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在中国，为什么西北的气候变化最大？

2021年09月18日

*本文为「三联生活周刊」原创内容

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「中国西北行」

文｜邢海洋

今年7月，一场持续而猛烈的暴雨袭击了河南中原腹地的山前地区，确切地说，是郑州及其周边的伏牛山和太行山麓上的几座城市。就在几天前，欧洲西部遭遇极端气候，一场大洪水席卷莱茵河两岸，德国境内近200人遇难。德国洪水的半个月前，美国和加拿大被“热穹顶”罩住，高温融化了高压电缆，路面也热到变形，落基山脉上常年不化的冰雪也一扫而光了。

一连串的极端气象事件袭来，密集而剧烈。俗话说天有不测风云，旱与涝、冷与热、狂风与闪电，我们的生活时时刻刻被天气所左右，可今年的天气条件似乎更为严苛。不知道如此恶劣的气象背后，大气的流动究竟发生了什么，是何种原因招致了一次次气象灾难。

7月18日傍晚，郑州市区突降大暴雨，市区道路瞬间积水（ICphoto 供图）

河南发生暴雨的前几天，我正好从那里路过，当高铁在浅山和黄土高原的边缘地带穿行，火车时而钻入山洞，时而又行进于丘陵之上，黄土被流水冲出了陡峭的深沟，远处的黄河时隐时现反射着天光。当时坐火车的所见，深深印在脑子里。几天后再看到河南暴雨的新闻，我赶忙打开地图，看到了伏牛山和太行山在郑州附近刚好如一个打开了喇叭口的地貌，而这样的喇叭口，正如钱塘江之年年有大潮，是最聚集水汽的。

像河南那样的暴雨，一小时降下200毫米的雨量，也只有台风那样大能量的天气系统能做到。也的确如此，河南暴雨来源于上千公里外太平洋上的台风“烟花”。台风是低压系统，是向着风暴眼吸引水汽的，可吸引的水汽“拥挤”到台风的中心附近势必要升空，到了高空水汽势必向两边散去。另一方面，夏秋之际，西太平洋上常有一个独立的高气压——副热带高气压。而影响我国的台风也大多生成于西北太平洋，且大多产生于副高的南缘，并沿着副高的外围移动。在台风和高压之间就形成了一个水汽输送槽，这次的水槽正对着河南。

地球是一个巨大的天气系统，地球天气的最原初的动力来自于行星风系统。地表受热不均，大气热胀冷缩，受热最多的赤道面上的大气蒸腾作用最为强烈。空气向上遇冷凝结，这里天天下雨，形成了热带雨林湿热多雨的气候。升空后的空气向赤道两边分流，在南北纬30度附近降落下来。当空气下降的时候它的温度会升高，储水能力增强，下降气流控制下空气干燥高温，于是形成了副热带高压带控制下的地貌和植被，诸如撒哈拉、中东的广袤沙漠以及澳大利亚内陆的大片荒漠。

图｜视觉中国

我们虽然看不到，海洋上也有副热带高压带驻留，这里低层暖湿而不稳定，但中层经常存在一个下沉逆温层，阻止了低层对流的发展和水汽向上输送。逆温层以上比较干燥，晴空万里。并且，在广阔的太平洋水域上空，西太平洋副热带高压带是永久性高压环流系统，这一系统近年来又有北移的趋势。而影响我国的台风也多生成在它的边缘，或者被它顶托住，不得不在我们的沿海登陆。过去我们经常看到台风在海南和广东登陆的消息，最近却是在福建和浙江登陆，就是这个道理。

9月2日，世界气象组织（WMO）发布了报告，过去50年与天气有关的灾害暴涨5倍，在过去的半个世纪中，平均每天都在发生一场与天气、气候或水患有关的灾害，平均每天造成115人死亡，以及2.02亿美元的损失。

天气变得恶劣，离不开天气变暖的作用。台风的形成，一个硬性的条件是洋面温度≥26.5℃，只有这样高的水温，洋面水汽才能大量蒸发，在地球自转偏向力的作用下，这些水汽螺旋上升，形成了云团，云团越转越大，最后形成了热带气旋。按照最新发布的《中国气候蓝皮书（2021年）》的数据，全球海洋热含量呈显著增加趋势，且20世纪90年代后海洋加速变暖。近30年海洋增加的热量是此前30年的5倍多。2020年，全球海洋热含量为有现代海洋观测以来的最高值。

