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第4章《事实胜于雄辩,西北降水客观事实的归因研究》的小结...

已有 2990 次阅读 2017-12-28 22:47 |个人分类:归因研究|系统分类:科研笔记| 调水, 西北, 降水变化, 归因研究, 百家争鸣

4章《事实胜于雄辩,西北降水客观事实的归因研究》的

小结说明和西北降水客观事实归因解释的百家争鸣


一、本章小结和说明

1、目录中的预应本论文[19]简称《十一论》,其余与此类似。《十一论》根据中蒙干旱半干旱区和青藏高原半个世纪的气候变化,从正反两个方面证明内流区冰川超支致使降水增加的因果逻辑成立(气温地温上升→→冰川超支融化→→水资源增加绿洲面积变大,蒸发产生的本地水汽增加→→空中水汽增多,空中水汽多少的量化指标地面水汽压、空中水汽含量、相对湿度等增加→→降水量增大,并通过正反馈促使绿洲面积、蒸发产生的本地水汽和降水量良性循环)。50多年来西北特别是新疆降水量大幅增加是当地高山冰川超支融化及其正反馈良性循环长期作用的结果,冰川超支融化相当于当地降水量大幅增加的触发装置,正反馈良性循环相当于当地降水量大幅增加的功率放大器,详见图1。没有正反馈良性循环的放大作用,50多年来新疆年降水总量(面雨量)不可能有大约38%的巨大增幅。内流区冰川超支致使降水增加的因果逻辑证明本地水汽在超深盆地降水中起着举足轻重的作用。

2《十二论》根据西北内流区历史上宏观气候的分析讨论(即讨论分析气温与降水之间的关系),进一步证明内流区冰川超支致使降水增加的因果逻辑成立。

3柴达木盆地蒸发产生的本地水汽很少,青海湖盆地蒸发产生的本地水汽相对来说很多,柴达木盆地和青海湖盆地年降水量巨大差别的主要原因一是单位面积蒸发产生的本地水汽的巨大差别,二是本地水汽与降水量之间正反馈良性循环的作用(本地水汽多降水量就大;反之,降水量大入湖水量就多,就能维持青海湖水域的广阔水面,蒸发产生的本地水汽就多),所以,《十三论》进一步证明本地水汽在超深盆地降水中起着举足轻重的作用、内流区冰川超支致使降水增加的因果逻辑成立。

4、本章共有3篇预印本论文和6篇博客文章。3篇预印本论文是重点,请重点关注;6篇博客文章不是重点,起辅助作用。



二、本章的归因解释与实测气象数据和数理统计成果能相互印证

根据本章归因研究得出的内流区冰川超支致使降水增加的因果逻辑,可做出以下框图:


1  新疆冰川超支致使降水增加因果逻辑的框图

方框A的解释说明:《新疆空中水资源及面雨量变化特征分析》项目的简单介绍,新疆区域面雨量一元线性拟合公式为y =17.292x +2316.4,按此拟合公式,1961年,x=1,y=17.292+2316.4=2333.692;2016年,x=56,y=968.35+2316.4=3284.75。所以说,上世纪60年代初新疆年降水总量约2350亿吨,目前新疆年降水总量约3250亿吨,面雨量的增量约900亿吨,增幅高达900÷2350=38.3%。

方框B的解释说明:随着全球变暖,近年来冰川超支融化的报道很多,但对新疆每年冰川超支融水数量的研究很少,《十一论》根据《1961~2006年塔里木河流域冰川融水变化及其对径流的影响》研究,粗估塔里木河流域多年平均冰川超支融水为32.5亿吨,整个新疆多年平均冰川超支融水为50亿吨左右。根据中国科学院新疆生态与地理研究所陈亚宁及其团队的研究,气候变暖致天山区域水储量年递减逾22亿立方米》。按以上两份文献估算的冰川超支融水(跨时间调水)差别较大,暂按每年50亿吨估算。虽然以上两份文献估算的冰川超支融水差别较大,但都不是天文数字,半个世纪冰川超支融化已使新疆年降水总量大幅增加900亿吨,据此推断人类跨流域调水触动调水增雨的“触发装置”,需要的调水规模应该不是天文数字。

