中科院回应西北变暖变湿：降水蒸发及植被恢复真相要知道

中国西北在变暖变湿吗？中科院也回应了。

9月29日，中国科学院官方微信号“中科院之声”，针对此前热传的“中国西北变暖变湿”，发表了文章，文章指出，天气乃短期情况，气候是长期状况，某一两次的天气过程，并不表明长期趋势被扭转，需多考察几年。

文章予以承认，西北存在部分地区，出现了短期降水的过程，同时也存在植被状况的改善，然而，对干湿状况而言，并非仅仅取决于降水，还需要考量蒸发情况。西北的大部分区域，降水量远远低于潜在蒸发量，并且在全球变暖所产生的影响之下，西北区域温度的增幅，远远超过全球平均水平，进而致使潜在蒸发量的增加极为巨大，明显超过降水增幅，最终会使得这些区域的干旱化程度更为严重。

然而，植被得以恢复，一方面是源于雪线衰退致使融水增多，另一方面是由于国家的治理工程使生态得到改善，这些举措理应持续坚守，不过对于西北的干湿状况绝不可盲目持乐观态度。

1. 一个令人振奋的“好消息”？

我国西北区域多地处于非季风区域范围之内，降雨数量相对较少，致使气候呈现干旱状态，古往今来存在不少诗篇描绘了边塞那既雄伟壮阔且又荒凉寂寞的景象。然而就在最近这段时间，西北地区变湿变暖成为了一个备受关注的热点话题：朋友圈当中流传的一张聊天截图令人感到热血沸腾，其中内容包含“气候临界点在今年出现了……”、“新疆的植被，正以一年一百五十公里的速度在快速蔓延”、“降水已经越过了秦岭了，倘若能够维持10年，黄河就会逐渐变清了……”。

一些媒体，给出了大标题，标题内容是“真正的大事”，这件大事是“寒冷干旱的中国西北正在变暖变湿”。

就笔者的观点而言，在这一波传播当中，存在着不少并非严谨的、且似是而非的用语，这是需要进行认真讨论的。当中，公众以及媒体对于科学语言所存在的陌生现象和解读情况，或许是引发误解的真正缘由所在。虽然有不少科学论文里面提及了西北的“暖湿化”，然而，“暖湿化”的关键在于“化”，其代表的是在某一个特定时间段的一种趋势，朝着“暖湿”转化仅仅意味着朝着“暖湿”方向有一定发展，至于具体在什么时候能够达成“暖湿”这个状态，文献里面并没有予以明确的说明。

实际上，气候存在着两种极端状况，这两种状况，一种是A干旱，另一种是B湿润，这两种状态之间的距离那可是相隔甚远，简直有着万里之遥，从A朝着B的方向哪怕只是迈出几步，这也并不意味着就一定能够抵达B点，一方面是距离实在太过遥远，另一方面是变化很有可能会出现反复，最为关键的是，在全球变暖这样的大背景之下，这可能会使得A和B之间的距离变得更加遥远。

2. 西北变“暖湿”是个老话题

原本以为是出现了全新的研究，认真一看却原来讲的是一个老话题，关于西北气候从“冷干”朝着“暖湿”转型这个方面的研究，在2002年以及2003年的时候，就已经被当时中科院寒旱所的施雅风院士和沈永平研究员等人给提出来过了，具体体现在以下这些方面：1）西北某些地区降水呈现出增加的情况；2）冰川融水径流有所增加（就比如说新疆乌鲁木齐河1号）；3）部分湖面上升且面积有所增大（比如博斯腾湖)；4）部分河流洪水出现增加的态势；5）沙尘暴的数量出现减少的情况；6）部分区域植被地貌变得更绿了。

至于媒体所提及的植被地貌变绿之类情况，在施雅风先生于2002年所撰写发表在《资源环境》上面的文章里也已然提到了，其中表述为“处于气候转型中降水量增多的地区，已然呈现出植被繁茂生长的景象，我们于旅程当中能够看到这些地区的初级生产力草地一片葱绿”，施雅风还留意到卫星资料的NDVI数据表明，“在90年代西北地区植被覆盖普遍呈现减小态势，土地沙化以及荒漠化状况严重，然而在天山西部、伊犁河流域、新疆北部、青海南部等地区存在植被覆盖明显增加的趋势”。

