如果我們把喜馬拉雅山炸開一個大口子，會不會讓整個西北變成魚米之鄉？_風聞
观察者网用户_239515-2021-06-08 07:17
來源：一席
魏科，中國科學院大氣物理研究所副研究員。
喜馬拉雅山的迎風坡是世界上降水量最多的地方，年降水量超過1萬毫米，就是10米左右的降水量。而到了喜馬拉雅山的北邊，整個一片荒蕪，完全是荒漠的樣子。
大西北為什麼異常乾旱？
2020.6.6 北京
大家好，我是魏科，來自中國科學院大氣物理研究所。大氣物理所的前身是民國時期的中央研究院氣象研究所，首任所長是竺可楨先生，所以關於中國氣候的研究，從那時候到現在已經有了90多年的歷史。
我們大氣物理研究所在距離敦煌市區大概200公里的戈壁灘裏面有一個觀測站，這個觀測站周圍非常乾旱，前幾天是這樣。
5月24號，這個戈壁的觀測站迎來了今年的第N次沙塵暴，N是一個比較大的數字。
如果再過幾天，等到夏天，風速會減小一點，那麼它很大可能是這樣的。
大家可以看出來，無論是春天還是夏天，不管我們東部地區多麼綠意盎然，這個地方似乎永遠都是一片荒蕪，非常非常乾旱。
我這邊做幾個比較，比如我們很多人都知道，延安、榆林這些地方是在黃土高原上面，似乎都是比較乾旱的地區。但是實際上從年平均降水量上我們就可以看出來，左上這張圖是延安的降水量，年平均值500多毫米。北京的年均降水量接近600毫米，所以延安跟北京其實沒有太大的差別。
但是我們比較看看就知道，敦煌的年降水量在40毫米左右，還不到東部地區一天的降水量，東部地區一場暴雨達到100毫米都是很正常的現象。再看一看，銀川193毫米，西寧387毫米，烏魯木****齊270毫米，這些地方都非常乾旱。
最近有些人可能看到一個新聞，説陝北的毛烏素沙漠現在似乎快要消失了。但實際上像毛烏素這種地方的年平均降水量還能接近400毫米，那些地方的生態恢復是可能的。而敦煌年降水量不到50毫米，要想這些地方變成一片綠意盎然的地方，基本上是不可能的。
如果想了解中國的氣候，其實很簡單，你從東北畫一條線，畫到西南，基本上可以把中國分成兩個部分。
東南部地區是我國的魚米之鄉，人口比較多，經濟比較活躍，降水非常多。而西北整個地區比較乾燥，經濟活躍度不如東部地區。這就是一個非常典型的氣候分界線，這個氣候分界線經常也被稱作“胡煥庸線”，基本上是沿着年均降水量400毫米的分界線在走。
如果把分界線再往西推一點，我們會發現有一個區域的年平均降水量最多不超過200毫米，就在這個橙色的區域裏面。
▲ 年均降水量
而比較一下我國華南地區降水量，年平均降水量經常能達到1600毫米，這個差距非常大。
降水少也就罷了，這個地方的蒸發量非常大。一年四季基本上沒有什麼陰雲天氣，太陽直射，非常適合蒸發，所以年蒸發量非常大，基本上是在1000毫米以上。
▲ 年均潛在蒸發量
在敦煌等等這些我用紅色圈出來的地方，蒸發量甚至接近2000毫米。那麼我們想想水的平衡——**降水200毫米，可是有可能蒸發掉2000毫米，**這個地方不幹旱才怪。
為什麼這個地方這麼幹旱？實際上原因很簡單，這個地方在地理上身處內陸，缺乏水汽，水汽要從海洋上過來，但它距離哪個大洋都非常遙遠。
如果我們要在地球上找一個地方，它與海洋的距離加起來最遠，我猜想一定是在西北地區。無論是距離東邊的太平洋，南邊的印度洋，西邊的大西洋，還是北邊的北冰洋，都非常遙遠。所以即使有水汽的流動，大氣環流，它也到不了這中間來。
