給喜馬拉雅山脈開一個(gè)“大口子”？

策劃 本刊編輯部

撰文 魏科

供圖 陳少華 高登義 魏科 溫洲

喜馬拉雅山脈昂首天際。山脈南麓地區(qū)降水充沛，森林蒼翠,而山脈北麓多為高寒荒漠，氣候惡劣。重重山脈以北的我國(guó)西北地區(qū)，更是極端干旱的沙漠和戈壁地帶。如果給喜馬拉雅山脈開個(gè)“大口子”，能把暖濕氣流引入高原腹地和西北地區(qū)，讓西北變魚米之鄉(xiāng)嗎？

一山之隔，氣象迥異

喜馬拉雅山脈平均海拔達(dá)6000 米，是世界上最高大雄偉的山脈。從西端海拔8125 米的南迦峰到最東端海拔7782 米的南迦巴瓦峰，綿延2450 千米，南北寬200～350 千米。昂首天際的喜馬拉雅山脈形成了一道極難逾越的巨大天然屏障，甚至連水汽也難以越過，造就了山脈南北兩側(cè)迥然不同的氣候。

在喜馬拉雅山脈東部地區(qū)，山的南麓有世界最強(qiáng)的降雨中心，其中印度梅加拉亞邦的瑪塢西盧和乞拉朋齊年均降水量超過11000 毫米，約為我國(guó)年平均降水量的10 倍，乞拉朋齊還曾創(chuàng)下年降水量26000多毫米的世界紀(jì)錄，而山北的拉薩年降水量驟降到約450 毫米，兩地直線距離不足500 千米。在喜馬拉雅山脈西部地區(qū)，山南的新德里年降水量可達(dá)1500 毫米，而山北的阿里地區(qū)獅泉河鎮(zhèn)年降水量不足100 毫米，形成了寒冷干旱的高寒荒漠氣候，兩地直線距離不足500 千米。

色季拉山秋色。色季拉山位于西藏東南部的林芝市，雅魯藏布江中下游（陳少華 攝）

西藏阿里的高寒荒漠草地（溫洲 攝）

一山之隔，差別何其大。那么，能否給喜馬拉雅山開一個(gè)“大口子”，局部改變喜馬拉雅山的地形，打破這道天然屏障，將水汽引入我國(guó)內(nèi)陸，緩解藏北及我國(guó)西北等地區(qū)的干旱狀況呢？科學(xué)家確實(shí)進(jìn)行過相關(guān)研究。

天然的“大口子”

其實(shí)，喜馬拉雅山脈存在多個(gè)天然的“大口子”。在青藏高原有數(shù)條河流從北向南穿越喜馬拉雅山脈，比如馬甲藏布（孔雀河）—卡爾納利河、澎曲—阿龍河、朗欽藏布（象泉河）-薩特萊杰河、雅魯藏布江—布拉馬普特拉河等。它們經(jīng)千萬(wàn)年的沖刷，在山體中切割出一道道深邃的峽谷。來(lái)自印度洋的暖濕氣流通過這些峽谷逆流而上，給沿途帶來(lái)充沛的降水……科學(xué)家將它們稱為青藏高原的“天然水汽輸送通道”，其中最著名的就是雅魯藏布江大峽谷。

那么，通過考察這些“大口子”的水汽輸送情況，就可以評(píng)估“開口子”對(duì)氣候的影響和可行性。

雅魯藏布江下游水汽通道成為喜馬拉雅山脈南北生物交換的通道（示意圖）

世界第一大峽谷——雅魯藏布江大峽谷是青藏高原的“天然水汽輸送通道”（陳少華 攝）

巨大的高差和多樣的地貌，加之雅魯藏布江大峽谷輸送的水汽，讓林芝的植物多樣性極為豐富（陳少華 攝）

以最大的河谷雅魯藏布江大峽谷為例。雅魯藏布江大峽谷是世界第一大峽谷，全長(zhǎng)504.6 千米，最深處達(dá)6009 米，平均深度2268 米。浩浩蕩蕩的雅魯藏布江江水自西而來(lái)，在南迦巴瓦峰作馬蹄形大拐彎后，向南奔騰而去，劈開喜馬拉雅山的屏障，為來(lái)自印度洋的暖濕氣流提供了一個(gè)巨大的天然通道。

