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馬麗華
發(fā)布時(shí)間:2019-10-25 10:59:00來源: 《青藏光芒》
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青藏高原在中國境內(nèi)面積250多萬平方公里,作為一個(gè)整體,外延至周邊國家地區(qū),以南有大喜馬拉雅—小喜馬拉雅—西瓦利克山,西接興都庫什,以及喀喇昆侖、帕米爾高原境外部分,雄踞亞洲中部,據(jù)信面積總和不會(huì)少于500萬平方公里,再加上稍低的過渡山地,東南有云貴高原,西南有伊朗高原,從前國際上慣稱“高亞洲”或“亞洲高地”,就是這么來的。如此巨大體量的存在,勢(shì)必改變?cè)械拇髿猸h(huán)流格局,并且作用于東亞,乃至影響到北半球,使本就龐大又表現(xiàn)激烈因而呈現(xiàn)混沌動(dòng)態(tài)的天氣系統(tǒng),又增加了一個(gè)變量。青藏高原氣象學(xué)的奠基人葉篤正先生,率先注意到一個(gè)重要現(xiàn)象:圍繞大高原的南支氣流和北支氣流,以及兩支氣流匯合而成的北半球最強(qiáng)大氣流,如何嚴(yán)重影響著東亞的天氣和氣候。與此同時(shí),國外也有人開始對(duì)青藏高原之于氣候和環(huán)境的關(guān)系進(jìn)行探討。1957年,葉篤正和Flohn幾乎同時(shí)發(fā)表了青藏高原對(duì)于大氣具有加熱作用的結(jié)論,指出夏季的高原是一巨大熱源,冬季為冷源。
在葉先生之前之后,國外科學(xué)家相繼注意到東亞地區(qū)季節(jié)轉(zhuǎn)換具有突發(fā)性質(zhì),并指出這一特別現(xiàn)象與青藏高原的存在相關(guān)聯(lián);研究非洲的德國科學(xué)家指出,北非大范圍變干、撒哈拉大沙漠出現(xiàn),亦與青藏高原有關(guān);1974年,日裔美籍學(xué)者真鍋淑郎利用剛剛興起不久的計(jì)算機(jī)模型,初步進(jìn)行了關(guān)于青藏高原作用于亞洲季風(fēng)的數(shù)值模擬,似乎印證了這一系列因果,并為青藏研究提示了新思路和新手段;及至1980年代末,又有美國學(xué)者拉迪曼率先提出,青藏高原隆起是引發(fā)新生代“冰室效應(yīng)”即全球進(jìn)入冰期的主因,近乎振聾發(fā)聵,從而把相關(guān)研究推向熱點(diǎn)高潮——“人們普遍意識(shí)到,全球變化的研究如果不考慮青藏高原因素,就不足以得出合理的解釋?!?/p>
這句話、這些情況,是我第一次采訪李吉均院士時(shí)聽講所得。時(shí)在1998年,“九五”攀登尚在進(jìn)行中,“八五”項(xiàng)目已經(jīng)結(jié)題,成果以《青藏高原形成演化與發(fā)展》為代表的“青藏研究叢書”巨著一套5部剛剛出版面世,上至大氣環(huán)流、高原季風(fēng),下至地表地下、冰雪凍土,近有黃土堆積,遠(yuǎn)有全球系統(tǒng)格局改變,在國際地學(xué)界相關(guān)青藏研究的各種理論和假說紛起之時(shí),中國學(xué)者已在實(shí)地踏勘后,開始拿數(shù)據(jù)說話。
作為參與者和代言人,李吉均院士如數(shù)家珍,描繪了這樣一個(gè)寫意的過往遠(yuǎn)景——兩大板塊相撞,青藏地區(qū)形成,變形隆升開始,歷經(jīng)岡底斯運(yùn)動(dòng),喜馬拉雅運(yùn)動(dòng),晚近到青藏運(yùn)動(dòng)之前,雖然地勢(shì)漸高,氣候漸趨干冷,但我們已從恐龍和三趾馬化石發(fā)掘中得知,它們與世界各地同類幾乎同步興衰,看起來生存環(huán)境并無天差地別的不同。
