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第十一章 连接一条自然史之链 (2)
送交者: 一叶扁舟 2006年03月14日08:37:57 于 [史地人物] 发送悄悄话

  国内青藏研究中,天然剖面的工作一直在局地进行。进入攀登计划,"晚新生代以来的环境变化"课题中,与冰芯、湖芯并列的还有天然连续地层剖面研究。这项研究旨在建立高原隆升过程,同时参与恢复古环境变化序列。天然剖面研究在黄河上游区、喜马拉雅中段和中昆仑北坡同时进行。"八五"期间仍由老将率队,三地分别为兰州大学李吉均、南京大学王富葆、北京大学崔之久三位教授。

  千百万年来,在高原隆起的过程中,河流锲而不舍地切穿盆地,暴露出过往地质年代的地层,这就是天然剖面。因为天然剖面具有观察方便、采样容易,且可进行横向对比,并可与地貌、构造等相结合进行综合研究的诸多方便条件,所以它历来是研究地质地貌和恢复古环境的重要方法。唯一的问题是需要仔细查找到未经构造变动和未经风化侵蚀的、时间跨度长、连续性好的出露点。由于这项工作并非从零开始,三位老将经验积累何其丰厚,尚未出马,就已胜券在握。

  崔之久的天然剖面地段,位居青藏腹地,高原向柴达木盆地过渡带的中昆仑--昆仑山垭口地区,青藏公路自这一地区南北通过。崔之久与昆仑这一带结缘在七十年代中期,为研究解决青藏铁路建设中的冻土问题,曾在此一住三年。那段时间里,崔之久开创了一门新学问:冰缘地貌研究。所谓冰缘地貌,就是冻土在地表显现出的特征。地下有没有冻土,别人要打个钻看看,崔之久不用打钻,凭肉眼就见分晓。后来他还与加拿大卡尔加里大学合作考察过这一地区的冰缘地貌,八五"攀登"项目进展的几年中,又与日本北海道大学合作,继续这一地区考察,中昆仑一带被崔之久走成轻车熟路,看得烂熟于心。这一回做天然剖面,又把帐篷扎在了二十年前的旧址上。这多多少少反映了年纪大些的人一种怀旧心理吧。今非昔比,当年登上西昆仑主峰慕士塔格7600米峰顶,是崔之久永远的高度纪录。这一次重返昆仑,发现自己只有5000米的能力了。只好坐阵大本营,指导自己的硕士生、博士生、博士后一个梯队,去攀登高峰。

  崔之久把几处沉积相地层组排列起500万年以来迄今为止的中昆仑地区演化序列。这正是本次强烈隆升前后的重要时期。天然剖面的连续记录显示了隆升过程的间歇特点,构造事件与气候事件同步,渐变与突变交替,隆升与夷平相间。出露在青藏公路原六十二道班附近垭口盆地一套厚近700米的完整剖面,由下而上展示了直到70万年前,此地由低而高、环境由热而凉的渐变过程,其间不时有红色古土壤层和孢粉组合出现,既说明此时沉积中断,这一沉积层因抬升转而为剥蚀层,又说明此时异常暖湿、海拔不过1500米的"半高原"环境气候特征。"昆仑-黄河运动"序幕发生在110万年到70万年之间,这是一个间歇式缓慢抬升渐变过程;主幕骤然突现在70万年到65万年之间,这在地质史上只是瞬间之事,其高度和环境迅速接近现代水平,本次构造事件也使整个青藏高原完成了更新世绝大部分的上升量,大部山地首次进入冰冻圈。这次事件的发生如此之突然,之重要,崔之久意欲将其命名为"昆垭运动"。征求了李吉均意见,李认为,考虑到此次运动与他早先命名的描述黄河发育的"黄河运动"基本同步,实为同一运动在不同地区之反映,建议统称为"昆仑-黄河运动"。

