干旱(drought) 是指長期無雨或少雨,使土壤水分不足、作物水分平衡遭到破壞而減產的氣象災害。可分為土壤干旱、大氣干旱和生理干旱三種類型。干旱亦指淡水總量少,不足以滿足人的生存和經濟發展的氣候現象,一般是長期的現象。
干旱的發生受季節、氣候變化、人類活動等多重因素影響,是一種災害性天氣,具有發生頻率高、持續時間長、波及范圍廣、治理難度大的特點,不但給社會經濟帶來損失,還會造成荒漠化加劇、沙塵暴頻發等生態環境的惡化。
干旱在全球范圍內均可發生,主要分布在熱帶、亞熱帶及中緯度地區,如非洲的中北部、中東和西亞、北美洲中部、澳洲的大部和中國的西北部等地區。干旱地區多產仙人掌科、皮松、百合、雪松、合歡等植物,耐干旱的動物有沙雞、沙鼠、長頸鹿、駱駝、蜥蜴、野牛、羚羊等。
干旱可對農、林、牧、工等產業及經濟、環境、健康產生嚴重影響,還易引發森林火災和草原火災等災害。
概述
干旱的定義有很多種,不同組織機構對干旱的定義有所不同。
聯合國:干旱是指降水量大大低于正常記錄水平時發生的自然現象,引起嚴重水文失衡,對土地資源生產系統造成有害影響。
世界氣象組織:干旱是一種長期降水量不足的現象,是自然氣候循環系統中正常變化的一部分,可在全球范圍內發生。
美國國家海洋和大氣管理局:干旱是指在一個較長的時期內,通常是一個季節或更長的時間內降水不足,導致水資源短缺,對植被、動物和或人造成不利影響。
干旱的發生比較緩慢,但持續時間長,短則持續幾周,長則持續數月或數年。干旱主要是因降水不足,導致缺水,并因酷熱或大風而加劇。氣候變化導致的氣溫上升使本已干旱的地區更加干燥、濕潤地區更加潮濕。在干旱地區,溫度升高,水分蒸發加快,會增加干旱的風險或延長干旱期。干旱可對健康、農業、經濟、能源和環境產生嚴重影響。
據世界衛生組織估計,全球每年約有5500萬人受到干旱的影響,干旱不僅對牲畜和農作物造成最嚴重的危害,還威脅人們的生計,增加疾病和死亡的風險,并助長了大規模移民。水資源短缺影響到世界40%的人口,到2030年,近7億人將面臨因干旱而流離失所的風險。
形成原因
干旱的形成原因很復雜,降水量少于蒸發量是形成干旱的直接原因;全球氣候變暖,極端天氣頻繁出現,大氣環流異常,降水空間分布不均,蒸發加劇,是形成干旱的根本原因。干旱的發生發展是多種因素相互影響、綜合作用的結果。
旱季
按照干旱發生季節可分為春旱、夏旱、秋旱和冬旱,有時還發生連季旱。旱季空氣干燥,降水稀少,雨季開始較晚的年份,易形成重旱災。濕潤、半濕潤季風氣候區常因降水時空分配不均而造成季節性干旱。
全球氣候變化
氣候變化是引起干旱的主要因素之一,全球氣候變暖導致氣溫升高,降水不足,蒸發加快可導致干旱發生。大范圍的干旱與大氣環流異常相關,一個地區長期受單一氣團控制,如亞熱帶一些地區夏季長時間處在副熱帶高壓控制下,降水少而氣溫高;離海洋較遠的內陸,水汽很難輸入,雨量稀少,年蒸發量遠大于年降水量,常發生氣候干旱。
厄爾尼諾現象
厄爾尼諾現象是指太平洋赤道海域海水溫度異常升高的現象,往往帶來干旱、洪水等災害。正常情況下,熱帶太平洋區域的季風洋流是從美洲走向亞洲,使太平洋表面保持溫暖,給印度尼西亞周圍帶來熱帶降雨。但這種模式每隔幾年,風向和洋流會發生逆轉,太平洋表層的熱流就轉而由東走向美洲,同時帶走了熱帶降雨,出現所謂的厄爾尼諾現象。厄爾尼諾現象出現時,赤道太平洋中東部地區降雨量會增加,造成洪澇災害,而澳大利亞和印度尼西亞等太平洋西部地區則干旱無雨,引發干旱。
