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中国从哪里来?

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发表于 4-12-2019 13:56:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
中国从哪里来?
本文由 中国科学院青藏高原研究所
与 星球研究所 联合制作

身为人类
我最好奇的问题是
我从哪里来?将往何处去?
而身为中国人
最好奇的问题会变成
中国从哪里来?将往何处去?

解答这个问题的角度多种多样
地学家的答案或许最为特别
因为它是一个行星尺度的宏大视角
答案不在掌控中国经济命脉的繁华都市
北京、上海、广州、深圳
而在这颗星球上最突出的一块寒冷高地
青藏高原
(制图@Anton Balazh/123RF)


我们对青藏高原的全面了解
始于40多年前
当时中国正处于文化大革命的混乱之中
一批科学家凭借简陋的装备毅然进入高原
开展了第一次综合科学考察研究
几乎踏遍了高原的角角落落

40多年后的2017年
第二次青藏高原综合科学考察研究
作为国家战略任务再次启动
数千名科研工作者被组织起来
持续时间将长达十余年
是迄今为止全球地学界最具影响力的项目之一
(科考队员行进在冰川上,图片源自@青藏科考)


凭借这些科学考察研究
科学家们不但知道了“中国从哪里来”
还依稀看到了“中国将往何处去”的远期图景
答案会是什么样的呢?


1

大碰撞


类似于宇宙起源于一次大爆炸
现今中国的地理格局
则与一次大碰撞息息相关

6500万年前

印度板块与欧亚板块相撞
撞击速度如此之快、能量如此之大
以至于我们可以用迅猛”形容
(印度板块与亚欧板块碰撞示意图,原视频制作@Christopher Scotese,星球研究所有修订)


在地球最近的5亿年间
这样的板块碰撞曾发生过多次
但只有此次碰撞引发了超大幅度的地表隆起
地球上最高最厚最年轻的高原
青藏高原
诞生了
它平均海拔超过4000米
厚度可以达到80千米
可与地球南、北极并列
人称“第三极”
(青藏高原地形及范围,制图@王朝阳/星球研究所)


地球上全部14座8000米级山峰
绝大多数的7000米级山峰
以及数不尽数的5000-6000米级山峰
统统雄居高原之上
堪称5亿年来最重要的造山事件
其中
珠穆朗玛峰高达8844.43米
为世界最高峰
(珠峰,位于中国尼泊尔边界,摄影师@杨汉平)


乔戈里峰海拔8611米
为世界第二高峰
(乔戈里峰,位于中国与巴基斯坦边界,下图拍摄于中国一侧,摄影师@狼大湿)


第14名希夏邦马峰
则完全位于中国境内
海拔8027米
(希夏邦马峰,摄影师@魏炜)


其他如位于西藏林芝的
南迦巴瓦峰
(南迦巴瓦峰,摄影师@张扬的小强)


位于阿里的
冈仁波齐峰
(冈仁波齐,摄影师@钟跃)


位于云南的
卡瓦格博峰
(梅里雪山卡瓦格博峰,摄影师@戚伟民)


位于新疆的

慕士塔格峰
(慕士塔格峰,摄影师@许先强)


位于四川甘孜的
贡嘎山
(贡嘎,摄影师@小队长)



位于稻城亚丁的
央迈勇峰
(央迈勇,摄影师@姜曦)


这一众声名赫赫的极高山
形成了中国西部的擎天之柱
在它们的周围
群峰更是组合成
一列列绵延无尽的超级山脉
如长约800千米的
念青唐古拉山脉
(为表现山脉全景,下列三幅图需要连续横屏观看;下图为念青唐古拉山脉,摄影师@李珩)


长约1200千米的
祁连山脉
(祁连山脉团结峰周围群峰,摄影师@邱建军)



长约2450千米
相当于从北京直贯海南岛的
喜马拉雅山脉
(喜马拉雅山脉珠峰周围群峰,摄影师@索以)