  就是在寻找理想天然剖面的过程中,崔之久发现了这一地区几处新旧石器点,并进行了地层发掘,可以算是意外收获。

  与崔之久的中昆仑天然剖面遥相对应,从1991年到1993年,王富葆在珠穆朗玛峰地区的吉隆、定日一带连续三年做野外工作。自从1958年他挑着两箱银元到定日,找宗本(县长)为登山科考队联系修路开始,30多年间他到过珠峰一带总计有十几次了,这一带是他的"根据地",正像崔之久之于昆仑那样,王富葆也把珠峰一带走成轻车熟路,自得烂熟于心,自称"闭着眼睛也能说出身在何处"。年过60岁的人,带着几位年轻的博士生,翻山越岭找剖面采样品。年轻人眼见敬爱的老师多么安详地享受野外生活,见他只要遇到野韭菜,总是拔起来就吃;见他上山时走得不算快呀,但晃晃悠悠就超前了,学生们佩服他"持续发展能力强"。在吉隆的一条山沟里,王富葆正在弯着腰采样,忽然上方一块比房子还大的石头滚落,王富葆闪避及时,大石只压到了鞋尖处,于是学生们又佩服老师的机警灵活。年轻人还恭维他有"特异功能":在加措拉地方,车陷进河里弄不出来,两位年轻人步行回县里求援,到晚上九点还没回来。王富葆观测了一天的水位,认为水势稳定,车不会被冲走,心想我也回去吧。荒山野地里根本没有路,走了差不多一夜,居然走回来了。这就是学生们恭维他的原因。那晚的夜路上,为提防与狼遭遇,起初口袋里塞满了石头。走累了,就把石头一块一块丢掉,最后连手中的两块石头也给精简了。到县城招待所门前,看看天色尚早,不便打搅别人,就抱着一只大黑狗取暖静待日出。

  这一次在吉隆-卧马盆地,也就是计宏祥他们在1975年发掘三趾马化石群的地方,王富葆他们采集到与临夏、与中昆仑剖面有所不同的另一类典型剖面。这个盆地的沉积始于700万年前,迄于160万年前。最早的底部段含有腕足类、介形虫等化石,三趾马生活时代为600万年前后,有孢粉显示其时气候暖而偏干。古地磁显示距今四、五百万年时为吉尔伯特负极性世;再往上的200万年则为另一正负极性世的过渡阶段。卧马盆地沉积的结束乃是喜马拉雅山强烈隆升的后果之一,另一后果体现在沉积结束后出现的吉隆河六级阶地--地势上升,河流切割。

  现在该谈到兰州大学那一支了。李吉均院士20年间带出了近30位博士和硕士,这一次临夏盆地天然剖面的研究,就为他培养了5名博士生;现在他的博士们也都带起了博士生,他的学生呈几何级增长。正因有了这一群,兰州大学地理系成为当代中国高校最为兴旺的一景。李吉均本是四川人,南京大学地理系毕业后就去了兰州大学,继续学业并从此就教于兰大。大西北的风沙早已把他塑造为西北大汉,他的命运也早已系于再造一个大西北的蓝图之中。作为青藏研究事业中的一支劲旅,李吉均和他的学生们是性格鲜明的一群。"敲死它!"--每当面对一个研究对象,李吉均既心爱它,又需要像面对一个堡垒那样攻克它,就会斩钉截铁地这样说。他的学生们立即随声附和:"敲死它!"。近乎粗鲁的表达方式中显示着决心和信心,那是一步到位,是精益求精,是争取其后别人无法重复、只能另辟蹊径的一种独享"专利"。被他所命名的临夏群,在青藏高原东北边缘的临夏盆地,由起始于3000万年前、结束于360万年前东乡毛沟剖面、1500万年-180万年的王家山剖面,以及相邻的东山顶剖面360万年-170万年左右的早更新世湖相地层相互重新续接,加上160万年以来的黄土沉积记录。由此,中国就拥有了青藏高原东北部3000万年来连续而完整的一部演化史。

  说起临夏剖面的发现和采样过程,既是下了蛮劲,也充满戏剧性。本来一开始就掌握了王家山的地质资料,那是多年前由甘肃省区域调查大队做过的工作。1993年年初,李吉均院士带领一个小组:他的学生方小敏等,还有他的夫人、也是同事的朱俊杰老师一车人,前往王家山踏勘。归途中,李吉均说,走老路没意思,改道吧。于是就走了东乡。在毛沟的山道上停下车,大家下来方便--正可谓"踏破铁鞋无觅处,得来全不费功夫",待到你走遍万水千山后,奇迹就会呈现你面前。就在停车方便这一刻,一个经典剖面被发现:李吉均一眼望到的不是山塬深谷,岩石峭壁,而是重重叠叠的层理,上上下下足有四、五百米的良好的天然剖面!随着李老师的指点,大家也都看到了,躲在车里的朱俊杰老师也下了车,一起兴奋地议论着。"敲死它!"李吉均说;"敲死它!"大家跟着说。

