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第十一章 連接一條自然史之鏈 (2)
送交者: 一葉扁舟 2006年03月14日08:37:57 於 [史地人物] 發送悄悄話

  國內青藏研究中,天然剖面的工作一直在局地進行。進入攀登計劃,"晚新生代以來的環境變化"課題中,與冰芯、湖芯並列的還有天然連續地層剖面研究。這項研究旨在建立高原隆升過程,同時參與恢復古環境變化序列。天然剖面研究在黃河上游區、喜馬拉雅中段和中崑崙北坡同時進行。"八五"期間仍由老將率隊,三地分別為蘭州大學李吉均、南京大學王富葆、北京大學崔之久三位教授。

  千百萬年來,在高原隆起的過程中,河流鍥而不捨地切穿盆地,暴露出過往地質年代的地層,這就是天然剖面。因為天然剖面具有觀察方便、採樣容易,且可進行橫向對比,並可與地貌、構造等相結合進行綜合研究的諸多方便條件,所以它歷來是研究地質地貌和恢復古環境的重要方法。唯一的問題是需要仔細查找到未經構造變動和未經風化侵蝕的、時間跨度長、連續性好的出露點。由於這項工作並非從零開始,三位老將經驗積累何其豐厚,尚未出馬,就已勝券在握。

  崔之久的天然剖面地段,位居青藏腹地,高原向柴達木盆地過渡帶的中崑崙--崑崙山埡口地區,青藏公路自這一地區南北通過。崔之久與崑崙這一帶結緣在七十年代中期,為研究解決青藏鐵路建設中的凍土問題,曾在此一住三年。那段時間裡,崔之久開創了一門新學問:冰緣地貌研究。所謂冰緣地貌,就是凍土在地表顯現出的特徵。地下有沒有凍土,別人要打個鑽看看,崔之久不用打鑽,憑肉眼就見分曉。後來他還與加拿大卡爾加里大學合作考察過這一地區的冰緣地貌,八五"攀登"項目進展的幾年中,又與日本北海道大學合作,繼續這一地區考察,中崑崙一帶被崔之久走成輕車熟路,看得爛熟於心。這一回做天然剖面,又把帳篷扎在了二十年前的舊址上。這多多少少反映了年紀大些的人一種懷舊心理吧。今非昔比,當年登上西崑崙主峰慕士塔格7600米峰頂,是崔之久永遠的高度紀錄。這一次重返崑崙,發現自己只有5000米的能力了。只好坐陣大本營,指導自己的碩士生、博士生、博士後一個梯隊,去攀登高峰。

  崔之久把幾處沉積相地層組排列起500萬年以來迄今為止的中崑崙地區演化序列。這正是本次強烈隆升前後的重要時期。天然剖面的連續記錄顯示了隆升過程的間歇特點,構造事件與氣候事件同步,漸變與突變交替,隆升與夷平相間。出露在青藏公路原六十二道班附近埡口盆地一套厚近700米的完整剖面,由下而上展示了直到70萬年前,此地由低而高、環境由熱而涼的漸變過程,其間不時有紅色古土壤層和孢粉組合出現,既說明此時沉積中斷,這一沉積層因抬升轉而為剝蝕層,又說明此時異常暖濕、海拔不過1500米的"半高原"環境氣候特徵。"崑崙-黃河運動"序幕發生在110萬年到70萬年之間,這是一個間歇式緩慢抬升漸變過程;主幕驟然突現在70萬年到65萬年之間,這在地質史上只是瞬間之事,其高度和環境迅速接近現代水平,本次構造事件也使整個青藏高原完成了更新世絕大部分的上升量,大部山地首次進入冰凍圈。這次事件的發生如此之突然,之重要,崔之久意欲將其命名為"昆埡運動"。徵求了李吉均意見,李認為,考慮到此次運動與他早先命名的描述黃河發育的"黃河運動"基本同步,實為同一運動在不同地區之反映,建議統稱為"崑崙-黃河運動"。