方框C的解释说明:新疆降水量大幅增加,水资源明显变多;据《新疆绿洲面积50余年间扩大近一倍》报道,新疆的绿洲面积已由1950年的4Km2扩大到2006年的7.07 Km2,现在的绿洲面积理应更大;新疆绝大部分地区都是内流区,额尔齐斯河和伊利河有水流出境外,扣除每年流出境外的淡水约250亿吨,其它降水和冰川超支融水迟早要在新疆蒸发变成本地水汽,所以,上世纪60年代初新疆每年蒸发产生的本地水汽约2350-250=2100亿吨,现在新疆每年蒸发产生的本地水汽约3250+50-250=3050亿吨(含每年冰川超支融水蒸发变成的本地水汽),增量高达950亿吨,增幅高达45%。本地水汽的增量每年950亿吨,这是一个很大很大的数字,它是冰川超支融化(触发装置)和正反馈良性循环(功率放大器)长期作用、共同作用的结果,这可能是新疆近年来降水量大幅增加的直接原因。

方框D的解释说明:新疆空中水汽变化趋势的研究成果不多,空中水汽变多的证据主要有以下四个,第一,据50年中国西北变湿原因获揭示》和《大气所揭示近50年中国西北地区变湿原因》的介绍,“大气中的水汽含量升高”了。第二,据新疆气象局对《1961~2016年新疆年平均相对湿度距平变化》的研究,“1961~2016年,新疆年平均相对湿度无显著线性变化趋势。1987年之前以偏低为主,1987~2005年以偏高为主,2005~2015年持续偏低。1993年年平均相对湿度为57.5%,是1961年以来最高年;2014年为50.3%,是1961年以来最低年。2016年,新疆年平均相对湿度为55%,较常年偏高0.5%”。新疆年平均相对湿度无显著线性变化趋势,但气温明显上升,所以说,新疆的空中水汽增加了。第三,据《十论》的研究,“新疆15个国际交换站1960~2012年年平均地面水汽压呈增加趋势,全疆平均增加0.55hPa,因为空中水汽含量、地面比湿都与地面水汽压高度正相关,所以,新疆地面水汽压、空中水汽含量、地面比湿都呈增加趋势,新疆相对湿度无显著线性变化趋势是全球变暖干扰影响造成的。第四,新疆年蒸发产生的本地水汽由50多年前的约2100亿吨增加到现在的约3050亿吨,增量高达950亿吨,根据物质不灭定律,这些水汽进入新疆上空必然增加当地空中水汽的数量。

1中,演化过程的科学依据详见《一论》至《四论》前半部分,演化过程的科学依据详见《一论》至《九论》和论文[1][8],所以,本章的归因解释与实测气象数据和数理统计成果能相互印证。



三、本章的归因解释与后续论文的观点理论能相互印证

在后续论文中,《十四论》证明本地水汽在超深盆地斜盆山地变成降水的比例高达75%左右;本地水汽还能浮获沉底外来水汽使其变成浮获降水;《十五论》证明本地水汽自地面开始向上运动趋近外来水汽平均海拔的过程中,较大数量的本地水汽将冷凝析出变成降水,低海拔的本地水汽比高海拔的外来水汽容易在本地变成降水,《在新疆变成降水的比率本地水汽是外来水汽的15倍》。由图1的方框C可知,本地水汽大幅增加致使方框A的降水量大幅增加,所以,本章的归因解释与后续论文的观点理论也能相互印证。



四、西北降水客观事实归因解释的百家争鸣(话说原始创新、盲人摸象和自圆其说)

50多年来西北特别是新疆降水量大幅增加,其归因解释主要有以下3个:

1据《大气所揭示近50年中国西北地区变湿原因》和《从水汽收支看近五十年中国西北地区的变湿现象》报道:“中国科学院大气物理研究所博士研究生彭冬冬与其导师周天军研究员通过对观测资料的分析,指出自1961年以来中国西北地区夏季降水呈显著增加趋势并主要集中在西北西部;进一步地,他们基于水汽收支诊断分析方法发现,热力因子(水汽变化)和动力因子(环流变化)均对西北变湿有显著正贡献,且前者贡献更大。他们进一步分析了该区域的能量收支并指出,一方面,西北地区到达地表的来自大气的向下长波辐射增加,致使地表获取的向下的净大气辐射通量增加,有利于蒸发增强,因此大气中的水汽含量升高,有利于降水增加;另一方面,近几十年来亚洲夏季副热带西风急流位置发生了显著南移,致使西北地区上空出现正涡度平流异常,引发局地上升运动增强,为降水的增多提供了有利的动力环境。

