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三峡水库不会影响大尺度范围的降水过程和天气形势
——三峡水库工程对区域气候影响的初步分析

2011-06-24

  三峡水库工程对区域气候究竟有没有影响、影响范围有多大?在今年长江中下游地区遭遇严重旱情中,这个问题异常凸显,成为了当前社会各界广泛关注的话题。

  经专家研究分析,三峡水库不会影响大尺度范围的降水过程和天气形势,而罕见少雨是造成中下游地区干旱严重的根本原因。

  众所周知,大型水利工程是世界各国与洪涝、干旱灾害抗争的重要工程措施。目前,全球范围内已筑建了近百万的水库工程,其中,大型水库约4.7万座。大型水利工程在保障防洪安全、供水安全的同时也可能会对区域气候产生一定的影响。而从目前已有的资料分析结果表明,大型水利工程可在一定程度上起到气温调节器的作用,但至今尚没有足够的证据表明水利工程可对降水产生较为明显的影响。

  从厂1常偏少是导致长江中下游严重干旱的“祸首”。 从国外研究看,目前,世界上已经修建了许多大型水利工程,如位于埃及尼罗河上的阿斯旺大坝、巴西巴拉那河上的伊泰普大坝等。一些学者分析了这些水利工程对区域气候的可能影响。

  阿斯旺大坝坐落于尼罗河上,1970年建成。在水库达到最大蓄水位时,研究表明:巨大的阿斯旺人造水库会改变当地的小气候,当水位从160米提高到180米时,由于湖区面积增加达一倍以上,这将使年实际蒸发量从60亿立方米提高到100亿立方米。专家对库区气象指标空气温度和相对湿度进行了建坝前后的对比分析,认为建坝后阿斯旺城的空气温度小于建坝前,但相对湿度大于建坝前。

  伊泰普水电站是当今世界仅次于三峡水电站的第二大水电站,位于巴拉那河的巴西与巴拉圭两国边境河段。1991年建成后,大坝全长7744米,坝高196米,形成长170公里、面积1350平方公里的人工湖。有专家对伊泰普水利工程的研究结果表明,水库使得7月~1月的白天温度降低0~1.5℃,其他月份降低2~3℃;而在夜间,伊泰普水库温度高于附近陆地地区,伊泰普湖的形成,降低了库区局地的日气温变化幅度;但目前观测的气象资料系列还难以说明水库对降水产生了明显影响。

  此外,观测资料表明,位于莫桑比克的卡巴拉巴萨大坝建成后,增加了区域的空气湿度,改善了当地的气候。俄罗斯车尔尼雪夫斯基大坝建成后该地区年平均气温由-8.5℃上升到-7.0℃,冬季最低气温由-60℃上升到-50℃;夏季湿度提高33%,气候变得温和。罗马尼亚伊兹伏卢尔蒙特诺易水库建成后,当地最高与最低气温的温差缩小2℃,由于温度的影响,造成水库下游地区水蒸汽凝固,结露比建库前增加了约30%,库区空气的相对湿度提高了20%以上。

  从国内研究看,湖南省东江水库位于郴州市境内,是湖南省最大的水库,该水库修建于1987年11月,总库容91.48亿立方米,水体面积160平方公里。有专家根据东江流域内19个测站资料,对比分析了东江水库建库前后各气候要素的变化。结果表明,水库区域范围内的气温值明显比周边站点的气温低;建库后年降水量稍有所增加。

  我们可以通过对三峡库区气温、降水及旱涝灾害的历史变化特点的研究分析,寻找到更多答案。

  三峡库区年平均气温为16.3~18.2℃,由于受地形和长江水域的影响,长江沿江河谷气温比周围地区高。最高气温出现在夏季8月,最低值出现在冬季1月。三峡库区年平均气温的年际变化不大,但阶段性变化明显,其中20世纪60~70年代接近常年,80年代前中期相对较低,80年代后期至今,年平均气温相对较高,且有上升趋势。对库区近50年高温日数、高温过程、极端最高气温资料分析结果表明:(1)三峡库区大部分地区年高温日数、高温过程、危害性高温日数多;极端最高气温比较高。(2)三峡库区年高温日数和危害性高温日数均存在年代际变化特征,20世纪60年代和70年代为高温天气高发期,80年代和90年代为高温天气低发期,进入21世纪以来,高温日数有所增加。

