西北暖湿化：雨水变多了不是错觉

　　原标题：西北暖湿化：雨水变多了不是错觉

　　来源：三联生活周刊

　　上世纪大西北基本上处于向暖干化发展过程中。直到1987年，暖干化的趋势迎来了拐点，暖湿化开始了。降水在增加，冰川融化，植被以超乎想象的速度恢复着。

　　主笔|邢海洋

　　 暖湿化，正在发生着

　　西北地区的暖湿化，是中国科学院寒区旱区环境与工程研究所（以下简称寒旱所）的已故院士施雅风和他领导的课题小组正式提出来的。20世纪80年代，施雅风院士关注到西北降水增多的变化，2002年课题组以报告的形式做出了推断，这份报告后来由气象出版社出版，题目是《中国西北气候由暖干向暖湿转型问题评估》。从这份报告里，我看到了有关西北暖湿化的一个大概脉络。

　　我国西部、中部气候自19世纪小冰期结束至20世纪80年代，大概100年的时间里基本上处于向暖干化发展过程中。暖干化在气候和生态上的表现是气温上升、降水偏少、河川径流减少、湖泊萎缩、生态环境恶化。可1987年，这种暖干化的趋势迎来了拐点，暖湿化开始了，降水在增加，冰川融化，植被以超乎想象的速度在恢复着。

　　在本次西北行走中，我特别感兴趣甘肃的气候变化，甘肃的河流分为内流河和外流河两种，外流河既有陇南的流入长江的嘉陵江，也有湟水、大通河等黄河支流。甘肃的众多河流中，内流河显示出了比较强的增长趋势，尤其是祁连山北坡西段的疏勒河流域和中段的黑河流域。关于黑河的水势，我在随后的祁连山的采访中有了亲身的感受。而外流河区域，河水径流非但没有增加，反而是在减少的。

　　这当然也是可理解的，施雅风等老先生们把西北的暖湿化归结为全球变暖、海洋蒸发以及水汽更多地输送到西北地区。这就包括来自于印度洋的水汽，实际上，西北地区的水汽主要来自于其西南面的印度洋，其中的一部分来自孟加拉湾，经由雅鲁藏布江的谷地一路爬升而来。而上世纪末南风渐强，有利于印度洋水汽输送。

　　我国是世界唯一本土集齐四大洋水汽的大国。在新疆天山山脉之中，有一个美丽的湖泊赛里木湖，在卫星地图上，赛里木湖就像是一大块被绿色森林包围的蓝色水晶，异常纯净。在地理学界，人们称之为“大西洋最后一滴眼泪”。

　　新疆是全世界离海洋最远的地方，赛里木湖距离太平洋最近的距离也有3000公里，距离大西洋足足有5000公里，距离地中海都有4000公里，为什么把它称为“大西洋最后的眼泪”？就是因为在大气环流中，来自太平洋的水汽靠的是季风环流，且受到黄土高原和青藏高原的阻隔很难深入到新疆，而来自大西洋的水汽，乘坐的是行星环流这个更大级别的“交通工具”，西风从大西洋吹来，5000公里的路程来到赛里木湖所在的谷地，到了天山山麓已经是“强弩之末”，就把水汽留在了这里。

　　全球变暖驱动的复杂的水循环变化，可能导致近十几年来西北大部分地区气候环境悄然发生重大变化。于是我们观察到了降水与径流增加，冰川消融加速，湖泊水位上升，大风雨、沙尘暴日数减少，植被有所改善等一系列自然现象。

　　 青海湖变大了

　　施雅风院士领衔的气候变化报告发表后又过了将近20年，近几十年来的气象数据就更有说服力了。有研究者对西北地区40多个气象观测站的历史数据进行了统计分析，发现从上世纪80年代中期之后，降水量的确呈增加趋势。比如在1960—1985年间，该区域平均年降水量仅为100毫米左右。而从1986—2009年这一均值增加到130多毫米，近10年间又有所增长，达到平均150毫米，与50多年前相比，增加量在50%左右。