  就是在尋找理想天然剖面的過程中,崔之久發現了這一地區幾處新舊石器點,並進行了地層發掘,可以算是意外收穫。

  與崔之久的中崑崙天然剖面遙相對應,從1991年到1993年,王富葆在珠穆朗瑪峰地區的吉隆、定日一帶連續三年做野外工作。自從1958年他挑着兩箱銀元到定日,找宗本(縣長)為登山科考隊聯繫修路開始,30多年間他到過珠峰一帶總計有十幾次了,這一帶是他的"根據地",正像崔之久之於崑崙那樣,王富葆也把珠峰一帶走成輕車熟路,自得爛熟於心,自稱"閉着眼睛也能說出身在何處"。年過60歲的人,帶着幾位年輕的博士生,翻山越嶺找剖面採樣品。年輕人眼見敬愛的老師多麼安詳地享受野外生活,見他只要遇到野韭菜,總是拔起來就吃;見他上山時走得不算快呀,但晃晃悠悠就超前了,學生們佩服他"持續發展能力強"。在吉隆的一條山溝里,王富葆正在彎着腰採樣,忽然上方一塊比房子還大的石頭滾落,王富葆閃避及時,大石只壓到了鞋尖處,於是學生們又佩服老師的機警靈活。年輕人還恭維他有"特異功能":在加措拉地方,車陷進河裡弄不出來,兩位年輕人步行回縣裡求援,到晚上九點還沒回來。王富葆觀測了一天的水位,認為水勢穩定,車不會被沖走,心想我也回去吧。荒山野地里根本沒有路,走了差不多一夜,居然走回來了。這就是學生們恭維他的原因。那晚的夜路上,為提防與狼遭遇,起初口袋裡塞滿了石頭。走累了,就把石頭一塊一塊丟掉,最後連手中的兩塊石頭也給精簡了。到縣城招待所門前,看看天色尚早,不便打攪別人,就抱着一隻大黑狗取暖靜待日出。

  這一次在吉隆-臥馬盆地,也就是計宏祥他們在1975年發掘三趾馬化石群的地方,王富葆他們採集到與臨夏、與中崑崙剖面有所不同的另一類典型剖面。這個盆地的沉積始於700萬年前,迄於160萬年前。最早的底部段含有腕足類、介形蟲等化石,三趾馬生活時代為600萬年前後,有孢粉顯示其時氣候暖而偏干。古地磁顯示距今四、五百萬年時為吉爾伯特負極性世;再往上的200萬年則為另一正負極性世的過渡階段。臥馬盆地沉積的結束乃是喜馬拉雅山強烈隆升的後果之一,另一後果體現在沉積結束後出現的吉隆河六級階地--地勢上升,河流切割。

  現在該談到蘭州大學那一支了。李吉均院士20年間帶出了近30位博士和碩士,這一次臨夏盆地天然剖面的研究,就為他培養了5名博士生;現在他的博士們也都帶起了博士生,他的學生呈幾何級增長。正因有了這一群,蘭州大學地理系成為當代中國高校最為興旺的一景。李吉均本是四川人,南京大學地理系畢業後就去了蘭州大學,繼續學業並從此就教於蘭大。大西北的風沙早已把他塑造為西北大漢,他的命運也早已繫於再造一個大西北的藍圖之中。作為青藏研究事業中的一支勁旅,李吉均和他的學生們是性格鮮明的一群。"敲死它!"--每當面對一個研究對象,李吉均既心愛它,又需要像面對一個堡壘那樣攻克它,就會斬釘截鐵地這樣說。他的學生們立即隨聲附和:"敲死它!"。近乎粗魯的表達方式中顯示着決心和信心,那是一步到位,是精益求精,是爭取其後別人無法重複、只能另闢蹊徑的一種獨享"專利"。被他所命名的臨夏群,在青藏高原東北邊緣的臨夏盆地,由起始於3000萬年前、結束於360萬年前東鄉毛溝剖面、1500萬年-180萬年的王家山剖面,以及相鄰的東山頂剖面360萬年-170萬年左右的早更新世湖相地層相互重新續接,加上160萬年以來的黃土沉積記錄。由此,中國就擁有了青藏高原東北部3000萬年來連續而完整的一部演化史。