1980 年秋，中國(guó)科學(xué)院對(duì)三江（怒江、瀾滄江和金沙江）峽谷和橫斷山脈地區(qū)進(jìn)行綜合科學(xué)考察正式立項(xiàng)，考察隊(duì)長(zhǎng)為我國(guó)著名地質(zhì)學(xué)家劉東生先生，副隊(duì)長(zhǎng)為山地氣象學(xué)家高登義先生和地理學(xué)家楊逸疇先生。在這個(gè)科學(xué)考察隊(duì)研究的眾多項(xiàng)目里，就包括對(duì)雅魯藏布江下游水汽通道作用的研究。

該科學(xué)考察隊(duì)經(jīng)過1982～1985 年進(jìn)行的野外考察發(fā)現(xiàn)：沿著布拉馬普特拉河—雅魯藏布江河谷逆江而上的水汽輸送是向青藏高原腹地輸送水汽的最大通道，其中夏季水汽輸送最強(qiáng)，在布拉馬普特拉河區(qū)域，水汽輸送強(qiáng)度達(dá)到2 千克/厘米2/秒以上，到墨脫一帶達(dá)到1 千克/厘米2/秒，經(jīng)過大拐彎之后為0.5～0.75 千克/厘米2/秒，并沿著支流易貢藏布江向西北方向輸送。

這條水汽通道造就了青藏高原東南部的自然環(huán)境，使這里成為一片綠色世界。喜馬拉雅山以北主要是高寒草甸地貌景觀，而處于峽谷地帶的林芝則被稱為“西藏的江南”。巨大的高差和多樣的地貌，加之作為同緯度最大降水區(qū)的雅魯藏布大峽谷輸送的水汽，讓林芝的植物多樣性極為豐富。

20 世紀(jì)80 年代中國(guó)科學(xué)院雅魯藏布江下游水汽通道科考一瞥（圖片由高登義供圖）：

①雨季公路常常塌方，科考隊(duì)只能夠攀爬去觀測(cè)站

②易貢湖畔水汽通道觀測(cè)站

③建在易貢湖畔的水汽通道觀測(cè)站

④科考隊(duì)在易貢湖畔水汽通道觀測(cè)站觀測(cè)

⑤科考隊(duì)員在然烏湖畔觀測(cè)水汽通道時(shí)用午餐（1983）（左2 為高登義副隊(duì)長(zhǎng)）

山脈形成的巨型“脫水機(jī)”

即使是世界第一大峽谷的強(qiáng)大水汽輸送，其影響的范圍也僅限于藏東南的局部區(qū)域，而且集中于橫斷山系一帶。水汽在南北走向的河谷中逆流而上，沿途遭遇地形阻擋，反復(fù)抬升形成區(qū)域性降水，并在山谷兩岸形成眾多雪山。經(jīng)過崇山峻嶺的層層“脫水”之后，氣流逐漸變干并失去前進(jìn)的動(dòng)能，年降水量從南迦巴瓦峰南側(cè)的每年8000 多毫米，往北和往西不過400 千米，便迅速降低到每年500 毫米左右，而這里距離藏北和我國(guó)西北地區(qū)還很遙遠(yuǎn)。

因此，雖然喜馬拉雅山脈東部的多個(gè)水汽通道可以造就沿河谷區(qū)域的綠洲和濕潤(rùn)的氣候，卻無(wú)法到達(dá)藏北地區(qū)及更遠(yuǎn)。

大氣中水汽的分布受眾多因素的影響，其中最重要的影響因素為溫度。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，大氣溫度越高，能容納的水汽越多，反之，能容納的水汽越少。一般來(lái)講，每升高1 千米，大氣溫度降低約6℃，因此大氣中水汽含量隨高度增加而迅速減少，水汽主要存在于近地面3000 米以下。在4000 米以上，水汽含量將降低至地面附近的1/3 以下，再考慮到高層空氣密度低，海拔4000 米以上相同體積空氣中的水汽量只有平原地區(qū)的1/5 以下。

暖濕空氣在遇到高山時(shí)被迫爬升，氣溫開始降低，空氣中能包含的最大水汽量減少，多余的部分就成云致雨，在山頂空氣中水汽含量將大量減少。而來(lái)自印度洋的暖濕氣流即使越過了喜馬拉雅山脈，在其北部還有高大的岡底斯山脈、唐古拉山脈、巴顏喀拉山脈、昆侖山脈和阿爾金山脈。在翻越重重山脈之后，這些氣流將被徹底“脫水”，基本沒可能把水帶到我國(guó)西北地區(qū)。