我們做了這樣一個數值模擬，假如只有陸地，但沒有青藏高原，沒有帕米爾高原，沒有這些地形的阻隔，模擬出來的氣候也是這樣，中亞地區降水非常少。
這個箭頭表示的是風向，意味着水汽的輸送方向。我們看從印度洋來的水汽不會直接往北走，它走着走着就往東拐了，拐到了我們國家的東部地區。
另外一個原因，我們氣象上稱為焚風效應。地球上的水汽分佈滿足比較簡單的物理規律，我們稱之為克拉伯龍-克勞修斯方程，温度越高、距離地面越近的地方，空氣中可以容納更多的水汽；而温度越低、距離地面越高的地方，大氣中的水汽含量就越低。
如果有一座山，在山的迎風坡這一面，風帶着水汽過來，然後逐漸爬升。在爬升的過程中，空氣的温度逐漸降低，很快就會凝結形成降雨，這時候就在迎風坡形成降水。
因為在翻山的過程中已經把水降了出來，翻過山之後就變成了幹空氣。所以我們能看到，在迎風坡的地方，一般都非常濕潤，而在背風坡的地方經常會形成乾熱的河谷。
我國整個西北地區周圍全是山，南邊青藏高原，西邊帕米爾高原、天山，北邊也是山，東邊離海非常非常遙遠，所以如果有氣流翻山，不管你從哪兒來的，到那地方一定會變幹。
假如氣流從印度洋北上，進入西北，那麼你可以想想它要翻過哪些山——喜馬拉雅山脈、岡底斯山脈、唐古拉山脈、喀喇崑崙山脈。這一系列的山脈翻過來，每一座山就像一個脱水機。
氣流直接衝向雲霄6000多米的高度，在翻山的過程中不斷脱水，殘留着的一點水汽在經過下一個山脈的時候再繼續脱一遍，直到到達西北，它變得非常乾燥，再沒有任何水汽可以降落下來。
**另外一方面還有大氣環流的作用。**假如我們的海陸分佈不發生變化，一邊是亞歐大陸，一邊是太平洋，南邊是青藏高原，這個時候在西北這個地方的高空一定會形成一個高壓中心，就像我在圖裏面給出的深色的區域。
在高壓區域所在的地方，空氣是下沉的，而下沉的時候會容易讓雲消散掉，並且下沉會形成增温，所以那個地方哪怕是有點雲，也會在下沉的過程中消散掉，變成無雲的天氣。所以西北地區基本上是我們國家陽光輻射最強的，太陽能資源最豐富的區域。
那麼這幾點結合起來，遠離海洋**、**深處內陸、周圍都是高山——形成高山之後的焚風效應，讓這個地方變得非常乾燥。
我們來比較一下，這張圖是沿着喜馬拉雅山脈的南北，我們能看到在喜馬拉雅山的南部，是一片綠色的國度。整個中南半島，還有南亞，都非常濕潤，並且降水量非常高。
▲ 喜馬拉雅山脈南北
喜馬拉雅山的迎風坡是世界上降水量最多的地方，年降水量超過1萬毫米，就是10米左右的降水量。而到了喜馬拉雅山的北邊，整個一片荒蕪，完全是荒漠的樣子。
另外看看天山的南北對比，在天山的迎風坡這一面能看得出它比較濕潤，而在背風坡這一面非常乾燥，一片荒蕪。
▲ 天山山脈南北
如果再把全國的地形和降水做一個匹配，我們就可以看出來，我們國家東部的降水，水汽來自太平洋，太平洋的水汽在西進的過程中，首先在華南的南嶺、嶺南和武夷山以南這個區域形成降水。這些地方的年均降水量能達到1600毫米。
經過南嶺和武夷山這一系列高低起伏的山脈脱水之後，到了長江流域，年均降水量就降低到1000~1200毫米。南嶺的這些山脈都不是特別高，最高才有幾百米，就可以達到這樣的脱水效果。
然後從我們國家的一級台階向二級台階往西進的時候，要越過巫山、雲貴高原，還有太行山脈。經過這一系列的山脈脱水之後，到了陝西、山西這些地方，年均降水量就降低到500~700毫米。