然而

大碰撞的洪荒之力还没有释放完毕
青藏高原诞生的同时
力量开始向外围传导
此前已经有了一定海拔高度的另一些地方
也受到挤压进一步抬升
包括黄土高原
(请将手机横屏观看,黄土梯田,注意上方的人,图片源自@VCG)


云贵高原
(云贵高原东川红土地,摄影师@崔永江)


内蒙古高原
中国四大高原
无不受到大碰撞的巨大影响
(内蒙古高原,摄影师@马俊)


至此
中国大地上出现了显著的三级阶梯
青藏高原海拔最高
第一级阶梯
海拔1000-2000米的
内蒙古高原、黄土高原、云贵高原等
构成了第二级阶梯
大兴安岭、太行山、雪峰山以东
大部分海拔在500米以下
第三级阶梯
中国的基本地理格局就此定形
(三级阶梯,制图@王朝阳/张靖/星球研究所)


三级阶梯的差异
使得中国的地貌景观极富变化
万千山岭、大美山河
就在这三级阶梯上依次展布
(请将手机横屏观看,年保玉则,摄影师@卡卡)


可以说没有大碰撞
就没有今天的中国
更没有因为三级阶梯的差异
而造成的地貌景观的千变万化
(请将手机横屏观看,太行山,摄影师@付有良)


但是
大碰撞对中国的影响不止于地貌
科学家们发现
作为大碰撞的最大产物
青藏高原上空生成了一台超级“风机”
它将要颠覆原本控制中国的“行星风系”


2

高原风机


如果不考虑地形等诸多因素
地球上接近地面的大气层
将以一种非常规律的方式流动
这便是“行星风系
(行星风系示意图,制图@张靖/星球研究所)


在北纬30°附近的亚热带地区
行星风系控制下的气流
不断从高空下沉至地面
温度越来越高
水汽也越来越不易凝结
难以形成降雨
(下沉气流示意图,制图@张靖/星球研究所)


受此影响
北纬30°附近出现了大面积的干旱地带
从北非到西亚几乎连成一片
如果没有意外
同样位于北纬30°附近的中国南方地区
也会比现在干燥得多
(北纬30°,制图@王朝阳/星球研究所)


但是“意外”还是降临了
平均海拔4000米的青藏高原
会比平原地区接收到更多太阳辐射
在夏季
高原地表吸收的太阳能
不断加热地表上方的空气
相当于一块巨大的太阳能电热毯
被放到4000米高的大气层中
(地表加热空气示意图,制图@张靖/星球研究所)


大气受热上升
地面气压降低
高原开始“抽吸”外围的气流进行补给
一个大型“抽风机”制造完毕
南亚季风、东亚季风
两大季风都被“抽吸”进入大陆
(“抽风机”示意,制图@/星球研究所)


南亚季风
从印度洋呼啸北上
季风裹挟的大量水汽弥漫群山
(藏东南的云海,摄影师@李珩)


气流或是从山间峡谷鱼贯而入
形成汹涌的水汽通道
(水汽奔流的雅鲁藏布江峡谷,摄影师@姜曦)


或是在喜马拉雅山脉南缘聚集
形成大量降水
藏南的墨脱、察隅等地
都是中国降水最丰富的地区之一
(雨雾弥漫的林海,摄影师@桂圆)


源于太平洋的东亚季风
势力大大增强
可以从海洋深入中华腹地
(四川盆地与青藏高原分界线上的云海,右侧为四川盆地,摄影师@曹铁)


它击退了“行星风系”对中国南方的控制
充沛的水汽驱散了北纬30°的干旱
一个“烟雨江南”诞生了
山水宜人、诗文昌盛、经济发达
如果没有青藏高原这个巨型“风机”
一切或将不复存在
(浙江省缙云县鼎湖峰,摄影师@马玉晗)


但大自然是追求平衡的
烟雨江南诞生的同时
青藏高原也阻挡了印度洋水汽的北上

地处内陆而干旱少雨的中国西北地区

变得更加干旱

戈壁、沙漠大范围出现
(新疆塔克拉玛干沙漠,摄影师@赵来清)


