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幹旱災害時空分布特征

為幹旱區生态恢複和環境整治提供科學支撐

蘭州大學西部環境教育部重點實驗室陳發虎院士團隊創造性提出亞洲中部幹旱區氣候變化規律的“西風模态”及其形成的物理機制。該成果近日發表于國際地學期刊《地球科學評論》。

論文的通訊作者中科院陳發虎院士說，在氣候變化學界，季風及其氣候效應的研究比較早，季風變化模式已基本形成共識。1996年，陳發虎在研究幹旱區氣候變化時，發現該區域濕度演變過程可能具有特殊性。

2008年，團隊在博斯騰湖等地開展古環境重建，整合了亞洲中部幹旱區12個高質量的湖泊記錄，集成了一條11500年以來的分辨率達到200年的濕度演變序列。發現研究區早全新世以幹旱氣候為特征，而中晚全新世則相對濕潤，與季風區變化存在顯著差異，并據此提出了全新世氣候變化“西風模态”理論框架。

此後，團隊在亞洲中部幹旱區基于湖泊記錄開展了過去千年來的分辨率達到10年的水文氣候變化研究。發現與之前的中世紀暖期（公元1000到1300年）相比，幹旱區在小冰期（公元1400到1900年）相對更為濕潤，而季風區則相對幹旱。随後，團隊又利用現代觀測資料及樹輪，重建過去數百年的幹旱指數，發現近幾十年來季風區降水和濕度在減少，而幹旱區降水和濕度在增加。因此，在百年到年代際尺度來看，季風區與幹旱區的濕度和降水變化相反。

該論文的共同第一作者、團隊成員、蘭州大學資源環境學院教授黃偉說，基于現代氣候背景，團隊劃分出了“西風模态”核心區的空間範圍，剔除了季風邊緣區的幹擾。以核心區内新疆天山北坡和伊犁河谷黃土—古土壤剖面為地質載體，重建了核心區全新世以來的幹旱區濕度變化過程。研究發現，全新世早期氣候幹旱，到距今6000年左右突然變濕潤，在晚全新世變得更加濕潤。完善了“西風模态”全新世氣候變化特征。

團隊成員靳立亞教授通過數值模拟實驗，發現早全新世夏季太陽輻射較高，導緻夏季溫度升高，進而副熱帶高壓向北移動，造成“西風模态”核心區降水減少。同時早全新世夏季太陽輻射高也會導緻西風減弱，進而導緻“西風模态”核心區降水減少。與此對應，早全新世冬季太陽輻射低，溫度降低，上遊洋面蒸發減弱，水汽減少，同時低太陽輻射導緻西風的減弱，兩者共同作用也導緻“西風模态”核心區降水減少。研究結論揭示了在全新世亞軌道尺度（數千年的變化）上，“西風模态”形成的物理機制。

黃偉說，原來學界認為中國西北幹旱區的降水主要由西風控制，但我們研究發現，來自印度洋的水汽對西北降水也有重要影響。不僅如此，在百年到年代際尺度上，除了早被人們熟知的“南澇北旱”外，其實中國的濕度和降水存在“三極子”的有趣現象，即當我國西北地區相對濕潤時，華北地區會變幹旱，東南也會變得濕潤，而當西北地區幹旱時，華北地區會變濕潤，東南地區則相對幹旱。

陳發虎表示，此項研究成果推動了我國氣候環境空間分異的認識從“靜态”上升到“動态”層面。實現了空間思想指導下，對古氣候學和全球變化科學的豐富和發展。研究還能為幹旱區未來的生态恢複和環境整治提供科學支撐。

(光明日報記者宋喜群光明日報通訊員劉曉倩)

《光明日報》（ 2019年05月09日08版）

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