青藏高原对中国西部自然环境地域分异的效应

2001年11月

第 四 纪 研 究QUATERNARY SCIENCES

Vol.21,No.6November,2001

青藏高原对中国西部自然环境

*

地域分异的效应

郑 度

(中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101)

摘要 近几百万年以来青藏高原的强烈隆升对中国西部地区自然环境地域分异的影响十分明显。它强化了自第三纪以来西北地区的干旱化,形成山地湿岛与荒漠绿洲并存,导致亚洲干旱核心区域的出现。藏东南水汽通道作用显著,横断山区发育着独特的干旱河谷。山地垂直带谱类型的分布模式揭示了青藏高原自然景观的地带性分异规律;高原地势格局和大气环流的共同作用,制约着高原本身自然地域分异的特点,形成独特的自然地域系统格局。主题词 中国西部 青藏高原 自然环境 地域分异

近几百万年以来青藏高原的强烈隆升对中国西部地区自然环境地域分异的影响明显。它强化了自第三纪以来西北地区的干旱化,藏东南水汽通道与横断山区干旱河谷并存,高原山地垂直带谱类型的分布模式揭示了其自然景观的地带分异,形成独特的自然地域格局。

1 山地湿岛、荒漠绿洲与亚洲干旱核心

青藏高原北缘的一系列高大山系,西起帕米尔,向东依次为喀喇昆仑山、昆仑山、阿尔金山和祁连山。这些高大山系加强了高原季风,带来了较多降水,高山带的年降水量可高达400~500mm以上,与平原盆地仅50~100mm上下的年降水量形成鲜明的对照,成为干旱区的山地湿岛和径流形成区。这对西北干旱区绿洲农业生态系统的维持和发展至关重要,是得天独厚的有利条件。

干旱区绿洲的存在与一定的地貌、水文、土壤等自然条件相联系,具有独特的地理分布特征和规律。按照不同的地貌部位,可将绿洲分为沿河绿洲、扇形地绿洲、冲积平原绿洲和干三角洲绿洲等。西北干旱区山前绿洲是人类活动的集中地区,其形成、演化、退缩和消亡不仅是一种自然过程,更受到人类活动的深刻影响。在极端干旱条件下,沙漠化与绿洲化在一定阶段并存是普遍现象。

西北干旱区的山地垂直带具有大陆性带谱特征。受高原夏季风的惠泽,位于向风坡的西昆仑山北坡和东祁连山东段降水较多,有山地森林带分布;中昆仑山、阿尔金山和西

作者简介:郑 度 男 65岁 研究员、中国科学院院士 自然地理专业 E-mail:zhengd@263.net*国家重点基础研究发展规划项目(批准号:G1998040800)资助 2001-07-26收稿,2001-09-02收修改稿

6期 郑 度:青藏高原对中国西部自然环境地域分异的效应485

祁连山则缺失山地森林带。干旱区山地的生物多样性相对丰富,是森林和草场资源的主要分布区,与毗邻山前低地绿洲有着紧密的联系和相互作用。西北干旱区的发展在很大程度上得益于盆缘山地的外部效应和山地河流的下游效应。因而山地环境和生态的退化

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和破坏都将威胁其山前和下游的平原和盆地,影响着干旱区社会经济的可持续发展。

在关于亚洲高地的研究中,H.vonWissmann所阐明的极干旱区域位于昆仑山与喀喇昆仑山之间。C.Troll在亚洲中部和南美干旱上限的比较研究中引入亚洲高地的干旱核心一词,指帕米尔东部和青藏高原西部的亚洲高地,用于泛指这一地区的干旱以及完全

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缺失森林植被的高地。现根据近期的考察研究,对亚洲干旱核心作进一步的讨论。

高原西北部的喀喇昆仑山)昆仑山属于高山P山地荒漠、半荒漠地区,与亚洲腹地极端干旱的暖温带低地荒漠相连。行星西风所携带水汽在翻越喀喇昆仑山后损失殆尽,使昆仑山和喀喇昆仑山之间的宽谷、盆地和高原面全年12个月都极为干旱。夏半年从东北方吹向昆仑山的高原季风属大陆气团,所携水汽很少,翻过昆仑山后水汽含量更少,使中昆仑山内部腹地及南翼的高原面,年降水量仅约20~40mm。这里地势坦荡,海拔4700~5200m,最暖月均温3b~6e,干燥剥蚀及寒冻冰缘作用发达,湖泊干涸退缩,湖水矿化度增大,多属氯化物类钠组水。以垫状驼绒藜(Ceratoidescompacta)为代表的高山荒漠植被占优势,植被盖度极为稀疏,仅1%~5%左右。从中昆仑山主脊的垂直自然带谱看,属于高寒极干旱结构类型组,高山荒漠上界为海拔5300m,直接与亚冰雪带相连,这和毗邻高山上发育的极大陆型冰川正相吻合,互为佐证。