  說起臨夏剖面的發現和採樣過程,既是下了蠻勁,也充滿戲劇性。本來一開始就掌握了王家山的地質資料,那是多年前由甘肅省區域調查大隊做過的工作。1993年年初,李吉均院士帶領一個小組:他的學生方小敏等,還有他的夫人、也是同事的朱俊傑老師一車人,前往王家山踏勘。歸途中,李吉均說,走老路沒意思,改道吧。於是就走了東鄉。在毛溝的山道上停下車,大家下來方便--正可謂"踏破鐵鞋無覓處,得來全不費功夫",待到你走遍萬水千山後,奇蹟就會呈現你面前。就在停車方便這一刻,一個經典剖面被發現:李吉均一眼望到的不是山塬深谷,岩石峭壁,而是重重疊疊的層理,上上下下足有四、五百米的良好的天然剖面!隨着李老師的指點,大家也都看到了,躲在車裡的朱俊傑老師也下了車,一起興奮地議論着。"敲死它!"李吉均說;"敲死它!"大家跟着說。

  這一敲真就下了蠻勁。從山頂到山底挖一條深為1米的探槽;慣常的厚層剖面古地磁採樣間隔3-4米即可,李吉均則要求0.5米-1米的間距;而化學樣品僅隔10公分。這一敲就是整整一年,從年初到年底。本來用不了那麼久的時間,只是東山頂所採集樣品,室內工作發現磁極全部為正極,就是說,同一地層像披一件斗篷那樣覆蓋下來。冰天雪地的11月里,方小敏帶人再上東山頂,挖了兩個30米的深井,方才遂願而歸。

 

  這一年敲出的如果不是世界上最棒的,至少為亞洲陸地剖面之最:它比著名的西瓦利克群還早出1000多萬年;它提供了中國最完整的新生代模式地層序列;提供了陸地環境氣候變化最長、最連續、千年-萬年尺度高分辨率氣候變化曲線;第一次提供了北方植物最連續的長期演化史,獲得以絕對年齡控制的3000萬年以來的孢粉譜;第一次提供了至少青藏高原東北部3000萬年以來的隆起數據,360萬年以來的"青藏運動"由此命名......

  1993年,是八五攀登計劃青藏項目開局第一年,天然剖面旗開得勝,首席科學家孫鴻烈院士深表滿意。不僅國內學術界給予高度評價,在國際學術界也有相當的影響。1998年7月間,在蘭州召開國際第四紀聯合會古土壤委員會學術會議,有18個國家、38位外國專家出席,其中一位被譽為"全球變化里程碑人物"的美國科學家奧普達克,專為臨夏群而來,被臨夏群吸引而來。他感嘆說,這是他一生中所看到的最漂亮的陸地上的磁性剖面。此前兩年,還有一位著名的科學家,北太平洋深海鑽探負責人大衛.瑞來此考察,撰文稱讚臨夏天然剖面所揭示的高原隆升信息為"來自青藏北部的第一個聲音"。

