中国从哪里来?

作者: 星球研究所

来源: 星球研究所

发布日期: 2018-09-06 10:28:15

本文探讨了青藏高原的形成及其对中国地理、气候、水系和生物多样性的深远影响。文章详细描述了印度板块与欧亚板块的大碰撞如何塑造了青藏高原,以及这一高原如何通过其独特的地形和气候条件,影响了中国的地貌、气候模式、水资源分布和生物演化。此外,文章还讨论了青藏高原对未来中国乃至全球环境的潜在影响,强调了科学研究在理解和应对这些变化中的重要性。

解答这个问题的角度多种多样,地学家的答案或许最为特别,因为它是一个行星尺度的宏大视角。答案不在掌控中国经济命脉的繁华都市北京、上海、广州、深圳,而在这颗星球上最突出的一块寒冷高地青藏高原。我们对青藏高原的全面了解始于40多年前,当时中国正处于文化大革命的混乱之中,一批科学家凭借简陋的装备毅然进入高原,开展了第一次综合科学考察研究,几乎踏遍了高原的角角落落。

40多年后的2017年,第二次青藏高原综合科学考察研究作为国家战略任务再次启动,数千名科研工作者被组织起来,持续时间将长达十余年,是迄今为止全球地学界最具影响力的项目之一。

凭借这些科学考察研究,科学家们不但知道了“中国从哪里来”,还依稀看到了“中国将往何处去”的远期图景。答案会是什么样的呢?1大碰撞类似于宇宙起源于一次大爆炸,现今中国的地理格局则与一次大碰撞息息相关。6500万年前,印度板块与欧亚板块相撞,撞击速度如此之快、能量如此之大,以至于我们可以用“迅猛”形容。

在地球最近的5亿年间,这样的板块碰撞曾发生过多次,但只有此次碰撞引发了超大幅度的地表隆起,地球上最高、最厚、最年轻的高原青藏高原诞生了。它平均海拔超过4000米,厚度可以达到80千米,可与地球南、北极并列,人称“第三极”。

地球上全部14座8000米级山峰,绝大多数的7000米级山峰以及数不尽数的5000-6000米级山峰统统雄居高原之上,堪称5亿年来最重要的造山事件。其中,珠穆朗玛峰高达8844.43米,为世界最高峰。

乔戈里峰海拔8611米,为世界第二高峰。第14名希夏邦马峰则完全位于中国境内,海拔8027米。其他如位于西藏林芝的南迦巴瓦峰、位于阿里的冈仁波齐峰、位于云南的卡瓦格博峰、位于新疆的慕士塔格峰、位于四川甘孜的贡嘎山、位于稻城亚丁的央迈勇峰,这一众声名赫赫的极高山,形成了中国西部的擎天之柱。

在它们的周围,群峰更是组合成一列列绵延无尽的超级山脉,如长约800千米的念青唐古拉山脉、长约1200千米的祁连山脉、长约2450千米相当于从北京直贯海南岛的喜马拉雅山脉。然而,大碰撞的洪荒之力还没有释放完毕,青藏高原诞生的同时,力量开始向外围传导。

此前已经有了一定海拔高度的另一些地方,也受到挤压进一步抬升,包括黄土高原、云贵高原、内蒙古高原,中国四大高原无不受到大碰撞的巨大影响。至此,中国大地上出现了显著的三级阶梯,青藏高原海拔最高,为第一级阶梯;海拔1000-2000米的内蒙古高原、黄土高原、云贵高原等构成了第二级阶梯;大兴安岭、太行山、雪峰山以东,大部分海拔在500米以下,为第三级阶梯。

中国的基本地理格局就此定形。三级阶梯的差异使得中国的地貌景观极富变化,万千山岭、大美山河就在这三级阶梯上依次展布。可以说没有大碰撞,就没有今天的中国,更没有因为三级阶梯的差异而造成的地貌景观的千变万化。

但是,大碰撞对中国的影响不止于地貌,科学家们发现,作为大碰撞的最大产物青藏高原上空生成了一台超级“风机”,它将要颠覆原本控制中国的“行星风系”。如果不考虑地形等诸多因素,地球上接近地面的大气层将以一种非常规律的方式流动,这便是“行星风系”。

在北纬30°附近的亚热带地区,行星风系控制下的气流不断从高空下沉至地面,温度越来越高,水汽也越来越不易凝结,难以形成降雨。受此影响,北纬30°附近出现了大面积的干旱地带,从北非到西亚,几乎连成一片。

但是,“意外”还是降临了,平均海拔4000米的青藏高原会比平原地区接收到更多太阳辐射,在夏季,高原地表吸收的太阳能不断加热地表上方的空气,相当于一块巨大的太阳能电热毯被放到4000米高的大气层中。大气受热上升,地面气压降低,高原开始“抽吸”外围的气流进行补给,一个大型“抽风机”制造完毕。

南亚季风、东亚季风两大季风都被“抽吸”进入大陆。南亚季风从印度洋呼啸北上,季风裹挟的大量水汽弥漫群山,气流或是从山间峡谷鱼贯而入,形成汹涌的水汽通道,或是在喜马拉雅山脉南缘聚集,形成大量降水,藏南的墨脱、察隅等地都是中国降水最丰富的地区之一。

