荒漠的成因

更新于 2026年10月10日 版权声明
荒漠的成因

赤道的两侧南北纬15°~35°之间的热带、亚热带,也就是在南北回归线附近,为什么形成荒漠呢?

地球赤道附近一年四季可以得到近乎直射的太阳辐射,地面反射作用也强,近地面空气受热膨胀变轻上升,上升过程中随着空气降温经常下雨,所以赤道带的气候为热带雨林气候。

随着赤道带空气的膨胀上升,赤道空气压力降低,两侧的气流向赤道补充。而赤道带升空的气流从高空向两侧地区下沉,已经损失了大部分水汽的空气下沉中受热膨胀,空气密度变小,非常干燥,这就形成了行星风系的干燥带——亚热带干燥带。

赤道带高空下沉的气流到达低空以后分别流向两边,一部分气流向赤道流去补充那里上升的空气,受地球自转的影响在北半球变为东北风 (称为东北信风),在南半球变为东南风 (称为东南信风);另一部分气流向极地方向吹去,同样受地球自转的影响,北半球的先是转向西南,进而转变为西风,并与从 (北)极地吹来的西北风汇合成强大宽阔的西风带,南半球的先是转向西北,进而转成西风汇合 (南)极地吹来的西南风,形成西风带。

从中我们应当注意的是,但凡上升气流控制的地域经常下雨,下沉气流控制地域空气都是干燥的。

地球的地形起伏也会造成这种情况,一股带有水汽的气流经一座高大的山体时,迎着气流 (风)的一面气流要上升爬坡,空气变冷密度缩小,相对湿度变大,空气中的水汽变为降雨;气流翻过山脊,气流变为下沉气流,变得干燥炎热。这种现象叫做“焚风效应”,经常处在气流路径高大山体后面干旱的区域叫做“雨影区”。查看一下我国江南地区的纬度,23°26′日照北回归线从台湾地区嘉义、广东省汕头和广州市北部、广西壮族自治区的梧州市、云南省的蒙自穿过,北纬35°已到达陇海铁路 (连云港——郑州——天水)以北,这就是说按前述的行星风系,我国江淮一样为亚热带荒漠。而为什么情况完全不同呢?这就要讲讲青藏高原隆起的作用了。

根据地质学家的研究,世界现代的海陆分异和相对位置是1亿年前形成的,那时候欧亚大陆、非洲大陆、印度次大陆是分离的,在这三块陆地之间有一片海,叫古地中海。

地质学界在我国江南的地层中找到的地层证据表明,没有青藏高原的南中国内地确实和西亚一样一派干旱的亚热带荒漠景观,并且指认江南的一些红色沙岩是沙漠沉积。

到2500万年前,这里的地理情况发生了巨大的变化,由于印度大陆板块不断向欧亚大陆靠拢,地中海逐渐消失隆起,从一片汪洋变成陆地,并迅速上升,到300万年前大约上升到4000米的高度,这样一个既庞大又高的高原屹立在世界的东方,打乱了整个东亚乃至世界的大气环流格局。

青藏高原的位置占据了亚洲行星风系西南信风和西风带南部的位置:①把亚洲干旱区的位置向北挤压,使之分布到温带地区;②西风吹过高原出现绕流,从南侧绕过高原的变为一支和暖的西南气流,北侧绕过高原的气流汇合了从极地南吹的西北气流,经常以寒流出现;③形成了亚洲东南季风,随着热季的到来向北扩展,并在夏秋形成热带风暴,登陆即为台风。东南季风影响到整个东亚。

前面说过我国最早的文献对各种荒漠只有一个称谓——沙漠。

沙漠二字可以拆解为“水少”、“水莫”。“莫”在古汉语里就是“无、没有”的意思。可见古人对荒漠的性质早已有了深刻的体会。到了科学进步的今天,反而有人,甚至有“水”问题专家提出我国西北地区不缺水。仔细一听,原来是他们“以人为本”,简单地用人均占有水资源量与全国比较而言的。我国西北干旱区的特点是地广人少,只以人均占有量算账,把天然降雨和其可能转化的地表水、地下水统统算到人头上去了,恰恰是“重小轻大”,忘记了“大地的呼吸”——大地维持生态平衡的最起码的水量。还有人把茫茫沙海理解为“水的生态链条已经断裂,不需要水的无生命的东西”。这种观点也是错误的。正因为这是一片干渴的土地,它们对水的释放是吝啬的,维持了现有的生态环境,就不会给人留有多少生活、生产用水。

