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高度关注国家的气候安全：气象灾害正在发生
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高度关注国家的气候安全：气象灾害正在发生
杨学祥，杨冬红
据记者徐兴渝、实习生张钦报道， 近日一则6年前的新闻，在网上传的沸沸扬扬。这则新闻是新浪网2004年转载南方某家报纸的消息，内容为美国专家预测2010年中国南部地区的将发生特大干旱，持续有整整10年，而中国北方将水患不断。该新闻被网友通过各种途径传播后，不断放大，也引起了不少人的疑问：真的干旱要持续10年？同时，记者了解到，去年入秋以来，我国西南大部分地区干旱少雨，旱情不断加重，特别是今年以来，旱灾呈现持续时间长、干旱面积大、影响程度重的特点，部分地区遭受了六十年甚至百年一遇的特大旱情。云南、四川、贵州、广西、重庆五省市受到了不同程度的影响。正如美国专家所预测，2010年，中国南部果然遇到了特大干旱。那会不会也如预测所说，将持续整整10年呢？有科学依据吗[1]？
关于美国国防部2004年气候报告的科学性
北京大学大气科学系钱维宏教授最近对这个问题有一个明确的答复：美国有一个报告，讲到全世界未来气候的分布，对国家安全的影响，其中提到了中国南北的干湿的转变问题。我想写报告的这些人肯定也是看过好多文献，才能把这个事情总结出来，说不定有些信息也来自于中国科学家发表的一些文章。不是美国科学家个人预期发表文章，也得有一些组织和一些人做归列工作，我想美国国防部找的公司可能具有了这样的做法和能力，有这样的人组织这个事了。
关于南方持续十年干旱，钱维宏指出，在20年代末，我们国家的黄河中上游就发生了严重的，快十年的干旱，蝗虫灾害，就导致了30多万人饥饿，10多万人因饥饿而死亡。在美国30年代有一个黑风暴，也是沙尘暴中西部地区，可以看到在那个时刻，可能不是一个地区，北方有很多地区都会发生异常的长时间灾害。这个事情很容易发生在我们国家北方地区。每年季风气流能到的，无非维持的时间长短而已，长就叫丰梅，短就叫空梅，北方可能十年都不到，降水都不会到那个位置。在南方来说，维持十年的情况，我的感觉还不是太多的。这方面资料比较少，中国科学家对这方面加强研究，这也是很重要的事情。至于美国已经提到这个事，他也没说根据什么，至少我们要做充足的准备研究，对这个事情要好好研究一下[2]。
最早发现美国报告的国家气候中心罗勇研究员说，当时的第一反应就是：“以前我们很少考虑到，气候会在慢慢地渐进发展的过程中发生意料之外的突然变化，比如在全球气温不断升高的趋势中，是不是会出现突然降低的可能？这一点中国科学家没有认真研究过，由此可能带来的后果也没有预计。”另一方面，目前气候学家对于气候变化的研究，更多地只是涉及气候变化对自然生态系统和社会经济系统的影响等等，“这份报告提醒我们，气候问题不再是一个简单的科学问题，而是一个关系到国家安全的问题”。因为气候突然变冷，会导致农业产量降低，引起食物短缺；洪水和干旱这些气候极端事件将导致淡水供应和水质降低；冰和风暴将导致战略性化石能源的供应中断。“这些都会直接关系到国家安全。”“不管这个报告产生的影响如何，也不管将来气候的实际变化如何，作为一个科学家，我觉得我应该做点什么，至少在这方面应该给国家提供一个科学决策的依据。”
毫无疑问，GBN的报告，引起了中国科学家们求证的强烈兴趣。很快，在一批气候学家的努力下，
美国国防部气候报告已经得到部分证实
美国报告中关于2010年全球气候变化的预测主要有：
———亚洲和北美洲的年平均温度下降达
———在欧洲和北美洲东部人口密集的农业产区和水资源供给地区，干旱将持续几十年。
———冬季暴风雪和大风增强，西欧和太平洋北部将遭受更强烈的大风天气[3]。
2009年11月至2010年1月北半球遭遇50年一遇的低温暴雪袭击，2009年南半球达到气温最高值。美国国防部的报告在温度变化上与全球变暖持续论者完全不一致，但低温和暴风雪已经被实践所证实。干旱的预测值得关注[4]。
报告中特别提到了2010年的中国气候状况：
———季风降水可靠性的降低将对中国产生重大影响。