大家注意，即使到了這個地方，降水量降到500和700，我們還沒有遇到特別像樣的高山，比如五嶽裏面最高的華山海拔只有2000多米，還不到青藏高原的半山腰，因為青藏高原的地面高度平均都在4500米以上。大家可以想象這個水汽再往西，經過一系列的山脈，它會變得多麼乾燥。
西北乾旱的歷史有多久？
西北它不是現在才變得這麼幹燥的，如果看西北的歷史，我們就知道這個地方乾燥的歷史非常漫長。我們知道新疆很多地方有煤有石油，説明這個地方以前生態條件非常好，原來可能有森林、湖底。
實際上這個地方在歷史上是一個叫做副特提斯海的地方，這個海逐漸萎縮，就變成了現在的地中海，而西部地區又慢慢地從沿海地區退縮變成內陸地區。
那個地方變得乾燥起來之後，颳風就會把地面的土壤刮出來，然後在其他地方落下來，形成了我們國家面積非常大的黃土高原。所以考察黃土高原的歷史有多長，我們就可以知道西北乾旱的歷史有多長。以現在的研究認為，黃土高原大概已經有了2200萬年的歷史，所以西北的乾旱也有這麼長的歷史。
隨着喜馬拉雅山的隆起，隨着整個青藏高原的隆起，整個西北變得更加乾燥。科學家做過的一些數值模擬印證了這個過程。
比如我們假定只有陸地，沒有青藏高原和整個帕米爾高原，我們讓海拔逐漸增加，青藏高原的規模逐漸增大，海拔逐漸增高，高度只有現在高度的20%、40%、60%、80%，然後我們模擬它的氣候。
就發現在青藏高原的隆起過程中，紅色圈所畫的中亞和我國西北地區的降水量逐漸在減少，而南部地區的降水量逐漸在增多。也就是説那個地方本來就處於內陸地區，非常乾燥，而青藏高原的隆起讓那個地方的降水量更加減少，變得更加乾燥。
把喜馬拉雅山炸開一個大口子
那麼很多人就在想，如果我把青藏高原或者喜馬拉雅山炸開一個大口子，把水汽放進去，會不會讓整個青藏高原和整個西北的氣候發生根本性的變化，變成魚米之鄉？
大家也看到了，在《不見不散》中的這段情節，葛優説如果把喜馬拉雅山炸開一個50公里的口子，會不會讓整個青藏高原以及青藏高原北邊的西北地區變成魚米之鄉。
關於這個情節有一些花絮，當年馮小剛先生去拜訪了一個著名的企業家，是當年的首富牟其中先生。牟其中先生當時有一些雄心壯志，作為一個民營企業家，他要發射衞星，他要開發大東北。他説了，我還有一個想法，就是把喜馬拉雅山炸開一個口子，讓西北變成一個魚米之鄉。當時馮小剛被這樣的想法震驚了，就把這個情節放在了他的電影裏面。
實際上關於這樣的設想，科學家也想過。李瑞環先生記載的他1995年的一個講話裏面，就提到了有一些科學家也提到過這樣的想法，這些科學家包括錢學森、錢三強先生。
我們在座的很多朋友看過這個故事之後，可能會會心一笑，但是心裏還在想，到底靠不靠譜呢？有沒有可能改變一點氣候呢？
實際上關於這個話題，科學界進行過認真的討論。喜馬拉雅山雖然是一個很長的山脈，但實際上它也有很多的山口，很多的小口子，其中一個非常大的口子是整個雅魯藏布江大峽谷，大概長這樣。
▲ 天然的水汽通道——雅魯藏布江大峽谷
雅魯藏布江從西往東流，流經大峽谷轉彎，然後往南流，流出國境線。
這是一個天然的口子。這個口子是不是能帶來整個青藏高原氣候的好轉呢，答案是否定的。
即使有這樣一個口子，也沒有帶來整個青藏高原根本性的氣候變化，唯一的影響就是讓雅魯藏布江大峽谷的兩岸出現了很多高聳入雲的雪山，雪山的規模和數量比其他地方要多。
