這片比印度還大的草原,變成了沙漠!

NO.2320-地表最大幹旱區

作者:小哲,凱爾希

校稿:辜漢膺 / 編輯:板栗

地球,是什麼顏色的?是海藍色、是墨綠色、也是土黃色。

地球陸地的三分之一被貧瘠且荒涼的黃色所覆蓋,這裡是十幾億人的家園,因缺水而構成了地球的「乾旱部分」,其規模之大,從太空中看去彷彿地球內嵌了一個沙丘世界

找到地表最大幹旱區(一目瞭然)

彷彿地球上內嵌了一顆沙丘星球(橫屏觀看)▼

彷彿地球上內嵌了一顆沙丘星球(橫屏觀看)

今天,我們將通過氣象、洋流、地球軌道參數的原理探究地表最大幹旱區的成因,並從中管窺全球乾旱的奧秘。

從太空中俯瞰撒哈拉(圖:NASA)▼

從太空中俯瞰撒哈拉(圖:NASA)

什麼是乾旱區?

一個地區「平均降水量」和「平均潛在蒸散量」的比值,被稱為乾旱指數(IA,the index of aridity),這個數字小於0.65,就跨入了「半溼潤半乾旱地區」的門檻,相當於降水量不到潛在蒸散量的65%。

由此可以分出四個等級:半溼潤半乾旱地區(0.65-0.50 ) 、半乾旱地區(0.50-0.20)、乾旱地區(0.20-0.05)和極端乾旱地區(<0.05)。

橫屏-乾旱地區分佈▼

乾旱地區分佈

比如華北平原就有一部分是半溼潤半乾旱地區,而極端乾旱這種王者級乾旱,降水量還不到潛在蒸散量的5%,這5%還會在幾次強降水中快速用掉,往往還沒形成徑流或滲入地下,就被蒸發掉了,即使像今年阿曼遭遇的大洪水,也無法改變其極端乾旱的本質。

沙丘與水池共存的「和諧」場景往往轉瞬即逝

(暴雨後的撒哈拉 圖:shutterstock)▼

(暴雨後的撒哈拉 圖:shutterstock)

這種極端乾旱區佔地球陸地面積的6.6%,撒哈拉沙漠佔了其中的絕大部分。作為全球最大的沙漠,撒哈拉長4800公里,最大寬度1800公里,920萬平方公里的它是印度面積的三倍,能把美國本土裝進去,是毋庸置疑的地表最大幹旱區。

撒哈拉佔據了大半個北非,不可謂不大了▼

撒哈拉佔據了大半個北非,不可謂不大了

然而,與撒哈拉同緯度的東亞季風區,地中海北岸的歐洲都是一片綠意盎然,三面環海的撒哈拉怎麼就旱成了這樣?

要搞清地表最大幹旱區的底層地理邏輯,還要說回我們以前講的「副熱帶高壓帶」。

在赤道受熱上升的暖空氣,會在南北緯30°附近下沉,形成氣壓相對高值區域,也就是「副熱帶高壓帶」。在其控制下,南北緯30°附近都形成了大面積的沙漠

橫屏-全球沙漠分佈▼

全球沙漠分佈

在北半球,由於青藏高原、地中海、落磯山脈的阻隔,副高會斷裂成北太平洋副熱帶高壓帶北大西洋副熱帶高壓帶伊朗-北非高壓三個部分。

平常這三個高壓帶斷開時候的還好,一旦連起來

就能讓北半球很多地區都感受到什麼是「身處沙漠」般的酷熱

(2022年6月15日中午12時的全球氣壓圖)▼

(2022年6月15日中午12時的全球氣壓圖)

這三大副高會季節性向東西兩邊延伸,甚至繞地球一圈,形成今年北半球全面高溫的景象,但前兩大副高主要還是盤踞在海洋上,只有伊朗-北非高壓,牢牢掌控著從伊朗高原到大西洋沿岸橫跨7000多公里的土地。

也難怪沙漠喜歡分佈在南北緯30°附近

在副高控制下是真的熱啊▼

在副高控制下是真的熱啊

當然,要形成如此廣闊的沙漠,光靠副熱帶高壓還不夠,還要離水源「足夠遠」。

來自海洋的水汽是陸地降水的主要來源,離海洋越降水也就越。比如被高原和山脈層層包裹的塔里木盆地,就形成了塔克拉瑪干大沙漠。

遠離海洋,還被團團圍住

只有雪山融水支撐著沙漠中為數不多的生命

(參考:wiki)▼

(參考:wiki)

