青藏高原被誉为“亚洲水塔”,是除南北极外地球上冰川储量最丰富的地方,也因此被形象地称为“地球第三极”。降水是青藏高原冰川增长的原材料,滋养着青藏高原上大大小小的湖泊与河流,孕育了如长江、黄河、澜沧江等多条亚洲文明的母亲河。
我们常说的“成云致雨”蕴含着降水的形成机理:即水汽被大气运动抬升至凝结高度,液化成云滴,再进一步通过碰并等方式增长,直到空气浮力无法抵抗云滴自身的重力,云滴就降落下来形成了各种形态的降水,如雨、雪、冰雹、冻雨等。由此可见,形成降水的第一要素,就是要将水汽送上青藏高原。
然而,青藏高原平均海拔为3000~4000米,南侧的喜马拉雅山脉海拔甚至在8000米以上,如天然屏障一般将青藏高原与外界隔绝开来,在青藏高原上形成降水的水汽,又是如何突破重重险阻、攀上“世界屋脊”的呢?
第一步:首先,我们要有一滴水。巧妇难为无米之炊,要解决“给青藏高原送水”这一问题,我们首先要找到青藏高原水汽的故乡。
青藏高原虽然在地理上“与世隔绝”,但和地球上其他陆地区域一样,高原自身地表的蒸发水汽远不足以支撑其气候态降水,青藏高原降水的水源地同样要追溯到远方广袤的海洋。以夏季为例,青藏高原的局地蒸发水汽仅能支撑约23%的降水,更多的水汽则是从青藏高原以外远道而来。具体而言,青藏高原的水汽源地以位于青藏高原西南侧的温暖印度洋为主,同时西方遥远的大西洋和欧亚大陆也有一定贡献。
第二步:漂洋过海来看你。
找到水汽源地之后,接下来要考虑的问题就是怎样把遥远海洋蒸发的水汽运送到青藏高原。别急,“空中列车”早已整装待发,就等水汽“上车”啦!大气的运动并不是杂乱无章的,而是在太阳辐射、海陆分布、气压梯度等约束下有组织的运动,我们称之为“大气环流”。夏季气候态下,青藏高原上空的大气环流系统主要有南侧的南亚夏季风、东侧的东亚夏季风,以及来自西北的西风急流。
遥远印度洋和大西洋的水汽自海面蒸发后,正是搭上了南亚夏季风和西风急流的“顺风车”,一路漂洋过海,最终来到青藏高原。
第三步:乘风起,扶摇直上九万里。大气温度决定了大气的持水能力,由于对流层气温随高度递减,大气中绝大部分水汽集中在约5000米以下的对流层低层。那么,被季风环流带到喜马拉雅山脚下的水汽,要如何翻越8000米高的崇山峻岭呢?大自然有它的绝妙安排——科学家们发现,低层水汽可以通过两级“水塔”和“抬升-翻越”两种机制进入青藏高原主体。
在全球变暖背景下,青藏高原上的冰川正在经历着不可逆的变化。生态系统脆弱、对气候变化响应敏感的青藏高原,其水循环的变化将为下游生态系统带来深远的影响。一滴水的奇幻漂流结束了,而我们对亚洲水塔的探索未完待续。