引渤入疆恢复罗布泊与气象生态作用探讨

引渤入疆、恢复罗布泊与气象、生态作用探讨霍有光（西安交通大学人文社会科学学院哲学系）2011年4月[摘要]新疆塔里木盆地是中国最大的内陆盆地，有丰富的土地、光照、风能、矿产资源。“引渤入疆”是21世纪中华民族可持续发展，必将选择的重大战略问题。科学论证了引渤海水入新疆，恢复罗布泊，改善沙漠生态环境的气象、生态作用问题；充分说明实施海水西调工程，必将产生巨大的社会、经济、环境效益。[关键词]引渤入疆，海水西调，罗布泊，塔里木盆地，天山，气象作用，去盐碱化作用“引渤入疆”是21世纪中华民族为了寻求可持续发展的广阔空间，必将选择的重大战略问题。如果每年能够调数百亿立方米的渤海水入新疆，那么整个新疆丰富的土地资源、光照资源、风能资源、矿产资源就像一个大棋局，将全盘活起来，或谓有水则灵。显然，如果能够科学论证恢复罗布泊与艾丁湖后的气象、生态原理，那么再仔细权衡引渤入疆的调水成本与社会、经济、环境效益，究竟孰轻孰重，自然轻重自明。一、塔里木盆地（塔克拉玛干沙漠）与罗布泊的自然地理概况第三纪时期，塔里木盆地是一个统一的大湖，罗布泊坳陷尚未形成。进入第四纪后，由于受喜马拉雅运动的影响，塔里木盆地西部抬升而东部相对沉降，形成西高东低的地势，罗布泊成了塔里木盆地的汇水中心。在晚中更新世，罗布泊古湖开始出现钙芒硝沉积，表明已进入盐湖演化阶段。罗布泊湖盆范围基本以800米等高线为界，呈椭圆形洼地，走向东北～西南，东西长210公里，南北宽130公里，总面积约1.9万平方公里。1.1塔里木盆地（塔克拉玛干沙漠）的自然地理概况塔里木盆地是中国最大的内陆盆地，位于天山山脉和昆仑山脉之间。南北最宽处520公里，东西最长处1400公里。面积约40多万平方公里。塔克拉玛干沙漠是中国最大的沙漠。位于中国最大的内陆盆地新疆塔里木盆地的中部，北为天山，西为帕米尔高原，南为昆仑山，东为罗布泊洼地，面积达33.7万平方公里。气候极端干旱，年均降水量仅10～60毫米，而沙漠内部年降水量却超过80毫米，高于沙漠边缘的绿洲。热量资源在中国各沙漠中占第1位，10℃以上的活动积温一般在4000～5000℃，无霜期180～240天，年日照时数可达3000～3500小时。沙漠是位居世界第2位的流动沙漠。个体沙丘每年约南移50～60米，以流沙占绝对优势，占整个沙漠面积的85%，且沙丘高大，除边缘外，一般均在50～100米以上。塔里木盆地荒漠类型有4种（据季方，2001）：①盐漠。地表的盐分表聚性很明显，一般地表盐分含量在150克/公斤以上。处于现代积盐过程的盐漠，地表以稀疏的盐生灌丛为主，常见的有盐梭梭、盐爪爪、盐穗木、柽柳、骆驼刺等。因自然条件发生变化(如河流下切、河流改道、构造运动引起地层上升等)而脱离现代积盐过程的盐漠，地表同样是稀疏的盐生灌丛。而处于干涸湖滨的盐漠，地表裸露，完全无植物生长。盐漠表层有1～2厘米厚的盐结皮，有的甚至可形成厚达5～10厘米的盐结壳，它对亚表层盐和土的混合疏松层免受风蚀有一定保护作用。②泥漠。泥漠分布在古老冲积平原高阶地及湖积平原高台地，多是零散分布。地表面平坦、光滑，土壤组成物质以细颗粒为主，盐分含量不高。土体干燥，植物生长条件差，地表全部裸露，几乎没有高等植物，只偶见极个别的柽柳灌丛。③砾漠。砾漠分布在山前洪积扇。砾漠的地形坡度大，组成物质中含有多量砾石和粗砂，河流在此下切很深，有多级阶地和套生的洪积扇发育。砾漠地下水位低，埋藏深度多在20～50米或更深。植被极为稀疏，主要植物有麻黄、琵琶柴、盐生草等，覆盖度多在1%以下。④沙漠。沙漠分布在塔里木盆地的中心区域，是荒漠类型中面积最大的一类。沙漠的组成物质以细砂为主，分选很好。按沙丘的活动程度来分，可分成固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘3类。