什么是骤发干旱?一位地球科学家为您解读

Flash droughts are a major concern for farmers and water utilities companies.
Flash droughts are a major concern for farmers and water utilities companies.Image: Unsplash/maudcorrea
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  • 骤发干旱是指在数周或数月内迅速开始并加剧的干旱,而不是像传统干旱那样经过数年或数十年逐步形成。

  • 骤发干旱可能造成严重的经济损失,因为社区用于应对快速演变的干旱影响的准备时间更短。

  • 此外,骤发干旱还会增加野火风险,导致公共供水短缺,并减少河流流量,从而危害鱼类和其他水生生物。

  • 科学家预计,气候变化将使骤发干旱更难提前预测和做好准备。

  • 但是,新的监测工具可以为出现异常情况的地区提供早期预警。

许多人对山洪暴发——即强降雨后迅速形成的洪流——并不陌生。但骤发干旱同样存在,这些突然发生的极端干旱期正日益成为农民和供水机构的重大担忧。

这是加州44年来最严重的干旱
这是加州44年来最严重的干旱
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骤发干旱在数周至数月内迅速开始并加剧,而传统干旱则需要数年或数十年。尽管如此,骤发干旱仍可能造成严重的经济损失,因为社区用于应对快速演变的干旱影响的准备时间更短。2017年,蒙大拿州和达科他州发生的一次骤发干旱损毁了作物和牧草(这些牧草是牛的饲料),造成了26亿美元的农业损失。

骤发干旱还可能增加野火风险,导致公共供水短缺并减少河流流量,从而危害鱼类和其他水生生物。

卫星图像显示美国骤发干旱的发展情况。Image: NASA

降雨减少,气温升高

骤发干旱通常由降水偏少和气温偏高共同导致。这些因素共同作用,降低了陆地表面的整体水分含量。

水在陆地与大气之间不断循环。在正常情况下,雨水或雪水在湿润季节积聚于土壤中。植物通过根系吸收水分,并通过叶片将水汽释放到空气中,这一过程称为蒸腾作用。部分水分也会直接从土壤蒸发到空气中。

科学家将可能从陆地转移到大气中的水量称为蒸发需求——衡量大气“干渴”程度的指标。气温升高会增加蒸发需求,使水分蒸发得更快。当土壤含有足够的水分时,便能满足这一需求。

但是,如果土壤水分枯竭——例如,降水在数月内持续低于正常水平——那么地表蒸发便无法提供干渴大气所需的全部水分。地表水分减少会使地表气温升高,进一步使土壤变干。这些过程会相互放大,使该地区日益炎热干燥。

湿润地区也可能发生骤发干旱

骤发干旱在美国开始受到更多关注,源于2012年、2016年和2017年发生的几次重大事件。这些事件降低了作物产量,并增加了野火风险。2012年,中西部地区在5月之前的降水状况接近正常,但在6月和7月陷入严重干旱,造成了超过300亿美元的损失。

新英格兰地区通常是美国较湿润的地区之一,但在2022年夏季经历了一次骤发干旱,包括波士顿和罗德岛在内的多个地区仅获得正常降雨量的一小部分。整个马萨诸塞州的水位极低,迫使多个城镇对居民实施强制性限水措施。

在气候变化背景下规划应对骤发干旱

传统干旱,例如20世纪30年代的“黑风暴”(Dust Bowl)或当前美国西南部持续22年的干旱,都是经过数年逐步形成的。科学家依靠监测和预测工具(如气温和降雨量测量数据)以及模型,来预测其演变。

以当前的数据和工具预测以月至周为时间尺度发生的骤发干旱事件要困难得多,这主要是由于天气的混沌特性以及天气模型的局限性。这也是天气预报员通常不会作出超过10天的预测的原因——在更长的时间跨度内,可能发生的情况存在很大的变数。

此外,气候模式逐年变化,进一步增加了挑战。例如,波士顿在2021年夏季非常湿润之后,2022年夏季则异常干燥。

科学家预计,气候变化将使降水更加多变,尤其是在美国东北部等较为湿润的地区。这将使提前预测和做好骤发干旱的准备更加困难。

但是,测量蒸发需求的新型监测工具可以为早期预警出现异常情况的地区提供支持。这些系统提供的信息可以让农民和供水机构有充足的时间调整运营并降低风险。

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