略談我國早澇的成因

蔣金濤

大氣是一厚層緊緊地包裹著大地的空氣，自然界的一切生物生活在這層大氣的底部。大氣給人類以生存的條件，有時也給人類帶來不幸的災難，一切旱澇災害都和大氣的變化有密切關系。

從歷史上看，我國發(fā)生的水旱災害是比較多的。據(jù)記載，從公元初至十九世紀期間，水旱災害共達一千六百七十多次。從二十世紀以來的雨量資料統(tǒng)計，僅大范圍的旱災就出現(xiàn)了二十六、七次；長江流域大范圍的澇災就在十次以上。

造成旱澇的原因是多方面的，是相當復雜的。這里只就氣象方面談談旱澇的成因問題。

大氣環(huán)流的反常是發(fā)生旱澇的主要原因

我國地處亞洲大陸東部，東瀕太平洋，地區(qū)遼闊，自然條件復雜，大部分地區(qū)屬于大陸性季風氣候，就是說由于四季盛行風向不同，構(gòu)成了它的氣候特點：冬季，全國大部分地區(qū)在西伯利亞冷氣團控制之下，盛行西北風，寒冷而干燥，降水稀少；夏季，在熱帶海洋暖氣團控制之下，盛行偏南風，水汽充沛，雨量豐富。春秋兩季，則是過渡時期。所以我國大部分地區(qū)降水都集中在夏季，冬季降水少，而且這種雨量集中在夏季的趨勢，愈往北愈為明顯。例如廣州的降水夏季占47％，各季占9％；而北京的降水75％都在夏季，冬季只占2％。雖然熱帶海洋氣團是我國水汽的主要來源，但是如果沒有使水汽凝結(jié)的條件，也很難造成降水。一般來講，冷暖空氣的交鋒所產(chǎn)生的抬升作用是使水汽凝結(jié)的有利條件。每當北方的冷空氣南下與南方暖溫空氣的北上相遇，在交鋒的地帶，因暖空氣較輕就被迫爬行在冷空氣之上，造成了強烈的上升運動，使水汽變冷凝結(jié)，形成大規(guī)模的降水。此外，大氣中的各種旋渦運動（如臺風）、大氣在運動中遇到不同的地形（如山坡），以及暖濕空氣內(nèi)部的熱力不穩(wěn)定等也都可以產(chǎn)生上升運動，使水汽凝結(jié)，造成雨、雪。

我國的降水大部分與冷暖空氣的交鋒有關。因此，冷暖空氣在某一地區(qū)交鋒的遲早、持續(xù)的時間和相持的強烈程度，也就決定了這一地區(qū)雨季開始的遲早、持續(xù)時間的長短、雨量的大小和雨下得猛烈的程度。每年在立夏前后，由于太陽高度角逐漸增大，冬季控制我國的西伯利亞冷空氣逐漸減弱，這時熱帶海洋的暖空氣慢慢北上，冷暖空氣相持在東南丘陵地和南嶺山地一帶，造成了我國華南一帶大范圍的降水，開始了華南一帶的季風雨。芒種（6月上旬）以后，隨著冷空氣的不斷北退，冷暖空氣的交鋒地帶移到長江流域一帶，原來在華南的雨帶也就隨著往北推移，形成了長江中下游及淮河以南地區(qū)的季風雨。這時，正是梅子成熟的時候，所以也叫做“梅雨”。到了七月份以后，西伯利亞冷空氣被迫退到了黃河以北，長江流域的雨帶也就隨著移到了華北一帶，開始了華北的雨季。這時，熱帶的暖濕空氣在我國大陸達到了極盛時期，除了華北、東北地區(qū)受暖濕空氣影響造成大量降水外，在我國西南及兩廣地區(qū)又受著從印度洋和南方來的更加暖濕的空氣的影響，又引起了這個地區(qū)的大量降水。沿海一帶又因臺風的影響也帶來了大量的降水。但這時在長江中下游一帶，正為太平洋高壓所控制，晴天少雨。到了九月以后，熱帶暖濕空氣開始減弱，西伯利亞冷空氣又逐漸增強南下，冷暖空氣交鋒所形成的雨帶這時也隨著南撤。入秋以后，冬季風增強很快，冷空氣爆發(fā)往往一瀉千里，彌漫著整個大陸東半部，所以，雨帶南撤的也就很快。冷空氣往往受到南嶺山地的影響，移動逐漸緩慢，這就在南嶺以北、長江以南地區(qū)造成了陰雨。