———中国南部地区在2010年前后将发生持续整整10年的特大干旱。中国现在“南涝北旱”的降水分布型，到时候可能变成“北涝南旱”的降水分布型。
———夏季风可以为中国带来降水，但也会引起负面效应，如洪水可使水土流失更加严重。由于水汽蒸发冷却作用的降低，会引起寒冬延长，夏季高温增加[3]。
“寒冬延长，夏季高温增加”是符合中国2009年实际情况的。希望中国气象界高层能够重视这一报告，反思自己的气象预测。
报告在美、英、以色列等多个国家及环保组织中引起强烈反响。五角大楼的发言人出来澄清说，这份由科学家和军事顾问完成的报告，不代表国防部的官方立场。而且报告的作者之一施瓦兹也不是研究气候变化的科学家，只是使用了相关科学家的研究成果[3]。显然，这是一个综合性的研究报告，而中国却缺乏这样的综合性的研究，甚至漠视这种综合性研究。中国科学家还没有超脱专业局限，不能从全局看待全球变化[4]。
气候变冷的机制：强潮汐降温作用和深海巨震降温作用
北大教授钱维宏最近指出，西南干旱与海洋升温有关。现在，我们就讨论一下海洋对全球气候变化的影响。
赤道热两极冷是太阳能量纬度不均匀分布造成的。由于大气热容量低，大气热对流不能改变这一基本规律。海水则不同，其热容量大，热对流的传热效果十分显著。计算表明，每立方米的水和空气温度降低一度所释放的能量分别为4180000焦尔和1290焦尔，前者是后者的3240倍。这个巨大差别可从海洋性气候和大陆性气候的比较中看到。气象学家张家诚指出，瓦伦西亚岛和赤塔同在北纬52度附近，前者位于爱尔兰的大西洋岸，属于海洋性气候，后者位于亚洲大陆内部，属于大陆性气候。虽然纬度相近，但温差在一年内的分布相差悬殊。一年内最冷和最热月份温度的差值，在瓦伦西亚只有7.9度，在赤塔则为46.1度，大于前者5.5倍之多。前者年均温度为摄氏10.3度，后者为零下3度，差值为13.3度。这说明海洋的内能多于大陆，海洋是大气热量的重要供应者。
海水因为含有平均约3.5%的盐分，所以它的最大密度约出现在摄氏负2度左右，恰好与海水开始结冰的温度很接近。两极临近结冰的海水密度最大，源源不断地沉入两极海底，自转离心力使较重的海水向赤道海底运动，形成全球巨厚的海底冷水层。由于太阳辐射不能进入这个领域，“冷”被安全地封存在海底，冷水领域还不断扩大。赤道海水表层热水在上、冷水在下，垂直方向只有热传导、没有热对流。随着海洋冷水区的不断扩大和赤道海洋表层热水区的不断缩小，赤道和两极的温差也不断加大，形成中、高纬度地区的冰盖和冰川。我们称这个过程为“海底藏冷”效应。它是海气相互作用的典型范例，大气中的“冷能”由此而进入海洋。冰雪反射太阳辐射，随着冰雪面积的不断扩大，地表接受到的太阳能量越来越少，使大气和海洋越来越冷，冰期有一个长期的“冷积累”过程[5]。
目前海洋底层温度为摄氏2度，它为大气提供了充足的冷源。近一亿年前的中生代温暖期海洋底层水冷比现在高摄氏15度，大气高10~15度。地球温暖时代与海洋底层较高温度相对应。
加州大学圣地亚哥分校海洋学研究所的查尔斯. 季林2000年在美国科学院院刊上指出，月球通过影响地球上的潮汐使地球的温度上升。当日、地、月排成一线且相互距离最小时，日月引潮力相互加强而变为最大，地球海洋潮汐规模也最大，这时就有更多来自海洋深处的冷水被带到海面。这些冷水可以冷却海洋上的空气。当日、地连成的直线与月、地连成的直线相互垂直时，太阳潮汐减弱月球潮汐，使地球海洋潮汐变小，这时海洋深处的冷水很难被带到海面，世界就变得暖和。据季林的计算，大约在1425年即小冰期的末期，潮汐达到了最大值，从那以后逐渐减弱，直到3100年潮汐又达到最大值。这个周期是过去1万年气候变迁的主要动力。这个效应使地球的温暖期从小冰期末期一直持续到24世纪，而后随着潮汐的增强，地球的气候将逐渐变冷。除了1500-1800年潮汐长周期外，潮汐中周期为准60年、54-56年、22年、18.6年和11年。特别是54-56年周期（拉马德雷周期），在全球气候变化中起非常明显的作用[6，7]。
世界都公认1998年为人类有记载以来最热的一年，西方科学家也承认了这一客观事实：过去两年里，自然气候的变化抵消了全球气候变暖效应并将继续促使气温在2008年保持缓慢变化的趋势，2008年是近十年最冷的一年，2005年也没有突破1998年的高温纪录。
