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中國從哪里來?

2018年09月05日 22:48:43來源:星球研究所 作者:佚名 瀏覽數:552 責任編輯:本站小編

碰出一個大中國

本文由中國科學院青藏高原研究所與星球研究所聯合制作

身為人類,我最好奇的問題是:我從哪里來?將往何處去?

而身為中國人,最好奇的問題會變成:中國從哪里來?將往何處去? 

解答這個問題的角度多種多樣,地學家的答案或許最為特別。

因為它是一個行星尺度的宏大視角,答案不在掌控中國經濟命脈的繁華都市——北京、上海、廣州、深圳,而在這顆星球上最突出的一塊寒冷高地。

青藏高原(制圖@Anton Balazh/123RF)

我們對青藏高原的全面了解始于40多年前,當時中國正處于文化大革命的混亂之中。一批科學家憑借簡陋的裝備毅然進入高原,開展了第一次綜合科學考察研究,幾乎踏遍了高原的角角落落。

40多年后的2017年,第二次青藏高原綜合科學考察研究作為國家戰略任務再次啟動。數千名科研工作者被組織起來,持續時間將長達十余年,是迄今為止全球地學界最具影響力的項目之一。

(科考隊員行進在冰川上,圖片源自@青藏科考)

憑借這些科學考察研究,科學家們不但知道了“中國從哪里來”,還依稀看到了“中國將往何處去”的遠期圖景。

答案會是什么樣的呢?

1、大碰撞

類似于宇宙起源于一次大爆炸。現今中國的地理格局,則與一次大碰撞息息相關。

6500萬年前,印度板塊與歐亞板塊相撞,撞擊速度如此之快、能量如此之大,以至于我們可以用“迅猛”形容。


(印度板塊與亞歐板塊碰撞示意圖,原視頻制作@Christopher Scotese,星球研究所有修訂)

在地球最近的5億年間,這樣的板塊碰撞曾發生過多次。但只有此次碰撞引發了超大幅度的地表隆起,地球上最高、最厚、最年輕的高原——青藏高原誕生了。

它平均海拔超過4000米,厚度可以達到80千米,可與地球南、北極并列,人稱“第三極”。


(青藏高原地形及范圍,制圖@王朝陽/星球研究所)

地球上全部14座8000米級山峰,絕大多數的7000米級山峰,以及數不盡數的5000—6000米級山峰,統統雄居高原之上。堪稱5億年來最重要的造山事件,其中,珠穆朗瑪峰高達8844.43米為世界最高峰。

(珠峰,位于中國尼泊爾邊界,攝影師@楊漢平)

喬戈里峰海拔8611米為世界第二高峰。

(喬戈里峰,位于中國與巴基斯坦邊界,下圖拍攝于中國一側,攝影師@狼大濕)

第14名希夏邦馬峰,則完全位于中國境內,海拔8027米。

(希夏邦馬峰,攝影師@魏煒)

其他如位于西藏林芝的南迦巴瓦峰。

(南迦巴瓦峰,攝影師@張揚的小強)

位于阿里的岡仁波齊峰。

(岡仁波齊,攝影師@鐘躍)

位于云南的卡瓦格博峰。

(梅里雪山卡瓦格博峰,攝影師@戚偉民)

位于新疆的慕士塔格峰。

(慕士塔格峰,攝影師@許先強)

位于四川甘孜的貢嘎山。

(貢嘎,攝影師@小隊長)

位于稻城亞丁的央邁勇峰。

(央邁勇,攝影師@姜曦)

這一眾聲名赫赫的極高山,形成了中國西部的擎天之柱。在它們的周圍,群峰更是組合成一列列綿延無盡的超級山脈,如長約800千米的念青唐古拉山脈。

長約1200千米的祁連山脈。

(祁連山脈團結峰周圍群峰,攝影師@邱建軍)

長約2450千米,相當于從北京直貫海南島的喜馬拉雅山脈。

(喜馬拉雅山脈珠峰周圍群峰,攝影師@索以) 

然而,大碰撞的洪荒之力還沒有釋放完畢。青藏高原誕生的同時,力量開始向外圍傳導。此前已經有了一定海拔高度的另一些地方,也受到擠壓進一步抬升,包括黃土高原。

(請將手機橫屏觀看,黃土梯田,注意上方的人,圖片源自@VCG)

