“爸，夏天这么热你们小时候没有空调，是怎么活过来的啊？”
“儿啊，这你可错了，我小时候夏天可没有这么热”
相信每一位北京、河北、河南、陕西或者山东的孩子和父辈之间总有这么一句关于天气的谈论。
是啊，在往前三四十年，那时候华北地区的夏天可比现在舒服多了。小时候，家里打了一口水井，往地下挖了大概五六米，打上来的井水是冰凉冰凉的，幼年时触摸到冰凉井水时的惊奇感，还历历在目。
那么，华北地区的夏天体验真的大不如前了吗？几十年后华北平原还适宜居住吗？近年来，来自美国麻省理工学院的科学家经过数值仿真得出结论：在2070年至2100年之间，中国的华北平原将因为极端高温天气而不宜居住，而导致这一结果的原因多样，但灌溉农业将成为不可或缺的因素。这一研究成果被发表在《自然—通讯》期刊。
Nature Communication
美国科学家的结论多少有些危言耸听或者赚取大众眼球的嫌疑，但不可否认的是，Nature Communication这个期刊是学术界的顶级期刊，最新影响因子高达12.3。学术圈的人都晓得，这种top级的期刊如果没有严谨的数学模型推理是无法被收录的，所以，华北平原的未来真的值得堪忧！
农业灌溉导致华北地区温度升高
华北地区是我国最重要的农业种植区，得益于华北平原广袤的土地，这里诞生了河南和山东两个行政面积虽小但人口过亿的大省，极高的人口密度对水资源的需求最为迫切。
人口密度图，颜色越深，人口越密集
然而，华北地区属于温带季风气候，境内河流水量不足，湖泊数量极为稀缺，是有名的旱区。该地区的农业用水除夏季因多雨无需大面积灌溉外，其余季节均需抽取地下水灌溉。
在我们的印象中，大面积的浇水灌溉可以使太阳炙烤下的地表冷却下来，毕竟地下水的温度总比空气要低得多。但是，研究显示，虽然灌溉可以短暂的冷却地表温度，但过量的地下水直接暴露在太阳光之下，会加速水的蒸发，增强地面空气的湿度，使得当地的空气异常潮湿，进而使得华北平原当地的热浪强度增加。根据麻省理工大学研究团队的研究显示，大面积的农业灌溉会使得湿球温度提高大约0.5℃。
那么，空气湿度增加后为什么使得温度提升呢？这就要从温室效应谈起了。
在我们的印象中，二氧化碳是温室效应的元凶，其实不然，最大的温室气体其实是水蒸气，水蒸气是空气中含量最大的气体，其产生的温室效应大约也占据了整体温室效应的70%。然后才是二氧化碳，大约占了25%，最后是臭氧、甲烷和氟化氢等其他气体，大约只占5%。只不过因为人们一般把水循环看做是气候变化带来的自然现象，很少有人会关注空气中水蒸气的含量是否增加，也很少有人把“生命之源”——水跟温室效应这种灾害联系在一起。在这种情况下，因工业排放或者生活排放导致含量越来越高的二氧化碳便成了温室效应的罪魁祸首。
温室效应示意图
所以，当华北平原普及了灌溉农业后，水蒸发后在空气中滞留的水蒸气会吸收太阳长波辐射，把热量留在空气中，华北当地的气温自然就升高了。
下图是麻省理工学院研究人员利用控制性实验得到的仿真结果，控制性实验是指在两组对比实验中控制某一变量的有无或者数量，其余变量完全一致，进而得到被控制的这一变量对实验结果的影响程度。在这两组控制性实验中，控制变量分别为是否灌溉（未灌溉为CONT，有灌溉为IRR）和温室气体排放量，排放量分别设置为HIST、RCP4.5和RCP8.5，分别代表历史时期排放量（低排放量）、中等排放强度和高排放下的情景。
RCP，也就是典型浓度路径，用来描述温室气体排放量，分为RCP2.6/4.5/6.0/8.5几个等级。
控制性实验结果
横向来看，第一排的三张图和第二排的三张图分别代表了未灌溉情况下和有灌溉情况下，温室气体为低排放、中等排放和高排放量时的干球温度变化，颜色越深代表气温越高。很显然，无论是否有灌溉，温室气体排放量越高，温度越高。
纵向来看，则是不同时期下有无灌溉的差异，从结果来看，无论温室气体的排放量多少，有灌溉时的温度明显要高于无灌溉时的温度。
以上6张图中，我们比较关注F图中RCP8.5情景，如果华北地区继续采用灌溉农业，而且温室气体仍然处于高位排放的话，届时该地区的温度将普遍高于33℃，包括人口大省河南和山东都将不适宜人类居住。
温室气体加剧华北地区温度上升
华北地区不仅是我国重要的粮食种植区，也是重要的重工业聚集区，区域内化工、热电厂和制造业发达，这些产业在创造经济产值的同时向外排放了大量的温室气体，助推了区域内温度的升高，如果华北的温室效应持续加剧，那么这个地区的最高湿球温度也会上升。
湿球温度是指在绝热条件下，大量的水与有限的湿空气接触，水蒸发所需的潜热完全来自于湿空气温度降低所放出的显热，当系统中空气达饱和状态且系统达到热平衡时系统的温度。通俗来讲，湿球温度就是当前环境仅通过蒸发水分所能达到的最低温度。
下图统计了中国东部地区16个城市的最高湿球温度情况，这16个城市包括北京，郑州、武汉、济南、南昌、杭州、上海、青岛等地区。在这16个城市的分析中，图中黑线是历史数据（也就是进入工业社会之前的数据，此时排放较低），蓝线和红线分别是RCP4.5和RCP8.5的情形。