水汽在南北走向的河谷中逆流而上，經(jīng)過崇山峻嶺的層層“脫水”之后，氣流逐漸變干并失去前進(jìn)的動(dòng)能，年降水量迅速降低（陳少華 攝）

三次數(shù)值模擬試驗(yàn)

我國(guó)兩位科學(xué)泰斗錢學(xué)森先生和錢偉長(zhǎng)先生曾經(jīng)關(guān)注到這一研究課題，并為此與氣象界泰斗葉篤正先生進(jìn)行了交流，討論人為改變地形地貌，引入印度洋水汽的可能性。最終，葉篤正先生將這一科研課題交給了高登義先生。高登義和研究生蹇詠霄完成了論文《雅魯藏布大峽谷地形變化與水汽通道作用研究》，其主要部分后來(lái)發(fā)表在高登義的專著《中國(guó)山地環(huán)境氣象學(xué)》（河南科學(xué)技術(shù)出版社，2005 年）中。

研究表明，即使把雅魯藏布大峽谷擴(kuò)大到100 千米寬，并將從大峽谷口到三江源地區(qū)的地形改變?yōu)楦谒斔偷男逼?，同時(shí)選取歷史上最強(qiáng)盛的西南季風(fēng)年做參照，來(lái)自印度洋的水汽也一樣會(huì)在沿途就凝結(jié)降落，根本到達(dá)不了三江源地區(qū)，更無(wú)法緩解我國(guó)西北地區(qū)的干旱狀況。因此，無(wú)論從氣象學(xué)還是從地形上看，把喜馬拉雅山脈“口子”擴(kuò)大這個(gè)設(shè)想都不具備可行性。

那么，如果“口子”開得更寬更深更長(zhǎng)會(huì)怎么樣？

為了進(jìn)一步評(píng)估這項(xiàng)工程可能的氣候影響，2000 年左右，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所曾慶存院士與趙思雄研究員，指導(dǎo)陳紅和孫建華做了兩組數(shù)值試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)的工程量之浩大令人咋舌。

在第一組數(shù)值試驗(yàn)里，研究人員假定在高原不同區(qū)域開一個(gè)寬約300 千米，長(zhǎng)4000 千米，深度直達(dá)海平面的“大口子”，規(guī)模是蘇伊士運(yùn)河寬度的1000 倍、長(zhǎng)度的20 多倍、深度的300 倍左右，工程量至少是100 萬(wàn)倍。工程位置分別設(shè)在高原東部（98°～101°E）、中 部（95 °～98 ° E）和 西 部（89°～92°E），模擬時(shí)段選取的是1998 年的5 個(gè)暴雨個(gè)例。結(jié)果表明，打開通道之后，在通道南端水汽自南向北輸送增加，降水量增多。但是在通道北端，自北向南輸入的干空氣也會(huì)增強(qiáng)，導(dǎo)致北端區(qū)域的降水減少，且未見西北區(qū)域水汽增加。更為重要的是，來(lái)自孟加拉灣向我國(guó)東部地區(qū)輸送的水汽量會(huì)減少，東南部地區(qū)降水將減少，而這將改變我國(guó)東南傳統(tǒng)的“魚米之鄉(xiāng)”的氣象條件。

中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所魯朗觀測(cè)站（高登義 攝）

數(shù)值模擬表明，給青藏高原開一個(gè)“大口子”后（圖中白色區(qū)域），“大口子”內(nèi)部降水增多，而“大口子”北側(cè)和南側(cè)的出、入口區(qū)域降水減少。位于高原北側(cè)的西北地區(qū)并未見明顯的降水變化（魏科 供圖）

第二組數(shù)值試驗(yàn)設(shè)想的工程更為“合理”一些，研究人員假設(shè)從喜馬拉雅山脈的我國(guó)國(guó)境線開始往北將海拔4000 米以上的山體全部挖掉，設(shè)計(jì)“口子”寬度為1000 千米，一直挖到青藏高原北側(cè)，長(zhǎng)度約800 千米。工程量比上一組實(shí)驗(yàn)小了很多，是蘇伊士運(yùn)河的70 萬(wàn)倍，但仍然是三峽大壩開挖土石方量（1.5 億立方米）的500 多萬(wàn)倍。模擬顯示，打開通道后，通道中部地區(qū)年降水有所增加，增幅約為50～200 毫米，但是通道中心及以外并無(wú)明顯變化，尤其是通道入口和出口區(qū)域降水都減少了。同時(shí)，雖然有來(lái)自中南半島的水汽順通道向北輸送，但是在高寒的高原地區(qū)，很快就會(huì)形成降水，水汽并不能輸送到西北區(qū)域，新疆的干旱沙漠地區(qū)的降水并沒有增加。

