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文 |星球研究所 经“星球研究所”授权转载
编者按:
关于地理或地质构造的文章,给大多数人的感觉就是枯燥无味,很难进入,而这篇文章另辟蹊径引人入胜,既科普了知识又给人以美的享受,可以说是寓教于乐,寓教于观。把中国地理最精粹的版图构造,用最新研究理论和精美绝伦的画面展现给读者。视觉上的饕餮盛宴,加上极其精准的解析,勾勒出中国地质构造和气候形成等过程。“大碰撞碰出一个大中国”,欣赏科普佳作,赞叹上帝创造的奇妙。图文并茂,善商与您共赏!
碰出一个大中国 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)
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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) ▼
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)
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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)
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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)
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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)
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其他如位于西藏林芝的 南迦巴瓦峰
(南迦巴瓦峰)
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位于阿里的 冈仁波齐峰
(冈仁波齐)
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位于云南的 卡瓦格博峰
(梅里雪山卡瓦格博峰)
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位于新疆的
慕士塔格峰
(慕士塔格峰)
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位于四川甘孜的 贡嘎山
(贡嘎)
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位于稻城亚丁的 央迈勇峰
(央迈勇)
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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
(念青唐古拉山脉山脉全景)
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长约1200千米的
祁连山脉
(祁连山脉团结峰周围群峰) ▼
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)
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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
(横屏观看,黄土梯田,注意上方的人)
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云贵高原
(云贵高原东川红土地)
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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) ▼
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 为第一级阶梯 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 为第三级阶梯 中国的基本地理格局就此定形
(三级阶梯,制图)
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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
(横屏观看,年保玉则)
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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
(横屏观看,太行山) ▼
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) ▼
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)
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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°)
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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)
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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)
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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)
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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)
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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)
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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) ▼
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)
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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)
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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) ▼
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)
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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) ▼
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
(夕阳下的祁连山八一冰川全景) ▼
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)
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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) ▼
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)
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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)
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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)
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到巨大的淡水湖
(横屏观看,鄂陵湖) ▼
咸水湖
(嘎仁错的湖岸线) ▼
盐湖
(扎布耶茶卡)
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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)
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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) ▼
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) ▼
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) ▼
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) ▼
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)
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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
(横屏观看,札达土林)
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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) ▼
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) ▼
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) ▼
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;第二张为披毛犀的起源与扩散)
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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?) ▼
藏狐
(藏狐) ▼
藏羚羊
(藏羚羊) ▼
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
(横屏观看,布达拉宫)
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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)
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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)
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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)
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深入大湖
(第二次青藏高原综合科学考察研究工作场景)
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挑灯夜战
(第二次青藏高原综合科学考察研究工作场景)
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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 请关注青藏高原 关注青藏科考 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》 P.P.S. 星球研究所长期招聘地理、地质、城市规划、天文、历史、考古、生物、建筑等各领域撰稿人,以及视频编辑、原画师、手绘师、设计师、产品经理、商务策划等。
星球研究所
一群国家地理控,专注于探究极致风光
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执行主编:华子 责编:揽月 校对: Jack 美编:揽月
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