源于太平洋的东亚季风势力大大增强,可以从海洋深入中华腹地,它击退了“行星风系”对中国南方的控制,充沛的水汽驱散了北纬30°的干旱,一个“烟雨江南”诞生了。山水宜人、诗文昌盛、经济发达,如果没有青藏高原这个巨型“风机”,一切或将不复存在。

但大自然是追求平衡的,烟雨江南诞生的同时,青藏高原也阻挡了印度洋水汽的北上,地处内陆而干旱少雨的中国西北地区变得更加干旱,戈壁、沙漠大范围出现。冬季,强劲的西风也受到青藏高原的阻挡,不得不改变路径,它们吹起西北沙漠戈壁中的沙尘,沿着青藏高原北部边缘向东推进,沙尘颗粒在太行山以西、秦岭以北降落,形成了黄土堆积厚度高达400米的黄土高原。

烟雨江南、大漠西北,再加上随着海拔的隆升气候高寒的青藏高原,中国的三大自然区东部季风区、西北干旱区、青藏高寒区就此成形。高原风机重塑了中国的气候,一座超级水塔又在高原上竖立起来,中国的水系也将为之一变。

随着海拔上升,青藏高原大气层中的水汽凝结形成大量降雪,降雪日积月累压实形成冰川,厚度可达数百米,犹如绝境长城。长度从数千米到数十千米,又如一条条巨龙,沿着山谷倾泻而下,又或像树枝一样延伸,漫流无际。

青藏高原究竟有多少冰川呢?答案是4万多条,面积4.4万平方千米,比一个台湾岛还大许多,占全国冰川面积的80%以上,同时也是全球同纬度最大的冰川活动中心。此外,青藏高原还拥有地球上海拔最高、数量最多的高原湖群,面积大于1km²的湖泊1000多个,约占全国湖泊总面积的50%。

而且青藏高原的湖泊类型极其丰富,从珍珠般的高山海子到巨大的淡水湖、咸水湖、盐湖。如此众多的冰川、湖泊,再加上地下水、地表河流,青藏高原化身为一座平均海拔4000米的超级水塔。当水塔“闸门”打开,便可以高屋建瓴之势向四周奔流,中国乃至亚洲的水系布局从此奠定。

在中国西北部,黑河、塔里木河流向河西走廊、塔里木盆地,滋润出一片片沙漠绿洲。在中国东部,5464千米的黄河、6397千米的长江顺着三级阶梯奔流而下,孕育出华夏文明。在中国西南部,2139千米的澜沧江、2013千米的怒江、2207千米的雅鲁藏布江以及象泉河、狮泉河、孔雀河、独龙江,它们流出国门,成为亚洲诸多文明的源泉。

超级水塔孕育超级大河,这些河流蕴藏的水能占到全国的44%,是世界上河流水能蕴藏量最集中的地区之一。强大的水流切割山地,还形成了“三江并流”“大拐弯”等奇丽景观。至此,中国的地貌、气候、水系都已形成,最后该轮到生命登场了。

可是像青藏高原这样高寒之地,又能如何影响生命呢?西藏阿里札达盆地土林沟壑纵横,看起来干旱荒芜、了无生机。2010年8月7日,科学家在这里发现了几件化石,它们属于世界上已知最古老的豹类布氏豹。随后更深入的研究揭开了一个惊人的秘密,豹亚科动物居然都起源于青藏高原。

它们曾走下高原进入东、南亚,演化出了古中华虎、云豹,又进入美洲演化出了美洲狮,还进入非洲演化出了非洲狮、金钱豹。此后,更多化石在札达盆地被找到,包括数以千计的脊椎动物化石标本。科学家发现不仅是豹亚科,许多北极动物同样起源于青藏高原,而非人们通常认为的北极。

原来,随着青藏高原的隆升,高原上的动物们为适应寒冷不断演化,包括长出厚厚的皮毛。距今260万年前,大冰期降临,原本温暖北极地区也变得更加寒冷,但青藏高原上的动物们却早已适应,包括北极狐、披毛犀在内的动物顺利从青藏高原扩散到北极,开辟出了全新的家园。

可以说,起源于青藏高原动物的扩散和演化,奠定了第三极及更广阔地区的生物多样性。现今青藏高原广袤的土地上,众多的垂直山地间,依然生活着中国40%的维管植物、43%的陆栖脊椎动物,堪称中国生物多样性的基石。

包括布氏豹的姊妹物种雪豹、藏狐、藏羚羊,就连在青藏高原上生活的人类,也在独特的环境中创造了独特的文化和精神崇拜,成为中华文明的独特一员。大碰撞碰出了一个大中国,并影响到中国的地貌、气候、水系以及生命等诸多方面。

这一影响目前还在继续,印度板块仍在以每年44-50毫米的速度北进,力量不断向外围传导,近年发生的汶川地震、墨脱地震都与此有关。高原风机也在持续抽吸着季风,在甘肃南部、四川、云南形成大量降水,造成洪水、泥石流多发。

再者,冰川退却、冻土融化、湖泊扩张,青藏高原正在变得愈发暖湿,超级水塔影响下的大江大河也会因此出现重大消涨,甚至影响着周边30亿人的生存和发展。未来,青藏高原将带给我们怎样的改变?我们又将如何应对?

为寻找答案,第二次青藏科考的科研工作者们才再次启程,他们登上雪山、深入大湖、挑灯夜战。有了这种对科学真知的孜孜探索,中国的未来才能走得更远、更坚实。

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