干旱是地球上大多数地方都会经历的事情:任何有水的地方都可能发生干旱。但是,是什么让干旱期成为干旱期呢?这与特定地方的水分平衡有关,由水的供应和需求驱动。
什么是干旱?
干旱是一种暂时性的干燥状态,与历史常态不同。干旱的原因可能是降水供应不足(雨雪较少),也可能是由于高温或日照较多导致蒸发量大,从而对水分的需求较高。
干旱的原因是什么?
每个地方都有独特的水供需模式,使当地的湿度保持在植物、动物甚至人类习惯的范围内。
降水量减少导致供应不足通常是干旱的主要原因。因为当地所有动植物都适应一定量的降水,当降水量减少时,对水分的需求就会大于供给。高需求也是造成干旱的重要原因。如果气温过高、蒸发量增加以及晴朗多风的天气导致对水分的额外需求,那么水分供应就会跟不上。这两种情况都会导致水分不足,从而引发干旱。
只有当水分平衡恢复后,干旱才会结束。干旱期后的一场暴雨通常不会结束干旱:根据干旱的阶段和严重程度,当地降水模式恢复后可能需要很长一段时间才能使水位恢复正常。
如何衡量干旱?
由于干旱是一种当地现象,因此要根据当地历史湿度水平来衡量。为了检测干旱,科学家们会计算当地的湿度水平,并将其与该地区的标准进行比较,以寻找湿度不足的情况。干旱对当地的影响程度取决于水汽不足的程度以及干旱持续的时间。衡量干旱最常用的两种方法是干旱类型和干旱严重程度。
干旱类型
随着干旱在生态系统中的发展,它将影响任何储存水分的地方的湿度水平。干旱类型可以告诉您干旱在哪些地方显现。
第一种干旱是气象干旱,即天气破坏了水的供需平衡。
随着气象干旱的持续,土壤中的水分含量也会下降。如果这些水平下降到临界点,干旱就发展成生态(或土壤水分)干旱。
当生态干旱持续足够长的时间并达到足够严重的程度时,河流、湖泊和地下水的水位就会枯竭。当这些水源比平时明显干旱时,干旱就发展成了水文干旱。
干旱的严重程度
干旱类型是一个类别,告诉您干旱对生态系统的影响程度,而干旱严重程度则是一个等级,告诉您干旱的程度。
干旱严重程度的计算方法是测量当前的湿度水平,并将其与该地区的正常水平进行比较。两者之间的差异告诉我们该地区属于哪个干旱严重程度类别,以及我们可以预期到的对其生态系统的影响。
美国干旱监测 (USDM)按严重程度和可能造成的影响对干旱地区进行标注。D0 为最低严重程度,D4 为最高严重程度。
以下是各干旱严重程度类别的详细情况:
- D0 异常干旱。当该地区进入干旱时,会出现短期干旱,导致作物和牧场的播种和生长缓慢。干旱过后,缺水现象会持续存在。牧场和作物生长可能无法恢复到地区正常水平。
- D1 中度干旱。农作物和牧场将受到一些损害。溪流、水库或水井水位较低;可能出现或即将出现缺水情况;通常会要求社区自愿限制用水。
- D2 严重干旱。农作物或牧草可能绝收;普遍缺水;社区需要限制用水。
- D3 极度干旱。农作物和牧场损失严重,普遍缺水或用水受限。
- D4 特大干旱。农作物和牧场遭受大面积严重损失。水库、溪流和水井缺水,造成用水紧急情况。
干旱类型和严重程度并不总是联系在一起,因为植被或水体等地区构成在决定干旱类型时起了一定作用,而干旱严重程度只是对干旱程度的衡量。
干旱会持续多久?
干旱可能持续数周、数月或数年。干旱持续的时间越长,其破坏性就越大,部分原因是当干旱模式开始偏离常态时,它们会自我强化,使干旱状况更加恶化。
例如,想象一个地区的降雨量比往常少,当地的森林变得干燥。这些异常干燥的森林蒸发的水分较少,导致空气中产生的雨雪极少。由于降水量减少,森林进一步干枯。如果森林地区继续变得越来越干燥,土地本身可能会发生变化,变得过于干燥而无法吸收降水,从而失去了之前会将水分输送到空气中的树木。
如果干旱没有结束呢?
如果持续时间足够长,干旱会不可逆转地改变一个地方的水循环、土壤和生态系统。由于干旱顾名思义是暂时性的,因此一个地区过渡到永久性干旱有一个不同的名称:干旱化。
干旱化是指一个地区长期过渡到更干燥、更干旱的状态,具体表现为湿度下降。在一些地方,气候变化导致降水量减少、蒸发量增加和地下水枯竭,从而造成更热、更干的条件,从而导致干旱化。科学家认为,任何地区的干旱化都可能是不可逆转的,至少在人类的时间尺度上是如此。
气候变化和干旱
气候变化正在增加干旱的频率、强度和持续时间。气温升高会加速蒸发,使土壤、河流和湖泊变干,甚至从植物叶片中汲取水分。气温每升高 1 摄氏度,空气中的水分就会增加 7%,这意味着降雨或降雪的频率会降低,即使降雨或降雪来临,干涸的土壤也无法吸收雨水。以降雪为例,较高的气温也会使高山积雪比平时更早、更快地融化,从而缩短了植物和土壤从径流中受益的时间。
想看看你关心的地方的干旱类型和严重程度会如何变化吗?阅读我们的气候手册中的 第 3 部分:土地 ,了解干旱的未来。