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撰文｜张天祁 苏惟楚

在近日海河流域的特大洪水中，单是北京一地，就有33人死亡，18人失踪。

当公众为北京140年来最强暴雨所震惊时，不少研究人员已经意识到，极端天气未来不再是偶发事件，而是常态。中国社会科学院生态文明研究所研究员、IPCC报告作者郑艳表示，这次降雨属于“灰犀牛”，而非“黑天鹅”。“黑天鹅”是不可预见、颠覆性的事件，灰犀牛则是可预测的、长期累积导致的风险事件。

实际上，在过去11年间，京津冀地区已经出现了4次极端降水。而且多项研究表明，在可见的未来，极端降雨会越来越频繁。

在全球变暖影响之下，本就脆弱的华北恐怕将要面临一个更热、更旱、更多暴雨和洪水的未来。

南涝北旱的误区

“近期我国北方多地降雨的强度屡屡打破历史记录，是否能说明今年的气候比较反常？”

这个提问不是出自今年，而是出自 2012 年京津冀特大暴雨之后。

如果把时间尺度拉长一点，这并不反常。实际上，华北地区是中国暴雨灾害较为严重的地区之一。

中国科学院大气物理研究所国际气候与环境科学中心研究员傅慎明解释，华北地区是我国的三大雨区之一，另外两个雨区是华南与长江流域。华北地区的年总降水量比华南和长江流域要低，但就降水强度而言，它的降水强度可以与华南地区比肩。

中科院研究员马柱国告诉《知识分子》，华北是传统的暴雨受灾区。从暴雨的强度来看，华北地区未必超过长江流域，但灾害的强度可能更大。

只是因为华北过去经历了一段时间不短的少雨干旱时期，同时期南方降水又偏多，才使得人们的对北旱南涝的印象更加深入。

据《新民周刊》报道，作为上世纪 80 年代最早一批指出河北缺水的专家，魏智敏在水利系统工作的头十年却几乎每年夏天都是在抗洪中度过的，1954年、1956 年、1963 年、1964年河北连续出现洪水，1963 年，河北省更迎来了全国罕见的特大暴雨，暴雨使河北局部地区降雨量达到 2050 毫米。

这种情况持续到了 1980 年代。“1980 年成了海河流域历史性的分水岭。河北省从原来的’到处是水，人人怕水’转变为后来的’到处缺水，人人盼水；有河皆干，有水皆污’。”魏智敏在接受《新民周刊》采访时总结。

从更大时空范围的变化上看，马柱国团队的研究提到，中国东部的降水分布和太平洋年代际（十年际）涛动（Pacific Decadal Oscillation,简称PDO）有关，形成我国东部南涝北旱和南旱北涝之间周期性变化的主要原因。

在 1976～2000 年，当 PDO 处于暖位相时，我国东部呈现“南涝北旱”的分布格局，华北地区持续干旱，而南方是持续的多雨时期。当 1940 到 1980 年 PDO 处于冷位相时，对应华北的相对多雨时期，南方则为降水偏少时期。

而 2001 年后直到现在，降水又转回了北涝南旱的模式，这也和 PDO 回归冷位相有关。马柱国表示，2001 以后直到现在，北方降水量是一个增加趋势。从降水的角度来讲，北面偏多，南面偏少的格局依然在维持。所谓“雨带北移”这种说法不准确，其实就是华北降水增加了，形成降水偏多的区域。

在此期间，华北发生极端暴雨的可能也很高。2012年开始，11年左右时间里京津冀地区已经出现了4次极端降水——2012年的7.21暴雨、2016 年的7.20暴雨和2018年的7.16暴雨，每次都造成了不小的破坏。从历史上看，北京地区在经历了1992-2012年的少雨时期后，进入了一个多雨时段。

中国科学院大气物理研究所裴琳、夏江江、严中伟和杨辉的一项研究发现，1951到 2012 年之间，北京的极端的降水事件，均发生在 PDO 的冷位相时期。冷位相时期，7.21 及以上级别的极端降水不到 10 年就可能出现一次。

更热、更旱、更多洪水的未来

随着全球变暖过程的深入，全国范围内极端降水的发生频率会更高，华北将会面临更严峻的考验。

中国气象科学研究院副研究员孙劭向《知识分子》解释，气候变暖最直接的影响是大气中水汽含量的变化。气温的上升使得空气中能够容纳更多的水汽，温度每升高 1 摄氏度，空气中将能多容纳 7%的水汽，因此暴雨的发生频次、强度和影响范围明显增加。