云貴高原

(云貴高原東川紅土地,攝影師@崔永江)

內蒙古高原

中國四大高原,無不受到大碰撞的巨大影響。

(內蒙古高原,攝影師@馬俊)

至此,中國大地上出現了顯著的三級階梯:

青藏高原海拔最高,為第一級階梯;

海拔1000—2000米的內蒙古高原、黃土高原、云貴高原等構成了第二級階梯;

大興安嶺、太行山、雪峰山以東,大部分海拔在500米以下,為第三級階梯。

中國的基本地理格局就此定形。

(三級階梯,制圖@王朝陽/張靖/星球研究所)

三級階梯的差異,使得中國的地貌景觀極富變化。萬千山嶺、大美山河,就在這三級階梯上依次展布。

(請將手機橫屏觀看,年保玉則,攝影師@卡卡)

可以說沒有大碰撞,就沒有今天的中國,更沒有因為三級階梯的差異,而造成的地貌景觀的千變萬化。

(請將手機橫屏觀看,太行山,攝影師@付有良)

但是,大碰撞對中國的影響不止于地貌。科學家們發現,作為大碰撞的最大產物,青藏高原上空生成了一臺超級“風機”,它將要顛覆原本控制中國的“行星風系”。

2、高原風機

如果不考慮地形等諸多因素,地球上接近地面的大氣層,將以一種非常規律的方式流動。這便是“行星風系”。

(行星風系示意圖,制圖@張靖/星球研究所)

在北緯30°附近的亞熱帶地區,行星風系控制下的氣流,不斷從高空下沉至地面,溫度越來越高,水汽也越來越不易凝結,難以形成降雨。

(下沉氣流示意圖,制圖@張靖/星球研究所)

受此影響,北緯30°附近出現了大面積的干旱地帶,從北非到西亞幾乎連成一片。如果沒有意外,同樣位于北緯30°附近的中國南方地區,也會比現在干燥得多。

(北緯30°,制圖@王朝陽/星球研究所)

但是“意外”還是降臨了,平均海拔4000米的青藏高原會比平原地區接收到更多太陽輻射。在夏季,高原地表吸收的太陽能,不斷加熱地表上方的空氣,相當于一塊巨大的太陽能電熱毯,被放到4000米高的大氣層中。

(地表加熱空氣示意圖,制圖@張靖/星球研究所)

大氣受熱上升,地面氣壓降低,高原開始“抽吸”外圍的氣流進行補給。一個大型“抽風機”制造完畢。南亞季風、東亞季風,兩大季風都被“抽吸”進入大陸。

(“抽風機”示意,制圖@/星球研究所)

南亞季風從印度洋呼嘯北上,季風裹挾的大量水汽彌漫群山。

(藏東南的云海,攝影師@李珩)

氣流或是從山間峽谷魚貫而入,形成洶涌的水汽通道。

(水汽奔流的雅魯藏布江峽谷,攝影師@姜曦)

或是在喜馬拉雅山脈南緣聚集,形成大量降水。藏南的墨脫、察隅等地都是中國降水最豐富的地區之一。

(雨霧彌漫的林海,攝影師@桂圓)

源于太平洋的東亞季風,勢力大大增強,可以從海洋深入中華腹地。

(四川盆地與青藏高原分界線上的云海,右側為四川盆地,攝影師@曹鐵)

它擊退了“行星風系”對中國南方的控制,充沛的水汽驅散了北緯30°的干旱,一個“煙雨江南”誕生了。山水宜人、詩文昌盛、經濟發達,如果沒有青藏高原這個巨型“風機”,一切或將不復存在。

(浙江省縉云縣鼎湖峰,攝影師@馬玉晗)

但大自然是追求平衡的煙雨江南誕生的同時,青藏高原也阻擋了印度洋水汽的北上,地處內陸而干旱少雨的中國西北地區,變得更加干旱,戈壁、沙漠大范圍出現。

(新疆塔克拉瑪干沙漠,攝影師@趙來清)

