在剛剛過去的7月底8月初,京津冀遭遇罕見持續特大暴雨,北京現140年來最大降雨,河北邢臺臨城縣兩天下了兩年的雨,出現明顯的洪澇災害,過去很少見到北方連續下這麼大的雨。
這一場場雨也是夏季風吹襲我國的產物。通常,每年5月前後,隨著夏季風的到來,我國中東部雨季自南向北開啟,無論是洶湧而來的華南龍舟水,還是綿綿不絕的江南梅雨,亦或是七下八上的華北暴雨,幾乎都集中在中東部,東西之間似乎有著一道看不見的壁壘。
事實上,在我國地圖上確實隱匿著一條神奇的線——400毫米等雨線。這是一條教科書級別的分界線。在中國地圖上,將年降水量為400毫米的點連起來,從大興安嶺到喜馬拉雅山南端會形成一條明顯的分割線,氣象上稱之為400毫米等降水量線,也叫等雨線。
這是一年降雨量的水準。 雨中窺線,它是見證雨水多寡的氣候分界線,是中國生態環境的分界線,也是人口密度的對比線,甚至還和我國路網交通疏密分界線、主要糧食作物產區邊界線天然貼合。這條400毫米等雨線, 原來可以解釋歷史。
400毫米等雨線。
這條400毫米等雨線,仔細看來,蜿蜒萬裡的古長城與400毫米等降水量線的一部分,竟是出奇一致的吻合。
當從印度洋和太平洋奔襲而來的濕潤季風跋涉過廣袤的中國地區,吹到這條400毫米等雨線附近, 已經失去了強勁的勢頭。400毫米等降水量線就成為我國半濕潤氣候區和半乾旱氣候區的分界線,是南北分界線,也是森林植被和草原植被的分界線,更是農耕文明區和遊牧文明區的分界線。400毫米等降水量線東南的江河奔流入海,400毫米等降水量線西北的河流多為內流河。這條分界線以西、以北則是非季風區,夏季短暫,冬季寒冷而漫長,氣候為半乾旱狀態。這條分界線以東、以南是典型的季風區,冬季近地面受高壓系統控制,盛行偏北風,氣候寒冷乾燥。夏季受低壓系統控制,盛行偏南風,氣候較為濕潤。
這條400毫米等降水量線, 就是我國是農耕文明區和遊牧文明區的分界線。
著有《萬曆十五年》的美國學者黃仁宇先生將400毫米等降水量線稱為「15英吋等雨線」。這條線的東南是典型的農耕文明地區,即是我們大量的關內地區。 400毫米等降水量線至200毫米等降水量線之間則是典型的遊牧文明地區。很多是我們的關外地區。
史學作家高洪雷認為,400毫米等降水量線在歷史上是一條令人寢食難安的線。他在《另一半中國史》這部史學著作中,開篇就對400毫米等降水量線進行了精彩描述:「遊牧區的牧民逐水草而遷徙,揚鞭放牧,彎弓狩獵,一天到晚豪邁而愜意。而南方的農民, 每到農閒季節,就拿出多餘的糧食與布匹,牧民取出多餘的牲畜與皮貨,雙方在規定的地點進行易貨貿易,各取所需,互通有無……但每當遇到氣候乾旱、牧草枯萎、牛羊銳減的年份,非季風區饑腸轆轆的牧民,根本沒有多餘的生活資料向農民換取救命的糧食,只能冒著生命危險偷偷闖入季風區,前去盜竊和劫掠通常有半年積蓄的種田人。零星的襲擊漸漸擴大為戰爭,防守者則企圖報復,有時也全面出擊以圖後發制人。這一根本原因,導致牧民與農民沿400毫米等降水量線開始了連亙兩千年的血腥戰爭。」
隨著時間推移,400毫米等雨線呈現波動中相對穩定的狀態,但在降水異常的年份波動十分明顯,西北地方呈現暖濕化趨勢,北方極端暴雨事件呈現多發態勢。今年就是這種異常情況。
中國天氣網深入挖掘氣象歷史大資料,特別關注了這條線的演變發展歷程,深度解讀其背後的特殊成因和對我國社會歷史、地理氣候、生產生活等產生的影響。
這條線展現的是不同,見證的是發展。長期居住在這條線上方的人們,經歷著強降雨的衝擊,也感受著乾旱的影響。如今,線的兩端,從未聯繫得如此密切,人們正高度融合,更加頻繁地往來交流,帶動著東西兩側的經濟社會協同發展。
拿等雨線當一把尺子,這條線的兩端有很多可以定義的方式。
400毫米等雨線劃出中國兩個世界。南方繁華地區在800毫米等雨線之內(深藍色部份)。
以它為界,我們能感受到兩個截然不同的世界,東南側濕潤多雨、森林繁茂、農耕發達、人口密集,西北側乾旱少雨、草原遼闊、畜牧為主、人煙稀少。