图1.“西出阳关无故人”，阳关以外的戈壁地貌。

对这句话进行改写后表达如下：施稚风院士在展示降水增多、部分区域植被得以改善、湖泊水位已然上升等变化进而笔锋陡然一转提出相关疑问，在西北部降水量增长态势显著无疑但与同期蒸发提升达到某种平均状态之后，西北气候是否已然确凿出现从寒冷干燥特征转向温暖潮湿特征的相应转换迹象，仍然需要进行具体且详细深入的探讨论证寻求答案。所以，关于部分地区因降水增多而产生西北是否正从“冷干”特征向“暖湿”特征进行转化的问题，目前尚未形成明确的结论判定。

另外，施雅风院士在文章里是给出了评论的，其评论内容为，西北处于亚洲大陆内部深处，所处的地理位置远离海洋水汽源，并且经长期演变形成了沙漠、戈壁广布的下垫面，这种极端干旱的下垫面严格限制了本地水汽向空中的补充，进而也就降低了降水增加率，除此之外，较长时间过度的对地下水进行开发，植被遭到破坏，土壤水分减少，由此导致生态环境恶化，这也增加了气候转型的困难程度，所以西北气候转型存在其 limitations，不应该过分夸大它的作用。

西北变“暖湿”之想法，虽尚无确切明确之结论，却令诸多之人极为异常兴奋，遂给中央撰写建议书，称应趁西北气候状况得以好转之际，进一步加大提升开发之步伐以及力度，此为其想法表现。

之后，中央将此建议交付给中国科学院，中国科学院针对此去征求叶笃正院士的看法，叶先生跟其他科学家一同参与了探讨，还对该地区的数据展开了分析，最后的判定是：虽说这近20年该地区降水出现增加的趋势很显著，然而其增加的绝对值并非很大，无法表明这个地区的水资源承载能力产生质的改变。这个认知后来大体上就成为了业内的共识。

3. 地区的干湿状况如何判断？

多个因子决定一个地方的干湿状况，其中最主要的参数是降水量与蒸发量，简而言之，要是降水量超出潜在蒸发量的话，那么这个地方便是气候湿润的，反之的话该地气候特征呈现为干旱。所以衡量一个地区的干湿变化，并非简单依据降水，而是要将降水和蒸发的共同作用综合起来考量，对干旱指数的变化情况予以考核。常用的干旱指数含有标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散发指数(SPEI)、自适应帕默尔指数(scPDSI)、DSI等。

图2，敦煌气象局有大型蒸发器，是E - 601B型蒸发器，敦煌处于干旱状态，其年潜在蒸发量大约为2500毫米。

全球最干旱之一的区域是西北地区，其以新疆、甘肃西部、内蒙古西部为主体。该区域距离四大洋都极远，南边隔着西藏高原与印度洋相望，东边隔着黄土高原、蒙古高原和河西走廊与太平洋间隔，西边隔着欧洲大陆、乌拉尔山和帕米尔高原与大西洋对峙，北边隔着阿尔泰山脉和天山山脉与北冰洋分立。此地降水稀缺，绝大多数地区年降水不足 100 毫米，部分地区年降水乃不足 50 毫米。

然而，这一区域是我国日照最强的区域，且是太阳辐射最强的区域，其蒸发量极大，潜在蒸发量能够超过2000毫米，这意味着即便有长江流域那样的年降水量，即1000 - 1200毫米，依然不足以应对此区域强大的蒸发量，所以干旱以及水资源紧缺是西北地区最为重要的特征。

图3，用潜在蒸发量与降水量的差值所表示的干湿指数，其单位是mm。若某地蒸发量大于降水量，那么此地气候特征为干旱。反之，若蒸发量小于降水量，那么这个地方气候是湿润的。西北地区蒸发量远远大于降水量，属于极端干旱的区域。所谓“春风不度玉门关”，西北的水汽来源主要源自西风带。

西北变“湿”基本上是个伪命题，因为降水与潜在蒸发差了一个数量级，只要降水量远远小于潜在蒸发量，任何降水增加仅意味着极端干旱似有极轻微缓解，而绝不表明西北变得“暖湿”，要注意，做估计可得，西北地区干湿状况要有质的改动，年降水量得达到起码500mm以上，当下可没有任何一项研究能支撑如此的大幅变动。

有一点是需要注意的，在对干旱/湿润化变化予以考察时，各个干旱指数的特征存在着差别，其关键之处在于怎样去考察由温度、太阳辐射、风速以及水文变化等所引发的蒸发的变化，存在一些干旱指数并不考虑温度变化，存在一些干旱指数并不考虑水文过程，存在一些参数依赖于陆面模式的模拟性能，在进行潜在蒸发计算时，也有着不同的计算方案，而这些情形都会对干湿趋势变化的判断产生影响。

