三峡工程是导致川东北连年暴雨成灾的主要原因吗？——兼谈三峡工程对气候的影响
（范晓：四川省地矿局区域地质调查队，教授级高级工程师）
三峡水库对局部地域气候的影响，与泥沙、移民、航运、地质灾害等问题相比，在三峡工程论证时并未成为一个引人注目的话题，而且人们一向认为，巨大的人工湖 将使库区冬暖夏凉，气候变好。但是水库蓄水后，库区以及库区周边区域出现的罕见高温干旱以及连年暴雨洪灾的极端灾害事件，却引发了三峡水库对气候影响的激 烈争论。
三峡水库蓄水后，川东北突现连年暴雨
三峡水库蓄水十年后的2012年至2013年，我又重访了三峡水库的重庆库区，三峡水库对气候的影响也是考察中我关心的问题之一。每遇当地居民我都会了解 他们对蓄水前后气候变化的切身感受，除了少数人认为气候变化不大以外，绝大多数人都觉得蓄水以后气候变化很大，但没有人说蓄水后气候变得更好。不少人说现 在夏天更热了，冬天更冷了。以前夏季最高温度通常是38℃左右，而现在高于40℃是常事，并且持续时间很长。另外，重庆历来因秋冬季节多雾而被称为“雾 都”，但三峡水库蓄水后，雾天明显减少。
比库区气候变化更为引人注目的，是在三峡工程蓄水以后，三峡库区以北几十千米至一百千米开外的川东北地区（主要包括四川的达州、巴中、广安、南充，重庆的 开县等地），出现了连年暴雨成灾的罕见现象，其中以达州最为严重。当地一些八九十岁的老人对我说，一辈子都没见过这么大的水！在渠江上游巴河与州河交汇的 三汇镇，当地居民指给我看2007年的洪水曾淹到四层楼高的地方，这让我难以相信，因为那里高出平时的河水面实在太多。
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2004年，是三峡水库2003年首次蓄水到135米的第二年，这年9月3日，历史上十年九旱的达州遭受了数百年不遇的特大暴雨洪灾，5个县城进水，水、 电、气、交通全部中断，达州城区最深进水8米，沿河的很多乡镇，水位涨幅可高达二三十米，洪灾造成72人死亡，10人失踪，仅在达州就造成61亿元的直接 经济损失。但当时人们也许根本没有想到，这只是川东北连年暴雨成灾的一个起点，仿佛装着暴雨洪水的潘多拉魔盒被突然打开。这种局地气候的突然变化，是否与 三峡工程有关，成为一个无法回避的话题。
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根据媒体的公开报道以及已发表的科学文献，笔者将2004年至2014年，川东北主要暴雨事件的特征整理如表1，限于暴雨分布的主要地区以及目前能查阅到 的资料范围，表1统计的数据以达州市为主，虽然这些数据还需要进一步补充完善，但可以帮助我们从总体上了解最基本的情况。
表1 2004年至2014年川东北地区主要暴雨事件特征（略 见原文）
自2004年以来的川东北暴雨事件具有以下一些基本特征。
1 罕见的降雨量和降雨强度
降雨量和降雨强度达到百年不遇或几百年不遇，有的一个暴雨过程的降雨量约相当于以往平均年降雨量的50%，降雨强度（如1小时、12小时或24小时的降雨量）也大大突破历史记录。
2004年至2014年已统计到至少32次暴雨过程，其中达到特大暴雨（24小时大于250毫米或12小时大于140毫米）的15次（47%）；达 到大暴 雨（24小时100～250毫米或12小时70～120毫米）16次（50%）；暴雨（24小时50～100毫米）只有1次（3%）。97%都是大暴雨、 特大暴雨。
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其中许多降雨强度不仅创造了历史记录，而且也是全国罕见的：24小时降雨，万源井溪502.9毫米（2009-07-13）；5小时降雨，万源城区 246.3毫米（2010-07-16至2010-07-17）；1小时降雨，万源城区84.2毫米（2010-07-16至2010-07-17）。
从2004年以来暴雨事件的分布月份看，均发生在4月至9月，其中7月最多，达到16次，8月和9月各4次，5月和6月各3次，4月1次。根据四川省气象 局1951～1970年的数据统计（1979），川东北地区4月至6月各月的平均降雨量依次为：100毫米、100～200毫米、150毫米，7月至9月 的月平均降雨量均为150～250毫米。而现在的一次暴雨过程常常可以超过原来的月平均降雨量。
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年降水量以渠县为例，2007年渠县降水量达到了1641毫米，创该县年降水量历史极大值，而渠县以往的年平均降雨量为1068.5毫米。
2 罕见的洪水灾害
渠江及其上游的州河、巴河流域，洪水水位屡创记录，水位涨幅10米左右并不罕见，多次出现涨幅超过15米的情况，例如渠县县城水位涨幅：2004年19.8米、2007年21.3米，2011年18.9米。给沿河沿江的城镇村落造成严重威胁和重大损失。