  自然萬物都有各自的軌跡,各自的發生演化都有跡可循。古土壤忠實記錄着眾多信息,就讓後來的有心人去閱讀破譯。方小敏把高原周圍的黃土作了比較,發現以崑崙山-布青山-阿尼瑪卿山-秦嶺為界,以北為來自亞洲內陸乾旱地區的熱黃土,以南的冷黃土則來自青藏高原自身;施雅風先生綜合多方資料,認為青藏高原進入冰凍圈的時間為80萬年前,委託方小敏在古土壤中尋找證據。方小敏就從采自甘孜的冷黃土中找到了冰川遺蹟石英顆粒,證實進入冰凍圈的時間不遲於80萬年前,亞洲大氣環流在此時產生重大轉型;古土壤中還提示了亞洲季風演化過程,晚近到末次間冰期季風演化的突發性與不穩定性,提示了中國西部晚更新世氣候異常與變幹事件,總之有關氣候與環境演變的軌跡全都被連續堆積的土壤一一記錄在案。

  恢復過去環境變化的手段,除了冰芯、湖芯、天然剖面之外,還有古溶岩、夷平面的研究。

  幾千萬年的時間裡,青藏高原並非一直在上升,那樣的話,它早已就高達上萬米了;又或者說, 者易折,當地殼岩石圈不能承受之高之重時,它早已倒塌了吧。從現象上看來,幾千萬年間青藏高原大約歷經三次隆升、兩次夷平。所謂夷平,相當於下降,是指內部作用停止,它處於穩定平靜狀態;作用於它的,只剩下了風雨和陽光,還有嚴寒與冰凍。風化沖刷和剝蝕,使得高原高度一點一點地降低。至今夷平面還隨處可見,相對平坦的藏北高原就是一個巨大顯示。其實夷平作用乃是常數,即使在隆升過程中也在夷平,只不過收支過於不均衡罷了。就近的例子可見祁連山西側,通往敦煌的公路南側,但見山貌奇特,仍具犬牙交錯的嶙峋狀,卻微型如盆景,如沙盤。那便是剝蝕殘山,夷平過程的現在進行時。

  風與水帶走的物質充填在高原內外的低地湖盆,或隨水流入孟加拉灣。西方學者在孟加拉灣鑽探中發現了上萬米巨厚沉積,認為是從喜馬拉雅、從青藏高原搬運而來。研究者說,那是需要把青藏高原削掉幾百上千米才會填滿孟加拉灣大洋扇的呵。不僅孟加拉灣,青藏高原四周、西緣南緣印度、尼泊爾、巴基斯坦沿線直至阿拉伯海都堆滿了這類沉積。很久以來,西方各國的專家們川流不息地竟相前來,進行發掘和研究,國外對於喜馬拉雅外圍的研究曾一度領先於中國,現在則與國內青藏腹地的研究齊頭並進。八五"攀登"期間,結合課題研究需要,由李吉均院士率隊走出國界,橫貫喜馬拉雅和喀喇崑崙進行野外考察。1994年與巴基斯坦合作,從伊斯蘭堡南行,橫穿波特瓦爾高原,沿喜馬拉雅南麓著名的西瓦利克群分布的典型地區一路考察,走過與黃河同時發育的的傑盧姆河谷,發現印度河流域的古冰川曾延伸到海拔1000米谷地的遺蹟。第二年應國際山地綜合發展中心邀請,李吉均再度率隊對尼泊爾中部喜馬拉雅南坡地貌、沉積,對貫通南亞的西瓦利克群進行考察。兩次考察活動是有益的補充,對於青藏高原面貌和演化歷史有了全方位的了解。

  還有對於黃河發育和演化史的考察研究,也為高原隆起提供了佐證。這條中華民族的母親河,浩浩蕩蕩流貫整個中國,5000多公里向東流入海洋。它的發生發展與青藏高原的構造運動息息相關。青藏運動早期所造就的一系列斷陷盆地使古湖發育,為黃河水系的構成奠定了基礎;伴隨着青藏高原的隆起過程,斷陷盆地抬升,古湖紛紛消失,從前各自為政的內流水系和湖泊開始連通貫注,並不斷向上方溯源侵蝕,170萬年前正當青藏運動C幕階段,黃河向上通過蘭州,現代水系格局出現;不僅黃河,長江也與此同時形成泱泱大川,源頭已上登上青藏高原。直到120萬年前,黃河源還在祁連山,以湟水和大通河為源。這之後又是一次重要改變:"崑崙-黃河運動",黃河切開三門峽東流入海。繼續溯源向上,將循化-化隆盆地納入,15萬年前的"共和運動"中,切開了龍羊峽,兼併原共和水系;僅僅一兩萬年前,方才切穿若爾蓋古湖,把源頭伸向現代黃河源--鄂陵湖和扎陵湖。

