今天看新闻得知，今年黄河壶口瀑布桃花汛是近二十年出现最早的，河水暴涨，水雾滔天，景色十分壮观（图1）。壶口瀑布位于山西省临汾市吉县壶口镇与西省延安市宜川县交界处（36°8′10″N,110°26′40″E,），每年3-4月间黄河都存在所谓桃花汛，因为黄河径流突然增加的日子差不多时逢黄河两岸桃花盛开的季节。桃花汛主要与黄河河套段（宁夏、内蒙、陕西、山西）冰凌消融有关。因河套段纬度较高，气温较低，入冬后会首先结冰封河。开春后随着气温升高，河冰开始融化并逐渐进入凌汛期。因河冰厚度及河套段升温的区域不均匀性，沿河流域开河的时间会有差异，常常导致河套段形成大大小小的“冰坝堰塞湖”或“冰坝堰塞池”。当凌汛严重时河水冰凌会溢出河堤造成灾害。一旦这种情况出现，就需要动用飞机炸毁冰坝，疏通河道。因此，黄河的桃花汛是随着气温升高河面冰坝群崩溃后形成的洪水。然而，每年桃花汛出现的日期几乎都不同，存在明显的年际变化。这与黄河流域的气温变化有关。当河套段2-3月气温偏低时，河冰融化期较晚，桃花汛的到来也迟，反之较早。

             图1  2021年3月中旬黄河壶口瀑布桃花汛(吕桂明 摄 来源：CNSPHOTO).

  “最是早春桃花水，难辨其因何处寻”，改自“春来遍是桃花水，不辨仙源何处寻”，出自唐代王维的《桃源行》。今年壶口瀑布桃花汛异常偏早的成因是一个值得探寻的科学问题。如所周知，气温变化是一个多时间尺度过程，其中除了有年际变化外，还存在年代及多年代尺度变化，以及因人类活动引起的全球气候暖化（Global warming）趋势。因此，黄河桃花汛的出现时间是气温多尺度变化的综合结果。桃花汛出现日期亦可以作为黄河中游气候变化的指示器（Climate indicator）,它反应了2-3月间黄河河套段气温的低频或趋势变化强度。例如，今年壶口瀑布桃花汛前10天、20天和30天河套段的气温相对于气候平均值均明显偏高，且气温距平（相对于气候值偏差）明显大于全国其他地区（图2）。近30天和近20天河套段的气温距平值达到4-6℃,近10天甚至超过6℃，持续升温异常剧烈。为此，宁夏的桃花比往年提前7-10天绽放。这便是今年黄河桃花汛异常偏早的主要原因。

        图2   近10天、20天和30天全国气温距平，参考态1981-2010(图取自中央气象台网站).

   也许有人要问，壶口瀑布桃花汛早是否也与其上游近期降水偏多有关。根据中央气象台的统计，近10天和20天降水明显偏多的区域位于东北、华北和黄河下游；近十天的降水偏多区域只出现在华北北部（图3），对黄河中、下游径流贡献不大。此外，注意到除无定河外，黄河中下游几条主要支流汇入黄河的地点几乎都位于壶口瀑布下游，因此雨水汇流对壶口瀑布桃花汛异常偏早的贡献可能有限。当然这还需要进一步的定量计算确认。

          图3  近10天和20天全国降水距平，参考态1981-2010(图取自中央气象台网站).

    比较图2中的三张图不难发现，随着季节进程，北方气温明显偏高的区域和强度都在增加。注意到北方气温明显偏高始于牛年初，且在2月下旬出现多地破纪录高温。这一方面与北极涛动（AO）转为正位相、赤道中东太平洋拉尼娜（La Nina）逐渐消退，以及亚洲中纬度盛行纬向环流有关；另一方面可能与全球气候暖化导致的春季提前存在关联。据有关气候统计推断，如果照当前的气候暖化趋势，随着气候暖化进程春季会提前，秋季会后移，导致夏季长度增加，冬季长度（候平均气温小于10度天数）被压缩，到本世纪末，冬季的平均天数可能只有大约2个月左右。因此，随着全球气候暖化的持续，黄河封冻期也自然会逐渐缩短，黄河壶口瀑布桃花汛出现的时间也会越来越早。当冬季河套段没有冰冻封河期时，也许壮丽的黄河壶口瀑布桃花汛就会消失。

2021年3月14日

参考读物：

Jiamin Wang, Yuping Guan, Lixin Wu, et al. 2021：Changing Lengths of the Four Seasons by Global Warming. Geophysical Research Letters. https://doi.org/10.1029/2020GL091753