以渠县为例，据郭涛的《四川城市水灾史》，自清代至民国的三百多年间，1874年（道光二十七年）的洪水规模最大，洪水水位254.61米。而自2004 年以来，渠县的几次洪水水位都超过历史最高水位，2004年、2007年、2011年的洪水位分别为262.31、263.81米、261.41米，分别 超过清代以来最高洪水位7.7米、9.2米、6.8米。
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洪水过程中，水位上涨速度之快以及洪峰保持时间之长，也是罕见的。例如（据四川省人民政府防汛抗旱指挥部办公室，2010），2010年7.17洪灾，广 安城区的渠江水位10小时上涨10米，30小时上涨20米；渠县三汇的渠江水位不仅创下266.60米的历史记录，流量超过每秒27000立方米，而且持 续时间长达13小时。
3 历史上曾经是偶发事件的暴雨洪灾现已成为常态
从2004年至2014年，除了四川盆地持续高温干旱的2006年、以及发生汶川大地震的2008年没有明显的暴雨灾害以外，其余8年，川东北每年都暴雨 成灾，从已有记录看，暴雨事件达到32次，其中2004年、2005年各1次，2011年2次，2010年3次，2009年、2014年各4次，2012 年、2013年各5次，2007年高达7次。2009年至2014年，则是每年暴雨成灾。
以渠县为例，据郭涛的《四川城市水灾史》，自清代至民国，渠县平均26年左右才遭受一次洪灾。
2007年，时任达州市气象局副局长的刘志刚在接受中央电视台采访时指出，集中的持续性暴雨让2004年成为了达州气候上的一个转折点，这和之前达州经常遇到的干旱形成了鲜明的对比。当地老百姓流行的说法则是：“达州的天漏了！”
2011年，时任四川省气象局副局长的马力曾指出，2004年、2005年、2007年达州都发生了区域性暴雨洪涝灾害。这3年都算得上是特大洪水年。而这样的特大洪水，整个20世纪达州仅发生了3次（1902年、1907年、1982年）。
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城镇的分布与建筑格局的形成都有成百上千年的历史，许多城镇水淹至几层楼高甚至没顶，甚或冲毁整个场镇，也反映出暴雨洪灾的历史罕见性。居住在场镇上的一 些老人在得到暴雨预警时，都不愿意撤离，因为他们乃至他们祖辈的生活经验都昭示，从来不会有洪水能淹到他们的房屋。但罕见的洪水到来时，让所有人都瞠目结 舌。
4 暴雨诱发大量滑坡、崩塌、泥石流等次生地质灾害
暴雨是滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的重要诱因，因此每一次暴雨事件都伴随了数十起以至数百起地质灾害。其中最典型的案例有：2004年9月的暴雨事件， 诱发宣汉天台乡特大滑坡，滑坡方量高达3000万立方米，摧毁了1.2平方千米范围内的所有建筑和耕地，滑坡体堵塞前河形成蓄水量6000万立方米的堰塞 湖，回水淹没上游五宝镇及沿河居民5770户，农田4930亩；2007年7月的特大暴雨，诱发了达县青宁乡岩门村特大滑坡，滑坡体积同样高达3000万 立方米，造成面积10多万平方米的1000多间房屋垮塌。这些地质灾害不仅造成建筑损毁，交通中断，而且也是导致人员伤亡的重要原因。
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（达县青宁乡滑坡）
5 连年暴雨洪灾及其引发的地质灾害给当地社会与经济造成持续重大损害
上述32次暴雨事件中，目前只收集到23次暴雨的经济损失数据，而且这些数据主要限于达州市境内，但这23次暴雨事件的直接经济损失就已高达297.1亿元；另外，在已收集到死亡与失踪人数的12次暴雨事件中，共有198人死亡，106人失踪。
值得特别注意的是，由于川东北的暴雨洪灾已成为持续性的常态，当地社会每年都不得不面临巨大的灾害威胁，而且可能是一年多次，这给当地社会与经济造成了持续性的损害。
大型、巨型水库影响气候的一些基本研究成果
要了解三峡工程对库区乃至周边区域气候特别是降水的影响，有必要先了解关于大型、巨型水库对气候影响的一些已有的研究成果。
中国气象学家傅抱璞等（1974、1996）根据中国十几个水库、天然湖泊以及河流所在区域气象观测数据的分析指出，陆地上的深水水域全年都有增温效应； 在我国的季风区，水域上和沿岸陆地上（即近水域地带）一般是夏季和年降水量明显减少，冬季降水略有增加；水上风速一般都比陆上平均增大50%。
以新安江水库（千岛湖）为例（水库面积567.40 平方千米，最大深度108米，平均深度34米，容积178.4亿立方米），水库建成后，库区附近的年降水量减少约100毫米，其中水库中心可能减少150 毫米左右（11%），而水库周围山区降水增加，个别地方可增加100至200毫米以上，但整个流域范围内的平均降水量变化不大。换句话说，水库会使库区与 周边区域的降水量差异增大。