1.2罗布泊的自然地理概况罗布泊位于塔里木盆地东部，新疆巴音郭楞蒙古自治州境内，北有天山支脉库鲁克塔格山、东北有克孜勒塔格山、依格孜塔格山，东以北山为界与甘肃毗邻，南为阿尔金山，西邻塔克拉玛干沙漠、库姆克沙漠，东部阿奇克谷地与疏勒河、河西走廊相连，面积约10万平方公里。罗布泊则是塔里木盆地中的塔里木河、孔雀河、车尔臣河等的归宿地。本区属极端干旱的暖温带大陆性气候，降水稀少、蒸发量高、年温差和日温差大。年平均降水量22.2毫米，年蒸发量高达2902.2毫米，夏季的蒸发量为同期降雨量的100多倍。7月平均气温为25～27℃，极端最高气温45℃。干旱指数为16～50。多风沙、浮尘天气，起沙风（≥5m/s）年均出现202天，最大风速20～24米/秒，主风向为北东及北东东。其中，6级以上的大风每年出现100多天，冬季极端最低温度-33℃，夏季极端最高温度45℃，地表温度达到71℃。生物种群贫乏，数量稀少。据统计，罗布泊地区现有植物种类约占新疆维管束植物的1%、全国的0.13%，是国内植物种类最少的地区。罗布泊曾是塔里木河流域的尾闾湖，是塔里木盆地的汇水和集盐中心，塔里木河水系的变迁直接影响着罗布泊地区地貌的形成过程与特征。据《汉书·西域传》记载：罗布泊“广袤三百里，其水亭居，冬夏不增减”。据近代资料，罗布泊水面1942年大约为3000平方公里，1958年时已是一个水深仅数米的浅碟形咸水湖，1962年为660平方公里，1972年消失（注：罗布泊东湖早在公元前3000年前后就已干涸，罗布泊西湖干涸的时间可能在20世纪60年代中后期）。据估计，罗布泊干涸前湖面积约5400平方公里，目前湖底被厚20～40厘米的盐壳覆盖，海拔约780米。中国科学院生态地理研究所研究员、罗布泊考察队队长夏训诚认为：“自20世纪70年代以来，罗布泊的干涸和这一地区生态环境变化的根本原因，在于水体重新分配和人类社会经济活动综合作用的结果。”“在西汉时期，塔里木盆地仅有23万人口，现在却达到了1000多万人。在清代，塔里木盆地耕地扩大到了60万公顷，建有大型干渠200余条；如今耕地已增至133.3万公顷，兴建了200余座水库，特别是50年代迄今塔里木河中上游的大量垦荒，改变了水资源的分配和平衡，中上游掠夺了下游用水，使流向下游的河水逐渐减少并最终断流。”夏训诚说:“我国古代文献，对罗布泊的位置都有明确记载，它的位置是固定和始终不移的。据史料记载，罗布泊洼地由北向南，有3个较大的湖泊，其北为罗布泊，高度低于海拔780米；其中部为喀拉和顺湖，高度为海拔790米至795米；其南为台特马湖，高度为海拔807米。3湖中以罗布泊为最低，是洼地和集水中心，3湖均有河道相通，表明游移只能是单向的，即由高处的台特马湖、喀拉和顺湖流向罗布泊。”杨谦认为，罗布泊从中更新世以来，从淡水湖演化到盐湖直至1972年干涸，其沉积中心基本是固定的，在新构造运动、气候和水源补给等的共同影响下，尽管其水域大小有一定程度的变化，其沉积中心也有过一定距离的迁移，但从总体来说并没有变化，因此，它不是“游移”湖。1982年罗布泊探险队在湖盆中心钻井近9米深，经过分析测定其下层水生生物从古至今两万余年从未间断，这表明泥沙的沉积一直在持续，且入湖泥沙很少。同时，由于积盐等原因，湖水收缩后，湖底即迅速形成盐壳，这些盐壳厚10厘米到1米，坚硬无比，这些事实都证明罗布泊在相当长时间内，不可能大幅度抬高和降低，所谓“罗布泊游移”是不切实际的推断。罗布泊“大耳朵”的形成是罗布泊水面不断收缩的结果，范围是罗布泊洼地中海拔高度低于780米的最低部分，测量面积为5350平方公里，它的耳轮是罗布泊退缩的痕迹形成的盐层；“耳垂”则是喀拉和顺湖注入罗布泊时，由散流的河道形成的三角洲；“耳孔”则是罗布泊最后干涸的地方，面积为450平方公里。近150年来，罗布泊红柳沙包是在区域风况和沙源条件的共同影响下，红柳植物群落的演替过程中，不断演化而形成。通过测试和分析罗布泊地区红柳沙包沙物质的粒度可知：沉积纹层沙物质中细沙粒含量最多，占58.3～73.5%；其次为粗粉粒，占10.9～23.0%；粗粘粒、细粉粒和粗沙粒都较少，分别为3.8～6.4%、2.8～5.3%和3.3～11.3%。