隆升和夷平相間的兩個(gè)輪回之后,三四百萬年前的強(qiáng)烈快速隆升至關(guān)重要,或許是決定性的——直接改變了中國的自然地理格局,并使周鄰地區(qū)相應(yīng)改變。中國大地由此形成東部季風(fēng)區(qū),西北干旱區(qū),高原高寒區(qū),大致對(duì)應(yīng)三級(jí)階地。李吉均先生描述了這一過程——
“青藏高原的隆起使世界環(huán)境發(fā)生了巨大變化,它極大地改變了亞洲大氣環(huán)流的形勢(shì),導(dǎo)致了地球上最強(qiáng)大的季風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)生,并對(duì)北半球的環(huán)流產(chǎn)生重大影響。對(duì)中國來說,沒有青藏高原,中國西部就不會(huì)像現(xiàn)在這樣干旱,而中國東部也就不會(huì)像現(xiàn)在這樣濕潤,相反,在長江中下游和華南地區(qū)就會(huì)出現(xiàn)像北非和阿拉伯半島那樣的沙漠氣候。正是由于青藏地區(qū)自第三紀(jì)末期起發(fā)生了強(qiáng)烈隆起,迫使北半球的副熱帶高壓帶在青藏地區(qū)‘?dāng)嗔选T發(fā)和強(qiáng)化了南亞的夏季風(fēng)環(huán)流。還有,隨著青藏高原的隆起,喜馬拉雅山成為阻擋印度洋季風(fēng)的重大障礙,因此中國西北部進(jìn)一步變干,而在冬季亞洲北部形成了強(qiáng)大的西伯利亞—蒙古高壓,黃土高原的形成與冬季風(fēng)的出現(xiàn)有密切關(guān)系。實(shí)際上,青藏高原的隆起給東亞地區(qū)帶來了好處,那里氣候溫和濕潤,同時(shí)也給中國西北部、阿拉伯半島和非洲北部帶來了壞處,那里的氣候變得更加炎熱干燥。結(jié)論是,這一系列氣候變化的驅(qū)動(dòng)力主要是青藏高原的隆起。只有了解青藏高原的過去才能深刻地理解今天全球變化,進(jìn)而利用自然規(guī)律為人類造福。”
這番結(jié)論綜合了其時(shí)青藏研究的成果,代表了當(dāng)年中國科學(xué)界主流觀點(diǎn)。然而隨著研究的持續(xù)進(jìn)展,更多中外學(xué)者加入討論,可以看到某些論點(diǎn)不再那么肯定了,被接受程度,取決于說服力程度。比方說,對(duì)于高原隆升到目前高度的時(shí)間問題,有人認(rèn)為比三四百萬年要早很多;比方說,對(duì)于東亞季風(fēng)因高原隆起而被誘發(fā)的問題,新觀點(diǎn)認(rèn)為此說不全面,全球最大的歐亞大陸與最大的太平洋的熱力差異,才是季風(fēng)形成的基本條件——季風(fēng)早在青藏高原隆起前業(yè)已存在,高原隆起扮演的是助力、是使之強(qiáng)化的角色;西北地區(qū)的干旱氣候環(huán)境固然與高原隆起有關(guān),北特提斯海的最終撤退所導(dǎo)致的?!憻崃退町?,更可能是主因;另有新生代全球降溫、兩極冰蓋生長,也可能是控制亞洲季風(fēng)和干旱氣候環(huán)境形成演化的驅(qū)動(dòng)力之一。
還有高原季風(fēng)起自何時(shí)、如何作用和影響的問題,也曾是老青藏們的關(guān)注點(diǎn)之一。比較 趨于一致的觀點(diǎn)是:與隆升高度相關(guān),兩三千萬年前,當(dāng)高原抬升至千米左右高度時(shí),高原季風(fēng)已經(jīng)出現(xiàn),參與大氣環(huán)流;當(dāng)高原整體超過2000米臨界高度,方才演變?yōu)樯詈窀咴撅L(fēng),并隨著地勢(shì)的漸高而漸強(qiáng),促進(jìn)了高原對(duì)于冰期—間冰期氣溫的放大效應(yīng),使暖時(shí)愈暖,冷時(shí)更冷。80萬年前,高原主體進(jìn)入冰凍圈,第四紀(jì)最大冰期出現(xiàn),導(dǎo)致北半球氣候再次轉(zhuǎn)型;15萬年以來的“共和運(yùn)動(dòng)”使高原又一次上升的直接后果,是北半球冬季風(fēng)強(qiáng)盛而夏季風(fēng)減弱,這一顯見的氣候轉(zhuǎn)型一直持續(xù)到我們今天看到的樣子。