從我國東半部看來，熱帶暖濕空氣控制華南最久，平均達六個月；在長江流域，平均達四個月；在華北的時期最短，平均只有兩個月（七、八月）。

在一般情況下，由于西伯利亞冷空氣自春到夏不斷北退，由冷暖空氣交鋒所形成的雨帶也就自南向北逐漸推移。如果某一年由于大氣環(huán)流（整個地球上空氣流動的總的規(guī)律）有些反常變化，冷暖空氣的交鋒不正常，這就可能出現(xiàn)一定范圍或一定程度的旱澇現(xiàn)象。如1954年夏季長江流域的多雨，就是由于西伯利亞冷空氣比較強，冷暖空氣不斷在江淮地區(qū)交鋒，相持達三月之久（比常年長了兩個多月），使暖濕空氣遲遲不能北上，從而形成了二十世紀以來江淮流域的特大洪水和嚴重的水澇災害。而1959年則由于暖濕空氣特別強，冷暖空氣的交鋒帶由南嶺一躍而到黃河以北，而長江流域一帶則受到副熱帶太平洋高壓長期穩(wěn)定的控制，使江淮流域的梅雨天氣表現(xiàn)得非常

不明顯，因而造成了歷史上少有的干旱。同時在黃河以北的華北地區(qū)，又因雨水過多，成了澇災。

由于季風氣候的這種特點，每年各地雨季的遲早差異就很大。如長江中下游的雨季一般開始于六月上旬，但1954年就提早到五月上旬，而1957年就推遲到七月上旬，競差到兩個多月。在有些年份雨季甚至不明顯。今年長江中、下游一帶的梅雨6月7日前后開始，但已于6月14日提前結(jié)束，比多年平均結(jié)束日期提早了13－15天。由于我國大部份地區(qū)的雨量都集中在雨季，因此，雨季中雨期的長短、遲早和雨量的多少對于農(nóng)作物有密切的關系。而每年季風的進退強度以及彼此交鋒時期的長短、遲早等不正常情況，是引起我國夏季大范圍水旱失調(diào)的主要原因。

為什么我國經(jīng)常是南澇北早，特別是華北幾省的旱情比較嚴重呢？

由于造成我國大規(guī)模降雨的水汽主要來自東南海洋，而我國北方由于緯度較高，距東南海洋較遠，當南方的暖濕空氣越過半個中國廣闊的土地，長途跋涉一路灑雨到達北方以后，水汽消耗殆盡。所以，我國北方的水汽含量遠較南方為少。全年的降水量還不到南方的一半。另一方面，我國各地不論是氣候干旱的西北或濕潤的江南，全年雨量都相對地集中在夏季。由于雨量過于集中，雨時易澇，不雨時水分又嫌不足。例如華北幾省全年的雨量平均在500—600毫米之間，如按理想的情況分配，勉強可以滿足農(nóng)作物正常生長發(fā)育所需要的水份，但是由于降水量在一年中的分配極不均勻，一年之中有60—80％的降水量都集中在7—9月，而在冬小表返青到抽穗以及開花到收獲兩個主要階段的降水量卻往往不到15％，再加上春季氣溫漸高，蒸發(fā)量增大，土壤水份消耗量大于降水量，土壤含水量很小，這就出現(xiàn)了旱象。

但是，在我國的南方，由于所處緯度較低，離海較近，為熱帶海洋氣團伸入我國內(nèi)陸必經(jīng)之地，受暖濕空氣控制的時間比較長，水汽最為豐富。華西山地及江南丘陵一帶，山嶺建綿，地形崎嶇，冷暖空氣交界面常徘徊在這一帶，有利于造成大量降水。此外，在低緯度地帶，特別是兩廣、閩浙在夏秋之間多臺風活動，每年由臺風帶來的降水，比例很大。臺風活動帶來的暴雨常造成洪澇災害。