　　近年来的天候变暖、降水增加，也被我随后的旅行一路证实着。从兰州沿着黄河支流湟水西进，我们来到了有着青藏高原东大门之称的西宁，这里湟水河、北川河、南川河三条水系汇合，三条河流每一条都树木葱茏，犹如三条玉带，穿插在城市之间。城市周边的山上也是树木广植，绿意盎然，形成了“两山对峙、三水会聚、四川相连”的山水格局。

　　我们的摄影师黄宇在飞机上观察到，“飞机上看，内蒙古阿拉善盟的沙子，一个劲儿向南吹，吹成个口袋形状，在银川、中卫、景泰北、武威、张掖形成一个U形。祁连山脉是分界线，向北是狭长的河西走廊，从飞机上看更为细窄。南面则是过去的吐蕃界，不知是高耸的山脉阻挡了干燥气流，还是雪水滋养的结果，进入青海就是绿色一片了”。在他看来，青海山脉间有种“史前一万年”的感觉，好像地球回到了过去的无人绿色区域。

　　黄宇从飞机上的观察，其实牵涉到两个地理概念，一个是高寒草原。青藏高原也就是我国地形上的第一个台阶，这里海拔高，日照强烈但气候相对寒冷，蒸发量也就小，这里的降水量是远高于黄土高原的，于是有着大片草场。另一个地理概念则是“焚风”，从青藏高原的边缘祁连山下山是河西走廊，大气直下一两千米，温度会陡然升高，也会变得干燥，故而河西走廊的降水量是很小的，大地的颜色于是突然变成黄褐色。

　　按当地人的回忆，西宁周边的山上过去是没有树的，土黄一片。他们小时候，也就是二三十年前小时候住土房，冬天冷得彻骨，到了夏天，孩子还得穿秋裤。可现在雨水多了，空气湿润了，天上也不像过去高原那样，总是暴晒。城里的孩子很少有高原红的脸蛋，也就是深山里极少数的孩子还是那样。

　　后来我们到了青海湖边的刚察县，当地人告诉我，青海湖的水也涨了不少，几乎是年年涨。权威数字显示，2000年时，该湖面积约4256平方公里。2017年8月时，遥感卫星测得青海湖面积为4435.69平方公里，增加了约180平方公里。到了2020年4月，青海湖水体面积为4543平方公里。青海湖，这一我国第一大湖泊水域面积20年来增加了7%，并且这两年湖面扩张还在加速。在青海湖畔的天峻县，那里的雪山只露出些很小的“雪帽子”，而源自雪山的布哈河则水势正猛，在宽阔的河谷中流淌着。

　　7月是青海湖独有的鱼类青海湖裸鲤的洄游季节。说到青海湖裸鲤，就要提到青海湖的演化历史了，青海湖的水面比和它只有60公里直线距离的龙羊峡水库足足高出了600米，20万年前青海湖水还是汇入黄河东流入海的。

　　 石笋里的秘密

　　20世纪70年代，中国气候学的奠基人竺可桢发表的《中国近5000年来气候变迁的初步研究》，通过历史文献重建了气候史，可谓旷古烁今的一部气象学巨制，通过仰韶和安阳殷墟考古发掘出的动物骨骼以及甲骨文记载，他推断那时候安阳种稻子要比现在大约早一个月，那时候的温度要比现在高2摄氏度。后来周初气候恶化，春秋时期的变暖都记诸文字。1221年，丘处机从北京出发去中亚见成吉思汗，曾路过新疆的赛里木湖，他的叙述里，湖的周围有山环抱，山上盖雪，倒映湖中，但是现在那些山峰上已经没有雪了。

　　竺可桢在这本研究报告指出，从仰韶文化到安阳殷墟的2000年间，黄河流域温度比现在高2摄氏度，冬天甚至高3—5摄氏度，此后的冷暖多在一两摄氏度的幅度波动，以400—800年为周期。历史上的几次低温出现在公元前1000年、400年、1200年和1700年。民以食为天，古代生产力落后，粮食生产更依赖于气候，联想到几次朝代更迭，就更是如此了。