2、据《新疆生地所发现20世纪80年代以来西北干旱区降水明显增加的原因》报道:“研究发现,西太平洋副高和北美副高对我国西北干旱区季节降水量和年际降水量变化均具有重要影响。简言之,西太平洋副高(WPSH)和北美副高(NASH)在20世纪80年代以后逐渐增强是西北干旱区降水明显增加的重要原因。

3、本章西北降水增加归因研究的结论是内流区冰川超支致使降水增加的因果逻辑成立(气温地温上升→→冰川超支融化→→水资源增加绿洲面积变大,蒸发产生的本地水汽增加→→空中水汽增多,空中水汽多少的量化指标地面水汽压、空中水汽含量、相对湿度等增加→→降水量增大,并通过正反馈促使绿洲面积、蒸发产生的本地水汽和降水量良性循环)。50多年来西北特别是新疆降水量大幅增加是当地高山冰川超支融化及其正反馈良性循环长期作用的结果,冰川超支融化相当于当地降水量增加的触发装置,正反馈良性循环相当于当地降水量大幅增加的功率放大器。新疆现在每年蒸发产生的本地水汽比上世纪60年代初要大950亿吨左右,本地水汽在西北超深盆地降水中起着举足轻重的作用,新疆降水量大幅增加的直接原因是本地水汽的大幅增加,而本地水汽的大幅增加来源于每年几十亿吨冰川超支融水的长期作用,所以,新疆降水量大幅增加的根本原因(真实原因)是每年几十亿吨冰川超支融水的长期作用。



于原始创新,所有人的研究探索都是盲人摸象。谁都是这个极其庞大复杂系统的一份子,再牛也跳不出系统去看到全局,研究结论都是局部的、阶段性的、相对的。原始创新只能是盲人摸象,不能自圆其说的假说,参与百家争鸣的资格都不具备;能够自圆其说的假说,就有参与百家争鸣的资格。以上3个解释,都能自圆其说,都有参与百家争鸣的资格。以上第1个和第3个归因解释都瞄向研究区域内部(属内部原因),第2个归因解释瞄向研究区域以外的西太平洋副高和北美副高(属外部原因),我的观点是:如果近几十年来输入新疆的外来水汽明显增加,那第2个解释成立的可能性就比较大;如果近几十年来输入新疆的外来水汽没有明显的增长趋势甚至呈下降趋势,那第2个解释就不成立。

1个解释与第3个解释第一个相似的地方:就是都承认西北大气中的水汽含量升高了、都承认大气中水汽含量的升高来源于西北地区下垫面的水分蒸发,但两者对大气中水汽含量升高的原因解释不完全相同,前者的解释是“西北地区到达地表的来自大气的向下长波辐射增加,致使地表获取的向下的净大气辐射通量增加,有利于蒸发增强”;后者的解释是当地高山冰川超支融化跨时间调水触动了“功率放大器”,致使超深盆地降水量大增,下垫面有水可供蒸发,致使蒸发产生的本地水汽大幅增加(新疆由半个世纪前约2100亿吨增加到目前约3050亿吨),导致西北大气中的水汽含量升高,详见图1。第3个解释的作者认为,西北干旱少雨,沙漠广泛分布,西北的蒸发能力很强,但下垫面没有水或者缺少水可供蒸发;只要下垫面有水可供蒸发,不管“西北地区到达地表的来自大气的向下长波辐射增加”还是减少,西北大气中的水汽含量都能升高。第1个解释与第3个解释第二个相似的地方:前者认为热力因子的变化(大气中水汽含量升高)是西北变湿的主要贡献者,后者仅仅关注热力因子的变化(大气中水汽含量升高),无形中把空中水汽含量升高当成了西北变湿的唯一贡献者