岗南、黄壁庄水库是滹沱河中游的大型水库，黄壁庄水库距上游的岗南水库仅28千米，因此二者对局地气候的影响具有叠加效应。岗南、黄壁庄水库的库容分别为 15.7亿立方米、12.1亿立方米。张学勇等（1991）研究了岗南、黄壁庄水库蓄水后的降水影响效应，他们指出，在距水库几千米至十几千米的范围内， 降水量变化较为明显，以远的地区则影响减弱。其中，在由水库至周围30千米的范围内，全年和汛期以及秋冬季的平均降水量有所减少，而春季的降水量有所增 加。同时，山前迎风坡的地带，降水量增加较多，地形变化大的地方，影响要更大一些。像远离水库22千米的辛庄，降水量的增加则可能与该处地势较高，地形对 水气上升的影响有关。他们还认为，水库对降水的影响范围之所以较远，是因为冬夏季盛行风对一定区域内的气流传输起了很大作用。
王快、西大洋水库是位于源出太行山的大沙河、唐河上的大型水库，其库容分别为13.89亿立方米、10.71亿立方米，正常蓄水位时的水域面积分别为 41.22平方千米、30.04平方千米，这两座水库都于1960年建成蓄水。张学明（1994）指出，王快、西大洋水库对周围地区（距水库0至36千米 的库区和近库区）降水量的影响是明显的，多年平均年降水量、汛期（6至9月）降水量，比建库前明显减少，尤以汛期的减少量最大，由于汛期降水量又占年降水 量的70%左右，故年降水量也因此减少；多年平均春季（3至5月）降水量有所增加；多年平均秋、冬季（10月至翌年2月）降水量或增加或减少。
张学明认为，春季降水量增加的原因，是由于库面蒸发强烈，蒸发形成的水汽向四周扩散，水库周围地区上空水汽含量加大，遇有降水触发机制造成的降水机会较远 离水库的地方多。秋、冬两季王快、西大洋水库周围的降水量也是增大的，除水库蒸发造成空中水汽含量大的因素外，连绵的太行山脊阻挡了盛行的西北风，使水库 上空湿空气相对停滞，有利于形成降水。受夏季盛行东南风的影响，又具有水库迎风区影响范围较小，而背风区影响范围较大的特点；而岗南、黄壁庄水库周围，盛 行西北风正好顺河谷吹送，湿空气向东南输送，结果降水量在多数站减少。
五强溪水库是湖南沅江下游的大型水库，坝高87.5米，库容42亿立方米，正常蓄水位时的水面面积约180平方千米。根据林浩等（2004）的研究，水库 蓄水后，在库中和库岸8~9千米以内年降水量减少，离库愈近减少愈多；在离库岸9~20千米范围内年降水量增加，在15千米附近增加最多，在20～50千 米以内降水量变率稳定在-1.5～1.0%左右，说明离水库中心越远对降水的影响明显减弱，且汛期降水量的变化趋势与年降水量的变化趋势基本相同，水库影 响年降水量的减少区，主要在库周8～9千米以内，在水库中心减少量在120毫米左右；年降水量增加的地区主要在9～20千米范围内，特别在15千米左右。 五强溪水库对降水的影响范围平均是在水库周围30千米以内，最远不超过50千米。此外，气流经过水面后风速增加要比建库前大，盛行风向在下风岸平均风速和 最大风速分别增加每秒0.2～0.5米和每秒1.2～1.5米。
黄河干流上的小浪底水库坝高154米，水域面积272平方千米，库容126.5亿立方米。介玉娥等（2009）对小浪底水库蓄水前十年 （1988～1997年）和蓄水后十年（1998～2007年）的降水、气温、光照、蒸发量、相对湿度、雾等气象要素进行了对比分析，结果表明：库区和周 边55千米范围内的降雨量增加，平均增幅16.9％，特别是夏季暴雨日增加，但水库南侧的宜阳、伊川一带降雨减少；库区和周边的温度均呈增高趋势，其中春 季平均气温增高1.5 ℃，夏季变幅不大，秋季平均增高0.5 ℃，冬季平均增高0.6 ℃；夏、秋季日照和蒸发量显著减少，轻雾日数明显增多，大雾影响范围为30千米左右，相对湿度呈略增大趋势。
黄河干流上的龙羊峡水库，坝高178米，水域面积383平方千米，总库容247亿立方米，回水长度107.8千米。隋新等（2005）按蓄水前 （1961～1986）和蓄水后（1987～2001）两个时间段进行统计，进行了区域气候对比分析。蓄水后库周年均气温增加0.7℃，除夏季外，其余季 节气温均增加；平均最高气温只有夏季减少0.21℃，其余季节均为增加；冬季月平均最低气温增加2.1℃，高于其他季节。蓄水后夏秋季节风速增加，对春季 风速的影响很小，并明显减少冬季的风速。水库蓄水使库区7～9月和11～2月降水量增加，其中，7月增加9毫米，为增加的最大月，3～6月降水量减少，春 季为降水量减少最多的季节。水库蓄水使库区附近的降水减少，但上风向5～30千米和下风向15～40千米内的降水会有所增加。全年相对湿度减少1.0％， 其中，春、夏两季分别减少2.2 ％和2.5％，秋、冬两季略有增加。水库的气候效应以库区5千米内最为明显，各气象要素中，以降水的影响距离最远，可达到70～80千米。