冬季
强劲的西风也受到青藏高原的阻挡
不得不改变路径
它们吹起西北沙漠戈壁中的沙尘
沿着青藏高原北部边缘向东推进
沙尘颗粒在太行山以西、秦岭以北降落
形成了黄土堆积厚度高达400米的
黄土高原
(黄土高原形成示意图,制图@王朝阳/星球研究所)


烟雨江南、大漠西北
再加上随着海拔的隆升
气候高寒的青藏高原
中国的三大自然区
东部季风区、西北干旱区、青藏高寒区
就此成形
(三大自然区,制图@王朝阳/星球研究所)


高原风机重塑了中国的气候
一座超级水塔又在高原上竖立起来
中国的水系也将为之一变


3

超级水塔


随着海拔上升
青藏高原大气层中的水汽凝结
形成大量降雪

(雪后长坪沟与婆缪峰,摄影师@大川健三)


降雪日积月累
压实形成冰川
厚度可达数百米
犹如绝境长城
(请将手机横屏观看,夕阳下的祁连山八一冰川全景,摄影师@吴玮)


长度从数千米到数十千米
又如一条条巨龙
沿着山谷倾泻而下
(来古冰川群,摄影师@李珩)


又或像树枝一样延伸
漫流无际
(藏东南冰川,为典型的树枝状山谷冰川,摄影师@曹铁)


青藏高原究竟有多少冰川呢?
答案是4万多条
面积4.4万平方千米
比一个台湾岛还大许多
占全国冰川面积的80%以上
同时也是全球同纬度最大的冰川活动中心
(青藏高原中国境内冰川分布图,制图@王朝阳/星球研究所)


此外
青藏高原还拥有
地球上海拔最高、数量最多的高原湖群
面积大于1km²的湖泊1000多个
约占全国湖泊总面积的50%
(青藏高原湖泊及水系分布图,制图@王朝阳/星球研究所)


而且青藏高原的湖泊类型极其丰富
从珍珠般的高山海子
(稻城亚丁牛奶海,摄影师@伊伦迪尔)


到巨大的淡水湖
(请将手机横屏观看,鄂陵湖,摄影师@YCC)


水湖
(嘎仁错的湖岸线,摄影师@孙岩)


盐湖

(扎布耶茶卡,摄影师@陆雨春)


如此众多的冰川、湖泊
再加上地下水、地表河流
(巴日雄曲,典型的辫状河,摄影师@魏炜)


青藏高原化身为

一座平均海拔4000米的超级水塔
当水塔“闸门”打开
便可以高屋建瓴之势向四周奔流
中国乃至亚洲的水系布局从此奠定
(发源于青藏高原的主要河流分布图,制图@王朝阳/星球研究所)


在中国西北部
黑河、塔里木河
流向河西走廊、塔里木盆地
滋润出一片片沙漠绿洲
(塔里木河,发源于喀喇昆仑山,是我国最长的内流河,摄影师@赵来清)


在中国东部
5464千米的黄河、6397千米的长江
顺着三级阶梯奔流而下
孕育出华夏文明
(黄河在晋陕交界形成的5个S形大转弯,摄影师@许兆超)

在中国西南部
2139千米的澜沧江、2013千米的怒江
2207千米的雅鲁藏布江
以及象泉河、狮泉河、孔雀河、独龙江
它们流出国门
成为亚洲诸多文明的源泉
(以上河流长度均为中国境内长度;下图为澜沧江,摄影师@李珩)


超级水塔孕育超级大河
这些河流蕴藏的水能
占到全国的44%
是世界上河流水能蕴藏量最集中的地区之一
强大的水流切割山地
还形成了“三江并流”“大拐弯”等奇丽景观
(金沙江虎跳峡,摄影师@杜鹏飞)


至此
中国的地貌、气候、水系都已形成
最后该轮到生命登场了
可是像青藏高原这样高寒之地
又能如何影响生命呢?