中国的干旱区有330万平方千米,有荒漠160万平方千米,除了青藏高原的寒冻荒漠外,大部分分布在西北,属于温带荒漠。一般而言,降水是区域水分的主要来源,降水量多成为湿润的区域,相反降水少的区域就成为干旱区。我国西北地区,降水稀少,年降雨量在200毫米以内,新疆吐鲁番盆地的艾丁湖、塔里木盆地南缘的且末、青海柴达木盆地的冷湖等地的年降水量一般只有十几毫米,甚至多年不下滴雨,成为欧亚大陆干旱中心。

缺乏降雨与地理位置、大气环流系统、大区域地貌特征等复杂因素相关联,可以归结为4个方面。

(1)位居大陆中心,有高山阻隔,水汽匮缺。通常情况下,形成降水的水汽来自热带、亚热带中蒸发凝聚的水汽。当气流把这些水汽吹向大陆时,沿途受冷却凝结成水珠,形成陆地的降水。沿途消耗,故离海洋愈近的愈容易得到水汽,离海洋愈远,降雨就愈少。我国西北地区深居欧亚大陆腹地,四周离海洋都极为遥远。欧亚大陆是世界上最大的陆地,面积为5408万平方千米,是非洲大陆的1.85倍,北美大陆的2.25倍,南美大陆的3.04倍。以新疆哈密市为例,东距太平洋最近处为3400千米,西距大西洋7400千米,北距北冰洋3500千米,南距印度洋2400千米,无论从哪个海洋输送来的水汽,经过远途损失,到达这里都成了强弩之末,降水非常稀少。(https://www.daowen.com)

这里的水汽主要来自3个方面:①夏季风带来的东太平洋海洋气团水汽,自东、东南吹向这里,要经过泰山、燕山、太行山、秦岭、吕梁山、黄龙山、六盘山、贺兰山的层层阻隔,通常只能到达甘肃河西走廊的东段,偶尔能达甘新交界。②西部从大西洋和北冰洋来的水汽,其中大西洋水汽在中纬西风带环流的影响下,远行7000多千米,可以到达新疆西部,是新疆西部帕米尔高原和西天山降水的主要水汽来源;北冰洋水汽只能影响北疆阿尔泰山和准噶尔盆地。③南部印度洋与孟加拉湾西南季风水汽,虽然气团最大垂直厚度可达7000多米,但要翻越平均海拔高度4000多米的西藏高原,以及高原上海拔6000~7000米以上,甚至8000多米的喜马拉雅山、冈底斯山、唐古拉山、念青唐古拉山、昆仑山。只有遇到强的海洋风暴爆发时,水汽才能到达柴达木盆地的东南缘,形成稀少的降水。上述三股水汽都难于到达的地方,为新疆吐鲁番盆地——塔里木盆地东南缘 (且末)——柴达木盆地西部 (冷湖)连线构成的区域,是最为干旱的区域,有人叫它为“欧亚大陆旱极”。其中吐鲁番盆地的托克逊年平均降水量为3.9毫米,且末为18.3毫米,冷湖为17.6毫米。以该地区为中心,向东、西、北三个方向降水量逐渐增加,向东至敦煌为29.4毫米,民勤为110.2毫米,银川为205.4毫米;向西至喀什为61.3毫米;向北至伊宁为257.6毫米,乌鲁木齐为277.6毫米,阿勒泰为191.5毫米。

(2)蒙古高压的长时间控制。青藏高原隆升导致了东亚季风系统的出现,东南夏季风很难影响西北地区,却受大陆性季风蒙古高压长时间控制。

我国西北干旱区域从白垩纪 (距今1.35亿~0.7亿年)至早第三纪(距今7000万~2500万年)即已形成干旱的气候环境,但干旱形成的原因与现代不同。当时西北大陆已经隆升,占据西北区域位置,特提斯海 (地中海)已经向西方退去,欧亚大陆连成了一片,海拔尚不足1000米,处在行星风系的东北信风控制之下,与长江中下游连结成亚热带干旱气候带,自然景观为亚热带疏林草原。