1个解释与第3个解释最大区别是对动力因子(环流变化)的看法不同,第1个解释发现热力因子(水汽变化)和动力因子(环流变化)均对西北变湿有显著正贡献,并且热力因子为主,动力因子为辅;3个解释根本不关注动力因子。第1个解释的研究者发现,近几十年来亚洲夏季副热带西风急流位置发生了显著南移,致使西北地区上空出现正涡度平流异常,引发局地上升运动增强,为降水的增多提供了有利的动力环境”近几十年来西北上空的大气环流发生以上变化、降水动力因子向有利的方面发展,这是偶然事件还是必然事件?必然中有偶然性,偶然中有必然性,近几十年来西北上空的大气环流发生以上变化必有原因,只是暂时不知原因是什么?西北地区蒸发产生的本地水汽大幅增加是不是以上动力因子变化(环流变化)的原因呢?1个解释与第3个解释分歧的具体表现是:前者认为对降水有利的动力因子(环流变化)是西北变湿的次要原因,后者认为对降水有利的动力因子(环流变化)是西北蒸发产生的本地水汽大幅增加的必然结果,两个认识,哪一个符合客观事实呢?

近几十年来,对降水有利的动力因子可能是西北蒸发产生的本地水汽大幅增加的必然结果,理由如下:新疆年本地水汽由半个世纪以前的约2100亿吨增加到目前的约3050亿吨,增量高达950亿吨,如此巨量的本地水汽增量自地面开始向上运动(按气象专家张学文研究员的说法是“水往低处流,汽往冷处聚”),能不能带动低层大气“引发局地上升运动增强”?如果是的话,那对降水有利的动力因子就是新疆本地水汽大幅增加并且向上运动导致的必然结果水汽含量大的低层大气,常常发生天气现象(如云雾雪雹),说明水汽含量大的低层大气对流运动强烈;水汽含量小的高层大气,一般不发生天气现象,说明水汽含量小的高层大气对流运动微弱。这能成为水汽向上运动带动低层大气向上运动的证据吗?水汽多的地方降水量大并据此推断当地对流运动强烈,水汽少的地方降水量小并据此推断当地对流运动微弱,没有水汽的地方例如平流层就没有对流运动。这能成为水汽向上运动带动低层大气向上运动的证据吗?沙漠腹地空中水汽少,对流运动强烈还是微弱?如果是微弱的话,那能成为水汽向上运动带动低层大气向上运动的证据吗?要求某个地方空中水汽比较多(指多年平均地面水汽压≥8.5hPa,空中水汽含量≥13mm),但对流运动微弱、缺乏变成降水的动力条件,致使当地降水量很少,多年平均降水量<200mm,地球上有这样的地方吗?如果没有这样的地方,那说明凡是空中水汽多的地方对流运动都强烈,那就证明空中水汽向上运动能带动低层大气向上运动。对流层位于大气的最低层,其下界与地面相接,上界高度随地理纬度和季节而变化。它的高度因纬度而不同,在低纬度地区平均高度为17~18公里,在中纬度地区平均为10~12公里,极地平均为8~9公里。与此对应的是低纬度地区空中水汽大,中纬度地区次之,两极最小。这能成为水汽向上运动带动低层大气向上运动的证据吗?同一个地方夏季对流层厚度大,冬季对流层厚度小,与此对应的是夏季空中水汽多,冬季空中水汽少。这能成为水汽向上运动带动低层大气向上运动的证据吗?热带雨林每天午后准时发生对流雨,下雨前空中水汽含量很大。这能成为水汽向上运动带动低层大气向上运动的证据吗?千百万年来西北内流区宏观气候雨热同期,气温高时降水多并由此推测当时当地空中水汽多且对流运动强烈,气温低时降水少并由此推测当时当地空中水汽少且对流运动微弱;也就是说,西北内流区历史上空中水汽多与大气对流运动强烈相伴,空中水汽少与大气对流运动微弱相伴。这能成为水汽向上运动带动低层大气向上运动的证据吗?按第1个解释的描述:“近几十年来亚洲夏季副热带西风急流位置发生了显著南移”,西风急流位置显著南移是不是新疆和青藏高原本地水汽大幅增加并且向上运动导致的结果(藏北高原的冰川也发生了超支融化、导致内流区湖泊水位上涨本地水汽增加)?下垫面大范围的水分蒸发并且向上运动致使“亚洲夏季副热带西风急流显著南移”,可能吗?    (注:水汽向上运动带动低层大气向上运动的认识可能正确也可能错误,正确的话,就能推动气象科学前进一大步,即使成功的可能性不大,也值得深入研究。水汽向上运动能否带动低层大气向上运动的验证实验详见下一篇博文,请专家学者认真审查)。


