对新疆气候与生态变化的三点认识

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张学文

2003,3,28公布于张学文个人网站

(原为3月21日在新疆气象学会上的一个会议发言稿 ,发表在新疆气象杂志2003,26卷,2期,44-45页)

 

1.新疆气候变暖

这些年一些气象学者认为气候在变暖。新疆的一些研究也发现这里的温度在上升。另外在小气候研究中人们普遍承认了城市扩大所导致的城市热岛效应。于是我就形成一个问题:在所谓的气候变暖的数据中,有多少是由于城市热岛效应引起的?

城市的热岛效应在什么时候比较明显呢?它应当在空气比较稳定、风速比较小的时候较为明显。对于新疆,在早晨和冬季这里经常出现逆温层。逆温层中风速小,空气稳定。所以城市的热岛效应应当在早晨和冬季表现的明显一些。或者说随着城市的扩大,城市地区的气象站的百叶箱温度应当在早晨和冬季有升高的现象。80年以来新疆的城市发展比较快,而且北疆起步比南疆早。所以这里出现的最低温度变暖和冬季温度的变暖主要是城市热岛响应的结果。

在夏季城市不需要采暖,而且对流比较强,所以城市热岛效应就很小。夏季的温度上升现象应当是不明显的。这与一些资料统计研究结果是一致的。它从另外一个侧面说明所谓气候变暖主要是城市热岛效应的局部效果。

城市的热岛效应在什么高度上比较明显呢?

它显然在近地面比较明显。探空观测的资料可以说明各个高度上的平均温度的变化。椐袁玉江研究员的研究,“近40年来,新疆850hPa以上的高空并没有明显的年增温现象。因此,全球气候变暖,至少在新疆对全年而言,只是850hPa以下的对流层增温”(见《新疆气候变化及其短期气候预测研究》一书76页)。我认为这个事实又从另外一个侧面说明所谓增温主要是气象站所在地的城市热岛效应的局部结果。

研究全球变暖应当用地面高空的温度的均匀(每公斤空气被采样的概率应当相同)采样资料做分析,应当把城市热岛效应扣除以后再分析。现在仅用地面气象站,用城市化日益明显的地区的气象站做分析就容易把人为因素扩大为“气候变化”了。

根据《新疆气候变化及其短期气候预测研究》一书,从1860以来的140年北半球温度仅上升了0.4-.08度。把新疆气候变化对应的10年温度升高值也估计为零点几度显然是过高了。

2.绿化面积与沙漠化面积

1958年是政治家号召中国人民“改造大自然”,1978年以后论到技术专家出来说话了,他们在正确地指出了中国的污染问题严重的同时,也把沙漠化问题说得十分严重。对于新疆,面对一些湖泊的干枯、天然林带的死亡、沙漠面积的扩大和塔里木河下游的断流他们呼吁保护环境。他们似乎在谴责人类破坏了自然,要我们恢复过去。

50年前新疆不缺粮,现在也不缺粮。50年前新疆只有400多万人口,可现在新疆养育了近2000万人口。从人口的承载能力看新疆不是比过去坏了,而是提高了4倍。这一切显然不是因为新疆的沙漠面积扩大的结果,而是绿洲面积扩大的结果。对新疆,我们要有全局观点,要承认这里的水资源总量是基本不变化的。这是一个基本认识。实际的情况是这50年绿洲面积的扩大和沙漠化面积的扩大是一个问题的两个侧面,是一份水资源由甲地消耗变成了乙地灌溉。现在人类对水资源没有多大的破坏力。50年间发生在新疆的事情仅只是使水资源的蒸发地点改变了(从河流下游向河流上游转移了),而没有改变蒸发的总量。我们使每立方米的水分在蒸发前多创造了一些农产品,从而提高了水分的利用价值。这50年我们在水资源利用方面的成绩远远超过了“错误”。

新疆土地很多而水资源有限,上游地区多引了水,下游的河道、天然林、沼泽、湖泊必然减少了水源。上游应当引多少水应当充分考虑上下游的利益,由政府调谐调度。

过去我曾经根据水资源量估计过新疆的平原湿地面积大约为8-10万平方公里(km2)。这个面积包括湖泊、沼泽、平原林、草场、河床、耕地占的总面积。并且认为水资源不变,技术水平不变这个合计值也不变。

