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MIT最新研究:致命熱浪?華北平原地區本世紀末或將不再宜居

導讀:這個夏天不一般。

在剛剛過去的七月,全球各大城市似乎在參加一場“高溫賽跑”,四大洲的各個國家都競相打破了自己的高溫紀錄:根據美國國家海洋和大氣管理局的資料,在過去的 30 天里,全球出現了 3,092 個新的高溫記錄,159 個新的月度記錄和 55 個全球歷史氣溫高度。

僅在美國,同期就有 1,542 個新的高溫記錄,85 個新的月高溫記錄和 23 個歷史最高氣溫記錄。在日本,致命洪水之後的熱浪創造了 41.1°C 的全國氣溫紀錄。而根據韓國氣象局的資料,韓國在 8 月 1 日創造了 40.7°C 的歷史最高氣溫紀錄。

作者:DeepTech

本文授權轉載自DeepTech深科技(ID:mit-tr)

熱浪同樣席卷中國,中央氣象臺連續發佈高溫預警,內蒙、遼寧、河北、天津最高氣溫衝上 40°C,武漢 7 月連熱天數則打破了 67 年的紀錄,山東濟南掃清 10 年最高氣溫紀錄。

這樣的熱浪無疑會對人們的生產生活產生重大影響。但更糟糕的可能還在後頭。

根據麻省理工學院研究團隊 7 月 31 日發表的一項研究,其預測模型顯示,傳統農業區的農田灌溉行為會加劇溫室效應的影響,如果不採取嚴厲措施來改良灌溉方式或限制溫室氣體的排放,中國人口最密集、以農業為主的華北平原區域將會遭受對人類而言最具破壞性的熱浪的襲擊,華北平原這世界上人口最多的農業地區將會在本世紀末不適宜人類生存。

這項由麻省理工學院的 Elfatih Eltahir 以及新加坡-麻省理工學院 研究與技術聯盟的 Suchul Kang 完成的最新發現,發表在近期的《自然通訊》上。

該研究也團隊專案里的第三個,前兩項主要研究波斯灣和南亞地區的致命熱浪,這兩個地方的危急情況也迫在眉睫,但此次的新研究表明,華北平原氣溫升高對人類生命的風險高於地球任何其它地方。

按照常識,人類文明以農業而生,農民日出而作、日落而息、安土重遷,因此也就形成了諸如歐洲、東亞和北美等適宜人類文明發展的“應許之地”。農業文明發達的中國華北平原區域為何會“落到如此境地”?

▲麻省理工學院校網對此次研究的報道

具體來講,中國華北平原土地肥沃,但氣候乾燥,和美國中西部地區相當類似,於是每到春季乾旱時節,或大水漫灌、或噴灌滴灌等人工灌溉就成了保障農業發展必不可少的措施。但問題在於,過度的灌溉會使水分大量蒸發至空氣中,導致空氣濕度較高,並使溫度應力惡化,進而使該區域對熱量上升的承受力較差,最終是該區域熱浪爆發的風險大為上升。

結果顯示要比另外兩個區域嚴重,”水文氣候學及土木與環境工程學教授 Eltahir 說道。研究人員之所以挑選這三個區域,是因為過去的記錄表明那裡的溫度和濕度水平比地球其它地方都更為極端。有一些風險因素很明顯,比如位於山谷或者臨近溫暖的海洋。“但我們還沒有明確的理論來預測這些全球熱點的位置,”他解釋說。根據過去的氣候資料經驗,“亞洲是最突出的他說。


▲此次研究的兩位作者 Elfatih Eltahir 和 Suchul Kang

雖然波斯灣的研究發現了一些更極端的溫度,但它們僅出現在波斯灣水域範圍內,而非陸地區域。而華北平原則不同,“這是人們居住的地方,”Eltahir 說。

就我們每個人日常生活中所獲取的生活經驗和切身感受來說,超過一定的溫度和濕度閾值,人類就無法在沒有保護的戶外長期生存。而確定炎熱天氣是否宜居的關鍵指標正是濕球溫度(Wet-bulb temperature),這是一個綜合考慮溫度與濕度的引數。