红水河干流的龙滩水库，坝高216.5米，水面面积377平方千米，库容272.7亿立方米。舒兴武等（2012）把库区及库区周边50年的气象观测资料 分为库区周边平均、库区平均、近库区平均、远库区平均4个系列。再将气象各要素的上述系列再分成水库蓄水前（1961～2006年）和蓄水后 （2007～2010年）两个系列，计算水库蓄水前后的气候变化。水库蓄水后库区及库区周边各站年平均气温均升高，库区年平均气温比常年平均升高了 0.5℃。库区、近库区、远库区及库区周边年平均气温变率（蓄水后平均值与常年平均值之差与常年平均值的百分率，下同）分别为：26％、20％、31％及 25％，远库区最大，近库区最小。近库区年平均气温降低，库区和远库区平均气温升高。水库蓄水后年平均降水量：库区比常年平均增加了23.3毫米，近库区 比常年平均增加了109.7毫米，远库区比常年平均减少了19.9毫米。水库蓄水后年平均相对湿度：库区和近库区均比常年平均增大了1％，而远库区比常年 平均减小了3％。库区、近库区、远库区及库区周边年平均相对湿度变率分别为：1.8％、1.5％、-3.8％及-4.5％。
尤其值得注意的是，贵州望谟县的暴雨变化与川东北颇为相似。望谟位于龙滩水库北边，直线距离26千米，截止2011年，在2006年龙滩水库蓄水以后的6 年中，竟然有5年出现了大暴雨成灾的记录。《经济观察报》在2008年曾以《望谟：南方水灾样本》一文，描述了这个“多难之地”。望谟县气象局工程师苏登 佑对记者说，“我们现在都不提百年一遇这个词。这几年差不多年年都有24小时降水量超过200毫米的时候。”而在2006年以前，望谟鲜有这样的暴雨记 录。望谟县城的舒吉仁感慨地对记者说，自己活了90岁，从未见过这样大的水灾。
龙滩水库处在地势最低的红水河河谷，由水库往北经望谟县城地形迅速升高，望谟县城海拔500米左右，县城以北是海拔1500米以上的山地，这种南低北高的 地形，以及水汽主要来自南边的环境，为地形雨的发生提供了良好条件。分析者认为，望谟夏季东南季风盛行，雨带也由南向北移动。当前进的潮湿气团遇到高山阻 挡而上升，便形成地形雨，而龙滩水库对局部气候的改变，导致望谟在汛期的水汽输送及降雨量暴增。
克孜尔水库是塔里木河水系渭干河干流上的大型控制性水利枢纽工程，是新疆最大的水库之一，总库容6.4亿立方米，水域面积44平方千米。克孜尔水库位于天山南侧的前山坡麓，其北侧便是巍峨高耸、孕育了渭干河-木扎尔特河的天山山脉。
樊静等（2009）利用拜城气象站1959～2006年的气象资料，分析了1959～1990年（蓄水前）、1992～2006年（蓄水后）克孜尔水库上 游流域的降水变化特征。水库蓄水后年降水量平均为143.6毫米，比蓄水前增加了39.5毫米，增长约38% ；蓄水后主汛期降水量为102.8毫米，比蓄水前增加了33.1毫米，增长约47%；蓄水后春、夏、秋、冬四季降水量均比蓄水前有所增加。蓄水前上游流域 年平均雨日为21.8天，蓄水后增加到30.3天；暴雨、大暴雨在流域内出现较少，48年中监测到暴雨日8天，主要集中出现在20世纪80年代以后，其中 蓄水后的1998年出现了2天；48年来水库上游流域监测到的大暴雨日均出现在蓄水后，1991年和1997年各有1天，日降水量分别为54.5毫米和 57.7毫米；此外，2002年7月22～23日，渭干河流域普降大到暴雨，并发生百年一遇的特大洪水。
天然水体如陆地上的河流、湖泊，都是经过千万年的地质演化逐渐形成的，对人类社会来说，陆地上天然水体带来的气候影响，是一个相对稳定的气候因素。而从上 面的案例可以看到，人工水体特别是大型、巨型水库，则是在原来的气候背景下，附加的一个变化因素，它可能使水域附近及周围区域的气候环境产生新的转折，发 生较明显的突变。
分析上面的案例，可以看到一些较普遍的特点，其中水库对降水的影响效应尤其值得注意：
水库对气候的影响，在库区、近库区、远库区表现为不同的特征，在分析时需要分别考虑，但这种差异又是因某种内在机制而相互联系的；
水库蓄水后库区普遍具有增温效应，但在离库区一定距离的区域，气温会有所降低；
水库蓄水后，库区降水量总体会减少，但也有增加的，但离库区一定距离的区域，降水量普遍会增加。而且，在受到水库影响的诸多气象要素中，降水量发生变化的影响距离是最大的，可以达到55千米（小浪底）、80千米（龙羊峡），甚至超过100千米（克孜尔）；
水库蓄水后，会使库区与库区周边一定范围区域的气温、降水等气象要素的差异增大，但如果从更大的区域范围或整个流域来看，其平均值变化不大。库区的降水减 少与库区周边的降水增加似乎有一种此消彼长的关系；水库蓄水后，水面风速普遍增大，这有利于水汽向水库的下风区也即库区周边的迎风区进行输送，这可能是导 致库区与库区周边降水差异增大的重要影响因素；
水库对气候的影响，不同的水库有差异。一方面水库水面面积越大、蓄水量越大，其对周边气候影响的范围也越大；另一方面，和水库所在区域的地形地貌也有重要 关系。例如，水库周边地区降水量的增加，会因水库周边的迎风区存在高大的山脉而得到加强，新安江、岗南、黄壁庄、小浪底、龙滩、克孜尔等水库，都有这种现 象；此外，水库对气候的影响，还与水库所处的气候带及其气候条件有关。