人類活動
用水管理的實際操作或設施的破壞引起缺水;人口增長及超載使用,導致有限的水資源越來越短缺;亂砍濫伐、過度放牧,使森林和草原植被遭到破壞,植物的蓄水作用喪失,導致地下水和土壤水減少;人類活動造成大量水體污染,使可用水資源減少;用水浪費嚴重,尤其是農業灌溉用水,導致水資源短缺;人類生產生活對自然環境的改變,使得地區生物量、下墊面等外在條件逐步發生改變,間接影響氣候,進而改變氣候的年際變化從而容易產生干旱。
分類
中國將干旱分為四大類:氣象干旱、農業干旱、水文干旱和社會經濟干旱。
● 氣象干旱:是因長期少雨而空氣干燥、土壤缺水引起的氣候現象,最直觀的表現在降水量的減少;是指某一時段由于蒸發量和降水量的收支不平衡,水分支出大于水分收入而造成的水分短缺現象,具有出現頻率高、持續時間長、波及范圍廣的特點,降水量不足和高溫、地面風速等影響加劇地面水分蒸發是水分短缺的主要原因。
● 農業干旱:是指農作物生長季節內因長期降水不足,造成空氣干燥、土壤缺水,使農作物體內水分平衡遭到破壞,影響正常生長發育而造成損害的現象。農業干旱除受降水量、降水性質、氣溫、光照和風速等氣象因素影響外,還與土壤性質、種植制度、作物種類生育期等有關。
● 水文干旱:主要考慮一個時期內河流、水庫、地下水含水層、湖泊的含水量低于平均水平,以及土壤中低于平均含水量的現象。水文干旱通常與氣象干旱密切相關,而人類活動會加劇水文干旱的影響。
● 社會經濟干旱:是指由于干旱條件(氣象、農業或水文干旱)引起社會經濟損失的過程。社會對水的需求主要有工業需水、農業需水和生活與服務行業需水,如果供不應求,則會發生社會經濟干旱。
分布
干旱是全球性的自然災害,國際上一般把平均年降水量低于250毫米的地區稱為干旱地區,平均年降水量為250毫米至500毫米的地區稱為半干旱地區。世界上干旱地區約占全球陸地面積的25%,半干旱地區約占全球陸地面積的30%,主要分布在熱帶、亞熱帶及中緯度地區。這些地區常年受高壓、副高壓控制,盛行下沉氣流,氣候干燥,降水量少,蒸發量大,容易發生干旱災害。
全球分布
● 非洲的中部、北部大部分地區,非洲大陸的西南部。北非的撒哈拉沙漠區,是全球最干旱的地區之一,經常發生嚴重的干旱災害。
● 亞洲中西部地區氣候干燥,沙漠化嚴重,干旱現象頻繁發生。
● 北美洲的北美大平原、加拿大大草原諸省,地處北美大陸內部,終年受大陸氣團控制,干旱少雨,且越往內陸降水越少,容易干旱。
● 南美洲西部的智利、秘魯、玻利維亞等國家的西南部地區也經常發生干旱。
● 南半球的干旱區主要分布在澳大利亞、南非等國家。澳大利亞是一個干旱的國家,80%以上的地區每年降雨量不足600毫米,大部分地區都是沙漠或半沙漠。
中國分布
中國是世界上主要的干旱國家之一,地處亞歐大陸東部,太平洋西岸,海陸熱力差異使其形成了夏季降雨豐沛、冬季寒冷干燥的東亞季風氣候。年際之間季風的不穩定性是造成中國干旱頻發的主要原因之一。
中國各地均可發生干旱,但發生頻率和程度不同,主要分布在以下干旱區:
● 東北干旱區:主要出現在4~8月的春、夏季節,春旱出現的概率為66%,夏旱的概率為50%。