在詩人眼裡,它是邊塞景象與田園風光的分界線,東邊「杏花春雨江南」,西邊「白馬秋風塞上」;在農牧民眼中,它是農耕與畜牧的分界線,東邊「稻花香裡說豐年」,西邊「風吹草低見牛羊」;在地理學家眼裡,它是高原山脈與平原丘陵的分界線,也是人口疏密的分界線。
中國人口分布密度和400毫米等雨線有關。
自古以來,人口的分佈與氣候就有著高度關聯性,自然條件好、雨熱充沛的地區人口聚集,人丁興旺。反之,自然條件惡劣,雨水稀少的地區人口密度較稀。
1935年,中國地理學家胡煥庸先生根據當時大約4.75億的總人口分佈規律,畫出了人口密度圖,並在這張圖上繪出一條線。線的西側,占當時國土面積的64%,卻僅有全國4%的人口;而線的東側,面積僅占當時國土面積的36%,卻聚集著全國96%的人口。
這條著名的胡煥庸線就和400毫米等雨線大體重合。
80多年過去了,我國經濟社會經歷了無數變化,人口數量也從4億多增長為如今的14億多,但人口密度分界線基本圍繞著胡煥庸線細微波動,東西側懸殊的人口格局始終如一。
從2020年第七次人口普查結果來看,這個規律仍然沒有被打破。我國共有17個人口超過千萬的城市,分別是重慶、上海、北京、成都、廣州、深圳、武漢、天津、西安、蘇州、鄭州、杭州、石家莊、臨沂、東莞、長沙、青島。這些城市全部位於400毫米等雨線的東側,無一例外。
城市、人口與氣候,聯繫得無比密切。人們因氣候而聚集,也因氣候而遷徙。
全國主要糧食分布區。
氣候影響了人口分界線,也勾勒出了農耕文明的「生命線」。古往今來,西半壁以遊牧或半農耕文明為主,東半壁以農耕文明為主。因氣候變化,線的位置隨之動態調整,在此消彼長的拉鋸中,誕生了很多歷史事件。通常氣候溫暖、雨量增加,農作物生長季延長,歲稔年豐;牧區水草充沛,相安無事。從貞觀之治到開元盛世,無不豐衣足食。當氣候轉冷,降雨減少,則糧食減產、牧草稀缺,往往糧價飛漲。東漢末年大亂、五胡亂華,都是動盪不安的時期。
遊牧和農耕交替,更是歷史氣候變化的見證者。我國九大商品糧基地都位於400毫米等雨線的東側。從南到北,無論水稻、大豆還是粟米,幾乎每一種作物都能找到適合生長的環境。於是,從魚米之鄉到天府之國,從中原糧倉到北大倉,人們應季而作、應季而收,用勞動收穫著五穀豐登。
而在西側,雨少乾旱,山脈縱橫,廣泛分佈著永凍土、沙漠,只適合青稞、蕎麥、草甸等耐寒耐旱耐貧瘠的植物生長。但西部也有廣闊的天地和草場,牧業發達,天空遼闊、牛馬成群,生機勃勃。
全國植被指數分布圖。
因氣候而變的還有植被。作為地球之肺的森林,其生存需要合適的水分和溫度,唯有在年均降水量大於400毫米的地區,森林覆蓋率才能接近飽和,如果年均降水量小於400毫米,森林覆蓋率會在30%以下,甚至10%以下。
全國氣候概況示意圖。
國家衛星氣象中心的植被指數顯示,400毫米等雨線東側植被覆蓋率高,植被指數多在0.5以上;而西半壁植被指數大多在0.2以下。東部密林中儲藏著人們生產生活所需的豐富資源,為經濟發展打下基礎。
全國公路交通分布圖。
人口、植被、生產生活方式等都是影響交通、經濟發展的重要因素。在這條線的兩側,經濟發展存在較大差異,全國公路路網密度也有所不同。東側各類道路縱橫交錯,路網發達;西側地廣人稀,路網密度較低。
根據2020年各地高速公路密度統計,高速公路密度排前十位的省區市為上海、天津、北京、廣東、福建、浙江、山東、江蘇、貴州、河南,這些地區均集中在400毫米等雨線以東。
密密麻麻的交通網,打通了中東部經濟發展的毛細血管。而西半壁地區的高速公路密度雖然普遍較低,但西藏、青海、新疆等地廣人稀之地的高速公路也日漸發達,主動脈已暢通。現在,還有很多人正夜以繼日地工作,聯通這條線的兩端,協同發展。
全國夜間燈光分布圖。
夜色迷人,華燈初上,城市活力躍然紙上。燈光是瞭解城市發達程度的途徑之一。從國家衛星氣象中心風雲三號E星獲取的我國城市燈光圖中可以看到,中東部宛若燎原星火,京津冀、長三角、珠三角燈光璀璨。而在這條線西部,人們也驚喜地看到了很多大城市的發展,以點帶面向外輻射它們的能量。
那麼這條神奇的等雨線是怎樣形成呢?