氣象學(xué)家湯懋蒼自1962年起進(jìn)入高原季風(fēng)研究領(lǐng)域,在前輩學(xué)者高由禧先生指導(dǎo)下,率先發(fā)現(xiàn)和描述高原季風(fēng)形成演化軌跡。他所在的中國科學(xué)院蘭州高原大氣物理所(后與冰川所、沙漠所合并為寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所,即寒旱所),因此成為當(dāng)年青藏大氣科學(xué)研究領(lǐng)域的主力軍。他還把高原季風(fēng)理論傳播到國外——20世紀(jì)80年代初,應(yīng)邀赴美做訪問學(xué)者,在同行陪同下,驅(qū)車游覽美國西部高地落基山脈—科迪勒拉山系。雖總體高度不及青藏地區(qū),也在1500~3000米之間,最高峰4000米以上,且縱貫美、加,構(gòu)成北美大陸氣候分界線、河流分水嶺:這一邊流向北冰洋和大西洋,那一邊流向太平洋。眼見群山連綿,間有高原,當(dāng)山風(fēng)撲面,心有所動(dòng),湯先生仿佛遙望到青藏高原的過去時(shí),于是就說了,你們也有高原季風(fēng)啊,正是青藏高原處于一兩千米高度時(shí)的淺薄高原季風(fēng)!美國同行聽來新鮮,想一想,認(rèn)為所言極是。許多年后,吳國雄院士的團(tuán)隊(duì)以數(shù)值模型再現(xiàn)季風(fēng)影響,恰好也是拿青藏高原和北美高原做比,論證不同位置的大地形在大氣環(huán)流和季風(fēng)降水方面的不同表現(xiàn)。
那一年在蘭州,請(qǐng)教過李吉均,緊接著采訪了湯懋蒼,明顯感覺二位前輩風(fēng)格之不同,一如各自的專業(yè)形象,前者穩(wěn)健,后者活躍。湯先生是畢業(yè)于北京大學(xué)物理系氣象專業(yè)的高才生、蘭州大氣所初創(chuàng)階段的元老人物,1958年5月,懷著“改變西北干旱面貌”的理想,他跟隨著名大氣物理學(xué)家高由禧先生,從北京踏上西行列車,參加施雅風(fēng)先生組織的祁連山冰雪考察。擔(dān)任野馬山冰川氣候考察站站長時(shí)年僅23歲,已經(jīng)顯示出超棒的業(yè)務(wù)能力:匯總包括越冬考察在內(nèi)的兩年觀測(cè)成果,撰成我國第一部山區(qū)氣候?qū)W專著《祁連山區(qū)氣候?qū)W》。
大氣圈的活躍表現(xiàn)在無時(shí)無刻和無遠(yuǎn)弗屆,湯先生之活躍則體現(xiàn)在思維的多向度,預(yù)報(bào)天氣看地下、地下活動(dòng)看天外,都是逆向思考的結(jié)果。這些故事說來話長,三言兩語簡(jiǎn)言之,是指他早在20世紀(jì)60年代承擔(dān)汛期預(yù)報(bào)工作時(shí),就從隴東農(nóng)民那里學(xué)到了一手:根據(jù)冬季黃鼠狼掘洞深與淺、春季樹木發(fā)芽遲與早,可以判知夏季降水情況,由此他歸納出地—?dú)庀嗷プ饔谩⑸顚拥販嘏c降水量的關(guān)系,創(chuàng)建了一套長期降水預(yù)報(bào)的方法,不僅在國內(nèi)得到肯定,在國際同行那里也相當(dāng)知名,因此應(yīng)邀訪美。一年時(shí)間里,他把深層地溫預(yù)報(bào)降水的方法和高原季風(fēng)理論一并輸出。
那么“地下活動(dòng)看天外”又作何解?