  三峡库区降水充沛,多年平均年降水量达1120毫米,时空分布不均,自西向东呈两边多,中间少的分布格局。全年降水主要集中在5~10月,这6个月的降水量可占全年的70%以上,并常出现暴雨。三峡库区沙坪坝、涪陵、万州、奉节和宜昌5个站1951~2006年降水量的历史变化显示:(1)降水量年际变化明显,降水量最多年份达1800毫米以上,最少年份不足750毫米;(2)夏季降水量总体呈增多趋势,年代际变化特征明显,20世纪70年代末出现了一次明显的由少到多的跃变,近年来降水量变幅明显增大。结合实测气温资料分析,可以发现,三峡库区夏季偏暖期大致对应少雨期,而偏冷期对应多雨期。

  由于降水时空分布不均的特点以及地形等因素,干旱是三峡库区的主要气候灾害之一。库区平均年发生干旱的频率52.8%,一年四季均可出现干旱,其中库区西部是伏旱的多发区,重庆城区至忠县大部分地区伏旱发生频率都在60%以上。三峡地区洪涝灾害发生的频率仅次于干旱,灾害发生的频率在不同区域差别较大,变化在17%~40%之间,表现在长江以南发生的频率高于长江以北,而东西差异不大;洪涝灾害均发生在夏季,近年来其强度和造成的损失也有加重的趋势。

  总之,从降水、气温的历史变化来看,三峡库区及附近地区是一个洪涝和干旱灾害较为频发的地区,并且每次旱涝灾害的出现均有其特有的气候及天气背景。

  再来看看三峡水利工程对区域气候的可能影响。

  三峡水库建成蓄水至175米正常蓄水位后,将淹没632平方公里的陆地,水面平均宽度也将由0.6公里增大到1.6公里。由于大面积陆地变为水体,三峡水利工程将对区域气候产生一定的影响。

  水库对区域气候的可能影响范围从几公里到上百公里不等,主要取决于水库的形状和当地的局地地形。河道型水库由于受到两岸高山的影响,一般来说其影响范围较小,而低山丘陵区大型水库影响范围相对较大。三峡水库处于大巴山褶皱带、川东平行岭谷和川鄂湘黔隆起褶皱带三大构造单元的交汇处,北依大巴山,南靠巫山,山高水深,因此,三峡水库属于典型的河道型水库,蓄水后库区全长660余公里,平均宽度也只有1.6公里左右。由于高山陡坡的阻挡作用,三峡水库建成蓄水后,其影响范围应该在两岸高山之间的数十公里范围之内。

  大面积水体替代陆地,将对区域气温产生一定的影响。总体来看,大型水库对气温的影响主要起到“缓冲”和“调节”的作用,通过升高最低气温、降低最高气温,从而在一定程度上减弱气温的日差以及年内变差和年际差异。大型水库对年均气温的影响主要取决于水利工程所在的地理位置和气候特点,一般来说,在北方寒冷地区,水库主要充当“热源缓冲”,可在一定程度上提高当地的年均气温,而在南方炎热地区,则主要充当“冷源缓冲”,可能会降低局地的年均气温。三峡水库位于我国湿润地区,年均气温水平相对较高,因此,其以充当“冷源缓冲”为主,可在一定程度上降低库区的年均气温,特别是夏季气温,但在冬季,由于水体放热,局地气温会在一定程度上升高。

  理论上,三峡水库蓄水后,由于温度引起的大气结构稳定性的变化,局地降水和雷暴日将产生一定的变化。主要表现在:夏季库区中心部位降水及雷暴日可能减少,而库周或许增加;冬季库区降水可能增多等。但大型水利工程对降水模式的影响相当复杂,其影响需要大量观测资料进一步证实。

  三峡水库对区域气候的影响范围有限,但可在一定程度上降低库区的年均气温,特别是夏季气温。在全球气候变暖背景下,20世纪80年代以来,全球增温幅度明显,尽管三峡水库可在一定程度上调节气温,但总体不会改变气温自然变化的整体趋势和变异性。

  三峡水库对局地降水的影响需要大量观测资料进一步证实,但可以肯定的是,三峡水库不会影响大尺度范围的降水过程和天气形势。

  大范围的降水过程及其变化有其特有的天气和气候背景,2010年夏季赤道东太平洋海温异常偏低,进入拉尼娜状态,2010年冬季达到最强,2011年2月以后拉尼娜强度开始逐渐减弱并趋于结束。自2010年底以来大气环流出现异常,西太平洋副热带高压势力整体偏弱,暖湿气流无法深入到长江中下游地区,造成长江中下游大部分地区降雨偏少。

  今年1月至5月,湖北、湖南、江西、安徽、江苏等省持续少雨,平均降水量260.9毫米,较常年同期偏少51.1%,为1951年以来历史同期最少。尤其是4月份以来,该地区降雨过程明显偏少,与同期相比偏少五至八成。降雨异常偏少是导致长江中下游严重干旱的“祸首”。

    来源:中国水利网站 2011年6月24日

  



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