中国从哪里来？

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2019-03-01 17:55

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
（内蒙古高原，摄影师@马俊）
中国四大高原无不受到大碰撞的巨大影响。
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；太兴安岭、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@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@张靖/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）
咸水湖
（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。原本温暖的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。请关注青藏高原，关注青藏科考。
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》