旱涝天气与大坝有关吗？

根据世界气象组织5月发布的一份最新通报，今年晚些时候出现厄尔尼诺现象的可能性正在增加，可能加剧全球升温和气候异常，带来干旱和洪涝问题。提到这些，总有些人会联想到大坝，建大坝会导致干旱或者洪涝灾害吗？

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为什么一些地区旱，另一些地区涝？

我们知道，地球的自转和公转，使得太阳直射点徘徊于南北回归线之间，因此，低纬度地区比高纬度地区热，从大气层面来看亦是如此。这种高低纬度之间的温度差异，形成了大气的热力环流。大气环流简单讲就是大范围的空气运动。一方面它会沿着纬线绕地运行。另一方面，在南北半球各有3个经线方向的环流，也就是我们常说的三圈环流。但实际上并没有这么简单，地球表面的情况十分复杂，海陆分布等因素使得近地表低空的温度存在很大差异，形成了一些位置相对固定的低压和高压系统。其中，高压中心由于空气的密度大，气流下沉，往往天气晴好。而低压中心，因为空气稀薄，气流上升，空气中携带的水蒸气往往容易凝结生成云。至于那些介于这两者之间的区域的天气情况，还会受到水气输送等条件的约束，有更多的不确定性。每到夏季，大陆的气温上升，陆地上的空气随之膨胀、变轻，空气变轻的地方，成为低气压区。另一边，海洋的温度较低，气压高于周边的大陆地区，成为高气压区。结果便有了从海洋（高气压区）吹向大陆（低气压区）的风。这样的风出现在数千公里的范围，就是我们通常所说的“季风”。而亚洲就是季风气候盛行的地区。在我国东部亚热带季风和温带季风气候区域，西太平洋副热带高压是影响天气气候，特别是春夏降水和旱涝的重要大气活动中心。

研究显示，在西太平洋副热带高压脊线（高压弯曲度最大处连成的线）北侧的西风带中，气旋和锋面的活动非常频繁，常产生阴雨或暴雨天气。我国东部地区的主要雨带经常处于高压脊线以北5～8个纬度处。西太平洋副高压脊线的季节性变化和我国东部地区的主要雨带季节性移动息息相关。平均而言，5月份高压脊线越过北纬15°，主要雨带位于华南；6月份脊线越过北纬20°，主要雨带位于长江中下游和淮河流域；7月中旬脊线向北越过北纬25°，主要雨带就移到黄河流域，使华北进入雨季。

我国东部是显著的东亚季风气候区，降水在年与年之间的差异大。通常在南海夏季风和副热带季风的影响下，来自赤道印度洋、孟加拉湾及南海的3支气流将水汽输送到我国，形成丰沛的雨水。然而，由于西太平洋副热带高压的季节性移动经常出现异常，常会造成一些地区旱，另一些地区涝。1954年，西太平洋副热带高压很长一段时间稳定在北纬20°～25°间，长江流域梅雨持续时间达两个月之久，结果造成江淮地区几十年罕见的洪涝。1958年，西太平洋副热带高压脊线第一次北跳偏晚，第二次北跳偏早，形成了这一年空梅，造成了干旱。2022年，西太平洋副热带高压较常年同期明显偏强，稳定且维持时间长，导致持续的高温天气，加之台风活动弱，造成了大范围的干旱。