  这一敲真就下了蛮劲。从山顶到山底挖一条深为1米的探槽;惯常的厚层剖面古地磁采样间隔3-4米即可,李吉均则要求0.5米-1米的间距;而化学样品仅隔10公分。这一敲就是整整一年,从年初到年底。本来用不了那么久的时间,只是东山顶所采集样品,室内工作发现磁极全部为正极,就是说,同一地层像披一件斗篷那样覆盖下来。冰天雪地的11月里,方小敏带人再上东山顶,挖了两个30米的深井,方才遂愿而归。

 

  这一年敲出的如果不是世界上最棒的,至少为亚洲陆地剖面之最:它比著名的西瓦利克群还早出1000多万年;它提供了中国最完整的新生代模式地层序列;提供了陆地环境气候变化最长、最连续、千年-万年尺度高分辨率气候变化曲线;第一次提供了北方植物最连续的长期演化史,获得以绝对年龄控制的3000万年以来的孢粉谱;第一次提供了至少青藏高原东北部3000万年以来的隆起数据,360万年以来的"青藏运动"由此命名......

  1993年,是八五攀登计划青藏项目开局第一年,天然剖面旗开得胜,首席科学家孙鸿烈院士深表满意。不仅国内学术界给予高度评价,在国际学术界也有相当的影响。1998年7月间,在兰州召开国际第四纪联合会古土壤委员会学术会议,有18个国家、38位外国专家出席,其中一位被誉为"全球变化里程碑人物"的美国科学家奥普达克,专为临夏群而来,被临夏群吸引而来。他感叹说,这是他一生中所看到的最漂亮的陆地上的磁性剖面。此前两年,还有一位著名的科学家,北太平洋深海钻探负责人大卫.瑞来此考察,撰文称赞临夏天然剖面所揭示的高原隆升信息为"来自青藏北部的第一个声音"。

  自然万物都有各自的轨迹,各自的发生演化都有迹可循。古土壤忠实记录着众多信息,就让后来的有心人去阅读破译。方小敏把高原周围的黄土作了比较,发现以昆仑山-布青山-阿尼玛卿山-秦岭为界,以北为来自亚洲内陆干旱地区的热黄土,以南的冷黄土则来自青藏高原自身;施雅风先生综合多方资料,认为青藏高原进入冰冻圈的时间为80万年前,委托方小敏在古土壤中寻找证据。方小敏就从采自甘孜的冷黄土中找到了冰川遗迹石英颗粒,证实进入冰冻圈的时间不迟于80万年前,亚洲大气环流在此时产生重大转型;古土壤中还提示了亚洲季风演化过程,晚近到末次间冰期季风演化的突发性与不稳定性,提示了中国西部晚更新世气候异常与变干事件,总之有关气候与环境演变的轨迹全都被连续堆积的土壤一一记录在案。

  恢复过去环境变化的手段,除了冰芯、湖芯、天然剖面之外,还有古溶岩、夷平面的研究。

  几千万年的时间里,青藏高原并非一直在上升,那样的话,它早已就高达上万米了;又或者说, 者易折,当地壳岩石圈不能承受之高之重时,它早已倒塌了吧。从现象上看来,几千万年间青藏高原大约历经三次隆升、两次夷平。所谓夷平,相当于下降,是指内部作用停止,它处于稳定平静状态;作用于它的,只剩下了风雨和阳光,还有严寒与冰冻。风化冲刷和剥蚀,使得高原高度一点一点地降低。至今夷平面还随处可见,相对平坦的藏北高原就是一个巨大显示。其实夷平作用乃是常数,即使在隆升过程中也在夷平,只不过收支过于不均衡罢了。就近的例子可见祁连山西侧,通往敦煌的公路南侧,但见山貌奇特,仍具犬牙交错的嶙峋状,却微型如盆景,如沙盘。那便是剥蚀残山,夷平过程的现在进行时。