从喀喇昆仑山中段北翼的河尾滩、阿克赛钦一带向东延伸至中昆仑山南翼的黑石北湖、白戈壁和昂歌库勒地区,远离青藏高原两条水汽输送路径

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,气候寒冷干旱,为亚洲的

寒旱核心区域。在阿尔金山金雁山山口附近降水罕少,山地荒漠占优势,属极干旱型垂直带结构类型组。由此向东北延伸,可与新疆东部极其干旱的嘎顺戈壁一带相连,形成亚洲中部腹地的干旱核心区域

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。

2 藏东南水汽通道与横断山区干旱河谷

由西而东横亘在高原南部的雅鲁藏布江于东喜马拉雅山脉东端的南迦巴瓦峰陡然折转成近南北向,形成几百公里长的大峡弯,呈向南展开的巨大喇叭口,直泻印度阿萨姆平原,为印度洋的暖湿气流进入高原内部,提供有利的地形背景。作为最主要的水汽通道,其水汽输送方向是从雅鲁藏布江下游向北,再自其大峡弯处折向西北方向输送直达念青唐古拉山南翼,成为青藏高原海洋性冰川的发育中心,分布着我国最长的海洋性冰川)))卡钦冰川(长35km)。这里频繁出现的灾害性地质地貌现象,如山崩、滑坡、泥石流等也多与水汽通道有一定的联系,且往往成为冰雪融水型、暴雨型泥石流发育中心。

许多物种沿通道上溯分布,北方的一些物种也沿山地南移。地势悬殊的高山峡谷对生物的隔离作用十分显著,有利于当地物种的分化和变异。据不完全统计,雅鲁藏布江下游峡谷区有维管束植物3768种,分属210科、1106属,是中国喜马拉雅植物区系成分最集中的区域。水汽通道是东喜马拉雅山脉最湿润的地段,发育着独特完整的湿润类型的垂直自然带谱,具有热带北缘的特征。热带森林溯江而上进入低山带,可达29bN。从水平自然地带来看,它远超出其他大陆热带所在的纬度界限。同时,热带森林的上界可达海[8]

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拔1100m,比东部季风区20bN以南的海南岛热带森林海拔800m的上限还要高。山地常绿阔叶林带上部与山地最大降水带大体相当,具有苔藓林的特征;往上则以喜阴湿的云南铁杉(Tsugadumosa)林和冷杉(Abiesspp.)林占优势组成山地针叶林。高山草甸植被也与高原内部由嵩草(Kobresiaspp.)为主组成的类型不同。由于气候湿润,垂直带界线所在的海拔偏低,与念青唐古拉山南翼的山地森林上限相比较,竟降低600~800m。

青藏高原自东缘的横断山脉经南缘的喜马拉雅山至西缘的喀喇昆仑山,许多深切谷地的下部普遍出现干旱河谷灌丛景观,是引人瞩目的、独特的地生态现象。从自然地理角度看,干旱河谷与其周围地区湿润、半湿润的景观不协调。因此,/干旱河谷0是通称,具有相对的涵义,它并不按气候学上依水分状况划分干旱类型的绝对指标来衡量,更不能表明它具有干旱的荒漠或荒漠草原的植被及相应的土壤类型。然而,干旱河谷地带及其上山

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地森林带间的界线,即森林下限在一定程度上受到水分因子的明显制约。

高原东南部分布着不同类型的干旱河谷,其中以横断山脉中段,即大约在28b~30bN间的怒江、澜沧江和金沙江峡谷段的干旱河谷为典型。这些河段中的干旱河谷大多具有明显的特定景观,有独特的优势植被类型)))耐旱灌丛及稀树灌木草丛。它们分别由旱中生小叶落叶具刺灌木或肉质具刺灌木及耐旱草本(禾草为主)植物所组成,通常具有生长稀疏、覆盖度较低等特点。在上述植被类型下发育的土壤具有土体偏干、淋溶较弱,有碳酸钙残留,呈碱性反应等旱成土的特征。

