水分收支距平空间分布格局

 

　　受超强厄尔尼诺事件影响，2015年大洋洲及东南亚、南亚东部、东亚东北部、俄罗斯东部、非洲南部和东北部降水偏少，中亚和北非干旱地区降水明显偏多，气候明显异常。

 

　　2015年超强厄尔尼诺事件起止时间为2014年10月–2016年4月，持续时间达到19个月，并于2015年11、12月达到峰值。厄尔尼诺事件的发生和不断增强，通过海洋与大气之间的能量交换、相互作用改变全球大气环流和水循环过程。以2010–2015年平均降水量作为常年平均，2015年降水量与常年平均之间的差值占常年平均的百分比称为降水距平百分率，同样方法可以得到2015年蒸散的距平百分率。2015年“一带一路”沿线区域降水及蒸散的距平百分率空间分布格局及不同分区的差异特征如图所示。随着2015年厄尔尼诺事件的发展，日界线以东的中东太平洋地区海温异常偏高、对流旺盛，产生的上升气流一支在南美洲的巴西下沉，另一支气流向西传播并下沉，导致赤道西太平洋地区的对流活动显著偏弱。同时，印度洋也在厄尔尼诺强迫作用下出现全区一致增暖，并在该区产生强烈上升运动，而在非洲地区出现异常下沉气流。受此直接或间接影响，位于太平洋西南岸的大洋洲大部分地区及东南亚、南亚东部、东亚东北部、俄罗斯东部、非洲南部和东北部、欧洲南部等2015年降水量明显偏少，部分地区较2010–2015年平均值偏少20%–50%，澳大利亚中东部、非洲南部和东北部偏少50%以上。旱情严重地区对于水文和水资源的直接影响是河道断流、湖泊和水库水位下降、湿地萎缩，并导致东南亚森林和农田大火频发并持续蔓延。南亚雨季来临前的4–6月以及欧洲夏季屡遭高温热浪袭击，非洲大宗粮油作物产量显著下降使其面临严峻的饥荒威胁和人道主义危机，2015年10月–2016年6月南非秋粮作物玉米种植面积同比下降34%，玉米产量同比下降32%（《全球生态环境遥感监测2015、2016年度报告—全球重大灾害陆地植被影响》），并使其缺乏清洁饮用水和环卫设施而导致的健康危害问题更加突出。对于太平洋岛国，如斐济、萨摩亚、汤加等，降水显著减少导致人畜饮水困难，河川流量不足、水位下降使得海水倒灌产生咸潮上溯现象，污染地下水源。

 

　　在澳大利亚西部、中国东南部、南亚西北部、中亚、西亚及北非，2015年降水量较2010–2015年平均值偏多20%–50%，中亚和北非干旱地区偏多50%以上，有效改善当地生态环境和经济生产状况。中国南方地区2015年为2010–2015年期间降水量最多的年份，汛期暴雨过程频繁，但暴雨洪涝灾害偏轻，没有发生大范围流域性暴雨洪涝灾害。

 

　　蒸散受到降水和太阳辐射的共同影响，在部分地区也同时受到农业灌溉等人类活动的影响。在低纬度的气候湿润区（如东南亚和大洋洲的热带地区），辐射状况是蒸散的主要决定条件，降水距平百分率为负值表明辐射更为强烈，虽然降水偏少导致表层土壤湿度较低，但是植被根系能够从土壤深层吸收水分用于蒸腾，因而蒸散距平百分率为正值，与降水距平变化相反。在中高纬度的干旱半干旱区（如南亚西北部、中亚、西亚和北非），水分状况是蒸散的主要决定条件，降水距平百分率为正值表明土壤中有更多的水分可供蒸散，因而蒸散距平百分率为正值，与降水距平变化一致。

 

 

2015年“一带一路”沿线区域降水及蒸散的距平百分率空间分布

 

（a）降水距平百分率

 

（b）蒸散距平百分率 2015年“一带一路”沿线区域不同分区降水及蒸散的距平百分率

 

水分收支距平流域分布特征

 

　　非洲南部奥兰治河、赞比西河以及澳大利亚墨累-达令河流域降水量明显偏少，干旱严重；中亚注入咸海的锡尔河和阿姆河流域降水量明显偏多，缓解咸海生态环境恶化趋势。

 

　　2015年“一带一路”沿线34个主要流域降水及蒸散的距平百分率如图所示。非洲南部奥兰治河与澳大利亚东南部墨累-达令河具有明显的水文相似性，不仅纬度相近，而且都是由东部上游湿润气候区流向西部下游干旱气候区。此外，奥兰治河和墨累-达令河对于厄尔尼诺事件的响应具有一致性，2015年流域降水量明显偏少，较2010–2015年平均值分别偏少35.9%和20.1%，干旱严重。受降水明显偏少影响，墨累-达令河流域蒸散距平百分率在各流域中最低，蒸散量较2010–2015年平均值偏少27%，其异常干旱的气候条件加重了部分支流的中、下游河道断流和湿地萎缩现象，并使墨累-达令河以含盐度高为主要特点的水质问题进一步恶化。