全球变暖还会导致气候系统发生复杂变化，从而影响大气环流模式，进一步提升了中高纬度地区和高海拔地区极端降水事件的频率和强度。

中国工程院院士丁一汇曾对《知识分子》解释过全球变暖促成极端降水事件增暖加的原理。全球变暖的背景下，一方面由于暖气候下海洋蒸发增加，大气本身的含水量会增加。另一方面，由于大气温度上升，大气的持水能力也在增强，这意味着需要更多的水汽大气才能达到饱和，达到降水条件。并且一旦发生降水，强度就会加强。

“这种变化导致更强的降水和更多的干旱发生，主要表现为小到中雨频率普遍减少，而大雨与暴雨强度和频率增加。”丁一汇说。

孙劭介绍，近 60 年以来，我国平均年降水日数呈减少趋势，而年暴雨日数则呈增加趋势。雨日特别是小雨日数减少意味着干旱风险增加，而暴雨日数增加意味着洪涝灾害风险增大。随着气候变化的加剧，我们将要直面更热、更旱、更涝的未来。

具体到华北地区。孙劭所在团队采用不同温室气体排放和社会经济路径组合情景，预估了未来京津冀鲁地区的极端降水事件及其人口暴露度的变化。结果表明，在低、中、高三种排放路径下，未来 30 年京津冀鲁地区的极端降水事件发生概率将分别增加 18%、20%和 27%。

考虑到人口增长和迁移状况，预计京津冀鲁地区的极端降水人口暴露度将增加 25-36%。这表明未来该地区的气候风险将进一步加剧，迫切需要加强对极端事件的风险防范措施。

在气候变化加剧的大背景下，华北地区遭遇创世纪强度暴雨事件的概率正在增加。

孙劭表示，气候变化对公众生产生活影响最大的是极端事件，例如 2021 年河南暴雨事件和 2023 年的京津冀暴雨事件，多地降水强度突破历史极值。近 60 年来，我国北方地区的总降雨量并没有显著增加，但极端暴雨强度明显增大。

孙劭团队一项研究根据 1961-2019 年全国各气象站的降水数据，将全国各大地区的暴雨危险性进行了分类，其中华中、华南地区危险性最高，华北地区次之。暴雨强度方面，在5年、10 年、20 年、50年一遇的重现期条件下，华北都是暴雨强度最高的地区之一。而且在 20 年和 50 年一遇暴雨的情况下，和华中、华南地区还拉大了差距。

“总体来讲，北方地区未来极端降水发生频率和极端值都有增加趋势，人口和经济的暴露度也会增加。加何应对，把灾害损失减小到最低限度是应该关注的问题。”马柱国说。

脆弱的华北

“近20年来，洪涝年均造成1亿多人受灾，直接经济损失1678.6亿元，”中国气象局国家气候中心李莹等人对2001年到2020年的洪涝灾害及致灾危险性进研究统计，研究者注意到，北方受影响人口和农作物的面积正不断增加，而南方正在减少。

“过去十年，中国北方大部分地区，尤其是河北和黑龙江省，除死亡人数外的洪水损失比前十年有所增加。与此同时，北方大部分地区降水总量增加，黑龙江、河北省强降雨量和暴雨日数大幅增加，进一步加大了相对脆弱的北方地区洪涝风险。”

李莹等人的研究显示，2011年到2020年，除河北和北京外，全国大部分地区洪涝灾害死亡人口较上个10年减少，而河北和北京死亡人口的增加，主要受极端强降水过程的影响。

国家防汛抗旱总指挥部办公室的报告指出，2021年我国多地雨量屡创纪录，北方汛情重，南方旱期长，洪涝灾害损失北方明显高于南方。其中，华北平原地区的雨洪灾害占全国灾害总数据的半数以上。

“华北地区的自然致灾因子在多样性、被灾频次和相对综合致灾强度指数均为全国之冠。”

20年前，北京师范大学资源与环境科学教授王静爱、史培军等人在102种自然致灾因子分布图上，绘制出中国自然致灾因子的多样性、被灾频次和相对综合致灾强度指数图，并进一步分析了区域分异，得出上述结论。

王静爱等人分析称，中纬度带、海陆过渡带、高低地过渡带、半干旱气候区农牧交错带等，都显示出自然致灾因子的相对群聚，而华北地区正处于几种环境过渡的交错区域，也称为中国自然致灾因子最群聚的地区。