可能很多人會説，峽谷的這個口子看起來有點小，我們想要開一個大點的口子。那麼口子開大一點，會不會根本性地改變氣候？關於這個問題，科學家做了一些數值模擬。我們模擬開了一個大口子——寬大概有1000公里，1000公里，從北京開車基本快到武漢了；深大概有1000米。
結果是這樣的，開了一個這樣的口子之後，在這個口子的南部地區和中部地區會有一些降水的增多，但是這個口子的北部地區降水反而減少了。
原因很簡單，口子開了之後，來自北部的幹空氣就順着這個口子往南走，和南邊來的空氣在口子裏面相會，從而在南部和中部地區增加一些降水，而北部地區因為幹空氣的影響，反倒降水減少了。這樣看起來並不能給整個西北地區帶來更多的水資源。
那麼有人可能就説了，能不能開得更深一點？好像你們才只挖到4000米，能不能再往下挖？OK，我們的研究人員又做了這樣一些數值模擬。
假如開一個口子，這個口子300公里寬，有從北京開車到石家莊這麼遠，深度一直到海拔零米，就是深到海平面的位置，從孟加拉灣，不管孟加拉同不同意，尼泊爾同不同意，不管了，從那邊的海邊一直往這邊推，把青藏高原挖穿。
模擬的結果跟前面的結果基本上類似，降水在通道的南部地區有所增多，北部依然降水減少。原因很簡單，北部的幹空氣進來了。那麼這給我們一個啓示：我們可能撼山容易，撼整個大氣環流卻很難，整個環流不會發生根本性的變化。
開口子之所以不能夠改變青藏高原和西北的氣候，原因就在於即使開了這樣的口子，也無法改變西北形成乾旱的根本原因。第一，它距離任何一個海洋都比較遠；第二，周圍全是崇山峻嶺，任何翻山氣流都要下沉，下沉形成增温，增温就變得非常乾燥。
還有另外一點，即使沒有山脈，只要有歐亞大陸和太平洋海陸分佈的正常存在，這個地方就會形成高壓區，高壓區是下沉的氣流。
去年我們在《中科院之聲》寫了一些科普文章，跟大家討論為什麼喜馬拉雅山開口子這個方案不大靠譜，這時候就有很多人跟我們聯繫，説你們可能開口子的位置有點不對。説中國西北地區的水汽它不是從南邊來的，不是穿過青藏高原來的，它是從西面穿過帕米爾高原來的。所以你不應該在南邊開口子，應該開在西邊，把帕米爾高原開一個大口子，有可能就可以讓西北變得濕潤起來。
並且從西邊開口子比從南邊開口子有很多優勢，其中一個重要的優勢是在我們國內開口子。
為什麼呢？我們國家西北有一個伊犁河谷地區，伊犁地區基本上是西北環境最好的地區。我們從這個圖上能看出來，它是一個喇叭口的地形，向西開，讓西邊水汽進來，然後沿着這個喇叭口逐漸彙集，在這邊形成降水。因為那邊的山很高，所以不僅彙集，而且抬升，就在伊犁河谷形成了非常好的生態環境和氣候環境。
這裏的年均降水量大概能達到400~500毫米，甚至有些地方能達到600毫米，在周圍都是50毫米、100毫米降水量的地方，這簡直是一個天堂。
他們説的開口子就在這個交匯的地方，把中間那個地方打開來。實際上我們把視野放大再看一看，中亞地區整個距離大西洋、地中海等等都非常遙遠，所以西亞地區其實本身就已經有了很多沙漠，比如中亞五國裏的西側，就是著名的紅沙漠、黑沙漠這些乾旱的區域。
中亞地區之所以能形成一點比較濕潤的地方，是因為中亞五國靠近中國這一側是帕米爾高原的迎風坡，這個地方的地形從海拔一兩千米直接升到四五千米，有非常陡峭的地形抬升。
在這個抬升的過程中，哪怕空氣異常乾燥，經過這麼大的海拔的變化，強力脱水，它也能夠形成一些降水。所以中亞五國首都基本上都在迎風坡的坡底下的位置，環境還算不錯。
