【編者按】
看寒來(lái)暑往云卷云舒，思古往今來(lái)氣候變遷，中科院之聲與中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所聯(lián)合開(kāi)設(shè)“大氣悟理”，為大家介紹大氣里發(fā)生的有趣故事，介紹一些與天氣、氣候和環(huán)境相關(guān)的知識(shí)。“塔克拉瑪干”是維吾爾語(yǔ)，關(guān)于這個(gè)地名的意思，真可以用眾說(shuō)紛紜來(lái)形容：“山下面的大荒漠”、 “淹沒(méi)在沙漠底下的住所”、 “進(jìn)得出不得”、“死亡之地”、“永遠(yuǎn)不存在生命之地”。但不論是哪一種含義，都透露出濃濃的蕭瑟之意，然而近日有新聞報(bào)道說(shuō)這片不毛之地竟被衛(wèi)星監(jiān)測(cè)到在悄無(wú)聲息地變綠？
“塔克拉瑪干沙漠在變綠”新聞 圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
2020年2月23日（上）和4月29日（下）塔克拉瑪干沙漠局部衛(wèi)星反演圖對(duì)比 圖片來(lái)源：NASA
太長(zhǎng)不看版：1. 塔克拉瑪干沙漠曾是古地中海一部分，后由于地質(zhì)時(shí)間尺度板塊運(yùn)動(dòng)，逐漸變成沙漠。
2. 美國(guó)國(guó)家航天局（NASA）衛(wèi)星監(jiān)測(cè)的區(qū)域本來(lái)就是綠洲，新聞?dòng)小皹?biāo)題黨”誤導(dǎo)的嫌疑。
3. 近幾十年來(lái)塔克拉瑪干沙漠乃至整個(gè)中國(guó)都有在變綠，這主要得益于中國(guó)政府的大規(guī)模植樹(shù)造林、退耕還林工程。
4. 我國(guó)西北地區(qū)在快速變綠的同時(shí)，荒漠化也在快速發(fā)展，兩者過(guò)渡區(qū)域被不斷侵占。
詳細(xì)細(xì)節(jié)版：黃沙漠漠中的一點(diǎn)綠地質(zhì)時(shí)間尺度上的氣候演變會(huì)導(dǎo)致滄海桑田的變化，歷史上著名的城鎮(zhèn)如樓蘭，現(xiàn)在已成為廢墟，被掩埋在深深的流沙之中。據(jù)《漢書(shū)·西域傳》記載，早在漢朝，塔克拉瑪干沙漠南部一些地區(qū)農(nóng)收業(yè)的發(fā)展已初具規(guī)模，有不少人口居住在且末(今在塔克拉瑪干沙漠東南)、精絕(今在塔克拉瑪干沙漠南部尼雅河的下游)、皮山(今在塔克拉瑪干沙漠西南)……像這樣的一些城鎮(zhèn)，當(dāng)時(shí)不可能建立在流沙之中。那么現(xiàn)在“疾風(fēng)千里兮揚(yáng)塵沙”的景象又是如何形成的呢？
塔克拉瑪干沙漠 圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)
塔克拉瑪干沙漠位于我國(guó)新疆塔里木盆地，地質(zhì)研究表明，塔里木地區(qū)過(guò)去曾是古地中海的一部分。第三紀(jì)中期，強(qiáng)烈的地殼運(yùn)動(dòng)發(fā)生，古地中海消失，歐亞大陸連成一片。塔里木盆地冬季在冷高壓控制下，氣候異常干燥寒冷；夏季有高大的山脈作為屏障, 也難受到濕潤(rùn)夏季風(fēng)的影響；此外，塔里木盆地位于青藏高原北側(cè)，從經(jīng)向垂直環(huán)流上看，正處在高原上空上升氣流的補(bǔ)償下沉區(qū)，進(jìn)一步導(dǎo)致其高溫少雨。因此，塔里木盆地終年處于干燥缺水的狀態(tài)中。
中國(guó)年平均降水量分布 圖片來(lái)源：地之圖
如今的塔克拉瑪干沙漠年平均降水量不足100mm，最低不到5mm，而平均蒸發(fā)量則高達(dá)2500-3400mm，蒸發(fā)量至少比降水量大一個(gè)數(shù)量級(jí)，這樣極端的水汽條件不足以維持植被生長(zhǎng)。但是極度惡劣的環(huán)境中總是隱藏著生的希望，塔克拉瑪干沙漠南部為昆侖山脈，冰川融水可以為植被提供生長(zhǎng)用水。春夏季高山積雪融化為河流向北流動(dòng)，在沙漠西南角延伸出兩條內(nèi)流河（衛(wèi)星圖片中向北延伸出的那兩條），即喀拉喀什河（墨玉河）與玉龍喀什河（白玉河），它們向北進(jìn)一步匯流成和田河，在上述河流沿岸也形成塔克拉瑪干沙漠最主要的河谷綠洲之一（劃重點(diǎn)，后面要考）。
塔克拉瑪干沙漠及其綠洲分布示意圖 引自張琴琴等，2019
塔克拉瑪干變綠的“真相”沙漠中的綠洲可遇不可求，十分珍貴。因此衛(wèi)星監(jiān)測(cè)到的“沙漠變綠洲”的新聞才會(huì)使大家如此激動(dòng)，這讓人不由得想起了前段時(shí)間同樣很火的西北“暖濕化”問(wèn)題（詳見(jiàn)：我國(guó)西北變“暖濕”了沒(méi)？）。中科院大氣所學(xué)者魏科在文章中給出結(jié)論：盡管西北部分地區(qū)出現(xiàn)了短期降水過(guò)程和植被改善，但其大部分區(qū)域降水量遠(yuǎn)低于潛在蒸發(fā)量，目前的降水增加并不能從質(zhì)上改變這一區(qū)域干旱的狀況，西北“暖濕化”基本上是一個(gè)偽命題。