而从被灾频次来看，东北平原、华北平原、黄土高原都位于高值区。而被灾频次和致灾因子的多样性有直接关系，且二者呈正相关，其中最为突出的就是华北平原地区，气象、洪涝、生物类致灾因子集中分布。

从气候角度来说，华北平原属于温带季风气候，春旱秋涝，夏雨频发，在主汛期又具有鲜明的季节性降雨特征，局地暴雨现象明显，且由于全年蒸发量靠夏季降雨补给，出现了春旱秋涝、旱涝交替的气候特征。同时，与南方雨量多、水系广的洪涝特性不同，燕山以南、大别山以东平原是局地短时暴雨和洪涝灾害最为突出的区域。

不断加快的城市化进程也被认为与暴雨引发的灾害紧密相关。由于“热岛效应”和“雨岛效应”，在一些经济发达城市，也将更经常发生强度较大的暴雨。且城市人口密度大，地面不透水面积比重较大，不便积水的下渗和排出。因此，在极端强降雨的情况下，一旦城镇规划中部分防灾设施和防灾能力不足，更容易造成暴雨灾害。

同时，孙劭提醒，生态环境退化虽然不会直接增加暴雨频次，但植被覆盖减少和水土流失可导致遭遇暴雨时形成洪水的速度显著加快，加剧洪涝灾害风险。

“我国气候的基本格局是南方降水多于北方，这一基本格局是不会改变的，我国北方整体缺水的问题也不会因为增多的极端降水事件而得到根本解决。近年来，我国北方地区多次出现了历史罕见的暴雨事件，这证实了在气候变化加剧的大背景下，极端事件多发、强发的趋势，需要我们采取新的策略来应对灾害风险。”

孙劭告诉《知识分子》，灾害风险是灾害天气强度、社会经济暴露度和防灾减灾能力共同作用的结果。如果将我国南方和北方地区采用同样暴雨标准进行衡量，则南方的暴雨频次、强度和持续时间仍然普遍高于北方。对于东南沿海地区，应对暴雨天气是每年的“必修课”，而北方地区历史暴雨频次低，设防标准和公众意识仍有待提高。

“近10年来的几次北方极端暴雨事件正在强调这种紧迫性，我们理应尽快行动起来，在下次汛期到来之前积极做好准备。”

参考文献：

[1] 边清河, 丁治英, 吴明月, & 张兴强. (2005). 华北地区台风暴雨的统计特征分析. 气象, 31(3), 61-65.

[2] 高霞, 王宏, 于成文, 戴新刚, & 史丽红. (2009). 近 45 年来河北省极端降水事件的变化研究. 气象, 35(7), 10-15.

[3] 马柱国, 符淙斌, 杨庆, 郑子彦, 吕美霞, 李明星, ... & 陈亮. (2018). 关于我国北方干旱化及其转折性变化. 大气科学, 42(4), 951-961.

[4] Pei, L., Xia, J., Yan, Z., & Yang, H. (2017). Assessment of the Pacific decadal oscillation’s contribution to the occurrence of local torrential rainfall in north China. Climatic Change, 144, 391-403.

[5] 李东欢, 邹立维, & 周天军. (2017). 全球 1.5℃ 温升背景下中国极端事件变化的区域模式预估. 地球科学进展, 32(4), 446.

[6] 陈溯.(2023)IPCC最新报告：全球温升预计在2021年至2040年内达到1.5℃-中国新闻社.

[7] 唐明秀, 孙劭, 朱秀芳, 张世喆, 徐昆, & 刘婷婷. (2023). 中国不同气候区的暴雨危险性分析. Journal of Natural Disasters, 32(2).

[8] 李莹, 赵珊珊. 2001—2020 年中国洪涝灾害损失与致灾危险性研究[J]. 气候变化研究进展, 2022, 18(2): 154.

[9] 王静爱, 史培军, 朱骊. 中国主要自然致灾因子的区域分异[J]. 地理学报, 1994, 49(1): 18-26.

[10] Sun S, Dai T L, Wang Z Y, et al. Projected increases in population exposure of daily climate extremes in eastern China by 2050[J]. Advances in Climate Change Research, 2021, 12(6): 804-813.

[11] Sun S, Shi P, Zhang Q, et al. Evolution of future precipitation extremes: Viewpoint of climate change classification[J]. International Journal of Climatology, 2022, 42(2): 1220-1230.