如果我們把整個帕米爾高原剷掉，這邊的迎風坡就會消失掉，迎風坡只要消失掉，這個地方的降水就會消失，那麼很大可能中亞五國難得的這一點濕潤地區就會全部消失，中亞就會變成沙漠。
即使有水汽進到中國來，也會發現我們這個地方是盆地，北邊是準噶爾盆地，南邊是塔里木盆地，兩個盆地的海拔都比周圍低，塔里木盆地的平均海拔是1100米，而準噶爾盆地平均海拔只有600多米。
你把那邊的迎風坡去掉了，水汽過來之後還是要越過一個不高的高地，然後接着是下沉，你把別人的氣候破壞掉，在你這個地方還是沒有形成降水，因為它依然是受焚風的影響，不會改變這邊的氣候。
實際上科學家做了一些其他的數值模擬。比如這張圖，假如什麼地形都沒有，沒有青藏高壓，沒有帕米爾高原，沒有天山、阿爾泰山，所有的山都沒有。模擬出來的結果，我們看到這片白色的區域，就是乾旱的區域，西北中亞這個地方，包括蒙古，都是非常乾旱的區域。
▲ 張冉等，2016，第四紀研究
西北變暖濕了嗎？
從去年開始，西北變得暖濕的話題又開始再次被提起來，有人就説我們西北變得更加濕潤了，這個地方很快就會變得像唐朝一樣，再往過就會直追周朝，我們整個西北就會變成比較濕潤的地方。
我們看到這幾個大的媒體，新華社、環球時報，尤其是環球時報用的這個標題很大——“真正的大事，寒冷乾旱的西北正在變暖變濕”。大家忽然就產生了一個虛幻的想法，好像西北最近這些年生態發生了根本性的轉變，按照這個變化下去，那個地方會越來越好。
很多人覺得它是個新的變化，實際上這是個老的話題。在2002年、2003年的時候，科學家已經討論過這個話題，著名的地理學家施雅風先生，就分析過西北發生的一些變化，有些地方降水稍微增多，有些地方湖泊裏的水量開始增多了，有些地方會出現一些季節性的洪水等等。他指出了根本性的問題，就是西北地區氣候有其自身的侷限性，所以不宜過分誇大它的作用。
具體的變化怎麼樣，我們也做了一些分析。之所以很多人認為西北正在變得濕潤，是因為他們觀察到西北的降水量有所增加。比如左上方這張圖，是從60年代一直到現在每年降水量的變化。深色這條線曲線表示它的趨勢，我們能看到過去這麼多年的降水量確實有所增加。
以前的平均降水量大概是100毫米，增加到了大概120毫米，這個增幅很大。
但是我們注意到，在這段時間裏，因為全球的温度增加，西北温度增加的趨勢要比全球其他地方温度增加得更快。右上方這張圖，是西北的温度正在增加，且增加的速度比中國東部地區快兩到三倍。
温度增加帶來了一個很大的變化，就是潛在蒸發量也在迅速增加，潛在蒸發量的增幅比降水量的增****幅還要大。這意味着隨着降水的增多，這個地方甚至會變得更為乾燥。
我們看右下方這張圖裏相對濕度的變化：從80年代到90年代，因為降水的增加，那個地方相對濕度有所提高。但是從90年代到現在，因為温度的增加，潛在蒸發量的增加，那個地方的相對濕度反倒逐漸降低，變得更加乾燥起來。
這是我們分析的乾旱指數。紅色表示越來越幹，藍色表示越來越濕，紅色的點越大，表示乾旱的程度越來越嚴重。我們看西北這麼多的觀測站裏面，只有一個站出現了一點點的濕潤化，其他所有的站都是變得更加乾燥了。
我們再比較其他幾個不同區域的乾濕變化，這個乾濕指數如果是正的，就表示這個地方越來越幹。我們看塔里木盆地的乾濕指數，一直維持着比較高的數值，大概有1000多，也就表明這個地方的蒸發量要比降水量多1000多毫米，並且這個數值還在增加，這個趨勢一直在往上走。