撼山易，撼大氣環(huán)流難

雅魯藏布江航拍圖（陳少華 攝）

在制約雅魯藏布江大峽谷水汽繼續(xù)向北輸送的要素里，與青藏高原地形相關(guān)的大尺度大氣環(huán)流最為重要。由于青藏高原的阻隔，對(duì)北半球中緯度地區(qū)氣候有決定性影響的西風(fēng)氣流在到達(dá)高原西側(cè)時(shí)，無(wú)法翻越高大的高原，被迫從高原南北兩側(cè)繞流通過，形成“北脊南槽”的環(huán)流，而這樣的大尺度環(huán)流對(duì)青藏高原及我國(guó)氣候有著極大的影響。因此，即使能局部改變地形，比如增加或者擴(kuò)大南北向的水汽通道，由于青藏高原主體的存在，南北的繞行大環(huán)流不會(huì)發(fā)生根本變化，氣流不會(huì)乖乖地順著“口子”往北走。

那么，如果把青藏高原整體挖掉呢？

這個(gè)想法聽起來(lái)有點(diǎn)瘋狂，挖出來(lái)的土石得在其他地方堆積出一個(gè)新的青藏高原來(lái)。還好，我們不需要真正動(dòng)工，這樣的想法可以在數(shù)值試驗(yàn)里驗(yàn)證。研究人員不僅可以根據(jù)設(shè)計(jì)調(diào)整高原的高度，還可以移動(dòng)位置、改變形狀等，從而來(lái)檢驗(yàn)氣候和環(huán)境的相應(yīng)變化。隨著超級(jí)計(jì)算機(jī)的發(fā)展和數(shù)值模式的成熟，2000 年之后，這樣的實(shí)驗(yàn)越來(lái)越多。

試驗(yàn)表明，如果把整個(gè)青藏高原挖掉，我國(guó)西北地區(qū)的降水雖然略有增加，但整體變化不大，依然為干旱和極端干旱地區(qū)，反倒是，如果沒有了青藏高原，我國(guó)東部地區(qū)東南季風(fēng)帶來(lái)的降水所能到達(dá)的范圍（尤其是在南北方向的擴(kuò)展）將大幅度減小，從華北到華南的降水量減少明顯。這些地區(qū)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集的富庶之地，是著名的“魚米之鄉(xiāng)”。實(shí)驗(yàn)表明，如果沒有青藏高原，這些地區(qū)的氣候條件會(huì)被完全破壞，“魚米之鄉(xiāng)”將可能不復(fù)存在，這種損失看起來(lái)遠(yuǎn)超增加西北降水得到的收益。

我國(guó)西北地區(qū)地處亞歐大陸的內(nèi)陸，距離四個(gè)大洋都很遙遠(yuǎn)，只要海陸分布不發(fā)生變化，能到達(dá)西北的水汽量就不會(huì)發(fā)生根本性的變化。任何方向的氣流到達(dá)西北地區(qū)的時(shí)候，已經(jīng)經(jīng)過了沿途山脈阻隔和天氣過程的影響，水汽在途中以降水的形式不斷消耗，到達(dá)西北的干空氣需要極強(qiáng)的天氣過程和極高的地形抬升，才能形成有限的降水。

此外，西部氣流的下沉運(yùn)動(dòng)還與北半球海陸分布有關(guān)。一般而言，在北半球的中緯度地區(qū)、亞洲東海岸和北美東海岸容易形成西風(fēng)帶中的槽區(qū)，槽區(qū)氣壓低，容易形成降雨；而亞洲內(nèi)陸和北美西海岸是脊區(qū)，脊區(qū)氣壓高，盛行下沉氣流，不利于形成降水。然而，要改變北半球的海陸分布，恐怕真是不可能完成的任務(wù)。

所以，撼山易，撼大氣環(huán)流難。尊重自然，在自然中尋求生存法則才是人類最好的選擇。