在非洲大陆最南部是南非,那里的气候和北半球相反,当我们还在过夏天时,南非正好是冬季。然而南非冬季气温相对较高,很少降到冰点以下,所以即便到冬季,仍然是郁郁青青的景色。
南非地缘区位↓
南非约翰内斯堡城市景观,树木四季常青↓
图:Mark Jelley
南非冬季很少有降雪天气,以约翰内斯堡为例,进入新世纪以来,仅在2006年8月、2007年6月、2012年8月、2023年7月出现过降雪天气。很多约翰内斯堡市民将降雪称为“魔法”,它在不可预知的年份降落,也许上次降雪时还是孩童,转眼间已经成为少年,这种境遇着实神奇。
2012年8月约翰内斯堡威特沃特斯兰德大学校园的降雪,降雪量很少,只降下薄薄的一层↓
图:Lee Mbaloo
今天为大家解读南非少有降雪天气的根因以及气候演变的底层逻辑。
01 高原禀赋
说起南非的地缘特点,最主要的是它的高原禀赋,高原不仅塑造了南非的地形地貌,也深刻的影响着南非的气候,并左右着全国的雨雪、气温、干湿分布。
南非地势北高南低,大部分区域是由广阔平坦的高原组成,海拔在1000~2100米之间,平均海拔约1200米,约翰内斯堡等部分地区海拔超过1800米,东部的海拔较高,而在南部和西南部则没有明显的地势变化。
南非地形:目光所及之处,一片高原红,而这正是南非的底色所在↓
南非全国主要分为三个区域:首先是广阔的碟形内陆高原,通过大悬崖与沿海边缘地区隔开;其次是沿海边缘地区,宽度从沿海到内陆绵延60-240公里不等,属于从高原到海岸的褶皱带,其中分布着东部高原斜坡、开普褶皱带和西部高原斜坡等;第三是卡拉哈里盆地,主要分布在南非中北部,并继续向纳米比亚等邻国延伸。
内陆高原的南部和西南部称之为卡鲁地区,包括较大的大卡鲁地区和更靠近海岸的小卡鲁地区,卡鲁地区占据了高原的大部分区域,主要由稀疏的灌木丛组成,这里夏季气候较热,冬季气温较低。高原的中东部等地区称之为高地高原,今年7月降雪的主角约翰内斯堡正位于高地高原中心。
南非卡鲁地区示意图,大卡鲁地区和小卡鲁地区南部区域是海岸褶皱带和大悬崖↓
西开普省大卡鲁地区陆地景观,群山逶迤之下,掩映着成片的稀疏灌木丛↓
图:Bernard Dupont
南非高原地带的东部山脉被称为德拉肯斯堡,此处多是险峻的山峰,部分山峰高度超过3400米,如图为皇家纳塔尔国家公园耸峙的高山↓
图:Diriye Amey
在在大悬崖和大洋之间的广阔地带,是南非的海岸地区,从西部的大西洋海岸向南延伸,绕过跨望角,一直向东再折向东北,海岸区域绵延2500多公里。
卡拉哈里盆地在南非的中北部地区,这里大部分自然景观是连绵起伏的草原,被称为高原草原,还有部分树木丛生的平原被称为丛林草原。
南非卡拉哈里盆地,那里是有诸多非洲原生的野生动物生息繁衍,比如呆萌的大羚羊↓
图:Klaus Donath
南非地处南半球副热带气候区,全国大部分地区属于半干旱地区,包括内陆高原地带的热带草原气候区,西北部的热带干旱半干旱气候区,植被以草地为主。与撒哈拉以南非洲国家相比,南非大部分内陆地区,因海拔较高,气温变化较小,包括约翰内斯堡等大城市均在此列。
在东部和莫桑比克的边界地带属于亚热带气候,尤其是东部海岸线地区紧挨着印度洋,植被茂盛,水源充足,受到莫桑比克洋流的影响,气候更为温暖,生长成片的非洲红树林,景色宜人。
南非西南部好望角地区则是典型的地中海气候,秋冬季凉爽湿润,夏季温暖干燥,植被也较为繁茂,以开普敦为典型,那里的植被包括阿尔巴尼灌木丛和草原等植被。在开普敦以北的纳马夸兰草原上,每年8月到9月盛开的花卉是世界上最壮观的花卉景色之一。
南非纳马夸兰草原建有戈埃盖自然保护区,保护此地独有的野生花海↓
图:Winfried Bruenken
只有在南非东部夸祖鲁-纳塔尔省、东开普省等省份,在冬季高海拔的山脉和高原地区可能会达到冰点。
大西洋和印度洋在南非的西南端交汇,温暖的阿加勒斯洋流沿着东海岸向南流动,寒冷的本格拉洋流沿着西海岸向北流动,所以南非东海岸更加温暖,降雨更多,而西海岸尤其是靠近西北部较为干旱,降雨量不足。
