家对导致速发干旱的条件及其发生频率和强度了解增多,预报与监测工具也将不断改进。

提高公众意识同样有所帮助。如果短期预报显示某地区不太可能获得往常的降水量,这应立即敲响警钟。如果预报员同时发现气温可能升高,则会加大速发干旱形成的风险。

随着全球气温上升,农民和牧场主的处境不会变得更轻松。了解速发干旱带来的风险,将有助于他们以及所有关注水资源的人应对未来的又一项挑战。

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