但从晚第三纪开始 (距今2500万年),喜马拉雅山造山运动使青藏高原开始大面积强烈隆升,海拔高度迅速从1000米左右上升到第四纪中更新世初期,距今约100万年的约3000米以上,晚更新世至全新世初期 (距今约1万年),青藏高原及其周围山岭继续抬高,高原面的平均海拔高度已达4000米,山原整体面貌与现代地貌格局已相仿。

青藏高原的隆起,改变了我国大陆的环流系统。一方面使原来存在于大陆中心的冬季弱高压得到加强,同时将弱高压中心 (北纬30°,拉萨附近)向北移至现今西伯利亚—蒙古区域 (大约北纬55°,东经90°附近一带),成为冬季高压中心,并向周围进行气流扩散,形成大陆性季风气候,不仅干燥,而且寒冷。

图示

青藏高原的隆起

在向南吹向我国北方疆域时,受到青藏高原的顶托,约在东经97°附近产生分支,形成从阿拉善高原吹向黄土高原、江淮平原的西北风和从塔里木盆地东部进入,并影响东部的东北气流。此时,整个西北乃至整个北方和青藏高原北部干冷少雨,且大风加速地面蒸发,成为中国干旱区最干旱的季节,亦是沙漠化过程发生的主要季节。

只是到了夏半年,太阳移至北半球,我国北方内陆受太阳辐射强烈,地面迅速升温,形成低气压,而东部海洋升温慢,出现海洋高压,风向从海洋吹向内陆,并由此带来水汽和降水,才使干旱过程得到缓解。

这种大陆性气候和海洋性气候分明的特点,亦即季风气候的特点,在我国表现得最为突出。但由于距海洋远近以及重重山岭的阻挡,海洋季风的影响从东向西减弱,从而我国内陆干旱区,即便是海洋季风季节仍然非常干旱。

(3)盆地下沉气流的影响。受青藏高原隆起的影响,使中国地形形成3个台阶。干旱荒漠区基本占据了第二台阶和第一台阶青藏高原的北部。第二台阶又被秦岭分割成南、北两部分,北部即中国干旱区。

中国的干旱区地形上主要由两大高原 (内蒙古高原、鄂尔多斯高原)和两大盆地 (准噶尔盆地、塔里木盆地)及其周围山地组成。这两大高原和两大盆地是中国干旱荒漠的主要分布区域。青藏高原北部则为一高原(羌塘高原)三盆地 (柴达木盆地、青海湖盆地和共和盆地)及其周围山地组合。

地形影响气候最为明显的当属青藏高原阻挡了南方的印度洋暖湿气流;西风激流被迫分流,经过中亚干旱地区的北支激流加入蒙古高压吹向东南的冷干气流;高原本身的冷热源作用也不利于青海三大盆地的降水。其次,从更广阔的角度,蒙古高原整个被更高的山和高原重重封锁于内,这既为高原又像盆地的地势环境,使东南方向的季风北上受阻,减少了该区雨水的润泽;北方干冷的季风却可以顺利南下,带来干燥、寒冷的大风天气。这些气流受到山脉和高原的强烈阻挠时,翻越山岭后引起局地下沉,形成干旱环境。

(4)地表的辐射反馈作用使缺乏植被的地区愈加干旱。科学家的模拟试验表明,当地表的反射率增大时降水就会明显减少。我们知道,绿色植被覆盖的地面对太阳辐射具有较强的吸收能力,而沙漠、戈壁和光裸地面一般均呈现浅颜色,对太阳辐射有较强的反射。经过计算,虽然非洲撒哈拉大沙漠中心的太阳总辐射量高达275瓦/平方米,但地面的净辐射收入却惊人地低,每平方米仅有80瓦,能量的损失达70%以上,这意味着沙漠上空的大气辐射平衡比四周低,同高度上的大气层温度也比邻区低,为局地高压所控制,这也是引起沙漠气候干燥加剧的原因。

中国西北部和青藏高原基本无植被的裸地面积达111.59万平方千米,占统计地区面积的87%。此外,由于地处温带,周围还有更多的草原、农田约有长达半年时间植被凋零或收割后的季节裸露期,时间长达6~7个月,且冬季甚少积雪。显然,这两类地表都常年或季节性地具有辐射反馈作用。

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