可以很明显的看出，无论哪个城市，温室气体的排放越高，最高湿球温度越高。
东部16个城市湿球温度
下面三张图分别是历史平均排放、RCP4.5和RCP8.5情形下的最高湿球温度情况，可见印度和阿拉伯半岛地区的情况与中国基本一致。
其他地区湿球温度情况
除了中国和南亚地区外，全球温度是否也符合“温室气体的排放越高，最高湿球温度越高”的规律呢？
下图表示了排放等级在RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情形下的最高湿球温度曲线，这几个等级分别对应图中深蓝色、蓝色、橙色和红色曲线。
从曲线可以看出，如果人类执行严格排放（深蓝色曲线）的情形下，全球的温升将会在2020年后持续下降，并最终在2100年达到0℃；当人类执行较低规格的排放标准（蓝色曲线）的情形下，全球温升在2100年大约为4℃；但当人类仍然继续不加约束的排放温室气体，全球温度将会如红色曲线飙升大约25℃。
不同排放标准下的全球温升曲线
2015年12月12日在巴黎气候变化大会上，世界各国通过了旨在应对气候变化的协议——《巴黎协定》，该协议的主要目标是将本世纪的全球平均气温上升幅度控制在2℃以内，也就是说，2℃是人类目前应对全球气候变化定下的红线。
根据上图曲线分析，要实现温升控制在2℃这个目标，也就是深蓝色曲线的效果，需要人类执行最严格的排放标准。
华北地区水资源匮乏，农业灌溉不可或缺
我国的水资源分布呈现出东多西少、南多北少的总体趋势。水资源主要集中在西南地区，而华北地区水资源匮乏现象严重。
以2017年为例，西南地区水资源总量为11127.20亿立方米，占同期我国水资源总量的38.69%；
华南地区水资源总量为4558.50亿立方米，资源占比为15.85%；
华东地区水资源总量为5043.40亿立方米，水资源占比为17.54%；
而华北地区水资源总量为621亿立方米，水资源占比仅为2%！
2017年各区域水资源分布
华北地区水资源总量占比最低，人均水资源量在全国也是最低。其中，西藏地区以人均水资源量142311.3立方米居全国之首。传统干旱地区如新疆的人均水资源量也达到了4206.4立方米，但河北、天津、北京、山东等地区的人均水资源量却不足200立方米，仅为西藏的0.14%。
下图是2017年全国各省市地区的人均水资源数据：
2017年全国各省市地区的人均水资源数据
那么，华北地区为何如此缺水呢？首要原因便是降水量稀少。下图所示为中国年降水量的分布图，图中区域颜色越深，则降水量越大，从图中可以看出华北区域的年降水量大部分为600mm，而广东、广西等珠江流域达到了2000mm，可见华北地区相当缺水。
年降水量分布
除了自然降水稀少外，华北地区人口稠密、工农业发展规模大也是造成缺水的主要原因。
人口方面，华北地区自古以来就是我国人口分布集中地区之一。北京、天津、山东、河北、河南5省（市）的人口约占全总人口的24%。根据2019年人口统计，山东省人口10006万人位居全国第二，河南9560万人位居全国第三，河北7520万人位居全国第六。可见，华北地区的庞大人口给生活用水带来了非常大的压力。
农业方面，华北地区的耕地占到全国45％，且农业产值位居全国第一。
以河南为例，河南是我国小麦种植面积最广、产量最高的省份，棉花、玉米等农作物的产量也位居全国前列，河南全省人口约1亿，其中农业人口6500万，约占70%，是个名副其实的农业大省。
再看山东，山东的粮食产量没有河南高，但水果和蔬菜产量却在中国位居第一，拥有全国最多的绿色农产品，蔬菜出口量更是连续六年蝉联全国第一，诞生了寿光等举国闻名的蔬菜基地。
工业方面，华北地区是以石油、化工等重工业为主，不同于东南沿海地区的轻工业，它们对水资源的需求更大。以京津唐为例，京津唐工业基地的工业产值已经占到全国工业总产值的10％，是我国北方最大的综合性工业基地，石油、化工、冶金和电厂等一大批大型、特大型和耗水量大的工业企业的聚集，使淡水供应更加紧张。
为了满足农业用水，多年来华北平原地区采取了大量开采地下水进行灌溉的方式，使地下水位大幅度下降。华北平原在14万多平方公里的区域上，形成了7万平方公里的大漏斗，成为世界最大的地下水漏斗区。
如下图所示，这是华北的灌溉分布图，颜色越深代表灌溉水量需求越大。
灌溉分布图
华北地区温度过高将不宜居住
01 湿球温度过高影响人类健康
如果华北平原达到35度湿球温度是什么致命后果呢，我们来看下外文报道：
Once the WBT reaches 35C, the air is so hot and humid that the human body cannot cool itself by sweating and even fit people sitting in the shade die within six hours.