当一个个让人心惊肉跳的数字在眼前闪现，我在想，究竟应该如何理解这些气象数字？每天打开手机，温度、降雨概率乃至风力风向都会如影随形，关心天气已经是我们日常生活的一部分。可对于大尺度的气候变化，我们只是停留在对极端气象事件的感官冲击里。而《巴黎协定》里的1.5和2.0摄氏度却是如此抽象而遥远，原因也简单，对于日常的天气变化，一两度是不容易感知到的。

2002年，我在美国的一所大学里读研究生，论文题目是沙漠植物对二氧化碳的固定作用。整整一个夏天，我都要到位于美墨边境的齐瓦瓦沙漠里，沿着土壤剖面自上而下采集土样，分离里面的草根、树根等有机质，拿到实验室里用坩埚烧出二氧化碳，精确地计算出植物通过自身的光合作用、通过植物生长如何固定空气中二氧化碳。夏天的沙漠里阳光灼热，根本没办法作业，我们先用大铲车在土地里挖了深沟，再在沟里干活，即使如此也要很早出发，趁着早晨太阳还没有直射进土沟里取完土样。

墨西哥齐瓦瓦沙漠（视觉中国供图）

植物的碳汇是大自然的生态系统中二氧化碳循环的重要环节，地球在亿万年的演变过程中，曾经因为火山喷发空气中充斥了大量二氧化碳，通过光合作用，植物将这些碳固定下来，乃至储存到煤炭里，或者在食物链里上升到动物的身体里，再在特殊的机缘下变成石油，储存下来，从而形成了碳的掩埋。

地球的碳循环图景还有更复杂也更隐秘的方式，在齐瓦瓦沙漠的土壤层里，地下一米多深的地方有着一个异常厚实且坚固的白色碳酸钙层。而碳酸钙的成分，如同我们在地球上俯拾皆是的石灰岩，绝大部分是远古生物的产物，是贝壳类生物、藻类植物以及动物骨骼在漫长的历史年代中沉积下来，在高温高压的环境下，变成了石头。这是碳循环的一种更为长期的链条。可以说，如果地球没有生命存在，就不可能有碳的循环，也不会有曾经的煤炭、石油的大规模的埋藏，也就不会有人类工业革命后的大规模开采利用，把旧有的“窖藏”一下子全拿出来短时间挥霍掉，从而打破了碳循环上的平衡，带来了气候变化上的一系列问题。

四川甘孜藏族自治州德格县的冰川湖新路海（何浩摄/视觉中国供图）

月球上没有碳酸盐，人类探索火星的过程中，发现过碳酸盐矿物，这一度是探索火星的重要发现。水加二氧化碳，与钙、铁或镁混合起来，就会形成碳酸盐。碳酸盐会在酸中快速溶解，这于是昭示着科学家，火星可能曾经有过一个非常温和而且良性的环境，足以孕育早期的生命。

说到碳酸岩我似乎跑题了，但这里想表达的却是和本文主体相关联的。我们观察自然的变化，看到动植物的生长，个别的现象里面往往蕴含着气候变化的密码。

2002年，NOAA公布，远离人类影响的夏威夷莫纳罗亚观察站测量的大气中的二氧化碳浓度是373ppm，也就是百万个大气分子中有373个二氧化碳分子。去年，尽管新冠疫情降低了全球经济的运行速度，二氧化碳排放减少了7%，但仍是有记录以来第五个高增速的年头。去年12月，观察站测量的二氧化碳浓度是414ppm，今年5月就达到了419ppm。

自有观测以来，人们注意到二氧化碳的浓度有着明显的季节性变化：在北半球每年的夏末秋初，大气二氧化碳水平较低，原因是春夏两季植物生长旺盛，光合作用将二氧化碳转化为糖分和植物所需要的物质储存起来；而秋季到冬季植物分解释放出储存的碳，大气二氧化碳水平又迅速上升。今年全球经济重启，石油、煤炭等能源价格大幅度反弹，温室气体排放无疑又将创纪录了，以至于冬天二氧化碳的高浓度很快就被夏天本来该有的“低浓度”打破。

