中國氣象報記者劉釗 孫楠 倪永強
雖然沒有暴雨那般猛烈，也不能像狂風一樣瞬間爆發出驚人的破壞力，但在各種氣象災害中，乾旱卻是發生頻率最高、持續時間最長、影響面最廣的，對全球農業生產、生態環境和社會經濟發展影響深遠。我國是全球乾旱災害發生最頻繁的國家之一，遇到大旱之年，糧食減產大約有一半以上歸因於旱災。乾旱災害嚴重地威脅著我國糧食安全和生態安全，成為制約經濟社會可持續發展的重要因素。
面對這樣一種沉默而影響深遠的災害，氣象科技工作者站了出來，中國乾旱氣象科學研究計劃由此啟動。
2015年5月19日，來自全國各地的乾旱研究專家聚集在甘肅蘭州，研討項目啟動前的準備工作。這一項目就是中國乾旱氣象科學研究的第一階段：我國北方乾旱致災過程及機理研究。在以中國工程院院士丁一匯為組長的專家指導組指導下，項目確立了七大課題，研究內容既包括乾旱預測技術、致災過程和機理，又涵蓋了數值模式和數據融合技術，以及農業乾旱風險、乾旱信息集成共享平臺等，從基礎理論一直延伸到實際應用。
由此，來自全國科研、高校、氣象業務部門的科研力量，開展跨學科、綜合性、系統性的乾旱氣象科學試驗研究，揭示我國北方乾旱災害發生發展的新特徵和動力學機制，認識大氣、水、生物等圈層間乾旱形成和影響的互饋機制，揭示大氣乾旱導致農業、水文乾旱的致災機理和過程特徵，發展以數值模式（區域氣候模式、陸面模式等）為核心的乾旱災害監測、預測、預警技術，提出在全球氣候變化背景下我國北方農業乾旱災害風險預估與對策，建立我國北方乾旱監測預警評估服務系統和共享信息平臺。
如此廣泛的研究內容，自然少不了試驗的支撐。研究者配套設計了五項外場試驗，為研究提供數據保障。包括乾旱陸面過程及大氣邊界層特徵綜合觀測試驗、乾旱災害致災過程及機理綜合觀測試驗、降水過程特徵對乾旱持續和解除影響綜合觀測試驗、乾旱指標區域適應性綜合觀測試驗、乾旱形成與區域水分循環過程綜合觀測試驗。
七大課題、五項試驗陸續啟動，研究人員投入到緊張的工作中。
打開乾旱科學研究計劃外場綜合試驗布局圖，可以看到劃定的試驗點連成一個V字型，覆蓋了西至新疆、東到遼寧的我國北方廣袤大地。而經過一年多的建設，當時的布局已經很大程度上變為了現實。在定西、慶陽、平涼、武威、張掖……一座座為試驗特別定製的觀測塔已經高高豎立起來。觀測塔上部分分為5個獨立的層級，每層均可以觀測風向、風速、溫溼度和二氧化碳/水通量等要素，以此了解從地面到空中大氣的變化情況。塔的地下部分則可以獲取土壤含水量、溫度、熱通量等與乾旱直接相關的信息。許多試驗站點還種有農作物，以直接觀測它們在特定時間和特定環境下對乾旱的反應。
在觀測數據的支持下，各項課題均取得進展。研究人員分析了北半球中高緯度乾濕變化及地表強化增溫特徵，發現全球陸地大部分地區呈變幹趨勢，且不同空間尺度乾濕變化的趨勢也不相同。在半球尺度上，東半球明顯變幹，而西半球反之，變幹現象始於高緯度區域，逐漸向低緯擴張。具體到我國，研究人員發現土壤乾旱能夠引起土壤-植被-大氣系統的物質和能量循環異常，對我國北方的生態環境和天氣氣候具有重要的影響。1951年至2008年，我國北方地區土壤乾旱呈現東部變幹、西部變溼的鮮明的空間特徵。而且持續時間超過12個月的乾旱主要分布在我國西北的乾旱區。
研究人員還發現，雖然降水不多，但乾旱區降水再循環率高於其他地區，平均再循環率在中蒙、中亞和北非乾旱區分別為11%、22%和26%。這說明在乾旱地區，降水落下後迅速蒸發還原為氣體，並再次轉化為降水。
農業如何應對乾旱，是研究涉及的重大實踐問題。研究人員發現，從拔節期開始，玉米植株對水分需求迫切，乾旱易造成玉米營養器官發育不良、植株矮小、葉片早衰，各項生育期相關指標均顯著低於正常灌水處理；抽雄—乳熟期，乾旱導致玉米果穗發育不良、籽粒不飽滿、穗小粒少，並影響植株內部的乾物質分配，穗重所佔比例明顯低於正常灌水處理，導致成熟期產量大幅度下降。綜合考慮乾旱致災因子危險性指標、承災體（土壤有效持水量、有效灌溉面積、乾燥度、河流水系）脆弱性指標等，研究人員構建了我國北方春玉米乾旱氣象災害風險評估模型，確定了綜合風險指數。在我國春玉米種植區，內蒙古中西部、寧夏、甘肅河西地區及新疆大部乾旱災害風險較高，黑龍江西南部、吉林西部和遼寧北部風險較低。
在這一年裡，適用於乾旱半乾旱區域的氣候模式系統（NW-RCM.0）也初步建立起來。針對乾旱區陸面過程特點，研究人員改進了陸面過程模式，改進後的模式對乾旱半乾旱區的降水預報偏多現象有所改善。
（來源：《中國氣象報》2016年9月22日三版 責任編輯：王若嘉）