沿着南非海岸,本格拉寒流和阿加勒斯暖流冷暖交汇↓
南非拥有非洲的西南端——好望角,位于开普敦以南约50公里,延伸到大西洋深处,最初被葡萄牙探险家巴托洛梅乌·迪亚斯命名为“风暴角”,附近就是携带着寒冷的本格拉洋流,有时温暖的阿加勒斯暖流会向西移动几百公里,流过海岬↓
图:Martinvl
受到高原地形和洋流影响,南非的降雨量自西向东逐渐增加,西北部沙漠气候区降雪较少,西南部开普敦属于地中海气候降雨较多,相对湿润。南非大部分地区是夏季降雨,冬季的降雨区通常只是在西南部的开普敦省。
南非每年6~8月最冷,尤其是内陆高原,气候干燥,阳光明媚。像约翰内斯堡的6月是一年中阳光最充足的时候,白天凉爽,夜晚寒冷,夜间气温有时会降到冰点以下。然后由于冬季干燥的天气,空气中缺乏水分,即便有冷风过境,也很少有雨雪天气,形成了冬季罕有降雪的气象现象。
从历史周期看,约翰内斯堡也只有在1956年5月、1962年8月、1964年6月、1981年9月、2006年8月、2007年6月以及2012年8月出现过降雪天气。中间时间跨度最长的是1981年到2006年,25年间未曾下过雪。
约翰内斯堡及南非的中部高原地区降雪稀少,这也凸显了南非广大高原地区的典型气候,而从气候源头上则和南非这片土地干旱和缺水的现状密不可分。
02 干旱和缺水
近年来,南非先后经历过多次干旱,在2015年南非开普敦地区发生严重干旱,2020年3月,南非宣布进入国家干旱紧急状态,由于干旱带来的经济社会问题也愈演愈烈。
2015年开普敦地区干旱是南非近年来水资源危机的典型案例。这次水资源危机从2015年开始,到2017年5月,西开普敦宣布经历了一个世纪以来最严重的干旱,水库蓄水量严重不足,可用容量下降到10%,2017年的降雨量也创造了是1933年有记录以来的最低水平。旱情一直持续到2018年,开普敦地区的水库水位持续下降,最低水位仅有水库容量的14%~29%。
2018年开普敦最大的Theewaterskloof 水库库容几乎见底,露出干枯的树桩和水库底的沙子↓
图:Zaian
因为水源缺失,开普顿地区开始实行严格的用水限制,一直到2018年6月,开普敦出现了强降雨,水库库容才终于得以逐渐恢复,而干渴的水库库容直到2020年才恢复到95%水位。
除了开普敦地区以外,从2015年到2016年,南非各地也出现了严重的干旱情况,只不过内陆地区在2016年8月因大范围降温带来了降水,宣告解除干旱状态,但是西开普敦省的干旱一直持续到2018年。
对于2015年2018年极端干旱的原因,根据开普敦大学气候系统分析小组对长期天气数据的研究表明,这是非常罕见的极端事件,开普敦地区降雨量减少趋势与大气和海洋环流的广泛变化有关,包括2015-2017年间南半球湿气走廊向极地移动、急流的位移以及南大西洋半永久性高压的扩张压力系统等。
西开普敦地区属于地中海气候,严重依赖冬季降雨,这些雨水被储存在6个山区水库中,而这种降雨补给主要发生在5月到8月,即冬季的时间。然而一旦出现降雨量的波动,在夏季用水量快速增长和消耗的情况下,这时水资源短缺的问题就会暴露出来。
开普敦水库多在山区的河谷地带,更有利于汇集山地雨水↓
研究数据表明,2017 年是 1933 年以来最干旱的一年,这种严重的干旱大约每 300 年发生一次。随着全球气候的持续变暖,未来十年开普敦的平均气温将再上升0.25摄氏度,这可能会增加干旱的可能性和严重程度。
开普敦水资源危机对社会经济产生了广泛的影响。水资源危机西开普敦失去了37000个岗位,有多达5万人生活降低了贫困线以下。危机之后,人们建造了花卉纪念碑,用以纪念水资源危机期间人们的艰难历程。
人们为纪念2015-2018年开普敦水危机修建的花卉纪念碑,人们盼望着降雨以时↓
图:Discott