進(jìn)入高原季風(fēng)研究領(lǐng)域20多年后,湯先生在“八五”攀登計(jì)劃青藏項(xiàng)目中主持氣候變化課題,得以專注地、定量化地潛心研究,從現(xiàn)象到本質(zhì)。當(dāng)他注意到造山運(yùn)動(dòng)、冰期形成、氣候波動(dòng)、環(huán)境演變等一系列變故皆與地質(zhì)活動(dòng)相關(guān),對(duì)于終極原因的繼續(xù)追尋,讓他把目光反向地投往天際——這一次是從國外學(xué)者對(duì)于銀河年和銀河旋臂磁場(chǎng)的研究中得到啟發(fā),湯先生提出“宇地磁耦合與地球系統(tǒng)旋回”假說,并繪制了銀、地磁耦合模型及與大冰期出現(xiàn)時(shí)間的對(duì)照表,與他的學(xué)生董文杰研究員合作建立了青藏高原高度演變的簡(jiǎn)單數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行了青藏高原隆升和夷平過程的數(shù)值模型研究?!坝畹卮篷詈稀奔僬f基于這樣一個(gè)認(rèn)知:當(dāng)?shù)厍虼艠O方向與現(xiàn)代相同(正極性)時(shí),是地球的“高效運(yùn)轉(zhuǎn)期”:地球內(nèi)部對(duì)流活動(dòng)加劇,造山運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,青藏高原隆起速率加大;當(dāng)?shù)厍虼艠O方向與現(xiàn)代相反時(shí),為“低效運(yùn)轉(zhuǎn)期”:地球內(nèi)部對(duì)流活動(dòng)減弱,青藏高原構(gòu)造抬升速率為零。當(dāng)銀河、地球磁極相符,可引起地球內(nèi)部強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)(造山運(yùn)動(dòng)),使地球的某些部分抬升,大氣熱機(jī)效率隨之提高,行星西風(fēng)增強(qiáng),高緯地區(qū)降溫,大冰期形成;反之則地球內(nèi)部垂直強(qiáng)對(duì)流停息,反映于地球表面,即隆升的對(duì)立面:夷平時(shí)期,行星風(fēng)系減弱,高緯地區(qū)增溫,大間冰期來臨。湯先生說他核對(duì)過地球磁場(chǎng)與銀河旋臂正磁性耦合的時(shí)間,30多億年來吻合過7次,恰值大冰期。
該假說廣及天上地下人間,舉凡天文地理大氣物理地球動(dòng)力機(jī)制盡皆囊括其中。地球內(nèi)部運(yùn)動(dòng)難道受制于遙遠(yuǎn)的銀河嗎?怎么會(huì)不可能呢——湯懋蒼先生說,以其專業(yè)為例:大氣圈僅占地球總質(zhì)量的百萬分之一,可是地球內(nèi)外部任何變化都會(huì)影響到大氣層,而大氣環(huán)流的任何變化又將作用于全球。地球和太陽系在銀河系乃至宇宙中何其渺小到微不足道,說銀河系的任何變化都足以影響到地球,有什么不可能呢?就大尺度范圍而言,全球變化應(yīng)該是一系列變化之果;但微觀到地球自身而言,情況則有所不同——是可以討論因果關(guān)系的。
假說歸假說,僅用來說明在湯先生主持氣候變化課題那幾年里的一個(gè)奇思異想,而實(shí)實(shí)在在的研究成果、理論建樹,如同季風(fēng)的應(yīng)時(shí)爆發(fā)一樣,連篇累牘發(fā)表,高原季風(fēng)演變、青藏高原是我國氣候啟動(dòng)區(qū)、雅魯藏布大峽谷是地球“熱點(diǎn)”;關(guān)于青藏高原隆升—夷平的數(shù)值模擬、20世紀(jì)三次氣候突變與天文因素的相關(guān),等等。還有一篇與劉曉東合寫的論文《一個(gè)新的劃分第四紀(jì)的標(biāo)志——高原季風(fēng)演變的地質(zhì)環(huán)境后果》,以季風(fēng)產(chǎn)生重大轉(zhuǎn)型的臨界點(diǎn),響應(yīng)劉東生先生呼吁,提請(qǐng)國際地學(xué)組織重新考慮,將地質(zhì)第四紀(jì)起始點(diǎn),從當(dāng)時(shí)的180萬年前,建議更改為260萬年前。