● 黃淮海干旱區(西北東部和華北):該區是中國最大的干旱區,降雨少,干旱發生次數居全國之首。3~10月均可能出現干旱,但以春旱為主,每年都有不同程度的春旱發生。
● 長江流域地區:每年3~11月均可出現干旱,主要集中在夏、秋季節,以7~9月出現概率最多。
● 華南地區:四季均可出現干旱,主要出現在秋末和冬季及初春。干旱時間一般持續3~4個月,最長達7~8個月。
● 中國西南地區:該區干旱范圍較小,干旱一般從10~11月開始,到來年的4~5月,干旱主要出現在冬春季節。
等級
中國
中國《氣象干旱等級》國家標準規定了全國范圍氣象干旱指數的計算方法、等級劃分標準、等級命名、使用方法等,并界定了氣象干旱發展不同進程的術語,其中將干旱劃分為五個等級,并規定了五種監測干旱的單項指標和以標準化降水指數、相對濕潤度指數和降水量為基礎建立的氣象干旱綜合指數CI。,包括降水量和降水量距平百分率、標準化降水指數、相對濕潤度指數、土壤濕度干旱指數和帕默爾干旱指數。
1.無旱:降水正常或較常年偏多,地表濕潤,呈現正?;驖駶程攸c;
2.輕旱:特點為降水較常年偏少,地表空氣干燥,土壤出現水分輕度不足,對農作物有輕微影響。
3.中旱:特點為降水持續較常年偏少,土壤表面干燥,土壤出現水分不足,地表植物葉片白天有萎蔫現象,對農作物和生態環境造成一定影響;
4.重旱:特點為土壤出現水分持續嚴重不足,土壤出現較厚的干土層,植物萎蔫、葉片干枯,果實脫落,對農作物和生態環境造成較嚴重影響,對工業生產、人畜飲水產生一定影響;
5.特旱:土壤出現水分長時間嚴重不足,地表植物干枯、死亡,對農作物和生態環境造成嚴重影響,工業生產、人畜飲水產生較大影響。
美國
美國國家綜合干旱信息系統(NIDIS)是一個多機構合作體系,在國家、部落、州和地方各級協調干旱監測、預測、規劃和信息?!睹绹珊当O測》使用異常干燥、中度干旱、嚴重干旱、極端干旱、異常干旱共5個分類描述了美國干旱的強度。
危害
干旱作為一種全球普遍存在的自然災害,即使在科技發達的今天,其造成的災難性后果仍然比比皆是,且出現次數、影響范圍、造成的損失均居各種自然災害之首。全球每年有120多個國家和地區不同程度地遭受干旱危害,每年因干旱災害造成的經濟損失高達60億~80億美元,遠高于其他氣象災害。在全球氣候變暖的背景下,干旱發生的頻率越來越高,影響范圍越來越大,破壞程度越來越強,干旱對農、林、牧等產業及環境和社會的影響越來越大。
產業的危害
干旱會造成土壤缺水、農作物無法正常生長,長期干旱容易導致農作物、果樹減產甚至死亡,農業病蟲害加大,無法實現生產;干旱可導致牧草不能正常生長,如果發生連續干旱,會加快草場退化,牲畜得不到足夠牧草不能正常發育;干旱會使地下水位下降、湖泊縮小,牲畜飲水困難,影響牲畜的存活率和畜產品的產量;干旱會影響林木的正常生長,降低森林生產率。
環境和經濟的危害
干旱會導致氣候變化,使近地面氣溫升高,地表面干燥,空氣質量下降;干旱可造成植物枯萎、土壤裸露、土壤干裂等現象,導致土壤結構破壞,極易被暴雨徑流和大風侵蝕,造成土地退化;干旱還會導致河流湖泊水體面積減少、灌溉不足引起綠地質量下降,嚴重影響城市的景觀價值,從而影響城市旅游業及其他服務業的發展。
健康和社會的危害