  风与水带走的物质充填在高原内外的低地湖盆,或随水流入孟加拉湾。西方学者在孟加拉湾钻探中发现了上万米巨厚沉积,认为是从喜马拉雅、从青藏高原搬运而来。研究者说,那是需要把青藏高原削掉几百上千米才会填满孟加拉湾大洋扇的呵。不仅孟加拉湾,青藏高原四周、西缘南缘印度、尼泊尔、巴基斯坦沿线直至阿拉伯海都堆满了这类沉积。很久以来,西方各国的专家们川流不息地竟相前来,进行发掘和研究,国外对于喜马拉雅外围的研究曾一度领先于中国,现在则与国内青藏腹地的研究齐头并进。八五"攀登"期间,结合课题研究需要,由李吉均院士率队走出国界,横贯喜马拉雅和喀喇昆仑进行野外考察。1994年与巴基斯坦合作,从伊斯兰堡南行,横穿波特瓦尔高原,沿喜马拉雅南麓著名的西瓦利克群分布的典型地区一路考察,走过与黄河同时发育的的杰卢姆河谷,发现印度河流域的古冰川曾延伸到海拔1000米谷地的遗迹。第二年应国际山地综合发展中心邀请,李吉均再度率队对尼泊尔中部喜马拉雅南坡地貌、沉积,对贯通南亚的西瓦利克群进行考察。两次考察活动是有益的补充,对于青藏高原面貌和演化历史有了全方位的了解。

  还有对于黄河发育和演化史的考察研究,也为高原隆起提供了佐证。这条中华民族的母亲河,浩浩荡荡流贯整个中国,5000多公里向东流入海洋。它的发生发展与青藏高原的构造运动息息相关。青藏运动早期所造就的一系列断陷盆地使古湖发育,为黄河水系的构成奠定了基础;伴随着青藏高原的隆起过程,断陷盆地抬升,古湖纷纷消失,从前各自为政的内流水系和湖泊开始连通贯注,并不断向上方溯源侵蚀,170万年前正当青藏运动C幕阶段,黄河向上通过兰州,现代水系格局出现;不仅黄河,长江也与此同时形成泱泱大川,源头已上登上青藏高原。直到120万年前,黄河源还在祁连山,以湟水和大通河为源。这之后又是一次重要改变:"昆仑-黄河运动",黄河切开三门峡东流入海。继续溯源向上,将循化-化隆盆地纳入,15万年前的"共和运动"中,切开了龙羊峡,兼并原共和水系;仅仅一两万年前,方才切穿若尔盖古湖,把源头伸向现代黄河源--鄂陵湖和扎陵湖。

  对于流经兰州的黄河的关注,是李吉均和他的学生们从事了多年的课题。十多年前,当潘保田还在读硕士时就一上再上黄河源。站在玛多"黄河第一桥"上,凝神于桥下流水,哦,黄河之水天上来,源头之水如此之小呵。年轻人很不庄重地说,还没一泡尿大呢!一路看过去,看沿途不断有各路或大或小水流注入,有阿尼玛卿等雪山冰川之水注入,黄河渐就丰沛。从地理学角度划分,兰州为黄河上游-中游的分界处。而上游地区对于黄河多么重要,上游之水多么清澈:它提供给黄河60%-70%的少含泥沙的水量;而中游黄土高原为它提供其余水量的同时,也泥沙俱下,黄河80%-90%的泥沙来自黄土高原  ......

  黄河,是大自然给予中华民族炎黄子孙的生命与文化之水。对于黄河形成的研究既是青藏研究中的学术问题,同时也为治理黄河提供基础资料--可是为什么需要"治理"我们的母亲河呢?黄河浑浊,黄河断流,本不是黄河之过。

  综合天然剖面的自然记录和同时进行的夷平面、古岩溶、水系发育、高原外围相关沉积和环境演变资料,以及冰芯、湖芯分析,李吉均确认了青藏高原自第三纪末期360万年以来所经历的三期强烈上升,并分别为之命名:第一期为"青藏运动"--360万年至160万年,在240万年前后高原平均高度达到2000米左右;第二期为"昆仑-黄河运动"--110万年至60万年,在80万年前后平均高度达到3000米;第三期为"共和运动",15万年左右开始至今,高度迅速上升为4500-5000米,至今仍在强烈整体隆升过程中。上升速度达每年1厘米。

  与高度相关的是,距今240万年时的2000米,诱发东亚季风始现;距今80万年,高原主体进入冰冻圈,第四纪最大冰期出现,导致北半球气候再次转型;15万年以来的共和运动使高原又一次上升的直接后果,是北半球冬季风强盛而夏季风减弱,这一显见的气候转型一直持续到我们今天看到的样子。

  那么,360万年前的青藏经历又是怎样的呢?