　　即使30年前，地理学的研究还有相当部分是经验性、直观的，研究者到野外采集植物标本，植被上放样方统计植物种类和数量，还要带着工程铁锹，在土地上挖坑观察土壤分层、颜色和厚度。感性观察多于定量化分析，论文报告里虽然需要用定量化的数据说话，但地理学毕竟是一种描述为主的学问。可现在，当我走进西北生态研究院，这里研究方法已经彻底“鸟枪换炮”了。

　　表征气候的特征，一个重要的方面就是水的蒸发和凝结循环，气候暖湿水蒸发凝结的循环就会越多，蒸汽中的水分子被带到大陆，以各种形式沉积在植物里，或者是山洞的石笋里。于是这里水的同位素（注：同位素指的是电荷相同，中子不同的同种原子）就偏高，反之则偏轻。如此这般，氢氧同位素的结构差异，就能作为判断古代气候的证据。

　　碳同位素同样是古代气候环境的一个表征，冰期的时候，北半球被冰雪覆盖，热带地区干旱，森林面积锐减，大量的二氧化碳转移到空气中，通过水和大气的交换而直接影响到海水的碳同位素的组成。植物中的碳同位素变化也主要受到温度、湿度及云量的影响。

　　在西北生态研究院，最近就出了一个比较重要的关于古代气候的成果，杨保研究员和他的团队，通过对青藏高原东北部德令哈的53棵祁连圆柏的树轮同位素的测定，重建了过去6700年亚洲夏季风降水的变化，他们发现大趋势上，这6700年降水一直是减少的。但在下降的趋势中有所反复，公元前2000年后存在一个气候湿润且稳定的时期，正好是仰韶文化的扩张期。

　　西北生态研究院的对面是兰州大学，这里的地理学家们通过对洞穴里面石笋的同位素的研究，甚至发现了朝代兴亡的秘密。科学家们发现，在唐朝最后60年和五代十国前30年，元朝后期和明朝初期，以及明朝的最后几十年亚洲季风降水极其缺乏，气候极端干旱，而北宋的前60年亚洲季风增强。

　　气候与经济气候与社会变动的联系就这样建立起来。科学家们还发现，在20世纪晚期，亚洲季风区自然气候降水发生了异常，呈现出了温度持续升高、季风降水逐渐减少的趋势。整体而言，过去5000年以来，我国北方地区的气候呈不断变冷、变干的大趋势。

　　 更大尺度的气候变迁

　　未来的气候如何变化，施雅风院士在本世纪初的报告中只做了50年的推断，再远了就是能力范围之外了。

　　在西北生态院的冰川研究室，高级工程师郭治龙给我展示了一系列的气候变迁图表，在侏罗纪晚期，也就是恐龙称霸世界的时候，地球的温度要比现在高12摄氏度。那时候由于火山活动，地球二氧化碳浓度比工业革命前高出4到10倍，南北两极没有永久冰盖。即便如此，还是出现了数次气温大跳水的情况，波动时间基本都在100万年左右。

　　地球的温度变化，并不是一成不变的，曾经经历过三次严重的冰期。在200万年前，地球步入了第三次，也就是新生代第四纪大冰川期，这一次冰期结束于1万到2万年前。这一时期冰川覆盖总面积约为1630万平方公里，占地球陆地总面积的11%。我国的现代冰川主要分布于喜马拉雅山北坡、昆仑山、天山、祁连山和横断山脉的一些高峰区，总面积约5.7万平方公里。

　　冰期结束后，地球才进入了全新世时代，全新世又称冰后期，是最年轻的地质年代，从11000年到12000年前开始。根据传统的地质学观点，全新世一直持续至今，但也有人提出工业革命后应该另分为人类世。在这一地质时期，冰期结束了，海平面迅速上升，几千年内上升了60米，到了大概6000年前，海平面基本维持和现在一样的高度。

　　全新世初期，地球经历了一个相当长的温暖期，又称为全新世大暖期。中国研究者提出，大暖期或高温期始于距今10000年到7500年，止于距今5000年到2000年。大暖期延续约5500年，包含了相当多的气候与环境波动。也就是在这个暖期后，地表温度开始持续降温，直到工业革命后降温的趋势才得以逆转。