专家们认为，水库引起库区及周边气候变化的主要原因有：
水库蓄水之后，水域扩大，下垫面由陆地转变为大面积的水面，由于水体的热容量、导热率、反照率、粗糙度、辐射性质等不同于陆地，也改变了地表与大气间的动量关系，从而会对库区及其周围地区的气温、湿度、降水、蒸发、风、日照和云雾等产生比较显著的影响。
由于水体的热容量比陆地大，库区上空尤其是在降雨集中的夏季，升温和降温都相对变缓，使水域上方的大气更加稳定，气流上升运动相对减弱，局地对流性降水也 会相对减少。同时由于水体上方较稳定的大气结构，由强对流形成的积状云大多在水域周边的上空发展和移动，即使有强雷暴系统也往往会越过水域，待其移到库区 周边一定距离后才形成降水，因此有大雷雨绕过大水体的现象（张学明，1994）。
三峡水库蓄水以后的地域气候变化
关于三峡工程对气候的影响，在工程论证时，中国科学院的专家们曾有过相关的研究与预测。其中对降水的影响是这样说的：“三峡库区外来暖湿气流带来的及库面 蒸发增加的水汽量，在一定条件下应在库面及库周一定范围内凝雨降落，但由于水库低温效应的影响，暖湿气流将随不同季节盛行风向，推移到较远的地势较高的风 面致雨，则这些地区降雨量会有所增加。”，“在库区周围地势高且对暖湿气流抬升有利的迎风坡，平均年径流深可能增加40～50毫米，约为建库前平均年径流 深的4%～5%。”（胡昕等，1987）。三峡水库蓄水以后的实际情况，在很大程度上印证了这种预测。
与上一节典型案例中的巨型水库比较，三峡水库的规模要大出很多（表2），因此有理由认为，三峡水库对地域气候的影响会比上述这些水库更为显著。
表2 三峡水库和一些典型案例的巨型水库规模的比较
水库名称
坝高
米
水面面积
平方千米
蓄水量
亿立方米
水库长度
千米
三峡
181
1084
393
663
龙羊峡
178
383
100
107.8
小浪底
154
272
126.5
130
新安江
105
567.4
178.4
150
龙滩
216.5
377
272.7
250
分析水库库区以及周边的气候变化，往往需要区分哪些变化是由大尺度的气候波动引起的，哪些变化是由水库造成的。在这方面，专家们的研究中使用了许多不同的 技术方法来进行处理，笔者并不准备叙述这些过分专业的内容，感兴趣的读者可以去查看本文所列参考文献。另一方面，比较长时期的气象观测资料，对任何一项有 关气候的研究都很重要。三峡水库蓄水至今刚过十年，对于充分认识三峡工程对气候的影响，也许还需要更长的时间，但不少气象专家已经用蓄水前后的资料进行了 对比，他们认为这仍然可以作为了解蓄水前后气候变化的重要参考。
中国气象局国家气候中心的廖要明等（2007）利用库区5个站的数据，分析了1951～2006年三峡库区的夏季气候特征，其结论是：夏季降水量总体呈增 多趋势，并具有明显的年代际变化特征，但2003年以后转入少雨期，目前正处于少雨阶段；夏季平均气温总体呈下降趋势，但目前正处在气温上升阶段的偏暖 期；夏季日照时数有明显的下降趋势；夏季平均风速变化趋势不明显，但近几年有上升趋势；夏季区域平均蒸发量总体呈下降趋势，但目前基本处于上升阶段。廖要 明等指出的目前状态，实际上都是三峡水库蓄水以后情况，值得注意的是，除日照时数之外，蓄水以后其它要素的变化趋势和1951年以来总的趋势都是相逆的。
中国气象局国家气候中心的陈鲜艳等（2009）利用三峡库区沿长江干流33个气象观测站的资料，分析了1961年以来三峡水库附近的气温、降水的时空分布 特征，以及蓄水以后2004～2006年的局地气候变化。结果表明，2004～2006年，三峡库区的降水与常年平均相比，各站均有不同程度的减少，其中 奉节站和鄂西站蓄水后年降水量比常年平均偏少20%和27%。在空间分布上，蓄水后库区东段奉节至宜昌段的年降水量较常年偏少10～20％，库区中西段年 降水量较常年偏少1～10%。气温方面，2004～2006年的年平均气温，较这之前的常年平均气温明显升高。其中尤为突出的是，近库区和远库区的年平均 气温差值在2003年以后突然增强，相差达到0.81℃，比1976～2006年平均气温差值（0.51 ℃）增大了0.3 ℃左右，经过信度检验，可以排除大气候背景对整个库区的影响，可以近似认为这种近、远库区平均气温差值的突然增大，是由于水库局地气候效应造成。
中国气象局气候研究开放实验室的叶殿秀等（2009）利用1961～2006年库区范围的气象观测资料，分析了这46年中库区一些主要气象灾害的变化趋 势，这项研究的缺陷是，没有区分蓄水前后的变化，因此蓄水以后可能产生的较大变化，也许会被弱化。但其结论仍然值得参考：（1）年干旱日数有微弱的增加趋 势；（2）春、夏季洪涝日数没有明显的变化趋势，秋季洪涝日数有微弱的减少趋势；（3）年平均连阴雨过程次数有微弱的减少趋势，其中连阴雨日数减少的趋势 较明显；（4）年雷暴日数的变化呈明显的减少趋势；（5）年平均高温日数、危害性高温日数有微弱的减少趋势。