由于南非森林覆盖率较低,只有1%的土地覆盖着森林,基本上都集中在东部夸祖鲁-纳塔尔省的沿海平原地带,这也导致全国大部分地区的地表水源更依赖于降雨,而近年来降雨的减少也导致了干旱的频繁发生。
夸祖鲁-纳塔尔省东临印度洋,北部与斯威士兰和莫桑比克毗邻,大部分地区覆盖着茂密的森林,如图为夸祖鲁-纳塔尔省豪威克附近的森林↓
图:Helen Lechmere-Oertel
夸祖鲁-纳塔尔省的城镇大多植被丰茂,天光明媚,清新脱俗,如图为梅尔莫斯小城↓
图:JMK
从2018年到2021年,南非再次发生大范围的干旱。由于降雨量减少,南非许多地区的农场和牧场经营情况产生恶化。一直到2021年10月,南非的降雨量才达到多年平均水平,全国各地水库一直到2022年初才重新注满水。
近年来干旱问题发生的背后,是南非气候越来越多受到厄尔尼诺现象的影响所致。
03 厄尔尼诺来添乱
在厄尔尼诺期间,南非的气候会更加干燥炎热,尤其是在南非广阔的内陆高原地区,气温更高,这样局部气候会变得更加干燥。
南非干旱的频繁发生和其降雨多寡密切相关。南非受到强烈季节性降雨模式的影响,年降雨量大部分来自11月初到次年3月的风暴,形成南非的雨季,通常这个周期是可靠的,但是由于厄尔尼诺等气候异常,会扰乱降雨模式,导致雨季少雨甚至无雨。
在厄尔尼诺事件期间,热带降水和大气环流的正常模式被扰乱,导致在南非东部的广阔区域气候更加干燥↓
数据:NOAA
雨季的缺失导致水库水位下降,地表干裂,从而导致干旱事件,严重影响着南非的农业生产。南非农民倾向于在10月下旬种植农作物,如果天气异常降雨中断,播种就会推迟到11月或12月初,导致农业产量下降,地方粮食种植生产就会受到巨大的影响。此外干旱还会导致发生非洲粘虫爆发,进一步破坏农作物的生产,减少粮食产量。
南非马加利斯堡山脉前的农场,裸露的土地急需雨水涵养↓
图:Olga Ernst
2018年春季,厄尔尼诺现象扰乱了南非的降雨周期,导致了全国大面积播种延迟,从10月延迟到11月,而随着干旱持续,一直到2019年4月南非部分地区仍然受到干旱的影响。
南非干旱问题出现的越来越频繁,对全国经济社会产生更多的不利影响。例如在南非南部地区,那里葡萄酒产业发达,同时每年吸引超过150万游客,然而葡萄等经济作物也是耗水量较多的农作物。平均而言,葡萄园需要25~60厘米的水源才能更好的生长,这和水资源供应产生严重冲突,水源短缺影响了南非葡萄酒产业和旅游业的进一步发展。
南非西开普省海克斯山谷葡萄种植园,既是葡萄酒产区,也是观光旅游地↓
图:South African Tourism
作为应对的举措,南非对全国水库进行统筹规划,以缓解区域性水资源短缺情况。与此同时,也在尝试实施用水限额,最低限额是每人每天50升,在2018年2月就曾尝试过这一政策,据估计大约有半数的家庭遵守用水的限制,即便对生活带来严重不便,但保障了最基本的用水需要。
对于那些希望大量用水的群体,南非政府采取了提高水费的方式来进行调控。通过这一举措,在2018年水资源短缺危机中,将用水量下降了45%,形成了相对有效的施政举措。
南非也在尝试进行海水淡化工厂建设,在开普敦市筹建海水淡化工厂,提升水源供应来源,缓解高峰期用水压力。
此外南非也在积极推行节水农业,种植一些耗水量更少的植物,减少单位面积的灌溉用水。同时减少工厂用水,并进行水处理回收增加水源供应。
南非西北部哈特比斯波特地区,圆形耕地可以有效减少灌溉用水,提高灌溉效率↓
图:South African Tourism
然而在城市和农村用水之间的分配机制仍存在争议。比如在农村的用水削减60%,城市的削减45%,人们认为不够公平,这也导致了很多的争论。应对干旱和缺水,南非仍然任重道远。
结语
南非是全球第14大二氧化碳排放国,本身的能源生产严重依赖煤炭和石油,这些也导致南非短时间内很难减少碳排放,削弱了应对气候变暖的能力。
南非期待更多的降水,无论是夏天的雨还是冬天的雪,这些不但能够提供更多的水源供应,也为这片高原大地提供穿越气候周期的底气。约翰内斯堡的降雪,多来一点也无妨。