拉马德雷冷位相时期的低温冻害和灾害链
太平洋十年涛动亦称“拉马德雷”现象，是美国海洋学家斯蒂文·黑尔于1996年发现的，在气象和海洋学上被称为“太平洋十年涛动”（PDO）。科学研究的初步结果表明，PDO同南太平洋赤道洋流“厄尔尼诺”和“拉尼娜”现象有着极其密切的关系，被喻为“厄尔尼诺”和“拉尼娜”的“母亲”。“拉马德雷”是一种高空气压流，分别以“暖位相”和“冷位相”两种形式交替在太平洋上空出现，每种现象持续20年至30年。近100多年来，“拉马德雷”已出现了两个完整的周期。第一周期的“冷位相”发生于1890年至1924年，而1925年至1946年为“暖位相”；第二周期的“冷位相”出现于1947年至1976年，1977年至90年代后期为“暖位相”。2000年进入拉马德雷冷位相[6]。
中太平洋海面反复升降导致地壳跷跷板运动，引发强烈的地震活动。1889年以来，全球大于等于8.5级的地震共22次。在1889-1924年“拉马德雷”“冷位相”发生6（国外数据：2）次，在1925-1945年“拉马德雷”“暖位相”发生1（1）次，在1946-1977年“拉马德雷”“冷位相”发生11(7)次，在1978-1999年“拉马德雷”“暖位相”发生0次，在2000-2010年“拉马德雷”“冷位相”已发生4次。规律表明，拉马德雷冷位相时期是全球强震的集中爆发时期和低温期。2000年进入了拉马德雷冷位相时期，2000-2035年是全球强震爆发时期。
统计表明：中国北方的严重低温冷害都发生在拉马德雷冷位相时期的厄尔尼诺年，如1957、1969、1972、1976年；中国南方的严重低温冻害都发生在拉马德雷冷位相时期的太阳黑子低值年和拉尼娜年（或厄尔尼诺年），如
依照丁一汇院士的1952-2008年长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化统计图[8]，1954-1955、1964、1977年湖南最严重的三次低温冻害得到验证。长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化超过4天的年份有1955（拉尼娜年）、1957（厄尔尼诺年）、1964（拉尼娜年）、1969（厄尔尼诺年）、1972（厄尔尼诺年）、1977（厄尔尼诺年）、1984年（拉尼娜年）。其中，6次在拉马德雷冷位相时期，1次在拉马德雷暖位相时期。拉马德雷冷位相时期是长江中下游冬季最大连续冰冻天数历年变化最大值年的集中时期，1954-1955、1964、1977年湖南最严重的三次低温冻害发生在拉马德雷冷位相时期。在2000-2030年的拉马德雷冷位相时期，2008年初中国南方发生了50年一遇的严重冰雪冻灾，低温冻灾频发的趋势值得关注。
综合1890-2004年的数据，我们得到流感大流行的6大气候特征：处于拉马德雷冷位相时期及其边界；前一年或前两年为中等强度以上的拉尼娜年；20世纪50-70年代同时为中国强沙尘暴年；前后一年或当年为中国东北地区冷夏年（20世纪50-70年代同时为严重低温冷害年）；当年为中等强度以上的厄尔尼诺年；当年为太阳黑子谷年m或峰年M，m-1年，m+1年或M+1年。 1889-1890年、1900年、1918-1919年、1957-1958年、1968-1969年和1977年的流感爆发都满足这6大条件，同时，在1890年以来，满足这6大条件的只有以上6次爆发[6]。
2009年的流感世界大流行也满足6大气候特征：处于2000-2030年拉马德雷冷位相时期；2007年为中等强度的拉尼娜事件和强沙尘暴年；2008-2009年为太阳黑子低值年；2008年发生中国严重冰冻雪灾；2009年发生厄尔尼诺和低温冷夏年；2008和2009年为夏季强潮汐南北震荡持续天数异常年。目前厄尔尼诺强度较弱，如果在11月后增强，流感强度也会增强。不排除太阳黑子峰年2012年流感增强的可能性。
我们认为，导致气候变冷的原因有两个：其一，历史记录表明，在“拉马德雷”的“冷位相”时期，厄尔尼诺年易发生低温冷害。2000年“拉马德雷”已经进入“冷位相”，这意味着一个新的变冷时期正在开始。1957、1969、1972和1976年发生的严重低温冷害恰好在1947年至1976年“拉马德雷” 的“冷位相”。其二，