重庆市气象台的李强等（2010）在分析三峡库区致涝因子的变化时指出，自2003年三峡水库开始蓄水以来，年均洪涝指数变化不大，总体趋于平稳，且近几 年来年均洪涝指数较小，洪涝等级大致都为一般洪涝，库区范围内年均洪涝强度指数没有明显的增强，而相对于1990年代后期，年均洪涝和区域洪涝指数均呈减 弱的趋势。
中国气象局气候研究开放实验室的钟海玲等（2010）利用三峡库区33个台站1960～2008年的气象资料，分析了蓄水前后的气象变化。结论是：三峡水 库蓄水以后，库区平均气温以升高为主，升温幅度在0.05～0.35 ℃，升温最高的是重庆的巫山和湖北的来凤，分别升高0.39 ℃和0.37 ℃；库区南部（重庆武隆除外）年降水量减少4～12毫米。而库区西北部的梁平、开县、云阳、巫溪一带降水量增加大约0～8毫米；库区大部分地区年日照时数 减少约5～12小时，但在库区南部的垫江、涪陵、来凤、五峰一带是增加的。
长江水资源保护科学研究所的张江北等（2013），在对比分析蓄水前（1961～2003年）和蓄水后（2004～2010年）的气象观测数据时指出： （1）建库后库区年平均气温略有升高，增加幅度在0.2 ℃左右，冬季平均增高0.3 ℃～1.0 ℃，夏季平均降低0.9 ℃～1.2 ℃；（2）蓄水后降水较常年偏少；（3）蓄水前的年雾日数平均为38天，蓄水后年雾日数平均为16.7天，年雾日数减少了约21.3天：（4）气温的升高 使相对湿度降低，造成了雾日数的减少，使库区日照时数增加。
上海海事大学的张树奎等（2013）利用三峡库区37个雨量站点1958～2008年的降水量资料，分析了三峡水库蓄水对库区降水量的影响。他们指出：三 峡水库运行后库区降水量存在一定的波动，但究竟是属于正常的气候波动，还是受三峡水库的影响，尚不能得出结论。三峡大坝在运行前45年与运行后6年的时间 内，从年均降水量、各季降水量来看，整个库区与北部的差值波动幅度并不明显。他们同时认为，需要构建一个适合于具有复杂地形和气候特征的三峡库区气候模 型, 来进一步深入研究三峡水库对库区气候的影响程度。
根据上述研究，三峡水库蓄水以后，库区的气候变化主要表现为：气温总体升高；蒸发量增加；降水量减少；雷暴日数减少；雾日减少；相对湿度降低；洪涝指数减 弱；近库区和远库区的气温差值增大。这些特征，和上一节典型案例中的库区或近库区的气候变化非常相似，而且这些变化往往与远库区降雨的增加是相关的。
有关三峡水库的这些研究的缺陷是，对蓄水前后数据的对比分析仍然不够，一些研究只是笼统讨论包括蓄水前后整个时间段的气候变化趋势，尽管蓄水后的时间相对 较短增加了对比分析的困难；采用的主要是库区站点的数据，缺乏离库区不同距离以及更大范围的观测数据的分析。陈鲜艳等（2013）也曾试图进行近库区与远 库区的对比研究，但他们选择的两个远库区站点巫溪、兴山，离库区的距离都不足30千米，这个距离即使是在水面面积比三峡水库小很多的小浪底、龙羊峡、克孜 尔等水库，也都大大低于水库影响降水的最大距离，故难以反映远库区的实际情况。从巫溪、兴山这两个站点的数据看，在三峡水库蓄水后，它们的降水量也有明显 减少，说明它们可能还处在近库区降水减少的范围之内。另外，对于川东北暴雨事件与三峡工程的关系，这些研究也缺乏川东北暴雨区的系统观测数据及其与三峡库 区的对比。
在上述情况下，美国国家航空航天局（NASA）WU等（2006）的一项研究报告就更显得重要。他们在热带降雨测量计划（TRMM）中，采用了由 Terra卫星发回的数据，使用美国宾夕法尼亚州立大学大气研究中心（PSUNCAR）第五代中等尺度模型（MM5）的高精密度数字模拟技术，分析了三峡 水库对于地区降雨以及地表温度的影响。
他们把数据分为蓄水前（1998年1月到2003年1月）和蓄水后（2004年1月到2006年1月）两组，进行了研究。这项报告的基本结论是：水库蓄水 后，降雨减少的区域分布在库区及库区以南，而降雨增加最多的区域分布长江以北，平行于三峡库区约150千米左右的地带，也就是说，三峡工程对长江以北至大 巴山和秦岭之间区域的降水有着显著的增强。
从地表温度的变化来看，大巴山和秦岭之间的气温平均降低了0.67℃，这是因为降雨增多，云层也增多，减少了阳光直射，降低了到达地表的热量。
WU等的报告还认为，三峡水库对气候的影响是地区性的，可以达到100千米的范围，而不是三峡建设专家组给出的10千米。三峡水库影响降雨的区域面积达到 62平方英里（160.6平方千米），而不是先前研究中提出的6平方英里（15.5平方千米）。而且，当2009年三峡水库达到它的最高蓄水位以后，地区 气温和降水量的变化将会更明显。
对于引起这种降水变化的原因，WU等的报告认为，大大增加的水域面积将加强当地蒸发并降低附近的温度，其结果是水域上方的大气更加稳定，进而使660千米 长的水库水域大气产生不规则向下垂直运动（Miller et al. 2005）。如果产生的中等尺度的向下垂直运动跟三峡水库附近近几百千米内的复杂地貌相互作用，三峡水库对气候的影响尺度将达到百千米量级，而不是十千米 量级。