厄尔尼诺和拉尼娜为什么会出现这种现象，这还要从全球大尺度上来看。

在气象学上，有一种叫做“遥相关”（teleconnection）的现象。即某一地区的气候异常导致其他地区的气候也出现异常。也就是说寒潮、暴雨、干旱往往会在相近的时间、不同地区兴风作浪。“厄尔尼诺”和“拉尼娜”这样一对交替出现的“坏小孩儿”就是导致这些现象的反面典型。在赤道上空，自西向东刮着一种大规模的“贸易风”，也叫“信风”。这种东风的作用是使赤道上的海水分裂开向南北两个方向移动。事实上，这种东风还有一个总体效果，就是将表层的暖海水向西推移。被东风吹到太平洋西侧的暖海水将上方的空气加热，于是形成上升气流（低气压）。但有时候贸易风会减弱，太平洋西侧的暖海水不能到达指定地点，而是偏东了，这就使得秘鲁海岸的海温略高于常年，使正常情况下降水量大的区域整体东迁，这便是“厄尔尼诺”现象。相反，如果东风（贸易风）的风势格外强劲，会使太平洋西部的上升气流更活跃，降水更多。这就是“厄尔尼诺”的妹妹“拉尼娜”。每当这两种现象发生，不仅秘鲁附近海面，在太平洋赤道上的一个很大范围，海面的水温都会随之变化。这说明，海洋表面水温哪怕只有几度的变化就会对大气产生很大的影响，从而引起大气环流的巨大变化。在我国，无论是南旱北涝还是南涝北旱，也和赤道中东太平洋海水的冷暖状况密切相关。2022年夏天，我国长江流域出现罕见的持续高温少雨，就与拉尼娜有着密切关联。反之，在厄尔尼诺背景下，长江中下游则是多雨状态，例如，1998年长江流域出现的特大洪水。

110公里与1.5公里的差异大气中的水分有两种循环，内循环和外循环。大坝主要是内循环，能影响的范围很小。拿世界上规模最大的水利工程三峡来说，由于水的热容量大，三峡工程会导致局部地区冬季增温、夏季降温，但其影响范围也就在周围10公里以内。但是对降水量的影响很小，降水主要还是靠大气环流，把几万平方公里，甚至几十万平方公里范围内的水汽输送过来，这并不是三峡工程这千把平方公里就能左右得了的，它们在尺度上差得很远。

我们无法做大尺度的气象实验，于是科学家们就想办法用超级计算机再现一个真实的地球。而这其实是一种“物理方法”，它根据基本的物理定律，如牛顿运动定律、能量守恒定律和质量守恒定律等来确定“气候系统”的各种成分的状态和变化，比如大气、海洋、冰雪、植被及陆地表面等。这些物理定律通常是用数学方程式表达的，由此构成了代表地球气候的数学模型。接下来，科学家把大气和海洋划分为边长为几十到几百公里的立体网格，在每个网格上求解这些数学方程，从而模拟出各种天气气候现象。模拟实验能得到其中每一个网格的平均温度和湿度，以及云层的形成等信息。比如，在联合国政府间气候变化专业委员会（IPCC）公布的第4次评估报告中，使用的是网格底边约110公里、底面积约12100平方公里的模型，在这样的网格尺度下，梅雨锋和热带低压一类的云层分布已经能够得到完整的再现。

相比这样的网格，即便是世界上规模最大的水利工程三峡水库都显得渺小得多，175米最高水位运行时，最大库容393亿立方米，最大水面积只有一千多平方公里，大体可以看作是一个长800多公里、宽1.5公里的水面。我们都觉得三峡水库大，但是，从更广阔的空间去审视它，却又很小，在气候模式中甚至可以忽略它的存在。它影响不了大范围的大气环流及其输送的水汽，也就无法左右降雨或者干旱。

罪魁祸首可能是全球气候变暖世界气象组织的数据显示，2022年的全球平均温度比1850～1900年的平均水平高出了约1.15°C。而这是因为，在过去三年的大部分时间里，拉尼娜的冷却效应影响暂时抑制了较长期的升温趋势。但是，拉尼娜现象已于2023年3月结束，据预测，厄尔尼诺现象将在未来几个月发展。通常情况下，厄尔尼诺现象会在其发展的第二年使全球温度上升，也就是说，此次明显的升温会出现在2024年。

那么，全球变暖会给气候带来什么影响呢？

从全球规模看，可以肯定的是来自海洋的水蒸气量增多，降水量总量增加，但由于受到周围的气压变化或地形等多种因素的影响，这种增加并不是均衡的，只是在容易降水的季节和地区才会有所增加，这就很可能带来更多的洪涝和干旱。

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作者：朱新娜 科普作者，独立图书策划人，北京优秀阅读推广人

审核：陈晓龙 中国科学院大气物理所 副研究员

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