　　如何判断现在的全球变暖？工业革命200年，地球上的二氧化碳浓度从280ppm迅速升高到400ppm之上，作为温室气体，二氧化碳的增多给地球保温，气温随之升高。但如果我们回看地球生命发展史，二氧化碳曾经救过地球生物的命。在太阳发育的早期，它的辐射量比现在要小很多，那时候大气中含有大量二氧化碳和甲烷等温室气体，地球没有被冰封，生命得以在海洋里孕育。

　　后来蓝藻出现并迅猛繁殖，不断吸入二氧化碳并释放氧气，终于在距今24亿年左右引发了氧气危机，地球失去了温室气体的保温被冰封，幸好那时候的地球内部还没有冷却下来，火山活动释放出的二氧化碳，又一次把地球从冰冻状态拉了出来。

　　实际上，因为光合作用以及植物的固碳过程，二氧化碳浓度不断降低，这对植物的生长都构成了威胁，植物于是拼命进化，以适应低二氧化碳浓度的环境。玉米的生长机制就是一个典型的例子。一旦二氧化碳浓度低于150ppm，植物光合作用就会停止，全世界的植物都会死亡。但二氧化碳浓度超过一定范围，全球变暖带来的又是一系列的麻烦。如果二氧化碳浓度失控，就如同我们的姊妹星球金星，地球将成地狱般的存在。

　　长期而言，地球温度之所以有着剧烈的波动，除和太阳的辐射有关系，也和地球本身的运动状态、地表植被变化、海洋和陆地的位置和比例有关系，这是一个相当复杂的系统。当我们提到赤道北回归线、南回归线的时候，仿佛它们是一成不变的，太阳永远不会越过北回归线直射到更远的地方。

　　可实际上，北回归线本身也不能是一个绝对的位置，因为地球就像陀螺一样，在它自传的时候，它的自转轴是有轻微摆动的，这造成了回归年和恒星年的微小差异，在天文学上称之为岁差。如今很多地方的回归线标志性建筑，实际上已经离真正的直射点有一段距离了。地球的岁差周期约为26000年，也就是26000年地球的自转轴完成一次摆动周期。

　　除了岁差，影响地球接收太阳辐射的还有地球章动。月球围绕地球公转，月球的引力导致地球在公转轨道上左右摇摆。

　　当然，这些因素都可以代入公式，用来计算地球的运动轨迹，只不过运动轨迹之外，还有非常多的因素需要考虑，如植被变化、海洋与陆地的位置变化、温室气体等等，使得预测变得异常困难。

　　作为环境工程解决方案的提供者，郭治龙最近在设想另外一件事，就是如何利用西北上空的暖湿气流。他给我看了从中央气象台下载的云图视频，他把一个月的云图叠加在一起，动态展示了这些云彩从大西洋、印度洋和北冰洋向西北地区的流动，这彻底打消了我对大西洋最后的眼泪的深信不疑，从视频上看，来自大西洋的西风带的势力范围绝不仅仅停止在我国的边境地区。

　　一些民间科学爱好者提出政府应该投资4000亿元，把雅鲁藏布江的水引到新疆。在郭治龙看来，这未免大动干戈了，只要在西北的山地上空人工降雨，让天空中流动的水汽凝结下雨下雪，就可以使周边的水汽源源不断地来补充，达到截流水汽的目的。按他的团队的计算，这样的方式是最有性价比的，一吨水只需要一分钱。

　　人工干预降水，这让我联想到曾经轰动一时的天河工程，2016年青海大学王光谦院士设想，在中国三江源的黄河流域和长江流域的分水岭实行空中调水，改变云水资源在两个流域间的转化，以增加黄河流域的降水量。可那个工程预算太过夸张，要动用卫星、火箭，再建立水汽输送模型，预测天气变化。天河工程受到广泛质疑，尤其是来自气象学家的质疑，立项也就搁浅了。

　　如今，工程上人工降雨已非难事，但更深入的人工干预天气、把干预变成系统工程却非易事。西北暖湿化，一个复杂的气候问题展现在眼前，等待我们去发现去破解，扬长避短，为我所用。

责任编辑：张迪