近年來，全球范圍內的干旱事件頻發，這其中，有一類發展迅速、預見期短、強度大、破壞性強的干旱——“驟旱”也愈加頻繁與強烈。4月14日，南京信息工程大學水文與水資源工程學院袁星教授團隊在《科學》雜志刊發研究長文，指出在過去64年中，全球干旱正在經歷由緩旱向驟旱的轉變，而這種轉變與人類活動引起的氣候變化顯著相關。未來，迅速爆發的驟旱將成為全球增暖背景下干旱的“新常態”。

突發性強，驟旱難以及時應對

什么是驟旱？一般而言，干旱是一種緩慢發展的氣候現象，主要由大尺度氣候系統內部變率引起，需要數月甚至更長的時間才能達到強度和范圍上的最大值。但在異常高溫和降水極度虧缺的共同作用下，通常會造成局地土壤濕度快速下降，在數周內即發展至重度干旱，干旱學界稱之為“驟旱”。由于突發性強、強度大，驟旱會快速降低陸地生態系統的碳匯功能、導致湖泊等地表水體迅速干涸，嚴重影響生態環境和水資源安全。

“驟旱發生得很快，給我們的響應時間很短，難以及時應對。且驟旱還可能引起熱浪、山火、電力短缺等，從而觸發復合極端事件，造成重大社會經濟損失。”袁星說，例如2012年美國中部大平原的特大驟旱就曾造成300多億美元的經濟損失；2022年中國長江全流域的特大驟旱事件導致5000萬人受災，直接經濟損失500多億元，并引發了其它極端事件。

袁星教授

全球干旱正向驟旱轉變

研究團隊選取了1951-2014年間的數據，根據干旱爆發速度，將次季節尺度的干旱劃分為緩旱和驟旱，并利用驟旱比例的變化描述次季節干旱的轉變特征。結果顯示，全球次季節干旱爆發速度顯著加快，并存在由緩旱向驟旱的轉變。

研究發現，在政府間氣候變化專門委員會極端事件特別報告劃分的區域中，歷史時期全球約74%的陸地區域驟旱比例及干旱爆發速度均呈上升趨勢。尤其是在歐洲、北亞、薩赫勒以及南美洲西海岸等地。伴隨著驟旱比例及干旱爆發速度的增加，這些地區驟旱風險不斷加劇，正經歷著由緩旱向驟旱的平穩轉變。此外，在全球大多數地區，次季節性尺度干旱的發生速度均有所增加，為干旱轉變提供了可能。

IPCC極端事件特別報告（SREX）各分區中驟旱比例（A, C）及次季節干旱爆發速度（B, D）的歷史（A, B; 1951-2014）和未來（C, D; 2015-2100）變化趨勢（引自Yuan et al., Science, 2023）

相比于緩旱，驟旱爆發階段在全球范圍均伴隨著更嚴重的降水短缺，而蒸散發則在濕潤地區增加更為顯著，例如歐洲、中國南方、北美東部和西北部以及亞馬遜等。在濕潤地區，驟旱往往也比緩旱更頻繁發生。濕潤地區水汽充足，當雨季少雨時，強烈的太陽輻射和高溫熱浪會加速水分的損失；同時濕潤地區植被茂盛，缺水時植物也可以從深層土壤汲取水分，有利于蒸散發的增加，容易形成驟旱。

“人類活動引起的氣候變化對于干旱轉變的影響很顯著。”研究結果表明，全球范圍內由緩旱向驟旱的轉變，與人為氣候變化引起的蒸散發異常和降水短缺異常顯著加劇密切相關。包括溫室氣體、氣溶膠的排放，以及土地利用的變化等人類活動是引起氣候變化的主要原因之一。“盡管干旱存在年代際變化，但利用最新的耦合模式開展檢測與歸因，我們發現在干旱爆發加速過程中人類活動的影響非常顯著。”袁星說。

亟須更深入的認識并開展監測預警

根據模型的預估結果，到2100年，在全球持續升溫的影響下，次季節尺度干旱的爆發速度將進一步增加，緩旱向驟旱的轉變將擴展至全球絕大多數陸地區域，且排放越高轉變越顯著。

快速爆發的干旱對植物生長、生態環境等會產生什么樣的影響？如何建立驟旱的監測和預警機制？……加速發展的干旱也為科學研究帶來了新的難題和挑戰。如在2013年長江中下游的驟旱事件中，植被排放的二氧化碳量直接超過了吸收量，從“碳匯”變成了“碳源”。“由于驟旱爆發過程中伴隨高溫熱浪，陸地生態系統可能因無法適應突發的嚴重水分虧缺和高溫異常而遭受不可逆轉的影響，大氣干旱和土壤干旱的協同影響使得植被的碳匯能力嚴重下降。這還需要更多學科的專家學者和各部門的協作攻關。”袁星說。

“目前我們最需要的還是深入認識驟旱的成因并尋找其可預報性來源，比如大氣季節內振蕩和陸面-大氣相互作用過程如何影響驟旱爆發和演進過程？該影響機制是否受到海溫或海冰異常的調制？其次，需要研發能夠刻畫驟旱快速爆發過程及其影響的高分辨率陸面-生態-水文過程模型，并結合氣候預測模式以及人工智能方法發展適用于驟旱的精細化監測預警技術，為應對全球變暖背景下的干旱新常態提供更可靠的科學工具。”袁星說。

據悉，該論文第一和通訊作者為袁星教授，合作者包括南信大水文與水資源工程學院研究生王鈺淼和季鵬副教授、英國氣象局武培立研究員、南安普頓大學Justin Sheffield教授以及威斯康星大學麥迪遜分校Jason A. Otkin博士。

揚子晚報/紫牛新聞記者  楊甜子

校對 李海慧