干旱會導致水和糧食短缺,會對受影響人群的健康造成影響,甚至會增加疾病和死亡的風險;干旱會導致移民和衛生工作者被迫離開當地,使當地衛生服務中斷;干旱會導致城市生活及工業供水急劇減少,影響人們的正常生活和工業生產的發展;嚴重干旱可能引發火災和沙塵暴等自然災害,影響空氣質量和生存環境;長期干旱使得空氣干燥,可燃物較易引燃,增加森林火災的發生概率。
干旱預警
干旱預警信號分二級,分別以橙色、紅色表示。
防御措施
干旱不僅影響工農業生產的發展,還影響經濟建設和人們生活的安定,應及時采取有效措施來應對干旱,包括加強水資源管理、推廣節水技術、加強土壤保護和植樹造林等。干旱的防御措施包括工程措施和非工程措施。
工程措施
● 興修水利,發展農田灌溉事業;
● 改進耕作制度,改變作物構成,選育耐旱品種,充分利用有限的降雨;
● 植樹造林,改善區域氣候,減少蒸發,降低干旱出現的風險;
● 研究應用現代技術和節水措施,如人工降雨等。
非工程措施
● 增強節水意識,提高水資源利用率;
● 退耕返草返林,蓄養水源;
● 實現各用水需求之間的合理比例;
● 對干旱災害進行有效監測,提前發布干旱預警等。
干旱事件
● 在1970年至2012年期間,由于1975年、1983年和1984年的非洲嚴重干旱,導致近68萬人死亡。
● 1992年5月中旬至7月上旬,中國黃淮海地區大部持續少雨,總降水量只有20~50毫米,比常年同期偏少5~8成。黃河和淮河下游的部分河段一度斷流。中國山東、河南省、河北省、山西省、江蘇省北部、安徽北部等地發生較重夏旱,受旱面積達1300多萬公頃。
● 1997年中國北方地區嚴重夏旱。1997年夏季北方大部出現持續少雨高溫天氣,降水量一般為150~300毫米,偏少2~4成,其中華北、西北的部分地區偏少達5~7成,受旱面積達2000多萬公頃,其中重旱900多萬公頃。
● 2000年中國出現全國性干旱,尤其是長江以北地區2~7月的春夏大旱,持續時間長、受旱范圍廣、旱情嚴重,華北、西北東部旱期長達半年之久。全國受旱面積達4054萬公頃,其中絕收800萬公頃,因旱災損失糧食近600億公斤,經濟作物損失510億元。
● 2001年2~5月中國北方地區發生嚴重干旱,造成2200多萬公頃農田受旱,1580萬人、1140萬頭大牲畜發生臨時飲水困難。
● 2004年入秋以后中國華南和長江中下游平原發生大范圍嚴重秋旱。中國南方大部降水持續偏少,旱區擴展至幾乎整個長江中下游和華南地區,部分地區達到特重旱標準,農作物受旱面積達510多萬公頃,900多萬人飲水困難,直接經濟損失達60多億元。
● 2022年1月至9月期間,埃塞俄比亞約有59萬人因干旱流離失所,約1190萬兒童沒有糧食保障,480萬兒童面臨嚴重營養不良,約有400萬家畜死亡。
● 2022 年5月,美國出現大范圍干旱,覆蓋面廣、持續時間長,創下多項記錄。其中美國西部的干旱覆蓋率達到該地區的91.3% ,該地區多年干旱導致許多地方出現水資源短缺,一些主要水庫的水位下降到有記錄以來的最低水平。
參考資料 >
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非洲之角正面臨前所未有的干旱。世界正在做什么來幫助解決這個問題?.世界經濟論壇.2023-05-26
創紀錄的干旱在 2022 年席卷了美國大部分地區.美國國家海洋和大氣管理局.2023-05-26