4. 西北地区干湿变化情况怎么样？

倘若仅仅专注考查降水的变化情况，在二十世纪八十年代中期往后，西北的极大比率地区降水的确出现了增加，Wei和Wang（2013）剖析西北四十七个体象侦察站的年平均降水量，其结果揭示着，在一九六零年至一九八六年之间的平均年降水量是一百一十毫米，然而在一九八七年至二零？九年之间增长至该增二十%，降水确实是有所增加了。

与此同时，西北的温度跟着上升，温度的增长幅度，不但比全球平均的幅度高，并且还高于中国东部地区，1960 到 1976 年的平均温度大概是 7.33 度，然而 1997 到 2009 年平均温度达到了 8.69 度，增长了 1.36 度，特别是 2000 年以后的增速达到每十年约 0.6 度，增幅远远超过全球平均数值每十年约 0.177 度。

增温致使潜在蒸发出现变化，这47个站点的平均潜在蒸发，在90年代中期以前，大概是675mm，然而在90年代中后期过后，增长至720mm以上，增加了约45mm，其增幅远远超越了降水的增幅(24mm)。

图4，呈现的是1960年至2013年期间，西北47个测站的年平均降水量变化序列，在80年代中期之后，降水相较于之前有了大幅增加，此图片来源于Wei and Wang (2013)。

图5，是在1960年至2013年这个期间，西北那47个测站所呈现的年平均温度变化序列情况，其增温趋势十分显明，该图片源自于Wei and Wang (2013)。

图6展示了，在1960年至2013年这个时间段内，西北47个测站的年平均潜在蒸发的变化序列，其中在90年代中期出现了突变增加的情况，该图片来源于Wei and Wang在2013年所发表的内容。

能计算出反映干湿变化的干旱指数，这是在综合考量降水以及蒸发之后得出的结果，图7是将90年代末前后的两个气候态干旱指数（SPEI）进行做差操作，进而确定这段时期的干湿变化情形，红色意味着干旱化持续不断地发展，干旱指数的分析并不支持西北朝着更湿润的方向发展。

在图7中，呈现出1997年前后干旱指数SPEI的变化情况钓鱼网，其中红色圆点相应地代表着干旱化处于持续发展状态，而此图片源自于Wei and Wang (2013)。

擅长气象研究的马柱国研究员，运用除此之外的另外两种干旱指数，也就是scPDSI以及SWI，针对我国北方干旱化的变化情形展开了剖析，其最终所得的结果全都表明，在我国西北地区，自2000年往后呈现出了气候变干的显著特征。

近期，气象学家黄建平教授所带领的团队，于《大气科学进展》之上发表了文章，此文章对中国半干旱区的变化作了综述，并且指出，在1994年至2008年的这段时期之内，中国的半干旱地区较之于1948年至1962年那期间增长了33%，而这种增长主要乃是因为半湿润、湿润区转变为干旱区域所导致的。

必须要留意的是，针对西北区域干湿趋势的变化，已有不少相关研究，然而各个研究得出的结论，彼此之间存在着较为显著的差别，甚至出现了完全相反的情况，其中所存在的差异首要集中于三个问题，而这些问题通通都是研究过程里的“坑”：

对于趋势的分析而言，要留意计算趋势所涉及的时间段，当下在针对西北干湿变化情况展开研究时，要是数据起始点处于上世纪六十年代以及更早之前，那么多数情况下会得出 “暖湿化” 的趋势，然而要是着重探讨过去30年的变化状况，那就主要会得到 “干旱化” 的趋势，趋势分析务必要跟研究的时间段相互对应，否则便不具备可比性。

干旱指数存在不一致，各个研究之间也存在不一致，很大一部分源于所参考的干旱化指数，其核心在于是否考虑温度增加引发的蒸发变化，因各个指数基于不同参数，有各自适用区域及气候特点，所探讨的是否适用于西北干旱区，实际上是个极值得深入讨论的科学问题。

西北区域站台稀少，部分数据缺少其他数据的验证与检查，数据的代表性以及可用性也值得深入探讨，这也会对最终结论有所影响。

5. 植被变化≠气候状态变化

存在多个影响因子致使西北地区植被覆盖发生变化，比如，我国开展退耕还林还草历时20年，诸多地方变绿的主要缘由是对自然生态系统起到了人为保护作用，另外，耗费超过100多亿的新疆塔里木河综合治理工程，对塔里木河的河流健康以及生态安全产生了重要作用，部分植被得以恢复源于治理工程所取得的效果，全球气候变暖造成冰雪消融加剧，部分水资源的增多并非源自降水以及环境的改善，而是冰冻圈衰退所导致的结果。