强震海啸、低温冻害、飓风台风、沙尘暴雪、流感爆发、旱涝灾害，拉马德雷冷位相时期的灾害链正在发生[9]。
西南干旱的启示：“南涝北旱”向“南旱北涝”转变
气候预测专家赵振国在2004年提出了30年气温周期理论。根据这一理论，在未来的5到10年间，受海温、副热带高压、厄尔尼诺现象和拉尼娜现象等气候因素的共同影响下，我国气候将发生周期性的转折。从一个30年的“暖周期”进入另一个30年的“冷周期”，这主要表现在冬季温度的逐渐下降，而我国持续“暖冬”现象也可能得到转变。此外，气候周期的转折也会带来降水带的北移，北方雨水少而南方雨水多的现象将会有360度的变化，北方降水增多，南方降水减少，目前我国“北旱南涝”的局面会被“北涝南旱”所替代[10]。这一预测正在变为现实。
罗勇研究员和教授钱维宏业独立地发现了类似结论。显然，中国科学家关于全球在2020年附近变冷的研究早于西方，这是有据可查的。值得注意的是，“秘密报告”的变冷时间表与中国科学家预言的变冷时期完全一致，这显然不能用巧合来解释。
根据地球的轨道周期，任振球研究员指出，2020年冬至时日地距离达到60年周期中的最大值，2010-2030年地球处于冷周期，正像1946-1976年地球处于冷周期一样[11]。极端冷事件频发不仅是周期论者的警告，也得到全球变暖论者的认同。
美国国防部气候报告指出：中国南部地区在2010年前后将发生持续整整10年的特大干旱。中国现在“南涝北旱”的降水分布型，到时候可能变成“北涝南旱”的降水分布型。这一预测不仅得到实践的初步证实，而且得到全球构造活动的相互认证：气候变化和构造活动是密切相关的[12]。
“构造干旱”巧遇“气象干旱”
地震是地震构造研究的课题，干旱是气象变化研究的课题，地震与干旱的关系是跨学科难题。以己之短，搏人之长，是一件费力不讨好的事情，很少有人问津，也很少有人去评判，这方面的理论往往自消自灭，不为科学主流所关注。事实上，跨学科难题是科学研究的突破口，本课题不仅有利于干旱预测，也有利于地震预测，正是当前学术界面临的急需解决的重大学术难题。
著名气象学家汤懋苍的地热涡理论曾受到国际气象界的关注，在富集地热的地区，有地下水源则含水热气生成巨量云层，降雨充沛，如雅鲁藏布江大峡谷的墨脱地区；缺水则干燥热气蒸腾，烘烤尽土壤水分，造成赤地千里，其前提条件是长期无降水，所形成的干旱称为构造干旱[14，15]。
无降水的干旱为地表缺水的表层干旱，称为气象干旱，一旦有了降水就会得到缓解。而构造干旱是地下缺水的深度干旱，即使有少量降水也无法缓解。构造干旱的特点是面积大，范围广，时间长，与地热带、构造带和地震带分布和地震周期有关。
能产生降水再循环的不仅有陆地植物的蒸发作用，还有热点和构造活动的释热释气作用。雅鲁藏布江“大峡弯”是地球强构造活动的热点，也是全球降水量最多，热带森林纬度最高的气候变化启动区[14，15]。热点和构造活动对气候的影响有两个方面，其一是增大温度梯度加强大气对流，其二是把地下水和地幔水带到大气参加降水循环，对比马宗晋等给出的20世纪中国大陆及邻区五个地震活动幕的时空分布[16]和高庆华等给出的20世纪中国七大江河流域严重洪涝灾害发生年份[17]，可以明显看到地震活动与特大洪涝灾害之间的对应关系。对比全球地震带，沙漠带，构造活动带和水系分布图可以发现，沙漠区主要分布在无地震，少水系、构造相对稳定的地台和地盾，如撒哈拉大沙漠、阿拉伯半岛和澳大利亚西部[18-20]。
由此可见，热点和构造活动的释热释气是降水再循环不可忽视的一个环节。地热不仅能造成干旱，而且能造成洪涝。沙漠区主要分布在无地震，少水系、构造相对稳定的地台和地盾，表明地热在降水过程中的不可替代作用。旱震理论讨论的干旱与地震关系，指的是构造干旱与地震的关系，其认定和发展对预测干旱和预测地震均有重要的实践意义。
目前中国西南干旱主要发生在青藏高原东部边界四川盆地和云贵高原的构造活动地区，是构造干旱和气象干旱叠加的结果，简单的人工降雨不能从根本上解决问题，人们必须做好长期抗旱的准备。2004年美国GBN报告预测“中国南部地区在2010年前后将发生持续整整10年的特大干旱。2010年以后，中国北方水患不断，南方一片干旱”，这不是空穴来风。