4

生命之舟


西藏阿里札达盆地
土林沟壑纵横
看起来干旱荒芜、了无生机
(请将手机横屏观看,札达土林,摄影师@唐侨)


2010年8月7日
科学家在这里发现了几件化石
它们属于世界上已知最古老的豹类
布氏豹
(布氏豹头骨复原,制图@Mauricio Anton/曾志杰)


随后更深入的研究
揭开了一个惊人的秘密
豹亚科动物居然都起源于青藏高原
它们曾走下高原进入东、南亚
演化出了古中华虎、云豹
又进入美洲演化出了美洲狮
还进入非洲
演化出了非洲狮、金钱豹
(豹亚科的起源迁徙,图片源自@第二次青藏高原综合科学考察古生物科考队)


此后
更多化石在札达盆地被找到
包括数以千计的脊椎动物化石标本
科学家发现不仅是豹亚科
许多北极动物同样起源于青藏高原
而非人们通常认为的北极

原来
随着青藏高原的隆升
高原上的动物们为适应寒冷不断演化
包括长出厚厚的皮毛
(距今530万年-260万年的札达盆地生物复原图,制图@Julie Selan)


距今260万年前
大冰期降临
原本温暖北极地区也变得更加寒冷
但青藏高原上的动物们却早已适应
包括北极狐、披毛犀在内的动物
顺利从青藏高原扩散到北极
开辟出了全新的家园

(北极狐的起源与扩散,制图@王晓鸣等;第二张为披毛犀的起源与扩散,制图@邓涛等)


可以说

起源于青藏高原动物的扩散和演化

奠定了第三极及更广阔地区的生物多样性

现今青藏高原广袤的土地上

众多的垂直山地间

依然生活着中国40%的维管植物

43%的陆栖脊椎动物

堪称中国生物多样性的基石

包括布氏豹的姊妹物种雪豹
(考眼力:图中有几只雪豹?摄影师@次丁/野性中国)


藏狐
(藏狐,图片源自@可可西里管理局)


藏羚羊

(藏羚羊,摄影师@张扬的小强)


就连在青藏高原上生活的人类
也在独特的环境中
创造了独特的文化和精神崇拜
成为中华文明的独特一员
(请将手机横屏观看,布达拉宫,摄影师@李珩)



5

未来


大碰撞碰出了一个大中国
并影响到中国的地貌、气候、水系
以及生命等诸多方面
这一影响目前还在继续
印度板块仍在以每年44-50毫米的速度北进
力量不断向外围传导
近年发生的汶川地震、墨脱地震都与此有关
(2008年5月30日俯拍地震后的北川,摄影师@朱建国)


高原风机也在持续抽吸着季风
在甘肃南部、四川、云南形成大量降水
造成洪水、泥石流多发
再者
冰川退却、冻土融化、湖泊扩张
青藏高原正在变得愈发暖湿
超级水塔影响下的大江大河
也会因此出现重大消涨
甚至影响着周边30亿人的生存和发展
(白线为冰川曾经推进的位置,摄影师@朱海峰)


未来
青藏高原将带给我们怎样的改变?
我们又将如何应对?
为寻找答案
第二次青藏科考的科研工作者们
才再次启程
他们登上雪山
(第二次青藏高原综合科学考察研究工作场景,图片源自@青藏科考)


深入大湖
(第二次青藏高原综合科学考察研究工作场景,图片源自@青藏科考)


挑灯夜战
(第二次青藏高原综合科学考察研究工作场景,图片源自@青藏科考)


有了这种对科学真知的孜孜探索
中国的未来才能走得更远、更坚实
关注青藏高原
关注青藏科考
中国国旗 04.gif
中国大桥 08.jpg

P.S:主要参考文献:《中国科学院院刊·青藏高原综合科学研究进展》、吴国雄等《青藏高原感热气泵影响亚洲夏季风的机制》、朱大岗等《青藏高原河流湖泊生态地质环境遥感调查与研究》、刘时银等《基于第二次冰川编目的中国冰川现状》、邓涛等《中国新近纪哺乳动物群的演化与青藏高原隆升的关系》


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