横断山区山脉走向与湿润气流来向交角的大小对干旱河谷的形成有明显的影响。由于峡谷段地处腹地,周围崇山环绕,河谷深陷,地形闭塞,湿润气流难以进入,具有形成局部干旱环境的前提。干旱河谷所处的地理位置和自然环境背景不一,其类型也有很大差异。按照最冷月均温、最暖月均温和日均温稳定超过10e的天数,并参考植被、土壤和农作物生长等情况,可将横断山区的干旱河谷划为干热、干暖、干温和干凉4个类型,干热类型基本上分布在云南山原范围内。干旱河谷地带居民相对集中,人口增长的压力、农村能源的缺乏引起樵采薪柴活动增加,导致森林和乔灌木植被的破坏与日益严重的土壤侵蚀。在漫长的历史时期中,人类活动日益加剧,干旱河谷灌丛有继续扩展的趋势。干旱河谷灌丛带的上界随地区不同而变化,大体上有自外缘向内部升高、从南到北上升的趋势。各河段干旱河谷的垂直幅度取决于干旱程度的强弱,偏干旱的河段垂直幅度较大。在八宿怒江桥附近的干旱河谷中,最大的垂直幅度可达1000m左右

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[9]

[9]

。

3 青藏高原山地垂直带类型的分布模式

按照垂直自然带谱的基带、类型组合、优势垂直带以及温度水分条件等特点,可将青藏高原各山系的垂直自然带划分为大陆性和季风性两类性质迥异的带谱系统,其下可按

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温度、水分状况及带谱特征进一步划分为不同的结构类型组。

青藏高原山地垂直自然带结构类型的区域分异是明显的。随着所处位置的不同,形成条件的差异,垂直带谱的基带、分带数目、带内类型及其组合,以及森林上限、现代雪线等都呈现规律性变化。根据各山系垂直自然带的基带、带谱结构、优势垂直带以及温度水分条件特点,建立了垂直带结构类型的分布模式。该模式揭示了青藏高原垂直自然带的分布规律,从边缘山地到高原内部腹地,垂直自然带谱不仅基带不同,而且带谱结构由繁6期 郑 度:青藏高原对中国西部自然环境地域分异的效应487

及简,分带数目也相应减少。

从分布模式看出,在青藏高原上大陆性和季风性两类性质迥异的垂直自然带谱的对比十分鲜明。大陆性带谱系统以荒漠和草原各分带占优势,山地森林带仅局部出现,森林上限有自半干旱类型向干旱类型升高的趋势,其上的高山灌丛草甸带逐渐分异为高山草甸带及高山草甸与座垫植被带,亚冰雪带的分布高度向高原腹地升高。季风性带谱系统在地域上则以东南部占优势,山地森林各分带组成垂直带谱的主体。随着类型的不同,基带出现分异,各分带内类型组合也有变化。各分带的界线,特别是森林上限有自湿润类型向半湿润类型递升的趋势。高山灌丛草甸带向高原内部逐渐发展并分异出高山草甸带,显示出高原的特色。高山带及其以上的亚冰雪带和冰雪带具有趋同的特点。冠以/高寒0的几个结构类型组分别以高山草甸、高山草原和高山荒漠为基带。它们在高原腹地展布,反映出基带的温度、水分条件组合,体现出高原自然地带的分异。高山带以上的亚冰雪带和冰雪带是互相联通的,并且不再按干湿状况予以划分。各垂直自然分带界线大体上都指向高原腹地逐渐递升,反映出高原热力作用及巨大的山体效应

[9,11]

。

作为垂直自然带谱中区分高山和山地的一条重要界线,森林上限的分布高度随区域不同而变化。通常在湿润地区分布低,在半湿润地区则较高;而偏北的纬度位置也使其分布高度呈下降的趋势。整个青藏高原森林上限高差变幅大达1000~1200m(阴坡)。和全球高山地区相比较,高原东部山地森林上限居世界之冠,高达海拔4400m(阴坡)至4600m(阳坡),分别由川西云杉(Picealikiangensisvar.balfouriana)林和大果圆柏(Sabinatibetica)林组成。除了它所处亚热带的纬度位置(30b~31bN)外,还和高原上的热力作用及与其相联系的山体效应有密切关系。垂直自然带中另一条重要界线是作为冰雪带下界的现代雪线,其分布高低主要取决于温度和水分条件。青藏高原内现代雪线分布高度相差达1600~2200m,大体上有从边缘向内部、自东南向西北升高的趋势。