  研究非洲的德国科学家早在六十年代就指出,北非大范围变干、撒哈拉大沙漠的出现与青藏高原有关;美籍日本学者真锅淑郎于七十年代建立的关于青藏高原亚洲季风的数值模拟为青藏高原研究注入了新的活力;八十年代末美国学者拉迪曼则提出了青藏高原隆起是新生代全球进入冰期的主要原因,从而把这一研究推向了高潮--人们普遍意识到,全球变化的研究如果不考虑青藏高原隆起就不足以提出合理的解释。在这一国际背景下,九十年代国内青藏高原研究呈现出前所未有的辉煌。是瞎子摸象阶段,换言之,也是学术界思想活跃的春秋战国时代。学科交叉融合,中外交流合作,各研究领域群雄竟起,各种理论和假说争相发言,新的重大理论突破正在酝酿之中。就环境变化研究这一领域来说,上至高原季风、大气环流,下至地表地下,冰雪冻土,近有黄土堆积,远有全球系统格局改变,种种信息如向心水系汇流,如江河归海,在李吉均院士那里得以梳理成篇。虽然有关4000万年以来青藏高原历次隆起的原因尚待查明,那与地球动力机制有关;即使历次隆起的时间、幅度和形式也有待进一步研究,但李吉均院士已可向我们提供了一个框架,一个写意的过往远景--

  自印度板块与欧亚板块碰撞连接合为一体之后,在地质年代的早第三纪时,大约四、五千万年以前,地球上的海陆分布已为现代格局,那时全球气候暖和,地壳相对稳定。此前此后的青藏地区环境气候我们已从恐龙化石、三趾马化石的发掘中得知,它与世界其它地区没有多大差别。

  青藏高原自第三纪以来的地质史中,历经三次隆升、两次夷平。最初一次大约起始于4000万年前,逐渐隆起到3000万年时上升为2000米左右,当它不再隆起时一度被剥蚀降低;2000万年前的第二次上升,造就了喜马拉雅山脉,并一直持续到距今1500万年前;但接着被侵蚀下降,于距今300万年到400万年间,形成一个个不过千米的平原。青藏高原自360万年前整体强烈上升,并延至现在,此间累计上升3000-3500米--持续至今的隆升何时结束尚不得到而知,但有一点是可以肯定的,那就是总有一天隆起会停止,又一次进入缓慢的夷平降低时期。

  经过一个渐变过程,最后一次的隆起对于地球和人类来说都是至关重要的,或许是决定性的。它直接地改变了中国的自然地理格局,形成了高亚洲;并使世界环境发生了相应变化。对中国而言,此前自然面貌简单,只是由于纬度的原因,有南北方冷热差异。而今却分为东部季风区,西北干旱区,高原高寒区。没有青藏高原,中国西部就不至于如此干旱,中国东部也不会如此湿润,相反,长江中下游和华南地区就会出现像北非和阿拉伯半岛那样的沙漠气候。正是由于青藏地区的本次空前隆起,诱发和强化了南亚的季风环流,为那一地区带去了丰沛的降水;当喜马拉雅成为阻挡印度洋季风的屏障,势必导致中国西北部进一步变干,而在冬季亚洲北部形成了强大的西伯利亚-蒙古高压,黄土高原的形成与冬季风的出现就有了密切相关。高原隆起对于全球的影响至少在于,它极大地改变了亚洲大气环流的形势,导致了地球上最强大季风系统的发生,并且因为高亚洲上空形成的青藏高压,其南侧的热带东风急流,从西太平洋暖池上升而在阿拉伯半岛和撒哈拉与当地的副热带高压相叠加,形成强大下沉气流,变热膨胀,气流下沉之地必是干旱地带无疑--青藏高原的隆起给东亚和南亚带来了好处,使之温和湿润,五谷丰登;也给中国西北部、阿拉伯半岛和北非带来了坏处,那里气候更加干燥炎热;同属一个纬度而天壤有别,不免让人感觉所居非地。