三峡水库与川东北暴雨洪灾的关系分析
川东北突现连年暴雨洪灾这一重大气候转折，恰恰与三峡水库开始蓄水如此“巧合”，人们自然会联想到三峡工程对川东北降雨的影响。不过，尽管有前面提到的大 型、巨型水库影响地域降水的诸多案例，但气象业界的不少专家，仍然对三峡水库与川东北暴雨之间的可能联系给予了否定。
2007年，在接受中央电视台采访时，达州市气象局副局长刘志刚说，达州的暴雨是西太平洋副热高压引起的，由于全球气候变化，西太平洋副热高压的位置更多 的向北、向西移动，使达州正好处于它的西北侧降水带。而中国气象科学研究院院长倪允琪则认为，人类对全球变暖的影响和全球气候本身的自然变化这两者很难区 分，而且人类的活动对全球变暖造成多大程度的影响，并不能很明确量化，不一定发生的现象都是因为全球变暖。如果因全球气候变化引发暴雨增多的话，不应该只 是达州一个地方。从地形上看，达州北面就是大巴山，而大巴山南面是几条南北走向的山脉，就象气流输送的管道，由南向北的暖湿气流冲到这里快速抬升上来，因 此形成暴雨。
叶殿秀等（2009）认为，根据以往研究结果显示，水库的气候效应以库区5千米内最显著，各气象要素中，以降水的影响距离最远，可达70～80千米。由此 来看，像2004年和2006年发生在四川、重庆的这种较大范围的严重气象灾害，远远超出了三峡水库的影响范围，完全是气候变异和气候变化的结果。
陈鲜艳等（2013）认为，大气中的水分循环包括外循环和内循环, 外循环是水汽随大气环流进行输送的循环，内循环即局部区域内大气局地环流中的水分循环。就自然降雨而言, 外循环的水汽对各地降雨的影响占95%。内循环水汽对各地降雨的影响占5%左右。水库蓄水虽使附近水汽的内循环产生一定变化，但这种水汽内循环相对于外循 环是微不足道的，不能导致比它面积大很多倍的区域性旱涝灾害的发生。一个地区的暴雨发生需要比它大十几倍以上面积的地区收集或获得水汽。三峡水库不能左右 比它面积大很多倍的区域性旱涝过程。
专家们经常提到的西太平洋副热带高压，是太平洋上一个半永久性高压环流系统，每年春季至夏季，它由北纬15°左右逐渐北移越过北纬30°，秋季至冬季又向 南返回。在每年这个南北往返的过程中，它都会经过中国东部，在它占据的区域是晴好的稳定天气，在它的北侧、西北侧与冷空气相交的地带，则会形成大范围的降 水带。同时，它也会受到青藏高原高压、华北高压以及在西南边缘活动的热带风暴的影响。
虽然西太平洋副热带高压的活动始终会有一些波动变化，但它仍是一个相对稳定的大尺度环流系统，专家们在分析中并没有列出数据表明它的形势在2003年以后 有根本性的变化，而且即使有这种变化，它所带来的降水变化也应该是大尺度的，而不会仅限于川东北这一相对较小的区域。
关于库区水汽内循环所占比例很小，不能导致区域性旱涝灾害的发生的观点，一方面需要确定水库影响降水的区域尺度范围；另一方面，也需要足够的区域观测数据而不仅仅是库区观测数据来对个案进行分析，仅仅一般性的论述还不能让人信服。
WU等（2006）也谈到了大气环流和三峡工程对川东北暴雨影响的贡献问题。他们认为自然环境的变化，诸如厄尔尼诺等现象，都是在一个大的时间尺度内发 生，为了排除这种大尺度的影响，他们得出一个新的时间系列，即把降雨率时间系列所在的空间地理区间分成相互对照的两个区域：一个是降雨增加的地域（北纬 31.0°～34.0°，东经107.0°～111.0°）；另一个是包括整个三峡水库周围地域（北纬28.0°～34.0°，东经 105.0°～112.0°）。对这两个地域，自然环境变化的影响应当是非常相似的，因此它的影响在新的时间系列中可以在很大程度上予以削减。通过分析， 他们认为川东北降水的显著增强是由三峡工程引起的。
因为已有案例中水库对降水的影响距离最远为70～80千米，得出川东北暴雨洪灾已远远超出了三峡水库影响范围的结论，在普通逻辑上亦难以成立。从已有的案 例同样可以看到，大型、巨型水库对降水的影响范围与水库的规模有关，作者在前面已经提到，由于三峡水库规模巨大，它对降水等气候因素的影响范围有可能会比 已有的案例大得多，而且它还受到地形地貌环境的影响。
作者整理了川东北暴雨事件的主要分布区达州境内的降雨极值区如表3。为了进一步了解这些降雨极值区与地形地貌的关系，作者把这些极值区投影在了三峡库区及周边区域的地貌图上，如图1，其中有一些点的位置是重叠的。
表3 达州各地暴雨事件中的降雨极值区（略 见原文）
http://www.tgpcanada.org/UPLOAD/images/20141103052712.jpg
图1 川东北暴雨事件的主要降雨极值区与地形地貌的关系示意图
从图1可以看出川东北暴雨事件中主要降雨极值区分布的有以下特点。
它们在三峡库区的西北方向，大致平行库区分布，与库区的直线距离在100至160公里之间。这和WU等（2006）提到的“库区以北降水量增加的最大中心距长江约150千米左右”非常吻合；