以上分析说明,第1个归因解释与第3个归因解释在主要原因上取得了共识(大气中水汽含量升高致使新疆等地降水量大幅增加),在次要原因上有分歧,两者差别不大,没有本质区别。如果对降水有利的动力因子(环流变化)是西北本地水汽大幅增加的必然结果,每年几十亿吨(暂按每年50亿吨初估)冰川超支融水长期作用就能使新疆年降水总量增加900亿吨,按此类推,西北超深盆地调水增雨需要的调水规模就比较小;如果对降水有利的动力因子(环流变化)是西北变湿的次要原因,近几十年新疆变湿也有次要原因的贡献,那西北超深盆地调水增雨需要的调水规模就大一些,即使如此,按图1类推并适当增加一些,真正需要的调水规模也不会太大。


四季更替和日夜更替的原因分别是地球的公转和自转,都是单一原因。50多年来西北特别是新疆降水量大幅增加的原因,是单一原因作用的结果还是多种原因综合作用的结果?如果是单一原因,那原因是什么?如果是多种原因,那主要原因是什么?主要原因有多大贡献?次要原因有多大贡献?现阶段要找出全部原因,难度很大,找出主要原因是当务之急。第1个归因解释和第3个归因解释在主要原因上取得了共识,都认为大气中水汽含量升高是近几十年来西北变湿的主要原因。

原始创新只能是盲人摸象,必须贯彻百花齐放、百家争鸣的方针。如果冰川超支融水(跨时间调水)确实是新疆近几十年来降水量大幅增加的主要原因,也就是说,每年几十亿吨(初估每年50亿吨)冰川超支融水长期作用就能使新疆年降水总量增加900亿吨,按此类推,西北超深盆地调水增雨需要的调水规模不是天文数字,那就证明《超深盆地调水增雨初步研究》对国家有很大作用,请各位专家学者畅所欲言,参与讨论。

水利专家魏剑宏倡导的东水西调工程从通天河向塔里木盆地调水,工程难度较小,投资较省,每年向新疆调水50亿吨(与初估的新疆每年冰川超支融水相等),按图1类比推测,若干年以后塔里木盆地年降水总量能增加900亿吨,该工程可作为调水增雨的实验性工程,极大地改善南疆的生态环境,建议国家早日立项兴建,请专家学者审查。




附件:第4章《事实胜于雄辩,西北降水客观事实的归因研究》的目录

★★论文[19]青藏高原和中蒙干旱区特别是新疆半个世纪降水变化的归因研究十一论……

http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xd4q.html

★★论文[20]西北内流区宏观气候雨热同期的归因研究十二论……http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xd4r.html

★★论文[21] 柴达木盆地与青海湖盆地气候环境的差别和归因研究,十三论……,http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xd4s.html

14克拉玛依气候巨变、越来越宜居的原因讨论和经验推广http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xd4t.html

15引额供水对降水气候的影响远远大于三峡对降水气候的影响http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xd4v.html

16我的原因解释您不信,那您说西北若干降水事实的原因是什么http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xd9d.html

17我的原因解释您不信,那您说西北若干降水事实的原因是什么http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xd9e.html

18我的原因解释您不信,那您说西北若干降水事实的原因是什么http://blog.sina.com.cn/s/blog_3d610fea0102xd9g.html

★★19、本章小结、说明和西北降水客观事实归因解释的百家争鸣,



第4章的小结、说明和西北降水客观事实归因解释的百家争鸣.doc

(本文Word版的载网址http://www.nstl.gov.cn/preprint/main.html?action=showFile&id=2c928282510e4d7301609d6c67241a88)



http://blog.sciencenet.cn/blog-1458267-1091966.html

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