  對於流經蘭州的黃河的關注,是李吉均和他的學生們從事了多年的課題。十多年前,當潘保田還在讀碩士時就一上再上黃河源。站在瑪多"黃河第一橋"上,凝神於橋下流水,哦,黃河之水天上來,源頭之水如此之小呵。年輕人很不莊重地說,還沒一泡尿大呢!一路看過去,看沿途不斷有各路或大或小水流注入,有阿尼瑪卿等雪山冰川之水注入,黃河漸就豐沛。從地理學角度劃分,蘭州為黃河上游-中游的分界處。而上游地區對於黃河多麼重要,上游之水多麼清澈:它提供給黃河60%-70%的少含泥沙的水量;而中游黃土高原為它提供其餘水量的同時,也泥沙俱下,黃河80%-90%的泥沙來自黃土高原  ......

  黃河,是大自然給予中華民族炎黃子孫的生命與文化之水。對於黃河形成的研究既是青藏研究中的學術問題,同時也為治理黃河提供基礎資料--可是為什麼需要"治理"我們的母親河呢?黃河渾濁,黃河斷流,本不是黃河之過。

  綜合天然剖面的自然記錄和同時進行的夷平面、古岩溶、水系發育、高原外圍相關沉積和環境演變資料,以及冰芯、湖芯分析,李吉均確認了青藏高原自第三紀末期360萬年以來所經歷的三期強烈上升,並分別為之命名:第一期為"青藏運動"--360萬年至160萬年,在240萬年前後高原平均高度達到2000米左右;第二期為"崑崙-黃河運動"--110萬年至60萬年,在80萬年前後平均高度達到3000米;第三期為"共和運動",15萬年左右開始至今,高度迅速上升為4500-5000米,至今仍在強烈整體隆升過程中。上升速度達每年1厘米。

  與高度相關的是,距今240萬年時的2000米,誘發東亞季風始現;距今80萬年,高原主體進入冰凍圈,第四紀最大冰期出現,導致北半球氣候再次轉型;15萬年以來的共和運動使高原又一次上升的直接後果,是北半球冬季風強盛而夏季風減弱,這一顯見的氣候轉型一直持續到我們今天看到的樣子。

  那麼,360萬年前的青藏經歷又是怎樣的呢?

  研究非洲的德國科學家早在六十年代就指出,北非大範圍變干、撒哈拉大沙漠的出現與青藏高原有關;美籍日本學者真鍋淑郎於七十年代建立的關於青藏高原亞洲季風的數值模擬為青藏高原研究注入了新的活力;八十年代末美國學者拉迪曼則提出了青藏高原隆起是新生代全球進入冰期的主要原因,從而把這一研究推向了高潮--人們普遍意識到,全球變化的研究如果不考慮青藏高原隆起就不足以提出合理的解釋。在這一國際背景下,九十年代國內青藏高原研究呈現出前所未有的輝煌。是瞎子摸象階段,換言之,也是學術界思想活躍的春秋戰國時代。學科交叉融合,中外交流合作,各研究領域群雄竟起,各種理論和假說爭相發言,新的重大理論突破正在醞釀之中。就環境變化研究這一領域來說,上至高原季風、大氣環流,下至地表地下,冰雪凍土,近有黃土堆積,遠有全球系統格局改變,種種信息如向心水系匯流,如江河歸海,在李吉均院士那裡得以梳理成篇。雖然有關4000萬年以來青藏高原歷次隆起的原因尚待查明,那與地球動力機制有關;即使歷次隆起的時間、幅度和形式也有待進一步研究,但李吉均院士已可向我們提供了一個框架,一個寫意的過往遠景--