  以李吉均院士为代表的中国学者所建立的高原隆升-夷平框架,关于晚第三纪以来强烈隆升的观点,曾一度被国际学术界所接受,并被写进美国出版的地质教科书中。但在九十年代以来,不少国外学者相继对这一观点提出了挑战,认为青藏高原早在800万年、甚至早在1400万年前就已达到现在的高度。争论与挑战无疑也是动力,应战者将会以更出色的工作来说明自己,正如刘东生先生所说的那样,激烈争论是产生科学思想的前奏。高原隆起研究可望在近期给出隆起时间和方式、是局部隆起还是整体隆起的答案;但对于青藏高原演变与全球变化之间的关系,究竟是源是汇、孰因孰果,看来还是一个需要长期进行的课题,是一个远期目标。--源:释放、作用、影响;汇:吸收、接受、响应。

  这只是争论的焦点之一,在青藏研究众领域,所讨论的问题多多。难怪施雅风先生说,现在正处于"瞎子摸象"阶段;施老先生又说,随着研究的深入,未知的比已知的要多得多。

这情形正像有人以行星举例说,知识就像空间中的球体,未知就像空间,我们学到的越多(即球越大),我们接触到的未知就越多(行星的表面与空间的接触面)--随着知识的相对增加,绝对增加的无知只会更多。

  第三纪末期以来青藏高原整体隆升的时间阶段和幅度形式看来大致明晰,我们得知自己正置身这一伟大事件中;此前那两次隆升并间有两次夷平,看来也有了大致说法。未来的青藏研究中,这一课题所要解决的科学问题,就是要对这一框架细加描绘。具体到何时、如何发生着怎样的改变,每一次隆升或夷平的起迄时间,隆升最高达到多少米,在多大范围内产生多大程度的影响,给出数据并精细描绘--可想而知这项研究的艰巨。我们饶有兴致地等待着答案,任何足以影响到我们地球家园的因素,我们都渴望了解。

  青藏高原研究进入第二期的一大特征是对于抽象思维的倡导。一些手段既是工作方法,更属于思想方法的范畴,例如数值模拟的建立。以数据图示说明思想,以多元方程演算规律,在这方面国外有一个成功的例证。

  青藏高原隆升到一定高度对于亚洲气候的影响,早在1974年,美籍日本学者真锅淑郎就进行了模拟实验,建立了数值模型。这一模型提供了极有意义的指示:青藏高原存在及高度如何,对于亚洲气候的影响又是怎样。他第一次提出因为有了青藏高原,从而产生了亚洲季风,深刻地影响了亚洲的面貌。这一理论为高原隆升理论注入了新的活力,从而获得了普遍的赞同,成为经典。

  如果说,对于高原隆起与环境变化的研究是为建立过去全球变化序列的话,那么,还有一批人所承担的一个课题,则依据过去和现在指向对于未来的预测。

  环境变化与气候变迁紧密相连。"攀登"计划的第三课题即为"青藏高原近代气候变化及其对东亚和全球的影响与响应"。这一课题主要由中科院兰州高原大气物理所承担。这是对于区域的和全球的变化寻找因果键的工作,是掌握现象、探求规律、最终预报未来的工作。

  中科院设在兰州的这个高原大气物理所里,有个高原气候研究中心。如今年青的刘晓东博士担任负责人;他同时负责的还有九五"攀登"计划六课题之一的这一课题;此前这一课题的主持人是汤懋苍教授。长期的野外观测与理论研究并行,他们已在高原季风等研究领域做出了突出贡献。日本同行前来寻求合作亚洲季风实验项目,在中国四个典型地区泰山、内蒙、青藏、淮河设立实验区。气候也是一种资源,也有开发利用之必需。虽然并不像气象预报那样直接服务于生产生活,但它含有应用基础研究成分,对于气候趋势的预测,可以为经济建设提供决策依据:因为气候变化直接影响到整个生态系统变化。例如,气温每提高一度,作物生长上限便可北移一个纬度带,110公里。那时,对于农业生产的布局将需重新考虑。