祁连山偏安于青藏高原边缘，南坡是青海一侧，北坡是甘肃一侧（石磊摄/视觉中国供图）

有预测，今年的空气中二氧化碳含量将超过工业革命时期的一半，全球变暖的警钟唯有敲得更响，才能警醒世人。

在中国，哪里的气候变化最大？至少在社交媒体上，我得到的印象是西北正在发生一场颠覆认知的大变化。曾经的敦煌最大湖泊哈拉诺尔湖，干涸了50年后又碧波重现；我国最大的内流河塔里木河开春就早早地涌入了流水，今年下游来水比去年早了将近两个月；我国最大的内陆湖青海湖水位15年升高2.85米，水面增加319平方公里，相当于近7个喀纳斯湖，物种更丰富，仅鸟类30年增加36种。好消息接踵而至，但暖湿化也带来了叵测的天气。5月份，甘肃白银的越野赛就因为一场暴雨损失了20余条生命。

探寻西北的暖湿化，我选择了两条路线，其中一条是进入大西北的传统路线，西安、兰州、河西走廊的古人行走西域的路线。《西游记》里师徒四人之远赴西天取经，就始于长安城边泾河龙王违背天庭指令下雨，为魏征所斩。既然一场豪雨能够启发一场伟大的征程，站在泾河河岸，或许后来者也能参透天气变化的一段秘密。

西安市高陵区，泾河和渭河交汇时会呈现出一清一浊相融的奇特景观，形成一道非常明显的界线（赵彬/华商报/人民视觉供图）

事实也的确如此，泾河算得上是一条颇有历史负载的河流，战国时期眼看着秦国强盛起来，韩国人郑国为了保卫自己的国家，向秦人献计修渠，目的是劳秦民伤秦财拖垮秦国，却不料郑国渠修成后秦国的良田倍增，国力由此更加强盛。郑国的一番计策反而算计了自己，搬起石头砸了自己的脚。如今当考古工作者找到泾河岸边当年郑国渠的取水口，这里已经高出了泾河现河道十五六米。河水2000余年间又切割了如此深的土壤，黄土高原之贫瘠、黄河之浑浊、泾渭分流的古老的成语源流，一下子都有了历史感。

如今的西行路因为高铁网络已经一路通衢，但气候之于城市的塑造还是颇为明显。兰州是唯一建在黄河上的城市，城市沿着黄河狭长的谷地延伸，两边是耸峙的山峰。污染严重的化工厂搬迁了，这里又恢复了夏天傍晚飘雨的传统，原因则是山谷风使然。在青海的西宁，一个建在浅山河谷中的城市，又处于西藏高原的门户位置，近年来暖湿化尤其明显，山谷全披上了绿装，即使在多风的山顶也种植了小灌木。自从退耕还林还草，西北的山地上人们想方设法种植树木，环境的改善有目共睹。

从悬崖顶上的夏琼寺，可以俯瞰远处的黄河，这段黄河在青海境内，所谓“天下黄河贵德清”（黄宇摄）

我们还环绕青海湖观察那里的植被，到祁连山看冰川的消退，尤其使人震惊的是河西走廊已经成为全国著名的种子基地，瓜果之乡之外这里的水热资源又找到了新的用途。但在水资源本来就极度匮乏的大西北，纵使降水增加了一些仍难抵消这里巨大的蒸发潜力，当农民们争相开发荒滩，就演化出了对水源的激烈争夺。这其实是很难持续的开发方式。

后来我又走了另外一条路线，这条路线更靠北，沿着长城，是农耕民族和游牧民族曾经抢夺地盘的路线。从北京到张家口到大同到包头，一路向西北，一条愈发鲜明的农牧交错地带。在地理学上，这是一条颇为有意义的气候植被分界线，也是人口稠密与稀疏的分界线。正是因为两边资源悬殊，环境显得尤其脆弱，气候上的风吹草动不仅影响地理环境，还对人类的生存生命攸关。

（制图｜昭君邢海洋）

在河北与山西的交界处我遭遇了一场冰雹，还是在同样的地方，回程的路上又听说这里刚下了一场大暴雨，全县城都断了电。山区气候的多变以直观的形式呈现在眼前。

在这条环境变迁的重要分界线上，我到山西右玉县看了那里的植被恢复，那是在寸草不生的黄土上重建了森林的生态壮举，也向人们展示了黄土高原植被恢复潜力。我还到黄河的河套地区看那里的庄稼种植，因为地势平坦，且有黄河水灌溉，内蒙古草原反而变成了米粮仓。昔日走西口的中原逃荒的饥民，正是利用了水利技术把原本的放牧草场改造成了农耕田园。