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魏科:给“喜马拉雅山炸个大口子”真能行?

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在高原中部区域开一个大口子,在口子内部南侧有降水增加,北侧降水减少。图片来自于陈红等(2001)

在高原中部区域开一个大口子所对应的大气低层(850hPa)风场变化,在口子内部南侧有向北的风矢量,在通道北侧有向南的风矢量。图片来自于陈红等(2001)

由于第一组数值试验讨论的是天气个例,有可能并不能反映“开口子”之后的长期气候影响,因此他们又做了第二组数值试验。这组数值试验的模拟时间比较长,包括了1998年整个6-7月份,比较而言第二组数值试验设想的“工程”更为合理一点,至少没有从孟加拉湾开始往北挖(毕竟这可是其他国家)。第二组试验假设从我国国境线开始往北挖,其中试验设计宽度为1000公里,把海拔4000米以上全部挖掉,挖到青藏高原北侧,长度约800公里。这工程量比上一组实验小了很多,仅仅只是苏伊士运河工程量的……70万倍而已,是三峡大坝开挖土石方量(1.5亿方)的500多万倍。

在打开这样一个通道之后,通道中部地区降水有所增加,月增幅约为50-200毫米。但是通道中心以外并无变化,尤其是通道入口和出口区域降水都减少了,高原北侧的西北地区降水几乎没有变化,新疆干旱的沙漠地区的降水并没有增加。打开通道之后,虽然有来自中南半岛的水汽顺通道向北输送,但是在高寒的高原地区,很快形成降水,并不能输送到西北区域。

西北区域受到整个青藏高原的影响,处于下沉的气流中,这种下沉气流并不利于形成降水。在打开通道之后,对下沉运动几乎没有影响,说明打开通道这样一种地形的“小”范围改变,并不能从根本上改变高原四周大环境的大气环流,塔里木盆地上空依然是明显的下沉气流。只要下沉气流存在,就难于形成降水。

3.天然的水汽通道——雅鲁藏布江大峡谷

喜马拉雅山脉虽然高耸入云,但却不是宏观地理上的分水岭。喜马拉雅山北侧的冈底斯山脉才是内陆水系和印度洋水系真正的分水岭,有数条河流从北向南穿越喜马拉雅山脉(马甲藏布-格尔纳利河、朋曲-阿润河、朗钦藏布-萨特莱杰河、雅鲁藏布江-布拉马普特拉河等),在山体中切割出一道道深邃的峡谷(普兰、樟木、陈塘、亚东等地)。这些河谷是喜马拉雅山脉上真实存在的一个个“大口子”,其中最著名的大口子即为雅鲁藏布江大峡谷,具体考察这些大口子的气候可以评估“开口子”的气候影响。

有数条河流从北向南穿越喜马拉雅山脉(马甲藏布-格尔纳利河、朋曲-阿润河、朗钦藏布-萨特累季河、雅鲁藏布江-布拉马普特拉河等),在山体中切割出一道道深邃的峡谷(普兰、樟木、陈塘、亚东等地)

从印度洋来的暖湿空气,在西南季风的推动下,尤其是当高原南侧发展强烈的天气过程时,沿着喜马拉雅山南麓游走向北推进,在一个个河谷的豁口处蜂拥而入,沿着河谷逆流而上。然而河谷蜿蜒曲折不断升高,水汽在河谷中遭遇一个个地形阻挡,反复抬升形成区域性降水,逐渐变干并失去前进的动能,因此这一个个的水汽通道可以造就沿河谷的区域性的绿洲和湿润的气候,却无法到达藏北地区。

以最大的河谷雅鲁藏布江大峡谷为例,雅鲁藏布江大峡谷是世界第一大峡谷,全长504.6千米,最深处6009米,平均深度2268米,这个大峡谷劈开喜马拉雅山,提供一个巨大的通道,使得来自印度洋的水汽可以源源不断向北输送水汽,使青藏高原东南部由此成为一片绿色世界。1985年和1987年,高登义等分别在《山地研究》《中国科学》上发表文章,指出沿着布拉马普特拉河—雅鲁藏布江河谷逆江而上的水汽输送是沿青藏高原向腹地输送水汽的最大通道。其输送水汽强度相当于夏季从长江南岸向北岸输送的水汽,这条水汽通道不仅改变了青藏高原东南部的自然环境,而且改变了藏民族的历史发展。

但即使是世界第一的大峡谷,其影响的范围也仅限藏东南的局部区域。降水沿着水汽输送带往北往西的衰减比较快,从南迦巴瓦峰南侧开始,往北和往西不到400公里,在经过崇山峻岭的层层脱水之后,降水量就迅速从4000多毫米降低到500毫米左右,而这距离西北还很遥远。

青藏高原四周向高原腹地水汽输送示意图,在雅鲁藏布江大拐弯处有向西北方向的强劲的水汽输送,但依然无法突破高原的崇山峻岭。图片来源高登义等(1985)

雄伟壮丽的雅鲁藏布大峡谷

沿雅鲁藏布大峡谷形成一条湿舌向西北伸展,图片来源高登义等(1985)

在《中国山地环境气象学》中,高登义专门讨论了把雅鲁藏布大峡谷进一步改造的气候影响。结论表明,即使把雅鲁藏布大峡谷扩大到100千米宽,并在大峡谷口附近的林芝到那曲之间改造斜坡,考虑到水汽在上升过程中的凝结降落以及气流的逐渐衰减,即使选用西南季风强劲的时段进行模拟计算,那曲地区的降水仅增加20%左右,不足以产生根本性的变化。

实际上制约雅鲁藏布江大峡谷水汽通道的水汽继续向北输送的要素里,与青藏高原地形相关的大尺度大气环流最为重要。即使改变地形使畅通的通道存在,也得有强劲的气流驱动才行。就像跑步比赛一样,不管赛道多好,运动员得力争上游往前冲才有成绩。而大尺度气流与青藏高原整体的地形密切相关,除非把青藏高原主体挖掉,否则大尺度环流并不会发生根本的变化。

所以,撼山易,撼动大气环流难!

4.想法很丰满,现实很骨感

喜马拉雅山脉不是一道墙,而是由群山组成的山脉,青藏高原也不是一个大平原,而是存在一道道的山脉和复杂的地形。来自南边印度洋的暖湿空气受到重重阻挡,在高原附近形成绕流,将水汽输送到我国东部地区。每一座山就是一个超级脱水机,即使有气流攀爬能力超强,也会在爬升过程经历多重脱水,最终成为干燥的空气,并不能将水汽带到内陆地区。

在自然面前,人们目前所能做的,是认识自然,遵循自然规律做事情,与自然和谐相处。任何大项目,先做科学评估,总没有坏处。

来源:中国科学院大气物理研究所

责任编辑: 李广松  来源:中科院之声 转载请注明作者、出处並保持完整。

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