您听说过山洪暴发，但您听说过突发性干旱吗？这些事件对自然灾害来说相对较新，而且来势汹汹，情况在不到一个月的时间内从正常变为严重干旱。这意味着人们没有时间为可能导致作物枯萎、溪流干涸或水井枯竭的后果做准备。
据美国宇航局戈达德空间研究所的气候科学家 Ben Cook 称，过去六年来，人们一直致力于更好地了解突发性干旱。其中一个目标是找出可能有助于预测这些事件的早期指标，并在它们发生前提供更多预警。
“干旱的传统观点是，它们进展缓慢，需要很长时间才能形成，”Cook 说。“但就像暴雨、洪水或热浪一样，突发性干旱非常迅速——突然之间，你就身处其中了。”
北美更加干燥
2012 年，一次有据可查的突发性干旱席卷了美国中部。正常的冬春季降水让农民、牧民和气象预报员放松警惕，认为夏天也会正常。但 5 月份降雨突然停止，导致美国大平原地区出现了自 1895 年以来最干燥的夏天，甚至超过了 1934 年和 1936 年的沙尘暴之夏。干旱导致六个州的农作物歉收，造成 357 亿美元的农业损失。
“许多农民已经种满了所有田地，”Cook 说。“在没有灌溉的地方，他们无能为力，只能看着自己的田地完全干涸。”
根据美国气象学会的说法，干旱（如 2012 年的那次）是“异常干燥的天气持续时间足够长，足以造成严重的水文失衡”。它的特征是根据发生的季节、受限的水的类型（雪、雨、地下水）或其对不同部门（农业、文化、生态）的影响来确定的。
例如，雪旱可能会减少一个社区夏季的饮用水供应。而农业干旱可能会影响特定的作物，而数十年一次的特大干旱可能会导致整个生态系统的植被发生变化。
突发性干旱的发生异常迅速，并在几周甚至几天内耗尽可用水量——特别是土壤水分。高于平均水平的温度加上缺乏降水通常会导致它们发生。
“在其他条件相同的情况下，更温暖、更干燥的大气会从土壤和植物中吸走更多的水分，”Cook 说。“当你再加上降水不足，就会加速地表干燥。”
2012 年的灾难促使研究人员开始关注突发性干旱。在 2021 年发表的一项研究中，Cook 和他的同事使用了树木年轮数据，结合土壤水分数据和主要大气环流模式。然后，他们重建了过去 500 年来美国中部平原突发性干旱的频率和幅度。虽然他们发现了显著的世纪间差异，但模型显示，自公元 1500 年以来，超过三分之一的突发性干旱发生在 20 世纪。
2021 年发表的另一项研究发现，全球变暖正在改变水文循环的时间：土壤水分或融雪径流的峰值发生在一年中的较早时间。这意味着像大平原这样的地区，夏季初可能会出现更干燥的条件，并持续到秋季。此外，Cook 说，即使在降水量总量预计不会发生变化的地区，一些地区在两次降雨事件之间可能会经历更长的连续干旱期——为更频繁的突发性干旱做好准备。
“所有证据都强烈表明，一个更温暖的世界会导致北美西部更加干燥，”Cook 说。
难以预测
今年发表在《自然》杂志上的一篇文章检查了 2000 年至 2020 年全球突发性干旱发生的空间模式，并得出了相同的结论。研究人员认为，大气干旱与土壤水分耗竭相结合将“创造一个易发生突发性干旱的环境”。虽然大多数全球地区快速干燥的现象并没有更频繁地发生，但他们确实发现了突发性干旱发生速度加快的证据：在过去 20 年里，33% 到 46% 的全球突发性干旱在短短五天内发生。
然而，虽然科学提供了一些关于这些快速干燥过程的发生地点和方式的见解，但我们仍然不知道如何预测它们。
“我们知道导致突发性干旱的物理因素，但我们并不真正了解是什么触发了土壤中的它们，”达特茅斯学院地理学教授、美国国家海洋和大气管理局干旱工作组联合负责人 Justin Mankin 说。
突发性干旱难以预测的原因之一是缺乏地面监测，包括土壤水分的实时测量。Mankin 解释说，这不仅在美国，而且在全球都是如此。像美国干旱监测仪这样的工具依赖于卫星植被图像和其他地球物理数据。但它们只能提供土壤水分的估计值，而不能显示地表以下发生的情况。
“植物是陆地和大气之间大部分水分交换的载体，”Mankin 解释说。“这种交换发生在地下约一米处的我们称之为根系层的地方，这很难从卫星上监测。”
Mankin 认为，安装集成化的实地土壤水分观测网络将为干旱预测模型提供更好的基准，包括它们对植物-土壤水分相互作用的表示。这可能有助于人们为突发性干旱做准备。例如，如果预警足够，牧民可以在牧场干涸之前为牲畜寻找替代饲料，或者农民可能在作物枯萎之前提前收获。
“我们用于长期干旱的预测工具不足以预测这些突发事件，”Cook 同意。“一个更温暖的世界会使大气变得更干燥，增加地表水分的损失，并导致基线变得更加干燥。这显然会对水资源产生影响。”
无论干旱是缓慢发生还是瞬间发生，仔细追踪土壤、积雪、溪流和含水层中储存的水将有助于我们减轻它们对社区的影响。