從地圖上看,這條神奇的400毫米等雨線整體呈東北-西南走向,它的形成不僅取決於我國特殊的地形和地理位置,也取決於我國獨特的氣候格局。
我國三級階梯地型示意圖。
400毫米等雨線北段與我國第二階梯和第三階梯的分界線基本重合,南段與第一階梯和第二階梯的分界線基本重合。
大約6500萬年前,印度洋板塊與歐亞板塊的驚天一撞,引發了規模空前的地表隆起,逐漸形成了地球上最高、最厚、最年輕的高原——青藏高原。不僅如此,這場碰撞的巨大能量還繼續向週邊傳導,讓此前有一定海拔高度的區域進一步抬升,形成了內蒙古高原、黃土高原和雲貴高原等地區。在未受到波及的東部地區,則自北向南排布著東北平原、華北平原、長江中下游平原等大量平原及丘陵地區。我國顯著的三級階梯地形,就此誕生。
與此同時,我國東面有世界上最大的海洋——太平洋,西南面有印度洋,西面北面則是世界上最大的陸地——亞歐大陸,海陸之間會形成大範圍、風向隨季節有規律改變的風,這就是季風。每到夏季,陸地溫度高、氣壓低,海洋溫度低、氣壓高,來自印度洋的西南季風和來自太平洋的東南季風就會從海洋吹向陸地,給我國帶來豐富的水汽。
我國第三階梯地勢平緩、距離海洋更近,溫暖潮濕的季風會在這裡與來自北方的冷空氣交匯,形成豐沛的降水。第二階梯南段正處在西南季風進入我國的通道之上,水汽條件相對較好,同時多山地,容易形成地形雨,因此降水也比較豐沛。而第二階梯北段和第一階梯,海拔較高且深處內陸,季風難以抵達,所以降水稀少,年降水量均在400毫米以下。
我國400毫米等雨線向北一直延伸到了北緯50°附近的內蒙古東北部和黑龍江北部,這與強大的季風不無關係。在全球的季風當中,亞洲季風影響範圍最大、強度最強。它之所以能走得這麼遠,除了優越的海陸位置之外,還有一個非常重要的影響因數,那就是青藏高原。
青藏高原遠離海洋,看似和季風沒有什麼關聯,但實際上,它卻是亞洲季風的超級助推器。青藏高原總面積約240萬平方公里,平均海拔高度超過4000米。在夏季,這裡能夠接受到更多的太陽輻射,吸收更多的熱能,從而成為一個巨大的熱源。地表上方的空氣被加熱後不斷上升,導致地面氣壓不斷降低,不得不抽吸週邊的氣流進行補給,於是就形成了一個強大的、逆時針旋轉的低壓中心。這個低壓就像一個超級助推器,將其南側的西南季風和東側的東南季風源源不斷地推向我國東部地區。
除了提供熱力和水汽條件之外,青藏高原地形的阻擋作用和地表的摩擦力,也會引發大氣動力過程的變化,從而激發出更多的天氣系統,為我國東部的降水提供動力條件。
全國氣候示意圖。
有研究顯示,如果沒有青藏高原,夏季風帶來的降水可能只會分佈在北緯20°以南,而北緯30°附近的江南「魚米之鄉」也可能和同緯度的北非和西亞一樣,因為雨水稀少而成為一片荒漠。
正是由於青藏高原的助力,我國東部才會形成跨越熱帶、亞熱帶和溫帶三大溫度帶的大面積季風氣候區,而同樣由於青藏高原阻擋了來自印度洋的水汽,使得本就深處內陸的我國西北地方降水更加稀少,最終形成溫帶大陸性氣候。再加上青藏高原自帶的高原山地氣候,我國獨特的氣候格局,也就此形成。
副熱帶高壓。
如果說青藏高原是我國氣候格局的締造者,決定著400毫米等雨線的基本走向,那麼副熱帶高壓就是我國雨季進程的指揮員,決定著不同年份等雨線的波動範圍。