沙漠地带以及戈壁区域并非全然是毫无生机的荒芜之地中国科学院寒旱所官网，只要存在着降水这种情况，那么就自会出现绿色以及呈现出勃勃生机，除开针对短期所呈现出的绿色加以考究之外，还得去考究植物生存存活的时间以及其持续不间断的特性，要去考究涵盖整个季节的变化情形，并且还要考究持续时间较长的变化状况。

笔者特意去询问了一位从事北方干旱化研究的业内颇具影响力的“大牛”，这位“大牛”叙述了一些考察时候的经历。

2012年，参与中科院天山南北水资源考察，那个区域以往所打的井，超过一半抽不出水，这表明降水的增多，并未让此地的水资源格局产生质的改变。在河套地区进行的几次考察里，当地水利部门于座谈会上着重指出，河套地区的缺水情形依旧较为严峻。

故而，单纯仅短期的植被出现变化并非意味着就是西北地区气候已然得到改善。实际上，西北地区降水的天数也并没有显著地增多起来，降水量之所以大量增多很大程度上是由于单次的降水变得更加强劲有力而体现的量度增加带来的。在气候呈现出变暖这一背景情形之下，出现极端降水的可能性几率也随之加大起来。极端降水对于某个地区长期时段的气候而言不能够造成有利于气候正向发展的影响，反而会引致产生出一些气候方面的危害危难灾害情况。

在2019年7月，有两场雨，之后，敦煌的沙漠里，长出沙蓬的幼苗，对应于图8。

近几年，西北地区不少地区确实出现了降水增强的情况，就拿敦煌来说，敦煌年平均降水量是39.8毫米，夏季降水量为22.5毫米，7月降水量为10.7毫米，在2019年7月6日以及7月16日下了两场暴雨，敦煌市的降雨量分别达到19.1mm和22.6mm，两场降水总量已然超过了敦煌市年平均降水量。降水之后，敦煌戈壁滩里泛起了白白的盐花，而且生出了无数的小草，这确实是让人感到可喜的变化。然而，天气跟气候存在着本质上的差别，天气所指的是短期的那种过程，而气候是较长时间的一种平均状况，所以某一年的天气过程并不表明长期趋势的扭转，这就需要多考察几年才行。

6. 未来的变化

虽说气候模式预测往后西北地方的降水量会有一定程度的增加，可是模式相互之间的一致性比较差，这表明当下气候模式对于这个区域位置的估算仍然存有不确定性，多种模式合成起来的降水增幅没有超过30%，远远达不到能够引发干湿状况发生质变的程度。

图9呈现出多模式比较计划所给出的，处于高排放情形下（RCP8.5）的全球降水增幅，西北区域并非是全球降水变化显著的区域，模式之间的一致性比较差，这表明目前气候模式对这一区域的预估存在不确定性，多模式合成的降水增幅不超过30%，并且不能从根本上改变这一区域极端干旱的气候状态。图片源自IPCC AR5（2013）。

7. 总结与思考

西北部分地区出现了短期降水过程，植被也有一定程度改善，然而一个区域的干湿状况，是由降水与蒸发共同作用决定的，西北大部分区域降水量远远低于潜在蒸发量，部分区域两者相差甚至达一个数量级，当前降水增加无法从本质上改变该区域干旱状况，西北变“湿”基本是个伪命题。

因全球变暖产生影响，西北区域气温的提升幅度，远远超过全球平均水平以及东部区域，进而致使潜在蒸发量显著增加，在多数区域，此增加量大大超过降水的增幅，最终造成这些区域干旱化程度愈发严重。

天气跟气候存在着本质上的差别，天气所指的是短期的那种过程，气候却是较长时间的平均态，所以某一两次的天气过程并不代表长期趋势会扭转，得多考察几年才行。

北方大部分区域开展退耕还林还草工作，历经20年，生态有显著改善，应当持续以该举措推进。西北区域是我国极端干旱之地，伴随经济发展，水资源压力以及生态压力会持续存在中国科学院寒旱所官网，切不可盲目乐观，需谨慎对待。

西北地区，水资源的合理利用涵盖范围需要发展节水技术予以支撑，生态若是要进行保护、实现可持续发展，其基本可靠保障便由此展现出来。