  自印度板塊與歐亞板塊碰撞連接合為一體之後,在地質年代的早第三紀時,大約四、五千萬年以前,地球上的海陸分布已為現代格局,那時全球氣候暖和,地殼相對穩定。此前此後的青藏地區環境氣候我們已從恐龍化石、三趾馬化石的發掘中得知,它與世界其它地區沒有多大差別。

  青藏高原自第三紀以來的地質史中,歷經三次隆升、兩次夷平。最初一次大約起始於4000萬年前,逐漸隆起到3000萬年時上升為2000米左右,當它不再隆起時一度被剝蝕降低;2000萬年前的第二次上升,造就了喜馬拉雅山脈,並一直持續到距今1500萬年前;但接着被侵蝕下降,於距今300萬年到400萬年間,形成一個個不過千米的平原。青藏高原自360萬年前整體強烈上升,並延至現在,此間累計上升3000-3500米--持續至今的隆升何時結束尚不得到而知,但有一點是可以肯定的,那就是總有一天隆起會停止,又一次進入緩慢的夷平降低時期。

  經過一個漸變過程,最後一次的隆起對於地球和人類來說都是至關重要的,或許是決定性的。它直接地改變了中國的自然地理格局,形成了高亞洲;並使世界環境發生了相應變化。對中國而言,此前自然面貌簡單,只是由於緯度的原因,有南北方冷熱差異。而今卻分為東部季風區,西北乾旱區,高原高寒區。沒有青藏高原,中國西部就不至於如此乾旱,中國東部也不會如此濕潤,相反,長江中下游和華南地區就會出現像北非和阿拉伯半島那樣的沙漠氣候。正是由於青藏地區的本次空前隆起,誘發和強化了南亞的季風環流,為那一地區帶去了豐沛的降水;當喜馬拉雅成為阻擋印度洋季風的屏障,勢必導致中國西北部進一步變干,而在冬季亞洲北部形成了強大的西伯利亞-蒙古高壓,黃土高原的形成與冬季風的出現就有了密切相關。高原隆起對於全球的影響至少在於,它極大地改變了亞洲大氣環流的形勢,導致了地球上最強大季風系統的發生,並且因為高亞洲上空形成的青藏高壓,其南側的熱帶東風急流,從西太平洋暖池上升而在阿拉伯半島和撒哈拉與當地的副熱帶高壓相疊加,形成強大下沉氣流,變熱膨脹,氣流下沉之地必是乾旱地帶無疑--青藏高原的隆起給東亞和南亞帶來了好處,使之溫和濕潤,五穀豐登;也給中國西北部、阿拉伯半島和北非帶來了壞處,那裡氣候更加乾燥炎熱;同屬一個緯度而天壤有別,不免讓人感覺所居非地。

  以李吉均院士為代表的中國學者所建立的高原隆升-夷平框架,關於晚第三紀以來強烈隆升的觀點,曾一度被國際學術界所接受,並被寫進美國出版的地質教科書中。但在九十年代以來,不少國外學者相繼對這一觀點提出了挑戰,認為青藏高原早在800萬年、甚至早在1400萬年前就已達到現在的高度。爭論與挑戰無疑也是動力,應戰者將會以更出色的工作來說明自己,正如劉東生先生所說的那樣,激烈爭論是產生科學思想的前奏。高原隆起研究可望在近期給出隆起時間和方式、是局部隆起還是整體隆起的答案;但對於青藏高原演變與全球變化之間的關係,究竟是源是匯、孰因孰果,看來還是一個需要長期進行的課題,是一個遠期目標。--源:釋放、作用、影響;匯:吸收、接受、響應。