4 青藏高原的地带分异与自然地域系统

关于青藏高原的自然地域分异有不同的观点。有人主张高原上存在着水平地带性,但被垂直带性所掩盖;有的认为高原上的地带仅能由垂直带来辨认;有人指出,高原面起伏不大,南北伸展很宽,客观上存在水平地带的差异;也有的强调青藏高原非地带性较显著,不应划分为自然地带等。意见分歧固然与科学资料较少,人们对高原缺乏全面了解有关,也与研究者对地带性的不同理解密切相联。张经炜等强调太阳辐射、光、热条件的纬向变化对高原植被的影响,通过不同纬向地带植被垂直带的比较,提出以昆仑山)巴颜喀拉山)秦岭一线作为温带与亚热带植被的分界线

[12]

。李渤生认为青藏高原的植被水平

[13]

地带朝向高原西北端的生态旱极递变,称为植被的极向地带性。伍光和在综述各家观点的基础上,认为高原地域分异规律的特殊表现形式是高原地带的辐合,即高原的地带更替不是单一指向,而是多向辐合的

[14]

。

作为纬向地带性主要分异因素的太阳辐射在高原范围内虽仍显示出其重要影响,表现为温度从南到北递减,垂直自然分带界线的海拔高程也沿同一方向降低。但高原上辐射平衡与温度等项要素以高原西北部为中心在空间上呈/同心弧状0的分布态势,则在更大程度上反映出地势结构和海拔等因素的作用,与一般的纬向地带分异明显有别。受大气环流和488第 四 纪 研 究 2001年

高原地势格局的制约,形成了温度、水分条件地域组合的不同,呈现从东南暖热湿润向西北寒冷干旱递变的趋势。在自然景观上表现为由山地森林)高山草甸)山地P高山草原)山地P高山荒漠的带状更迭,具有明显的水平地带分异特点。与我国温带相应自然地带相比较,它们在水分状况特点上相似,而以温度偏低表现出高原自身的特色。

比较中国自然区划的各种方案可以看出,大多数区划方案都将青藏高原作为高级区域单位划出

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。主要分歧在于柴达木盆地及阿尔金山、祁连山的归属。部分学者认为

[16]

柴达木盆地及其毗邻山地气候干旱,具有温带荒漠的自然景观,将其划归西北干旱区。

根据构造地貌、海拔高度、温度条件、土地利用、植物和植被类型以及山地垂直带的分析,郑度等从发生学观点认为,按照现代景观特征,青藏高原北缘界线应从北部山系外侧暖温带P温带地带性荒漠的上限通过,将柴达木盆地和阿尔金山、祁连山一起划归青藏高原

[17]

。

为了先使水平地带性得到充分的反映,后再体现垂直地带性的差异,需要对高原山地的各种地貌类型组合与基面的海拔高度进行分析研究,按不同区域确定代表基面及其海拔高度范围,使生物气候的资料数据得以对照比较。例如,羌塘高原海拔4500~4800m,以广阔的湖成平原和山麓平原为代表,为高寒草原地带;而藏南则以海拔3500~4200m的宽谷盆地为代表部位,属山地灌丛草原地带。又如地势起伏、高差悬殊的横断山区中北部占有优势地位的山地暗针叶林带的幅度最宽,而人类聚居和主要生产活动则多集中在宽谷盆地中。因此,可将海拔2500~3500(4000)m的河谷盆地作为川西藏东山地针叶地带的代表基面。根据所确定代表基面的海拔高度来比较各个区域的温度、水分条件组合以及地带性植被和土壤,进而划分为不同的自然地带或区域单元。

和低海拔地域一样,大体上可依次按温度条件、水分状况和地形将青藏高原加以划分。青藏高原自然地域系统的拟订采用比较各项自然地理要素分布特征的地理相关法,着重考虑气候、生物、土壤的相互关系及其在农业生产上的意义。采用的等级单位为:温度带)自然地带)自然区。根据上述原则、方法和指标,除东喜马拉雅南翼山地划归山地亚热带以外,可将青藏高原划分为高原温带和高原亚寒带两个温度带,其下划分为10个各具特色的自然地带,第三级共划分出28个自然区

[19,20]

[18,19]

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参 考 文 献

1 伍光和.中国干旱区山地的资源环境和生态意义.干旱区资源与环境,1993,7(3P4):426~431

2 WissmannvH.StufenundGurtelderVegetationunddesKlimasinHochasienundSeinenRandgebieten.Erdkunde,

1960P1961,(Bd.XV):19~44,(XIV):249~272

3 TrollC.TheupperlimitofaridityandthearidcoreofHighAsia.In:TrollCed.GeoecologyoftheHigh-MountainRegionsof

Eurasia(Erdwiss.Forschg.IV).Wiesbaden:FranzSteinerVerlagGMBH,1972.237~243 4 林振耀,吴祥定.青藏高原水汽输送路径的探讨.地理研究,1990,9(3):33~44