特大干旱考验中国农村经济
据经济参考报
“云南、贵州不是传统的缺水区，旱情暴露出来的主要是‘小农水’(小型农田水利工程)的问题。”中国人民大学农业与农村发展学院副院长郑风田表示。
“旱灾警示我们，农田水利等基础设施建设必须加强，工程性缺水的状况必须得到改变。”云南省委书记白恩培日前谈到云南旱情时说，云南对水资源利用不够，全省水资源在全国排在第三位，但水资源利用率只有6%，全国总体利用率在16%以上。
贵州基层干部认为，这次大旱考验了水利设施，由于基础弱，山区群众居住分散，在各级财政仍然较为薄弱的情况下，国家继续加大对贵州水利基础设施的投入显得非常迫切[21]。
为什么现在才提出水利设施问题？这表明过去30年缺水问题还没有提到议事日程，南方一直被认为是水资源丰富的地区。本次抗旱的不利条件，除了自然原因之外，农村的个体经济也制约了农村的水利设施的建设。
农村的公有制经济有利于大规模的水利工程建设，常常以国家投资和民工出力相结合的方式发展当地的水利灌溉设施。包产到户造成的土地条块分割和短期租赁，不利于灌溉渠道的合理分布，水利设施的建设不仅需要国家的投资，而且需要对农村土地的合理征用。
1977-2003年农村改革开放遇到了1977-1999年拉马德雷暖位相时期。这一时期也是“南涝北旱”时期，南方农村雨水充沛，虽有小旱，无关大局，农村改革开放成效显著。2000年进入拉马德雷冷位相时期，强震和严重低温冻害频发，“南旱北涝”正在代替“南涝北旱”，南方缺水的问题突然提到议事议程。我们早在2008年就提出“拉马德雷冷位相灾害链”的警告：强震、低温、沙尘暴、飓风、流感等灾害将接踵而来[9]。
南方是中国水资源丰富的粮仓，特大干旱考验中国农村经济的可持续发展。根据太阳黑子和潮汐变化规律，2012年太阳黑子峰年可能带来高温和强风，2014年-2016年月亮赤纬角最小值时期可能使高温、强震和干旱达到高潮，2018-2020年的太阳黑子谷值可能带来洪水、强震和流感，2023-2025年月亮赤纬角最大值可能带来洪水、强风和强震。
关注国家的气象安全，是行动的时候了。
参考文献
1． 徐兴渝，张钦。网传美国6年预测出南方干旱 专家称真实性无法估计。2010-03-24 11:26 来源：华龙网。http://news.xinmin.cn/rollnews/2010/03/24/4140427.html
2． 北大教授钱维宏:西南干旱与海洋升温有关。
3． 李健。美五角大楼“秘密报告”：2010年中国气候突变。
4． 杨学祥。美五角大楼“秘密报告”与2010年中国气候突变。发表于 2010-1-30 12:03:04 科学网。http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=291374
5． 杨学祥，杨冬红。地震、海啸、低温和流感：灾害链的变化趋势。生命与灾害，2009，（11）：4-7.
6． 杨冬红，杨学祥，刘财。
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9． 杨学祥。灾害链规律不容忽视。文汇报。科技文摘专刊（第683期）。
10． 我国气候将发生转折 北涝南旱将取代南涝北旱。
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14． 杨学祥. 气候波动、沙漠化与人类知识结构.. 中国学术期刊文摘（科技快报）. 2000，6（8）： 1003~1005
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20． 杨学祥. 全球变暖、构造运动与沙漠化. 地壳形变与地震. 2001, 21（1）：15~23
21． 西南旱情已致5000余万人受灾 专家建议人工增雨。
https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-306431.html
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