 

　　对于非洲南部的奥兰治河，2014年11月–2015年1月的雨季降水使其河道水面呈现出丰枯变化的特征。2015年11月–2016年1月的异常干旱使奥兰治河入海口偏上游的河段径流维持偏枯的状态，流量明显减少、水位下降、河道水面变窄，加重了海水倒灌产生的咸潮上溯现象，污染地下水源，而入海口附近河段由于咸潮上溯使其2015年与2014年的河道水面宽度没有明显变化。

 

　　对于非洲南部的赞比西河，2015年的异常干旱使世界上库容最大的水库卡里巴水库水域面积退缩，蓄水位明显下降，进而导致发电量显著降低。由于赞比亚全国接近90%的电力来自水力发电，其中50%的用电源于卡里巴水库，因而电力短缺对经济社会发展和人民生活产生严重的影响，发展包括水电、火电、风电、太阳能等多元化混合能源供应将是可行的解决方案（中国已援建赞比亚第一个火电厂以及赞比亚近40年来投资开发的第一个大型水电站项目下凯富峡水电站）。

 

　　降水量明显偏多的流域主要为中亚流入咸海的两大内陆河，即发源于天山山脉的锡尔河（现注入北咸海）和发源于帕米尔高原的阿姆河（现注入东咸海和西咸海），2015年降水量较2010–2015年平均值分别偏多33.2%和26.3%，而蒸散量分别偏多33.6%和49.8%。近50年来，由于锡尔河和阿姆河的河水大量用于农业和工业，导致咸海水位不断下降，逐渐分成北咸海和南咸海两片水域，其中南咸海进一步萎缩为东咸海和西咸海两部分，生态环境严重退化。2015年降水明显偏多将有效补给流域土壤水分和水库蓄水，降低咸海周边盐沙暴和沙尘暴的危害，缓解中亚地区农田的盐碱化，促进植被覆盖的自然恢复。

 

（a）降水距平百分率

 

（b）蒸散距平百分率 2015年“一带一路”沿线不同流域降水及蒸散的距平百分率

 

2015年澳大利亚墨累河西侧哈塔库凯恩（Hattah-Kulkyne）国家公园湿地变化（萎缩退化）Landsat 8 OLI遥感影像

 

2015年非洲南部奥兰治河入海口附近河道水面宽度变化（变窄）Landsat 8 OLI遥感影像

 

2015年非洲南部赞比西河流域卡里巴（Kariba）水库水域面积变化（退缩，水落石出）Landsat 8 OLI遥感影像

 

2015年中亚哈萨克斯坦锡尔河流域肯吉尔（Kengir）水库水域面积变化（扩张）Landsat 8 OLI遥感影像

 

水分收支距平季相变化特征

 

　　受厄尔尼诺事件影响，2015年太平洋西南岸国家降水持续偏少，干旱严重。

 

　　2015年受厄尔尼诺事件直接影响的太平洋西南岸国家降水及蒸散的距平百分率季节变化如图所示。随着2015年超强厄尔尼诺事件的持续发展加强，太平洋西南岸国家的大气环流对赤道中东太平洋海温异常偏暖的响应显著，东南亚的菲律宾、马来西亚、印度尼西亚以及大洋洲的巴布亚新几内亚、澳大利亚多数时段的降水量持续偏少，干旱严重。其中，菲律宾在2015年上半年降水明显偏枯，由于干旱持续的时间越长，累积强度也就越强，因而5月时旱情最为严重，6月以后旱情有所缓解。马来西亚2015年全年降水偏少量都在40%以内，部分季节降水量接近多年平均值，旱情偏轻。印度尼西亚和巴布亚新几内亚2015年旱情持续发展，至7–10月旱情最为严重，降水量偏少50%以上，导致森林和农田大火频发并持续蔓延，东南亚多国被烟霾笼罩。澳大利亚在2015年2、3月和9、10月存在两个降水明显偏枯的时段，最严重时降水量偏少70%以上。

 

　　在气候湿润的菲律宾、马来西亚、印度尼西亚和巴布亚新几内亚，辐射状况是蒸散的主要决定条件，发生干旱灾害时降水距平百分率为负值表明太阳辐射更为强烈，因而2015年的蒸散量明显偏高。在气候干旱半干旱的澳大利亚，水分状况是蒸散的主要决定条件，降水距平百分率为负值表明土壤中可供蒸散的水分不足，因而2015年的蒸散量明显偏低。

 

（a）降水距平百分率

 

（b）蒸散距平百分率 2015年太平洋西南岸国家降水及蒸散的距平百分率季节变化