在四川盆地丘陵区与大巴山山区的交接带、以及大巴山主脉的南侧形成两个密集区。同时又集中于川东平行岭谷之华蓥山-铜锣山-明月山的岭谷区北端，以及大巴山弧形山岭的突出部位。
此外，从表3也可看出，这些暴雨事件的降雨强度，以大巴山主脉南侧迎风坡的万源、宣汉一带最大，其次是在盆地丘陵区与低-中山区地形过渡的达川、通川、开江、渠县、大竹等地。
川东平行岭谷是四川盆地东部一系列东北走向的山脉与谷地，具有山岭窄、谷地宽的特点。华蓥山是平行岭谷最西边的山脉，海拔700～1000米，主峰可达 1704米，由华蓥山向东南的三峡库区方向，山岭高度渐次降低，总体上由低-中山、低山向丘陵过渡。由南边来的水汽，即可以利用平行岭谷这一天然通道向北 运移，同时由于华蓥山本身具有一定的屏障作用，在它的两侧也形成一些降雨极值区。
大巴山是四川盆地北端的天然屏障，山岭海拔在2000米以上，主峰超过3000米，总体上属于中山或中-高山，它对南来水汽的阻挡作用十分明显，在由盆地上升至主脊的迎风坡，则是暴雨最集中的地方。
但问题又来了，地形地貌格局历来如此，为什么以前没有这样的暴雨现象？这就不能忽略水汽输送等暴雨条件的变化。从前面的案例和数据分析可以看出，大型、巨 型水库蓄水后，库区和库区周边地区气象因素的差异化是一个客观现象，库区水域蒸发量增加、降水反而减少，是和库区周边一定范围的降水增强相辅相成的，这意 味着存在水汽的转移。而库区水域风速的增大，可能会加强季风气流的水汽输送，一旦这种情况和有利的地形相叠加，就会使暴雨发生的机率和强度都大大增加。
达州市气象局的于竹娟等（2014）在分析2013年7月达州四次暴雨过程时指出，在提供暴雨区水汽的过程中，低空急流是水汽的主要输送者，它为暴雨区提 供了充足的水汽及动力条件。2013年7月的每一次暴雨之前，均出现了较强的偏南风，风速可达每秒6米至12米。
根据上面列举的相关证据，作者初步认为，来自海洋的水汽在遭遇三峡库区的水汽转移时，水汽的输送量可能会大大增强；而库区水域的风速增大，可能会使向库区 以北迎风坡运动的低空急流得到加强；低空急流和水汽的输送，又可以利用川东平行岭谷的自然通道快速推进，当它一旦遭遇四川盆地东北缘低地向高山过渡的地形 陡升带的阻滞，暴雨也就极易发生。而且由于是在峡谷型河道的山区发生了前所未有的强降雨，它远远超出了天然河道正常的泄洪能力，因此水位的暴涨和罕见的洪 灾就是必然的。
虽然暴雨的形成受到许多复杂因素的制约，也是一个十分复杂的过程，而且气候变化的研究需要相当长的气象观测数据的积累，但三峡库区的观测数据和已有的一些 巨型水库的典型案例颇有相似之处，这证明了其中一些普遍性的机制。因此，三峡工程对川东北暴雨洪水的影响不可忽视。把三峡水库蓄水后川东北的连年暴雨洪灾 仅仅归因于“巧合”或全球气候变暖，难以解释在这个特殊时段、特殊地域出现的特殊现象。
巨型水库对局地气候的影响值得高度关注
无论人们对三峡工程与川东北暴雨洪灾之间的关系持何种认识，大型、巨型水库对局地气候的影响都是值得高度关注的问题。
大型、巨型水库通常都会以防治下游洪水为设计目标，但这种目标又常常是以加剧上游洪水灾害为代价的。以前对水库加剧库区及上游洪灾的认识，主要是从泥沙淤 积、河床抬高来考虑的，但现在应该更充分地考虑水库对暴雨气候的影响以及它所带来的洪灾威胁。因此，对于气候影响的评估在工程论证过程中就显得更为重要。
库区周边特殊的地形地貌，可能会大大增强大型、巨型水库对于暴雨洪水的影响。在目前大兴水电开发的中国西部地区，如川滇地区、横断山区，都有这种类似的地理环境，因此也需要给予关注。
中国西南的金沙江、澜沧江、雅砻江、大渡河等诸多河流，都将逐渐形成首尾相连的巨型水库群，相比单一的水库，由于叠加或累积效应，这些巨型水库群对地域气候可能会产生更为重大的影响。
14世纪至19世纪的小冰期气候变化，对近代世界的历史进程产生过重要影响；现在，全球变暖也对当今社会的发展影响巨大；而巨型水库对地域气候的改变，虽 然不及全球，但它却会对一定区域的社会生活与经济发展产生重大影响，就像我们看到的连年暴雨洪灾对川东北地区的影响一样。连年暴雨洪水造成的巨大而持续的 经济损失和精神创伤，会给这一地区的防灾减灾、公共安全、城镇规划、经济发展、文化构建等，带来更多新的思考。这是全球气候变化的大背景下，值得关注的人 类工程影响气候的一个典型样本。
参考文献（略 见原文）
环境视角——三峡工程是导致川东北连年暴雨成灾的主要原因吗？——兼谈三峡工程对气候的影响
（范晓：四川省地矿局区域地质调查队，教授级高级工程师）
http://www.chinagev.org/index.ph ... ngduiqihouyingxiang
楼主: 折翼的天使600
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发表于 2015-6-28 16:43