關(guān)注長時(shí)間序列的氣候變化,也用心探索具有應(yīng)用價(jià)值的信息資源。建立氣候變化坐標(biāo)系過程中,憑借近幾十年可靠氣象資料,觀察十年、百年尺度高原氣候狀況,發(fā)現(xiàn)一個(gè)明顯特征是氣候變化較之我國東部地區(qū)的超前性。例如1980年以來的新暖期和1955年以來10年尺度的溫度波動(dòng),均從藏東南波密、林芝等地始現(xiàn),向北向東傳播。中國東部變化滯后藏東南4~6年時(shí)間。近600年來三次冷期和三次暖期亦從青藏高原開始,百年尺度冷暖變化較之東部提前10年以上不等。因此青藏高原被冠以“氣候變化啟動(dòng)區(qū)”之說,或稱之為“起搏器”、預(yù)警區(qū)。湯先生認(rèn)為,掌握了這一規(guī)律,未來有望為我國東部冷暖期變化提供預(yù)報(bào)。
總之當(dāng)年對(duì)湯懋蒼先生的訪談?dòng)∠笊羁?。老青藏一代中,他還是最先關(guān)注人地關(guān)系的一位:歷代王朝興衰與氣候冷暖變化對(duì)應(yīng),從中思考自然變化與社會(huì)治亂的關(guān)聯(lián),不乏真知灼見。許多年后,樹輪學(xué)家劉禹等人用祁連山圓柏建立跨度為2500年的樹輪年表,發(fā)現(xiàn)中國歷史進(jìn)程中,大部分朝代衰亡和動(dòng)亂年代,均與該溫度序列中的低溫時(shí)期相吻合。
除“宇地磁耦合”假說可能由于太過“科幻”,似未引發(fā)討論外,當(dāng)年湯先生的研究領(lǐng)域或被持續(xù)關(guān)注,或已進(jìn)入更深層面研究。涉及青藏隆升效應(yīng)與北半球冰期成因觀點(diǎn)方面,許多年后,有人做了一份長時(shí)間、大空間的對(duì)照?qǐng)D表:“青藏高原新生代隆起過程與全球構(gòu)造、氣候的耦合關(guān)系”,整合中外幾代科學(xué)家古環(huán)境研究成果,包括對(duì)照深海沉積、黃土及南極冰芯三大標(biāo)準(zhǔn)柱,結(jié)合青藏研究最新進(jìn)展,以高原隆升各時(shí)段去對(duì)應(yīng)新生代數(shù)千萬年以來的氣候變化,發(fā)表在《青藏高原隆升與環(huán)境效應(yīng)》,其結(jié)果,呈現(xiàn)一條大致耦合的因果鏈——
兩塊大陸碰撞前后幾千萬年里,青藏地區(qū)初成而未高聳的時(shí)候,地球整體處于溫暖期,其中著名的始新世大暖期高溫時(shí)段可謂登峰造極,之后永未再現(xiàn)。新生代首次快速降溫大約發(fā)生在3600萬年前,所完成的從溫室向冰室的轉(zhuǎn)變過程,正好對(duì)應(yīng)高原3800萬~3000萬年間隆升峰值的“岡底斯運(yùn)動(dòng)”。第二次大規(guī)模降溫始于1500萬年前,即“中中新世降溫事件”,對(duì)應(yīng)2100萬~1800萬年間“喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)”,高原南部、中部隨之隆起而為高原。至670萬~500萬年前,全球氣溫再度下跌,即“中新世末事件”,似可對(duì)應(yīng)高原800萬年前開始的隆升。此番降溫,致使西南極冰蓋形成,海平面降低,氣候趨于干旱,地中海鹽度危機(jī)正當(dāng)其時(shí),亞洲內(nèi)陸干旱化加劇。最近一輪大幅度快速降溫發(fā)生在300萬~250萬年前,地質(zhì)第四紀(jì)即冰川紀(jì),高原如何加速隆升、北半球如何進(jìn)入冰期,我們已經(jīng)略有所知了。
據(jù)此是否可以說,構(gòu)造上升是新生代氣候變化的重要強(qiáng)迫因子了呢?中外許多學(xué)者的確是這么判斷的,起碼是可以討論的。影響大氣環(huán)流和氣候變化的機(jī)制復(fù)雜,來自多方聯(lián)動(dòng),共同作用的結(jié)果。然而還是那句話:全球變化研究如果不考慮青藏高原因素,就不足以得出合理的解釋。
因?yàn)橛辛饲嗖馗咴?,亞洲面貌改觀,首先造就了世界最高極,不意間影響到自然界眾多物種生存方式,于是我們才有可能看到本章開頭那幅動(dòng)人畫面——從繁殖地到越冬地,成千上萬的候鳥群進(jìn)行著長距離遷徙;因?yàn)橛辛松仙龤饬鳎靡詮南柴R拉雅山巔飛來飛去。
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