河套地區也是屬於乾燥的區域，它的數值也是正值，並且一直在上升，變得更加乾燥。而唯一的黃河源區這個地方，似乎有一點乾旱稍微緩解的趨勢，但是這個趨勢不是特別明顯。
再來比較我們全國的乾旱和濕潤之間的變化，這個陰影區域表示的是這些區域正在變得更加乾旱，從H到SH，表示的是從濕潤變到半濕潤，從SH到SA表示是從半濕潤變成半乾旱，SA到A是半乾旱變成乾旱。
我們看我國北部地區，從整個東北到華北，以及到西北的東部，大範圍的地方乾旱還在發展，這些地方的乾旱變得更為嚴重起來。所以我們不能樂觀地看西北有些區域降水增多了，生態變好了，就認為我們好像已經進入到了下一個階段，西北好像就變濕潤了。
實際上我們國家整個都在經歷着乾旱化的發展，我們要深刻去認識，不同地方的生態環境變化到底是因為什麼。很多地方，包括陝北、河套地區，包括毛烏素沙漠這些地方，它們本來降水量就足夠，一般接近400毫米，或者比400毫米還要多，這些地方只要人為不去破壞它，慢慢地生態就會恢復。所以我們各種退耕還林、退耕還草的措施，都會讓那個地方的生態發生改變。
但是西北降水量在200毫米，它就不是退耕還林還草所能夠恢復的，那個地方的降水量不足以支撐起樹木，或者像樣的草的生長，它本來就是一個荒漠。
還有一些地方山變得比較濕潤，山頂看到的樹木會多了，或者草興盛一些了，這種很有可能是因為山上的冰川消融。而冰川消融是因為全球變暖，這並不是一件好事，反倒是整個生態系統衰退的一個跡象，你看到的是那地方變綠，實際隱藏的是一個更大的危機。
還有一點，西北地區有些地方降水的增加，它不是如“春雨潤如油”式的慢慢地滋潤，它是以暴雨的形式，突然兩場暴雨，然後今年的降水就結束了，這樣它不但沒有緩解乾旱，反而帶來了洪澇的災害。
像去年7月份的敦煌，一年降水量只有40毫米不到的地方，下了兩場暴雨，把莫高窟關閉了好幾天，在這個地方帶來的影響，它並不是正面的。
整個西北這麼幹旱，我們給大家講了原因，講了最近這些年的變化，可能有人會覺得好絕望，那個地方看起來似乎沒有能夠改變的希望。
情況肯定不是這樣的，這個地方充滿了希望，我們可以用各種各樣的方式來改變它的生態。比如説即使是在新疆這麼幹旱的地區，很多地方的農業灌溉採用的是像左邊圖這樣的情況，大水漫灌，一個渠把雪山的水引進來，從這頭放進去那頭出來，OK，這片地就澆完了。
但是大水漫灌的方式，浪費非常嚴重，過兩天就會曬得乾乾淨淨，因為那個地方的蒸發非常大。這些地方有很多的來自雪山的水資源，如果採取這種方式，那是非常大的浪費。
我們都知道西北地方的很多瓜果非常好，就是因為那地方的環境足夠產生這樣的效果。發展農業，如果我們能夠提高整個節水灌溉的技術，比如像滴灌、噴灌等等科技的應用，加強這一部分農業的投資，這個地方一定會有很大的變化。
還有很多人覺得西北的荒漠裏面看起來似乎沒有什麼生機，實際上如果那個地方的水資源能夠得到合理地利用，也能夠在這個地方煥發出一定的生機。
這張照片是我在開頭提到的觀測站的周圍拍到的荒漠裏面的景象，我們在荒漠裏面依然發現了很多這種小小的植物在生長，那個地方並不是不毛之地。
這個小小的視頻是我在非常乾旱的戈壁灘裏面看到依然有蝴蝶在飛，所以這個地方藏着很多生機，有着它自身的生態系統。因此對這樣的非常脆弱的地區，我們保護是第一位的，開發才是第二位。
好，謝謝各位。
策劃丨蟈蟈
剪輯丨德明
設計丨阿椒