罗布泊地区的动物，前人考察成果认为有两栖类1种、爬行类7种、鸟类96种，由于罗布泊迅速干涸，动物种类正在逐渐减少。近100年来，罗布泊大批植物种类消失，目前仅有13科27属36种荒漠植物，这些植物为了适应盐碱和干旱的环境，进化出了特殊的生理结构。罗布泊地区是古代文明中心之一，分布有众多的历史古迹。譬如，在楼兰遗址东10余公里接近孔雀河处，发现大面积农耕遗迹，有明确的渠道、田块。这一遗迹，可能改变楼兰农田历史与楼兰古城独特的地位。小河墓地西北新发现的古城城墙年代大约在公元400～500年左右，形成于北魏时期。罗布泊曾水丰鱼肥，孔雀河下游三角洲拥有长势繁茂的胡杨树、芦苇可供建筑取材，当年楼兰人在罗布泊边筑造了10多万平方米的楼兰古城。据陈宗器（1935）《罗布淖尔与罗布荒原》记载，罗布泊海水的深度，深处为85厘米，浅处仅11厘米。此时水浅，可能与夏日有关。鱼在水中游泳颇不自由，极易被人所捕捉与击毙。捕得大鱼4尾，长90～110厘米，高14～16厘米。2002年4月，为了开发罗布泊钾盐矿，新疆罗布泊盐钾科技开发有限责任公司经有关方面批准，正式建立了若羌县罗布泊镇。该镇位于若羌县东北部的罗布泊地区，划定面积5.1万平方公里（相当半个江苏省，两个以色列）。2002年10月，中国石油为了切实解决罗布泊远离城市，没有加油站的难题，在离罗布泊镇政府800米处，投资新建罗布泊加油站。若羌县地处塔里木盆地东南部的山盆构造带：①县境北部为塔里木盆地东部，大部为罗布泊洼地。②县境中部为阿尔金山，北坡正当迎风面，流沙见于海拔1500米上下。③县境南部是阿尔金山与昆仑山之间的封闭性山间盆地与藏北高原相连，海拔4000多米，年降水量100毫米以上，有大面积的高山草原。二、天山山脉、塔里木盆地（南疆）与罗布泊的气象特征地处塔里木盆地东部的罗布泊地区，深深嵌入亚洲腹地，海洋水汽难以抵达，东缘至少低于河西走廊（孔道）500米以上，北缘是高耸的天山山脉（以及走廊北山），南缘是巍巍的阿尔金山脉（以及祁连山）与昆仑山脉，盆地底部平坦且被高山围限，许多山峰高出盆地3000～4000米，甚至5000～6000米。这种沙漠低、周边高的“两山夹一盆——山盆构造”的地理景观，孕育了独特的气象特征。2.1天山山脉与塔里木盆地（南疆）的气象特征新疆有极为丰富的光、热、土、草、能、矿等资源，然而相对于辽阔的土地面积，每平方公里的平均水资源量只有4.8立方米，居全国倒数第三位。值得注意的是，新疆的降水量和水资源分布极不均匀。自西向东横亘新疆中部的天山山脉，其降水量远远大于平原区，新疆地表水资源的一半发源于天山。塔里木盆地的水分来源与水资源水分，主要来自西风气流，从中亚越过天山南脉河谷（如克孜河谷）或从准噶尔盆地越过天山垭口（如哈密、乌鲁木齐）进入盆地（参见中国大百科全书地理卷），气候不受季风系统的直接影响。天山将新疆分为北疆和南疆，南、北疆气候具有显著差异，北疆平原地区年降水量约为277.3毫米，南疆年降水量仅为66.2毫米左右，降水主要集中于夏季（6～8月），其次是春季，降水变率比较大。史玉光、孙照渤（2008）研究认为：新疆地处中纬度地区，天气气候受高、中、低纬环流系统的共同影响，尤其受西风带系统的影响，高纬度北方冷空气南下与低纬暖湿气流在新疆地区交汇，常造成新疆地区强降水，北方冷空气进入新疆会带来一部分水汽；同时，低纬暖湿气流在一定的环流条件下也为新疆地区输送丰沛的水汽；对流层高、中、低层水汽输送路径有很大差异。水汽输送分析表明，各层及整层西边界为主要流入界，南边界和北边边界也为流入界，东边界为主要流出界。由于新疆三面环山的地形，水汽输送在700～500hPa最大，四季和年对流层中层水汽输送量最大，低层和高层接近。夏季水汽输送量最大，约占全年的38%，春、秋季相当，约占全年的23%～25%，冬季最少。近40年新疆年平均、春、夏和秋季空中水汽总流入量、总流出量为减少趋势，变化率很接近，且1976年后无明显变化趋势，使得净收支量无显著变化趋势。20