5 郑 度,张百平.自然地域分异规律.见:郑 度主编.喀喇昆仑山$昆仑山地区自然地理(第10章).北京:科

学出版社,1999.138~152

6 杨逸畴,高登义,李渤生.雅鲁藏布江下游河谷水汽通道初探.中国科学(B辑),1987,8:893~902

7 刘世建.泥石流.见:彭补拙,杨逸畴主编.南迦巴瓦峰地区自然地理与自然资源(第6章).北京:科学出版社,

1996.112~134

8 倪志诚,程树志.西藏南迦巴瓦峰地区维管束植物区系.北京:北京科学技术出版社,1992.1~239

9 郑 度,杨勤业,刘燕华.自然环境及其地域分异.见:孙鸿烈主编.青藏高原的形成演化(第6章).上海:上海6期 郑 度:青藏高原对中国西部自然环境地域分异的效应

科学技术出版社,1996.262~323

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10 郑 度,杨勤业.干旱河谷类型及形成原因的探讨.见:张荣祖主编.横断山区干旱河谷(第2章).北京:科学出

版社,1992.20~30

11 郑 度,李炳元.青藏高原自然环境的演化与分异.地理研究,1990,9(2):1~10

12 张经炜,王金亭,陈伟烈等.试论青藏高原植被的纬向地带性.中国科学,1980,(11):1090~109813 李渤生.南迦巴瓦峰地区植被水平地带.山地研究,1985,3(4):291~298

14 伍光和.综合自然区划.见:伍光和等.青海省综合自然区划(第6章).兰州:兰州大学出版社,1989.77~9415 黄秉维.中国综合自然区划纲要.见:中国科学院地理研究所编辑.地理集刊(第21号).北京:科学出版社,

1989.10~20

16 倪绍祥.中国自然地理区的划分原则、方法与区划方案.见:任美锷,包浩生.中国自然区域及开发整治(第3

章).北京:科学出版社,1992.70~92

17 郑 度,张累德,张百平.综合自然区划.见:郑 度主编.喀喇昆仑山$昆仑山地区自然地理(第11章).北京:

科学出版社,1999.153~186

18 郑 度.山地与高原综合自然区划问题的探讨.见:中国科学院地理研究所编辑.地理集刊(第21号).北京:科

学出版社,1989.21~28

19 郑 度.青藏高原自然地域系统研究.中国科学(D辑),1996,26(4):336~341

20 ZhengDu.Threedimensionaldifferentiationofnaturalzonation.In:ZhengDuetal.eds.MountainGeoecologyandSustainable

DevelopmentoftheTibetanPlateau(TheGeoJournalLibrary,57).Dordrecht:KluwerAcademicPublishers,2000.47~69

QINGHAI-XIZANGPLATEAUANDITSEFFECTSONREGIONALDIFFERENTIATIONOFPHYSICALENVIRONMENTSINWESTCHINA

ZhengDu

(InstituteofGeographicalSciencesandNaturalResourcesResearch,CAS,Beijing100101)

Abstract

TheupliftingoftheQinghai-XizangPlateauhasexertedgreatinfluenceonregionaldifferentiationofphysicalenvironmentsinWestChina.IthasstrengtheneddesiccationinNorthwestChinasincetheTertiary,bringingaboutthecoexistingofmountainwetislandsanddesertoasesaswellasanaridcoreinAsia.Asamoisturecorridor,theYarlungZangborivervalleyhasplayedasignificantroleinSoutheastTibet.AnumberofuniquedryvalleysoccurextensivelyintheHengduanMts.ofsouthwestChina.ThedistributionpatternofvariousaltitudinalbelttypesrevealsthezonaldifferentiationofnaturallandscapesoftheQinghai-XizangPlateau.Underthecombinedactionofitstopographicframeworkandatmosphericcirculation,theQinghai-XizangPlateaudisplaysinsuccessionthefollowingspatialdifferentiationofphysicalenvironmentsfromSEtoNW:montaneforest,alpinemeadow,alpinePmontanesteppeandalpinePmontanedesert.Accordingtotemperature,moistureandlandformstheQinghai-XizangPlateaucanbedividedinto2temperaturebelts,10naturalzonesand28physicaldistricts.

Keywords WestChina,Qinghai-XizangPlateau,physicalenvironments,regionaldifferentiation