而撒哈拉沙漠,表面上看是被印度洋、紅海、地中海、大西洋三面環繞,但紅海的體量太小,地中海大一些,但在夏季會被伊朗-北非高壓控制,在冬季則被西風帶控制,水汽都往東吹了,兩者都無法為撒哈拉輸入大量水汽。

說白了,真正的水源還給靠印度洋和大西洋這種大佬。但撒哈拉東側有衣索比亞高原阻擋,印度洋水汽幾乎吹不到撒哈拉東部,年降水量幾乎為0。

有副高和高原坐鎮,一絲水汽也別想進進來▼

有副高和高原坐鎮,一絲水汽也別想進進來

地形很重要,但還不是全部。

阿拉伯半島直面印度洋,一樣是極端乾旱沙漠遍佈,但隔壁的印度就降水充沛花團錦簇。

這主要是因為夏季的南亞季風,是由東南信風偏轉形成的西南風,這個偏轉點就在索馬利亞附近,並形成強勁的索馬利亞急流,風速可達65m/s,將印度洋的水汽都吹到了印度半島,阿拉伯半島只能在副高的控制下看著印度洋,但就是不下雨。

攜帶著水汽的季風一個急轉彎

頭也不回地揚長而去▼

頭也不回地揚長而去

既然印度洋一滴雨都不想給

那大西洋呢?

撒哈拉沙漠雖然有著漫長的大西洋海岸,但經過這段海岸的是迦納利寒流,其源頭是北大西洋暖流的一支。寒流過境,往往意味著降溫減溼,大氣遇冷下沉,引發乾旱氣候。

在類似緯度的大陸西海岸,寒流也造就了阿塔卡馬沙漠、奈米布沙漠和索諾蘭沙漠,只不過其規模完全不能和撒哈拉相比。

橫屏-寒流與緯度在15°到30°附近的沙漠的位置關係

(參考:wiki)▼

(參考:wiki)

可見雖然三面環海,但海洋卻十分吝嗇,水源看著很近,其實很遠。

副高控制下的撒哈拉沙漠降水量極低、蒸散量極大。極端乾旱,也就一點不奇怪了。

但正所謂滄海桑田,6000年前的撒哈拉可能並非大沙漠,而是一片大草原。

19世紀中葉,德國探險家海因里希·巴特在荒涼的沙漠中意外發現了神秘的史前巖畫,數十萬幅精美的圖像描繪著種群繁盛的大象、長頸鹿、河馬和羚羊被獵人追捕的生動場景。顯然,這絕非今天撒哈拉沙漠中的景象。

史前人類經歷了撒哈拉由草原變成沙漠的過程

希望未來的人類能看見撒哈拉重回草原的一天

(費讚的撒哈拉岩石藝術 圖:wiki)▼

(費讚的撒哈拉岩石藝術 圖:wiki)

後來,科學家通過對沙漠中軟體動物的殼、矽藻、湖泊沉積和水生動物骨骼的分析發現,在大約6000年前的全新世中期,這裡還有著永久性的淡水,在幾乎完全被植被覆蓋的土地上,點綴著大大小小的湖泊,這就是水草豐茂的「綠色撒哈拉」。而「綠色撒哈拉」的水汽就來自於大西洋。

「綠色撒哈拉」為何消失?

要回答這個問題,我們需要把目光移向撒哈拉以南的「薩赫勒」地帶。這裡是大沙漠和南方稀樹草原之間的過渡地帶。薩赫勒地區的降水,主要來自北非季風

這沙漠與草原的過渡地帶也是綠意寥寥,岌岌可危啊▼

這沙漠與草原的過渡地帶也是綠意寥寥,岌岌可危啊

在之前的《東亞季風區》裡我們說過,隨著太陽直射點的季節性移動,全球的赤道輻合帶及其降水會跟著移動,同時給當地帶去明顯的乾溼季節轉變,這就形成了所謂的季風區。

每年7-8月,赤道輻合帶會一路推進到約北緯20°的薩赫勒地區南側,形成北非季風,將來自西側大西洋的水汽帶到這裡,為沙漠邊緣的薩赫勒草原帶來降水充沛的雨季。

赤道輻合帶的南北移動▼

赤道輻合帶的南北移動

今天的薩赫勒草原,其實就是曾經「撒哈拉大草原」的縮小版,北非季風在過去可以長驅直入到比今天更靠北的地區,熱帶大西洋的潮溼空氣由此深入撒哈拉腹地,這才有了史前巖畫上的河馬、大象。

昨日之撒哈拉草原只能在今日的薩赫勒草原窺見

明日之薩赫勒是否會變成今日之撒哈拉呢

(圖:壹圖網)▼

(圖:壹圖網)

由此可見,北非季風的極限範圍至關重要,以前可以吹那麼遠,現在為什麼就不行了?