根据《新疆气候变化及其短期气候预测研究》一书转引的资料,新疆绿洲的面积与沙漠化的面积是同时扩大的。但是绿洲的面积增加的更快一些。 

 

绿化面积扩大/km2

沙漠化面积/km2

绿化大于沙漠化/km2

有人类以后

3.5

2.8

0.7

20世纪以来

1.7 2600万亩)

0.8 1200万亩)

0.9

 我认为绿洲扩大1平方公里引起的沙漠化的面积不足半平方公里这是一个好成绩。我们固然应当看到沙漠化引起的种种问题,但是我们要承认沙漠化是绿洲建设的必然后果,要承认绿化的成绩远大于沙漠化的危害。那种无视成绩,高喊保护自然(保护生态、保护环境)的做法是片面的,也是不现实的。我们已经在改造自然方面取得了很大的成绩。我们应当在肯定成绩的同时,提高改造自然的技术水平。平衡不同地区的群众利益,甚至寻找更好的人类生态模型。

3.“无意栽柳,柳成荫”

新疆已经有了近50年的气象资料,这么长的资料可以计算气象要素的平均值,也可以初步估计50年间的气候变化趋势。杨青等同志利用这些气象资料揭示了塔里木盆地的降水量50年来有比较明显的增加的特点。这是一个十分重要的气候讯号。由杨青提供的资料得到的下面的曲线可以说明这个情况。 

 

这个图表明最近40年间塔里木盆地的年降水量的平均值从50毫米增加了20毫米。这显然是一个值得注意的特点。40年间一直存在这样一个增加的趋势,使我们考虑这也许不能用气象变量沿着平均值的随机振动来解释,而要寻找物理原因。

大约在2000年,我注意这个现象的发生是与塔里木盆地的绿洲在河流上游地区的扩大同时出现的现象。于是推测这两个现象之间可能存在因果关系。果真如此,那真是“无意栽柳,柳成荫”了。

我推测新绿洲比天然的河床、林地、沼泽、湖泊更接近河流的上游,新绿洲灌溉用水在离山更近的地方蒸发,会卷入山前的山谷风,这种山谷风会促进山前的水分循环,于是使降水量增加。另外大面积的农田连在一起也使蒸发的水汽容易就地形成降水量。即水分在山前蒸发与深入沙漠以后再蒸发有不同的效果。前者可以推进水分循环,形成降水量,而后者就困难的多。

这个认识比较新鲜,但是依据不充分。如果这个分析准确,我们就进一步规划农田,使它们尽量靠近山前,使它们连成片。这推进了水分就地的小循环。这样新疆塔里木盆地的降水量就在我们的引导下继续增加。照此分析我们的任务不是设法恢复下游的干枯的湖泊而是重新安排农田。我们要从被动地恢复自然改为有效地改造自然。

在这些资料的启发下,在西部大开发的背景下,我们应当对大气中的水分的存在、分布、运动和变化的规律做深入研究,以回答上面提到的这些十分重要的问题。我们承认关于大气监测手段已经有了很大的提高,但是丰富的资料不能弥补我们对大气水分知识的理论欠缺。我们应当建立大气水文学,推进理论认识的提高。并且用以指导大自然的改造和人工影响天气的工作。气象科学有义务也有责任在中国的西北大开发中做出自己的贡献。

   早在三年前,在人们高喊沙漠化威胁的时候,我们就注意到了新疆气候好转的事实,并且进行了力所能及的宣传。我们对今天有更多的人也注意到这个事实感到高兴。我们过去曾经丢失了很多机会。我们应当对客观事物有及时的、敏感的、尽量准确的认识,从而使我们也能抓住机会,在新疆建立有人类积极参与的、有高度气象科技含量的生态环境。消极地恢复过去既不现实,也显得我们太笨了。

  欢迎与大家一起讨论这些重要问题,欢迎参考本人在个人网站 http://kahn.xj.cninfo.net/zhangxw/index.htm  和潜科学网站 http://potentialscience.org  上的有关见解。

欢迎来电子邮件 zhangxw@mail.xj.cninfo.net  讨论问题。

 

张学文2003/3/20于乌鲁木齐