冬季,強勁的西風也受到青藏高原的阻擋,不得不改變路徑。它們吹起西北沙漠戈壁中的沙塵,沿著青藏高原北部邊緣向東推進,沙塵顆粒在太行山以西、秦嶺以北降落,形成了黃土堆積厚度高達400米的黃土高原。

(黃土高原形成示意圖,制圖@王朝陽/星球研究所)

煙雨江南、大漠西北,再加上隨著海拔的隆升,氣候高寒的青藏高原。

中國的三大自然區——東部季風區、西北干旱區、青藏高寒區就此成形。

(三大自然區,制圖@王朝陽/星球研究所)

高原風機重塑了中國的氣候,一座超級水塔又在高原上豎立起來,中國的水系也將為之一變。

3、超級水塔

隨著海拔上升,青藏高原大氣層中的水汽凝結,形成大量降雪。

(雪后長坪溝與婆繆峰,攝影師@大川健三)

降雪日積月累,壓實形成冰川,厚度可達數百米,猶如絕境長城。

(請將手機橫屏觀看,夕陽下的祁連山八一冰川全景,攝影師@吳瑋)

長度從數千米到數十千米,又如一條條巨龍,沿著山谷傾瀉而下。

(來古冰川群,攝影師@李珩)

又或像樹枝一樣延伸,漫流無際。

(藏東南冰川,為典型的樹枝狀山谷冰川,攝影師@曹鐵)

青藏高原究竟有多少冰川呢?

答案是4萬多條,面積4.4萬平方千米。比一個臺灣島還大許多,占全國冰川面積的80%以上。同時也是全球同緯度最大的冰川活動中心。

(青藏高原中國境內冰川分布圖,制圖@王朝陽/星球研究所)

此外,青藏高原還擁有地球上海拔最高、數量最多的高原湖群,面積大于1km2的湖泊1000多個,約占全國湖泊總面積的50%。

(青藏高原湖泊及水系分布圖,制圖@王朝陽/星球研究所)

而且青藏高原的湖泊類型極其豐富,從珍珠般的高山海子,

(稻城亞丁牛奶海,攝影師@伊倫迪爾)

到巨大的淡水湖。

(請將手機橫屏觀看,鄂陵湖,攝影師@YCC)

咸水湖

(嘎仁錯的湖岸線,攝影師@孫巖)

鹽湖

(扎布耶茶卡,攝影師@陸雨春)

如此眾多的冰川、湖泊,再加上地下水、地表河流。

(巴日雄曲,典型的辮狀河,攝影師@魏煒)

青藏高原化身為一座平均海拔4000米的超級水塔。

當水塔“閘門”打開,便可以高屋建瓴之勢向四周奔流,中國乃至亞洲的水系布局從此奠定。

(發源于青藏高原的主要河流分布圖,制圖@王朝陽/星球研究所)

在中國西北部,黑河、塔里木河流向河西走廊、塔里木盆地,滋潤出一片片沙漠綠洲。

(塔里木河,發源于喀喇昆侖山,是我國最長的內流河,攝影師@趙來清)

在中國東部,5464千米的黃河、6397千米的長江順著三級階梯奔流而下,孕育出華夏文明。

(黃河在晉陜交界形成的5個S形大轉彎,攝影師@許兆超)

在中國西南部,2139千米的瀾滄江、2013千米的怒江、2207千米的雅魯藏布江,以及象泉河、獅泉河、孔雀河、獨龍江,它們流出國門,成為亞洲諸多文明的源泉。

(以上河流長度均為中國境內長度;下圖為瀾滄江,攝影師@李珩)

超級水塔孕育超級大河,這些河流蘊藏的水能占到全國的44%,是世界上河流水能蘊藏量最集中的地區之一。強大的水流切割山地,還形成了“三江并流”“大拐彎”等奇麗景觀。

(金沙江虎跳峽,攝影師@杜鵬飛)

至此,中國的地貌、氣候、水系都已形成。

最后該輪到生命登場了,可是像青藏高原這樣高寒之地,又能如何影響生命呢?