太陽話動的強弱影響著大氣的變化

我們知道，不僅地球上一切生物賴以生存的光和熱都是從太陽上來的，就是地球大氣中的大小變化也都是以太陽能做為原動力的。太陽是一個巨大的熾熱的氣體球，不斷發(fā)生著熱核反應，散發(fā)出巨大的能量。太陽的巨大能量，對地球大氣有著很大的影響。太陽輻射能如果發(fā)生變化，那么地球天氣所接受到的能量就會跟著發(fā)生變化。另一方面，大氣本身吸收太陽輻射的能力也會隨著大氣成份的改變而有不同。所以，太陽活動的增強和減弱，大氣高層臭氧的變化，大氣中水汽和二氧化碳的增多和減少以及地球上大的火山爆發(fā)所引起的塵埃等，都能影響到地球大氣能量的變化，使大氣的活動和運行發(fā)生改變。但太陽輻射能的變化則是主要的。我們每天看到太陽好象沒有什么變化，就連我們在地球表面上測得的太陽輻射強度的變動范圍也不過1％左右。所以，過去很多人都認為太陽輻射強度是恒定不變的。近年來由于氣象火箭的探測，說明太陽輻射強度實際上是有顯著變化的。每當太陽活動旺盛的時期，太陽上的紫外輻射也大量增加。太陽上黑子數(shù)目是構(gòu)成太陽活動的一個方面。人們發(fā)現(xiàn)太陽黑子數(shù)目的周期變化，推測到太陽活動具有11年左右的循環(huán)。即太陽活動每隔四一五年增強到最大值，在以后的六一七年中又減弱到最低值。此外太陽黑子還有世紀性的長期循環(huán)。隨著太陽活動的周期變動，地球大氣也隨著有相應的變化。據(jù)蘇聯(lián)科學家的研究，在太陽活動旺盛的年份，太陽上發(fā)射出來的能量和帶電粒子的數(shù)目增多，地球大氣接受到的平均輻射能量增大，這時地球大氣的活動也隨著產(chǎn)生巨大的變化，極地的冷空氣和熱帶的暖空氣交鋒加劇，在交鋒處出現(xiàn)強大的低氣壓和高氣壓，使一些地方出現(xiàn)惡劣的天氣，旱澇等災害性天氣出現(xiàn)增多。而在太陽活動衰弱的時期，則地球大氣南北向的運動減弱，東西向的、沿著緯圈的空氣輸送占優(yōu)勢，這時劇烈性的天氣減少出現(xiàn)，就保證了天氣的穩(wěn)定，接近于正常的氣候狀態(tài)。例如，從1955年以來，太陽活動就急劇的加強。到1957年達到最高峰，打破了歷史記錄，以后雖逐漸減弱，但活動的強度仍很大。因此，在這一期間內(nèi)地球上的災害性天氣也相應的增多。這樣看來，1959、1960年我國連續(xù)兩年受到的旱、澇、臺風等以及其它自然災害很可能也是世界性天氣反常的一部份。根據(jù)蘇聯(lián)天文學家的估計，無論從太陽活動的世紀周期或11年周期來看，太陽的活動已趨于減弱，預計太陽活動不久就可以達到11年周期的最低值，以后又將重新加強。估計地球大氣將逐漸恢復到正常狀態(tài)，世界性的天氣反常現(xiàn)象也將會逐 漸減少。但是，太陽影響地球大氣的過程又是十分復雜的。太陽活動的盛衰可以幫助我們推測未來天氣發(fā)展的一些可能趨勢，目前還不能簡單地用來預測較具體的天氣變化，特別是對于某一個具體地方的天氣變化。我們相信，通過火箭及人造地球衛(wèi)星對宇宙空間的探測以及對太陽和地球關系的進一步研究，這些問題是會逐漸得到解決的。