這就不得不把格局打開了!

眾所周知,地球是「歪著頭」自轉的,傾角大約為23°26’,其公轉軌道也並非正圓,存在一定的偏心率。

地球的自轉傾角和公轉軌道偏心率並非恆定,會受到月球和大質量行星的引力干擾,進而引發地球軌道的週期性變化。這其中就包括:

公轉軌道偏心率的10萬年變化週期

地球自轉軸傾斜度的4.1萬年變化週期

自轉軸的2萬年「擺動」(進動)週期

這三大軌道週期由塞爾維亞地球物理學家米蘭科維奇提出,統稱為米蘭科維奇循環,大格局帶動小格局,其中改變撒哈拉降水的週期就是「擺動」週期。(即「歲差」)

米蘭科維奇循環(參考:wiki)▼

米蘭科維奇循環(參考:wiki)

地球抖一抖形成的「擺動」,會造成地球軌道的細微變化,地球接受的太陽輻射分佈也會隨之改變,從而引發季風的進退,最終觸發撒哈拉沙漠劇烈的「水文循環」——從1.1萬年至5000年前,撒哈拉廣闊的溼潤綠洲逐漸變成沙漠。幾乎每隔2萬年,撒哈拉就發生這樣一次「循環」。

地球每發生一次這種細微的變化

對地球上的生物來說都是一次鉅變▼

對地球上的生物來說都是一次鉅變

在這一過程中,隨著綠色褪去、黃沙彌漫,這裡的居民被迫放棄越來越小的綠洲。有的四處遊牧,有的向南方遷徙,有的向東遷入尼羅河流域,成為方興未艾的古埃及文明的一份子。

踏著黃沙尋找暫棲之地,能否生存,全看天意

(馬裡的富拉尼牧民 圖:wiki)▼

(馬裡的富拉尼牧民 圖:wiki)

當我們再回看撒哈拉沙漠和全球乾旱區,會發現乾旱區不光改變了動植物,也改變了人類社會

在降水稀少、蒸發劇烈的環境下,沙質土壤的持水量與有機質含量很低、氮磷嚴重不足,所以植被稀疏、生物量低,包括人在內的所有動物都面臨極大的環境壓力。

人和動物是相互依存的

任何生物在如此極端的環境下生存都不容易

(圖:wiki)▼

(圖:wiki)

於是人類只能小規模聚集在河流、泉水和綠洲等寶貴的水源周圍,並形成了以部落為基礎的傳統社會共同體,相當於通過控制族群的規模和消耗,與資源匱乏的環境達成某種平衡。但這一傳統平衡如今也越發不穩定。

如今環境承載能力變弱,但人口與日俱增

人與自然之間的「平衡」已經十分脆弱

(圖:壹圖網)▼

(圖:壹圖網)

全球的乾旱和極端乾旱地區,除了印度西部外,人口基本都比較稀少,但根據「聯合國人居署」的資料,乾旱區18.5%的人口增長率高於其他任何生態區。激增的人口可以靠外部援助和超采地下水來短期維持,但卻長期加劇了當地的環境壓力。

渴到極點,「泥水」也甘之如飴

(圖:shutterstock)▼

(圖:shutterstock)

更為嚴重的是氣候變化的影響。最近研究表明,撒哈拉沙漠在上個世紀一直在擴張,沙漠在1920年至2013年間擴大了70萬平方公里,相當於一個青海省,南方的薩赫勒地帶本來就屬於乾旱和半乾旱地帶,全球變暖的趨勢持續下去, 薩赫勒離極端乾旱也就不遠了。

總之,在人口壓力和氣候變化的雙重作用下,地表最大幹旱區撒哈拉沙漠,恐怕還會變得更大,這對於北非、西非、中東甚至歐洲各國都是個壞訊息。

再擴張下去,撒哈拉就要橫跨三個洲了▼

再擴張下去,撒哈拉就要橫跨三個洲了

反觀撒哈拉沙漠從萬年前至今的歷史,像地軸「擺動」這種底層規律,遠超人類個體的人生尺度,人在這樣的趨勢面前與撒哈拉的沙粒無異。

但對於一百年內的,小尺度的,人為因素引發的環境變化,我們還有很多可做的事情,畢竟我們無力干涉地球的命運,但可以改寫自己族群的生死。

最後:

參考資料:

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