4、生命之舟

西藏阿里札達盆地,土林溝壑縱橫,看起來干旱荒蕪、了無生機。

(請將手機橫屏觀看,札達土林,攝影師@唐僑)

2010年8月7日,科學家在這里發現了幾件化石,它們屬于世界上已知最古老的豹類——布氏豹。

(布氏豹頭骨復原,制圖@Mauricio Anton/曾志杰)

隨后更深入的研究,揭開了一個驚人的秘密:豹亞科動物居然都起源于青藏高原。

它們曾走下高原進入東、南亞,演化出了古中華虎、云豹,又進入美洲演化出了美洲獅,還進入非洲,演化出了非洲獅、金錢豹。

(豹亞科的起源遷徙,圖片源自@第二次青藏高原綜合科學考察古生物科考隊)

此后,更多化石在札達盆地被找到,包括數以千計的脊椎動物化石標本。科學家發現不僅是豹亞科,許多北極動物同樣起源于青藏高原,而非人們通常認為的北極。

原來,隨著青藏高原的隆升,高原上的動物們為適應寒冷不斷演化,包括長出厚厚的皮毛。

(距今530萬年-260萬年的札達盆地生物復原圖,制圖@Julie Selan)

距今260萬年前,大冰期降臨,原本溫暖北極地區也變得更加寒冷。但青藏高原上的動物們卻早已適應,包括北極狐、披毛犀在內的動物,順利從青藏高原擴散到北極,開辟出了全新的家園。

(北極狐的起源與擴散,制圖@王曉鳴等;第二張為披毛犀的起源與擴散,制圖@鄧濤等)

可以說,起源于青藏高原動物的擴散和演化,奠定了第三極及更廣闊地區的生物多樣性。

現今青藏高原廣袤的土地上,眾多的垂直山地間,依然生活著中國40%的維管植物,43%的陸棲脊椎動物。堪稱中國生物多樣性的基石,包括布氏豹的姊妹物種雪豹、

(考眼力:圖中有幾只雪豹?攝影師@次丁/野性中國)

藏狐、

(藏狐,圖片源自@可可西里管理局)

藏羚羊……

(藏羚羊,攝影師@張揚的小強)

就連在青藏高原上生活的人類,也在獨特的環境中,創造了獨特的文化和精神崇拜,成為中華文明的獨特一員。

(請將手機橫屏觀看,布達拉宮,攝影師@李珩)

5、未來 

大碰撞碰出了一個大中國,并影響到中國的地貌、氣候、水系,以及生命等諸多方面。

這一影響目前還在繼續,印度板塊仍在以每年44—50毫米的速度北進,力量不斷向外圍傳導,近年發生的汶川地震、墨脫地震都與此有關。

(2008年5月30日俯拍地震后的北川,攝影師@朱建國)

高原風機也在持續抽吸著季風,在甘肅南部、四川、云南形成大量降水,造成洪水、泥石流多發。再者,冰川退卻、凍土融化、湖泊擴張,青藏高原正在變得愈發暖濕,超級水塔影響下的大江大河,也會因此出現重大消漲,甚至影響著周邊30億人的生存和發展。

(白線為冰川曾經推進的位置,攝影師@朱海峰)

未來,青藏高原將帶給我們怎樣的改變?我們又將如何應對?

為尋找答案,第二次青藏科考的科研工作者們,才再次啟程,他們登上雪山、

(第二次青藏高原綜合科學考察研究工作場景,圖片源自@青藏科考)

深入大湖、

(第二次青藏高原綜合科學考察研究工作場景,圖片源自@青藏科考)

挑燈夜戰、

(第二次青藏高原綜合科學考察研究工作場景,圖片源自@青藏科考)

有了這種對科學真知的孜孜探索,中國的未來才能走得更遠、更堅實。

請關注青藏高原,關注青藏科考 !

P.S:主要參考文獻:《中國科學院院刊·青藏高原綜合科學研究進展》、吳國雄等《青藏高原感熱氣泵影響亞洲夏季風的機制》、朱大崗等《青藏高原河流湖泊生態地質環境遙感調查與研究》、劉時銀等《基于第二次冰川編目的中國冰川現狀》、鄧濤等《中國新近紀哺乳動物群的演化與青藏高原隆升的關系》

【本站總編:秦巖     微信號:shaanture      新聞熱線:13384928744】


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