  這只是爭論的焦點之一,在青藏研究眾領域,所討論的問題多多。難怪施雅風先生說,現在正處於"瞎子摸象"階段;施老先生又說,隨着研究的深入,未知的比已知的要多得多。

這情形正像有人以行星舉例說,知識就像空間中的球體,未知就像空間,我們學到的越多(即球越大),我們接觸到的未知就越多(行星的表面與空間的接觸面)--隨着知識的相對增加,絕對增加的無知只會更多。

  第三紀末期以來青藏高原整體隆升的時間階段和幅度形式看來大致明晰,我們得知自己正置身這一偉大事件中;此前那兩次隆升並間有兩次夷平,看來也有了大致說法。未來的青藏研究中,這一課題所要解決的科學問題,就是要對這一框架細加描繪。具體到何時、如何發生着怎樣的改變,每一次隆升或夷平的起迄時間,隆升最高達到多少米,在多大範圍內產生多大程度的影響,給出數據並精細描繪--可想而知這項研究的艱巨。我們饒有興致地等待着答案,任何足以影響到我們地球家園的因素,我們都渴望了解。

  青藏高原研究進入第二期的一大特徵是對於抽象思維的倡導。一些手段既是工作方法,更屬於思想方法的範疇,例如數值模擬的建立。以數據圖示說明思想,以多元方程演算規律,在這方面國外有一個成功的例證。

  青藏高原隆升到一定高度對於亞洲氣候的影響,早在1974年,美籍日本學者真鍋淑郎就進行了模擬實驗,建立了數值模型。這一模型提供了極有意義的指示:青藏高原存在及高度如何,對於亞洲氣候的影響又是怎樣。他第一次提出因為有了青藏高原,從而產生了亞洲季風,深刻地影響了亞洲的面貌。這一理論為高原隆升理論注入了新的活力,從而獲得了普遍的贊同,成為經典。

  如果說,對於高原隆起與環境變化的研究是為建立過去全球變化序列的話,那麼,還有一批人所承擔的一個課題,則依據過去和現在指向對於未來的預測。

  環境變化與氣候變遷緊密相連。"攀登"計劃的第三課題即為"青藏高原近代氣候變化及其對東亞和全球的影響與響應"。這一課題主要由中科院蘭州高原大氣物理所承擔。這是對於區域的和全球的變化尋找因果鍵的工作,是掌握現象、探求規律、最終預報未來的工作。

  中科院設在蘭州的這個高原大氣物理所里,有個高原氣候研究中心。如今年青的劉曉東博士擔任負責人;他同時負責的還有九五"攀登"計劃六課題之一的這一課題;此前這一課題的主持人是湯懋蒼教授。長期的野外觀測與理論研究並行,他們已在高原季風等研究領域做出了突出貢獻。日本同行前來尋求合作亞洲季風實驗項目,在中國四個典型地區泰山、內蒙、青藏、淮河設立實驗區。氣候也是一種資源,也有開發利用之必需。雖然並不像氣象預報那樣直接服務於生產生活,但它含有應用基礎研究成分,對於氣候趨勢的預測,可以為經濟建設提供決策依據:因為氣候變化直接影響到整個生態系統變化。例如,氣溫每提高一度,作物生長上限便可北移一個緯度帶,110公里。那時,對於農業生產的布局將需重新考慮。

  當然這樣的舉例顯然不足以說明這一課題的份量。古氣候與古環境密切相關,在李吉均院士所描述的幾千萬年以來的演化史中,我們已看到高原季風的研究成果;根據已觀察到的事實,這一課題已初步提出了青藏高原是亞洲季風的啟動區、中國氣候變化的預警區等理論。例如有關"預警區"的概念,就來自一個規律:無論變冷變暖,總是青藏高原先變,若干年後中國東部北部才變;尤其藏東南,在中央氣象天每天發布的天氣形勢圖上,以大峽谷為中心的那一帶總有情況顯示,那就是"之源"。依據每一變化周期的長短,國內其它地區跟着改變的時間也有所不同。未來的青藏研究中,這一課題是要給出具體答案的。

