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干旱的主要自然原因和人为原因是什么?

陪你一世说晚安 2022-12-27 16:29:17

干旱越来越成为美国人和世界各地关心此事的公民的心头之患。美国西部在整个历史上都经历过可怕的干旱时期,气候变化被认为是许多其他地区产生更多极端天气变化的原因。了解导致降水不足的原因有助于制定可能加剧或减少干旱影响的政策和选择。

干旱的物理原因
美国宇航局地球观测站列出了导致干旱的三个因素。这些是相互关联的、自然发生的现象,决定了干旱的地点、严重程度和频率。

海洋和陆地的温度
降水是自然过程的结果,其中:
水从地球表面蒸发,无论是从水体还是从陆地。
然后水分在大气中凝结。
最后,水分变得浓缩并再次落到地上。
这个过程是由太阳的热量驱动的;温度越高,蒸发速率越大。因此,如果某个地区的海洋或陆地表面温度相对较低,则依赖这些水分来源的地区可能会发生干旱。例如,赤道附近太平洋的低温通常与美国西部和中部的低降雨量相关

大气中的空气循环模式
大范围的天气模式,包括降雨的分布,在很大程度上是由大气中的空气循环模式驱动的。随着热空气上升和膨胀,它会从空气凝结和下沉的较冷区域产生对比鲜明的气流。这会产生气流,使大气中的水分移动,并导致不同地区的降雨模式不同。

天气模式
图片来源
当地表温度出现异常时,典型的空气循环模式会发生变化,这意味着降水模式也会发生变化。这导致一些地区的降雨量高于平均水平,而另一些地区则出现干旱。厄尔尼诺和拉尼娜是气流大幅波动的主要例子,这通常与非洲、澳大利亚、印度、巴西和夏威夷等地的干旱有关。

土壤中的水分含量
土壤水分会在更局部的层面上影响云的形成或缺乏。当土壤潮湿时,地表气温会保持较低,因为在蒸发过程中会吸收更多的太阳能。如果地面干燥,就没有导致云形成的水分的局部来源。这导致地表温度升高,使土壤更加干燥。这个循环建立在自身之上并导致长期干旱。

人际关系
除了导致干旱的气象因素外,人类活动也是一个因素。人类活动减少了世界许多地区的降雨量。有时,人类消耗的水量以及消耗的时间会影响以后人类、植物和动物的可用水量。因此,干旱也可以被视为供需失衡。

砍伐森林
广泛的森林砍伐会导致干旱,特别是在降雨由当地水循环形成的地区。在常规降雨中,水在高温期间从当地土地和水源蒸发。载有水的空气在大气中上升,在那里被冷却并以雨的形式降落。这在热带地区很常见。森林通过蒸发蒸腾失去水分,蒸发蒸腾为当地的水循环供水。当森林被砍伐时,蒸发的水就会减少,从而减少形成的云量。

根据CIFOR的数据,这种降雨在美国中西部 50% 的地区、西非萨赫勒地区 90% 的地区以及亚马逊地区 30-60% 的地区普遍存在,使它们容易受到干旱的影响。
根据一项科学研究,亚马逊地区已经在经历这种“自我放大的干旱” 。
亚马逊森林砍伐
LeoFFreitas / Moment 来自 Getty Images
土壤退化
当保护性植被(尤其是森林)消失并暴露土壤时,就会发生土壤退化。涉及深耕和使用破坏土壤结构的化学品的集约化耕作是另一个普遍原因。

覆盖物或结构的丧失会降低土壤吸收和保持水分的能力,并导致径流并减少水渗入土壤深层的时间。
因此,土壤很快就会干涸,无法支持植物和农作物的生长,并在短期内导致农业干旱。这对撒哈拉以南地区等地区的影响更大,那里 95% 的农业依赖于这种土壤水分。
当径流增加,雨水渗入和渗滤到土壤中时,添加的地下水就会减少,从而导致长期水文干旱。
对水的需求增加
与仅由天气和气候条件造成的气象干旱不同,水文干旱是由于长期缺乏降水(雨和雪)以及特定地区对水的需求大于可用水造成的。水源可能包括天然湖泊和河流、人造水库和地下水。

人类通过抽水满足饮用/家庭需求或使用河水进行灌溉而使用地下水库也会吸收导致水文干旱的水。在上游修建水坝用于水力发电会导致下游缺水。例如,人类使用使中国发生水文干旱的次数增加了 100-200%,强度增加了 8 倍(第 1 页)。
人类的普遍使用使全球发生水文干旱的频率增加了27%,亚洲增加了 35%,美洲增加了 25%,欧洲增加了 20%。
野生动物和水生生物也依赖于湖泊和河流中的特定水位才能生存,而植被则依赖于特定的地下水位。
当所有这些综合“需求”在较长时间内变得大于可用水供应时,就会发生干旱。由于天然水源的补给缓慢,水文干旱需要长期才能得到缓解。如果在降雨量少的时期对水的需求很高,而河流和地下水没有像往常一样补给,影响可能会更糟。

定时
降水和需水的时间与干旱发生的时间有很大关系。即使总体供水量较低,干旱在冬季通常也不是什么大问题,因为需求远低于夏季。

干旱图像
耶稣塞拉利昂/盖蒂图片社的时刻
当春季没有足够的水来帮助种苗和确保作物成功时,往往会发生农业干旱。当夏季的降水分布比冬季多时,大量的水会迅速流失到蒸发和径流中,而不是被储存为积雪。当人们或自然系统习惯于从融雪中获取水时,这会导致干旱。

气候变化和干旱
随着人为引起的气候变化越来越受到推动,许多科学家正在研究其对干旱的假定影响。造成干旱的气象机制表明:
温度的异常波动对应于降水量的异常变化。
温度升高有可能导致更频繁和更严重的干旱,这使得气候变化成为当今干旱的主要原因。
2000-2015 年间,美国20-70% 的地区经历了比往常更干燥的天气。

全球受极端干旱影响的地区从 1950 年代的 1% 增加到 2000 年代的 3%。

美国国家航空航天局指出,有确凿的科学证据表明,气候变化使地球平均温度更高,这使得热浪更加强烈,干旱更加严重。在美国大陆,预计未来几十年全国干旱的频率和严重程度将增加。

干旱的原因复杂、相互关联,而且越来越多地是人为的。然而,有很多方法可以节约用水,这在受干旱影响的地区正变得越来越重要。事实上,世界各地的人们都应该考虑将节水作为预防未来干旱的措施。

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