副熱帶高壓是常年存在於北半球副熱帶地區的高壓系統,夏季最強盛的時候幾乎能佔據整個北半球面積的1/5到1/4。它的內部盛行下沉氣流,晴朗少雨,容易出現高溫;而它的北側和西北側,則是冷暖空氣交戰的主戰場,也是強降雨的集中地。
每年4月底開始,副熱帶高壓就會化身大自然的「水汽搬運工」,攜手夏季風開啟北上之路,我國各地雨季也隨之陸續開啟。
4月至6月,副熱帶高壓開始北上之旅,華南地區正好處在其北側。隨著南海夏季風的爆發,冷暖空氣在這裡頻繁交匯,激發出一場又一場的強降雨,華南前汛期就此開啟。此時降雨強度往往較大,還經常伴隨著雷暴大風、冰雹、龍捲風和短時強降水等強對流天氣,一天之內「潑水」400毫米以上也是有的。
6月中旬至7月中旬,隨著副熱帶高壓的繼續北上,冷暖空氣交匯的位置也北抬至江南、長江中下游以及江淮地區。此時的連綿陰雨正好趕上了梅子成熟的季節,於是擁有了一個富有詩意的名字——梅雨。而實際上,梅雨季降水集中、日照時數少、濕度高、風力小,到處都彌漫著黴味兒,所以人們也常把梅雨稱為「黴雨」。
7月下旬到8月上旬,副熱帶高壓繼續北上,來到了旅途的最北端——北緯30°左右。它控制下的江南等地終於告別梅雨,而處在其北側的華北、東北等地則迎來了「七下八上」主汛期。此時北方降雨集中、強度大,極端強降雨事件也多發。如今年河北、北京等地剛剛經歷的極端強降雨過程,過去也出現過,例如2021年鄭州「7·20」特大暴雨、2012年北京「7·21」特大暴雨、2007年濟南「7·18」特大暴雨、1996年河北「96·8」特大暴雨,都發生在「七下八上」期間。
9月,副熱帶高壓開始南退,同時位置偏西,因此冷暖空氣交匯的主戰場轉移到了華西,綿綿的華西秋雨大幕開啟。華西秋雨降水量雖不大,但持續時間較長,不少地方經常「天無三日晴」。受地形影響,此時的降雨往往以夜雨為主,著名的「巴山夜雨」正是華西秋雨的真實寫照。
9月底,完成使命的副熱帶高壓會迅速撤回到海上養精蓄銳,等待第二年再開工,我國的雨季也宣告結束。
當然,這只是副熱帶高壓最基本的活動規律。如果具體到每一年,它的移動時間、影響範圍、強度都會有所變化,再加上其他影響降水的天氣系統和大氣環流等因素也不盡相同,因此每年我國降水的總量以及時空分佈都有一定的差異性,400毫米等雨線也會隨之出現相應的波動。
有研究表明,在全球變暖大背景下,近40年,西北地方西部氣溫升高、降水增加,呈暖濕化趨勢。從多種氣候模型預測,未來30年,西北地方西部將繼續呈暖濕化趨勢。即使在變暖變濕的趨勢中,也會有少雨乾旱的年份或低溫寒冷的年份,有時候強降雨還可能引發極端事件或出現旱澇急轉的情況。
不只西北地方,最近幾年,東北、華北地區也呈現出降雨偏多的趨勢,且極端暴雨事件多發。「更熱、更旱、更澇」的未來正在到來,全球變暖加劇了氣候系統的不穩定和水迴圈,強降水更加顯著,極端性也增強了。
所以今年的北方的特大暴雨, 既有偶然性, 也有季節性的基本因素在起作用。 認識氣候, 可以了解政治, 經濟以至歷史。
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