  這樣的舉例仍然遠不足以說明這一課題的份量。它的研究對象雖然是季風,是大氣圈,但大氣圈作為地球各圈層中最活躍的介質,實際上是涵括了各圈層之間的關係了的。尋找全球變化因果鍵的工作確實是一個艱難的科學命題。

  大氣物理研究看不見摸不着,只見研究者們忙於數字、計算和建立數值模型。且讓我們到達一個具體一些的地點,看一看他們所做的工作。

  穿越崑崙山,有個五道梁。五道梁的局地小氣候很不好,青藏線上的過路人總會說:到了五道梁,喊爹又叫娘。五道梁只有六月是好過的天氣,七月份變化無常,八月份就驟感寒冷。這兒的氣候在青藏北部有代表性。設在五道梁海拔4700米處的地面能量收支觀測站,在八五攀登青藏項目中應運而生,自1993年8月20日起至今,提供了青藏高原連續觀測的長期資料,為研究高原地區的能量收支特徵及其對氣候的影響提供了依據。這是有關大氣物理中太陽輻射、地表反射與長波輻射、土壤熱通量等等的觀測與研究。特別是在全球變暖的近些年,五道梁站所在的位置和所取得的相關量化數據,都令國際學術界所矚目,五道梁也因此聞名全球大氣物理學界。

  五道梁站由季國良教授負責。自從1979年參與了中科院與國家氣象局聯合組織的"青藏高原氣象科學實驗"項目登上青藏高原以來,二十年間一直關注着這片高地。第一次進藏就直奔阿里獅泉河,一住就是半年,進行了為時半年的熱源連續觀測;1982年和1983年,又在高原面上進行了為時一整年的冬季熱源考察,從而證實了藏北那曲以南全年為熱源,而以北,只在地表積雪面積較大、時間較長時才為冷源。這一點在五道梁的多年監測中得到了證實:如果地表積雪過多時間過長,使得地表反射率增大,以致抑制土壤向大氣的熱量釋放,就會造成地表加熱場較弱,甚至出現冷源。因此冬季地面積雪時間的長短是高原地面出現冷熱源的關鍵因素。

  土壤熱通量的觀測也表明了,五道梁春夏6個月時間熱量從地表進入土壤中,而秋冬的另6個月中熱量不但沒能進入土壤,相反土壤卻要向大氣釋放熱量。同時近年來隨着全球變暖,土壤中的熱量有逐年增大趨勢。較高的土壤熱通量對凍土退化起着促進和加速作用,這至少是全球變化在青藏高原的明顯體現,資料分析還表明,地面熱源的異常對於中國和亞洲的氣候具有較大影響。1994年冬季出現冷源的同時,附近青海地區的15個氣象站點所記錄的氣溫普遍下降了0.5度;而第二年夏季,五道梁站提示地面加熱場加強,使得青藏高壓加強;當加強了的青藏高壓與來自西太平洋的強高壓相遇,其結果是造成了華北、西北地區的大面積乾旱,長江中下游地區也在梅雨之後出現了伏旱。

  五道梁站37米高的鐵塔就聳立在青藏公路側畔,鐵塔上四個高度的氣溫和風速的自動測量儀、鐵塔下淺埋在地表下的熱通量儀器都在不舍晝夜地工作着,每小時提供近20個數據,每個月提供1.2萬個數據。每確認一個冷源或熱源需要五、六個月大約六、七萬個數據。就這樣兢兢業業計算了一輩子,這是一群率先實現了數字化生存的人。

  恢復一條高原演化史之鏈,尋找環境氣候變化的來龍去脈,未來誰是手握打開全球變化之門金鑰匙的人。

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