▲三種不同引數下極端濕球溫度時空分佈模擬,圖中IRR代表灌溉面積引數,NCP代表華北平原極端引數

濕球溫度的測量是用濕紗布包裹溫度計的液泡(或傳感器),這樣水分蒸發就能冷卻溫度計的液泡。濕度為 100% 時,水不能蒸發,此時濕球溫度等於實際溫度。

這種測量實際上反映了極端溫度對戶外環境中的人的影響,它取決於人體通過汗液蒸發而散熱的能力。研究表明,濕球溫度為 35 攝氏度時,健康的人無法在戶外生存 6 小時以上。新研究表明,如果溫室氣體的排放維持不變,到 2070 至 2100 年,華北平原的濕球溫度將達到閾值的幾倍。

“這裡將成為未來致命熱浪最多的地方,尤其在氣候變化的條件下,”Eltahir 說。未來的跡象已經開始顯現:過去 50 年來,華北平原的極端熱浪已經大幅增加,該地的溫度上升速度也是全球平均水平的兩倍。

過去的半個世紀以來,華北平原每十年溫度上升 0.24 攝氏度,而全球平均的數字僅為 0.13 攝氏度。2013 年,華北平原的極端熱浪持續了 50 天,最高溫度到達 38 攝氏度。2006 年和 2013 年出現的熱量均打破了記錄。中國東部最大城市上海在 2013 年打破了 141 年來的最高溫度記錄,並導致數十人因高溫死亡。

為了完成預測,Eltahir 和 Kang 在過去 30 年裡對華北平原 4000 平方公里的區域進行了詳細的氣候模型模擬。隨後,他們選擇了與過去時間段內的實際觀察條件匹配得最好的模型,並且用這些模型來預測本世紀最後 30 年的未來氣候。

他們使用了兩種不同的未來情景:一種是沒有採取措施減少溫室氣體排放;一種是根據聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)制定的標準方案來減少排放量。每種場景又有兩種不同運行方式:一種考慮灌溉的影響,一種不考慮。

其中令人意外的一項發現是灌溉的重大影響——平均而言,灌溉會使該區域整體的溫度上升增加 0.5 攝氏度。這是因為,雖然空氣中的額外水分會在地表產生區域性冷卻效果,但它不足以彌補高濕度帶來的溫度應力增加,而且水蒸氣本身作為一種強效溫室氣體也會使整體的空氣升溫。

“灌溉加劇了氣候變化的效力,” Eltahir 說。實際上,根據研究人員的報告,模型預測出的灌溉與氣候變化的綜合效力要強於二者單獨效力的總和,其原因仍需進一步研究。

研究人員在文章中寫道,最重要的是要通過降低溫室氣體排放量來減少類似極端條件發生的可能性。他們總結說:“中國是目前溫室氣體排放最多的國家,對中國人口可能會產生嚴重影響。目前排放樣式的延續可能會限制這個地球上人口最密集區域的生存條件。”


▲CNN 對此次研究的報道

然而,對於減排這一話題,中國也一直在努力。

8 月 2 日,中國國家能源局發佈了《2018 年上半年光伏建設運行情況》,指出在 2018 年上半年,中國光伏發電新增裝機 2430.6 萬千瓦,截至 2018 年 6 月底,全國光伏發電裝機容量達到 15451 萬千瓦。

中國是全球最大的太陽能市場。根據羅斯公司的資料,2017 年中國光伏裝機容量約為 130 吉瓦,遠遠超過美國的 60 吉瓦和日本的約 46 吉瓦。裝機量、出口量、製造能力增長及創新,無論從哪種方式來講,中國的太陽能產業讓全世界印象深刻。


此外,中國政府正在為“領跑者計劃”運行的太陽能拍賣,旨在鼓勵大規模、高效率的太陽能專案。由於製造效率提高和價格下降的驅動,未經補貼的太陽能成本與傳統能源相比已具有競爭力。在未來,中國太陽能可能平價上網,為更多地區提供綠色能源。

而關於麻省理工學院這項研究,自然也出現了一些不同的聲音,蘇黎世聯邦理工學院 (ETH Zurich) 大氣與氣候科學教授 Christoph Schauer 就表示:“這是一項可靠的研究,擴展和完善了一些關於人類行為對氣候的影響及其在熱浪中的作用的研究。報告著重指出了隨著氣候變化事件出現頻率的有增無減,人類需要提前佈局一些適應的措施來迎接惡劣氣候變化所帶來的災難後果。”

但 Schauer 補充說,“儘管有大量證據表明,氣候變化已開始影響熱浪的頻率和強度,但跨越近一個世紀維度的氣候預測本身就意味著相當大的不確定性,所有的結果還有待於進一步研究。

參考:

http://news.mit.edu/2018/china-could-face-deadly-heat-waves-due-climate-change-0731

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