  当然这样的举例显然不足以说明这一课题的份量。古气候与古环境密切相关,在李吉均院士所描述的几千万年以来的演化史中,我们已看到高原季风的研究成果;根据已观察到的事实,这一课题已初步提出了青藏高原是亚洲季风的启动区、中国气候变化的预警区等理论。例如有关"预警区"的概念,就来自一个规律:无论变冷变暖,总是青藏高原先变,若干年后中国东部北部才变;尤其藏东南,在中央气象天每天发布的天气形势图上,以大峡谷为中心的那一带总有情况显示,那就是"之源"。依据每一变化周期的长短,国内其它地区跟着改变的时间也有所不同。未来的青藏研究中,这一课题是要给出具体答案的。

  这样的举例仍然远不足以说明这一课题的份量。它的研究对象虽然是季风,是大气圈,但大气圈作为地球各圈层中最活跃的介质,实际上是涵括了各圈层之间的关系了的。寻找全球变化因果键的工作确实是一个艰难的科学命题。

  大气物理研究看不见摸不着,只见研究者们忙于数字、计算和建立数值模型。且让我们到达一个具体一些的地点,看一看他们所做的工作。

  穿越昆仑山,有个五道梁。五道梁的局地小气候很不好,青藏线上的过路人总会说:到了五道梁,喊爹又叫娘。五道梁只有六月是好过的天气,七月份变化无常,八月份就骤感寒冷。这儿的气候在青藏北部有代表性。设在五道梁海拔4700米处的地面能量收支观测站,在八五攀登青藏项目中应运而生,自1993年8月20日起至今,提供了青藏高原连续观测的长期资料,为研究高原地区的能量收支特征及其对气候的影响提供了依据。这是有关大气物理中太阳辐射、地表反射与长波辐射、土壤热通量等等的观测与研究。特别是在全球变暖的近些年,五道梁站所在的位置和所取得的相关量化数据,都令国际学术界所瞩目,五道梁也因此闻名全球大气物理学界。

  五道梁站由季国良教授负责。自从1979年参与了中科院与国家气象局联合组织的"青藏高原气象科学实验"项目登上青藏高原以来,二十年间一直关注着这片高地。第一次进藏就直奔阿里狮泉河,一住就是半年,进行了为时半年的热源连续观测;1982年和1983年,又在高原面上进行了为时一整年的冬季热源考察,从而证实了藏北那曲以南全年为热源,而以北,只在地表积雪面积较大、时间较长时才为冷源。这一点在五道梁的多年监测中得到了证实:如果地表积雪过多时间过长,使得地表反射率增大,以致抑制土壤向大气的热量释放,就会造成地表加热场较弱,甚至出现冷源。因此冬季地面积雪时间的长短是高原地面出现冷热源的关键因素。

  土壤热通量的观测也表明了,五道梁春夏6个月时间热量从地表进入土壤中,而秋冬的另6个月中热量不但没能进入土壤,相反土壤却要向大气释放热量。同时近年来随着全球变暖,土壤中的热量有逐年增大趋势。较高的土壤热通量对冻土退化起着促进和加速作用,这至少是全球变化在青藏高原的明显体现,资料分析还表明,地面热源的异常对于中国和亚洲的气候具有较大影响。1994年冬季出现冷源的同时,附近青海地区的15个气象站点所记录的气温普遍下降了0.5度;而第二年夏季,五道梁站提示地面加热场加强,使得青藏高压加强;当加强了的青藏高压与来自西太平洋的强高压相遇,其结果是造成了华北、西北地区的大面积干旱,长江中下游地区也在梅雨之后出现了伏旱。

  五道梁站37米高的铁塔就耸立在青藏公路侧畔,铁塔上四个高度的气温和风速的自动测量仪、铁塔下浅埋在地表下的热通量仪器都在不舍昼夜地工作着,每小时提供近20个数据,每个月提供1.2万个数据。每确认一个冷源或热源需要五、六个月大约六、七万个数据。就这样兢兢业业计算了一辈子,这是一群率先实现了数字化生存的人。

  恢复一条高原演化史之链,寻找环境气候变化的来龙去脉,未来谁是手握打开全球变化之门金钥匙的人。

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