也就是说，在这个温度下，健康人即使坐在阴凉处也会在6小时内因为无法排汗降温而死亡！因为高湿环境会阻止汗液蒸发，影响人的散热机能，最终导致器官衰竭。
澳大利亚莫纳什大学副教授郭玉明在接受媒体采访时表示：“根据气候变化和人口差异的极端情况预测，受极端热浪袭击导致的每年死亡人数可能达到51795人”。
而世界卫生组织也曾表示：2030年至2050年间，与气候变化有关的热应激可能导致全球每年有3.8万人死亡。
02 温升过高导致两极融化，海平面上升
下图是北极冰层在1979年至2017年间的面积变化。
从图中可以明显看出，南北两极的冰层继续变薄消融，2016年的海冰面积不足1979年的1/4，而2017年的北极海冰更是创造了近37年的最小面积记录。
北极海冰的厚度变化示意图
上文我们说到，《巴黎协定》的主要目标是将本世纪的全球平均气温上升幅度控制在2℃以内，那样人类只需要面临热带的一些珊瑚礁死去，和海平面上升几米。但就目前的执行力度来看，这个目标很难达到。
假设目标没有完成，全球升温超过3°C，北极的森林和大多数沿海城市都会不复存在。
假设全球升温4°C，欧洲将永远干旱，沿海城市将被海洋覆盖，美国西南部将变得不适合居住。
一旦全球升温4℃，“华北平原是否宜居”这个问题已经没有讨论的价值了，因为按照华北的海拔，不需要忍多久大概就会淹没在海底下。下图是海平面上升50米之后的“全国地图”，届时山东省将彻底变成两个岛，江苏省全灭，武汉将沉没在海洋之中。
海平面上升50米的假想图
一些气候科学家警告称：假设全球升温5°C，这就该是人类文明的终结了。
面对海平面上升，部分网友乐观的表示在海边造墙就行了。
我需要指出的是，对于沿海地区来说单纯在海边造墙是没用的。因为与大海联通的河流水系都会受到海平面提升的影响，海水会顺着水系侵入内陆。
除了水系外，下水道也是一个道理，现在城市内涝这么严重，一旦在下水道入海口造一堵墙，内陆城市就没法正常排水了。
城市内涝
所以，海平面上升对沿海城市的危害基本是无法避免的。
华北地区并非“无可救药”
华北地区人口密集，温室气体排放以及区域内农业灌溉在近几十年内也不可能消失。那么，华北平原照此下去是否真的会因湿球温度过高而不宜居住了吗？
对此，中国气象科学研究院专家表示，全球的大气环流是一个连续整体，热浪影响的不仅仅是华北，世界各地都会深受其害。如果不加限制，世界大部分地区都会因高温而无法居住。
不过，目前中国正在实施最严厉的排放标准，以牺牲经济来换取祖国的青山绿水的行为，给全球各国起到了表率作用
而且，随着世界各国进入后工业时代，粗犷的重工业发展都会得到限制，清洁能源、绿色产业将成为未来的主流，二氧化碳排放会相应减少。
因此，《巴黎协定》的目标并非不可能实现。
然而，特朗普上任后带领美国退出了巴黎气候协定，作为世界上碳排放量最大的3个国家之一，美国的退出显然给气候变化增加了不确定因素。