我們?cè)僬f(shuō)回上面的新聞，為什么塔克拉瑪干沙漠2月到4月會(huì)發(fā)生“沙漠變綠洲”的“奇跡”呢？因?yàn)樾l(wèi)星監(jiān)測(cè)的區(qū)域本來(lái)就是塔克拉瑪干沙漠最主要的河谷綠洲之一?！捌孥E”發(fā)生最主要的原因還是由于季節(jié)變化。春夏時(shí)節(jié)，高山融雪，河水豐盈，河谷綠洲的大片農(nóng)田繁茂生長(zhǎng)；而到了秋冬時(shí)節(jié)，河流幾近干涸，衛(wèi)星監(jiān)測(cè)到的自然也就是一片荒蕪的景象。因此該新聞很大程度上依然是一個(gè)“標(biāo)題黨”，不過(guò)這也不完全是國(guó)內(nèi)媒體的鍋，標(biāo)題是從NASA新聞原標(biāo)題 Greening in the Taklamakan Desert 直譯過(guò)來(lái)的，NASA的本意是想表達(dá)即使在中國(guó)最干最熱的沙漠，植物也會(huì)在春天煥發(fā)生機(jī)，但到我們中國(guó)這兒大家理解的又是另一個(gè)意思了。
早在10多年前，就有學(xué)者注意到了塔克拉瑪干地區(qū)降水增加的現(xiàn)象。張山清等人利用塔克拉瑪干沙漠周邊12個(gè)氣象臺(tái)站1961-2007年的歷史氣候資料，對(duì)近47年的年平均氣溫、降水量、潛在蒸散量和地表干燥度等氣候要素的基本變化特征進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)年平均氣溫呈升高趨勢(shì)，降水量呈增多趨勢(shì)，年潛在蒸散量和地表干燥度總體呈減小趨勢(shì)。
但是前文也有提到，西北地區(qū)是蒸發(fā)“黑洞”，現(xiàn)階段任何降水量的增加基本無(wú)法改變?cè)摰貐^(qū)蒸發(fā)量較降水量強(qiáng)一個(gè)數(shù)量級(jí)以上的事實(shí)。塔克拉瑪干地區(qū)近期水資源增多更多可能來(lái)源于全球變暖引起的冰川消融與冰雪圈的衰退，由于這種冰雪圈的變化具有不可持續(xù)性，待冰川完全消融后，西北地區(qū)可能面臨更嚴(yán)峻的干旱風(fēng)險(xiǎn)。
變綠的不僅是塔克拉瑪干雖然新聞報(bào)道有“標(biāo)題黨”誤導(dǎo)的嫌疑，但衛(wèi)星監(jiān)測(cè)資料顯示，近幾十年來(lái)塔克拉瑪干沙漠確實(shí)有在變綠。
塔克拉瑪干沙漠32年變遷
其實(shí)不只是塔克拉瑪干沙漠，在過(guò)去幾十年里，整個(gè)中國(guó)都在變得更綠。2019年2月， Nature Sustainability 發(fā)表了來(lái)自波士頓大學(xué)的一項(xiàng)研究，研究者們利用NASA的空間遙感數(shù)據(jù)，指出自2000年以來(lái)，全球葉面積（leaf area）新增了5%，增長(zhǎng)面積相當(dāng)于亞馬遜雨林的大小，而其中四分之一的貢獻(xiàn)都來(lái)源于中國(guó)。
中國(guó)變綠的一大原因靠的是大規(guī)模植樹(shù)造林（占比42%）。種菜和植樹(shù)可能是刻在中國(guó)人骨子里的基因。陶淵明在房子周邊種柳樹(shù)五棵，自稱“五柳先生”。柳宗元在柳州做刺史時(shí)寫(xiě)詩(shī)：“柳州柳刺史，種柳柳江邊?！辈贿^(guò)古人種樹(shù)更多的可能是出于“文藝青年”的心態(tài)，類似于園林藝術(shù)。
如今的植樹(shù)造林主要是為了改善生態(tài)環(huán)境。相信有不少朋友都在玩“螞蟻森林”，看著播種下的一顆顆樹(shù)苗，感嘆也不枉自己每天早晨調(diào)好鬧鐘冒著被好友拉黑的風(fēng)險(xiǎn)收取綠色能量了。其實(shí)“螞蟻森林”最大的貢獻(xiàn)并不在于種了多少樹(shù)，而是把環(huán)保的理念深深植入了每個(gè)人的心中。
胡楊圖鑒 圖片來(lái)源：螞蟻森林
在荒漠化嚴(yán)重的地區(qū)搞綠化，一時(shí)半會(huì)兒是做不到的，需要幾代人甚至十幾代人共同努力。中國(guó)政府于1978年啟動(dòng)了 “三北防護(hù)林工程”，之后又于1999年發(fā)起了“退耕還林”工程，它們是中國(guó)真正的時(shí)代工程。以三北工程為例，啟動(dòng)40多年來(lái)，完成造林保存面積3014.3萬(wàn)公頃，在中國(guó)東北、西北和華北的廣袤土地上鋪出了一大片綠意。直接說(shuō)這個(gè)數(shù)字大家感受也許不是很直接，東南亞島國(guó)新加坡以干凈整潔聞名于世，其國(guó)土面積約719.1平方公里，也就差不多把它綠化400多次的水平吧。
有細(xì)心的朋友可能會(huì)發(fā)現(xiàn)上圖“2000-2017年全球變綠趨勢(shì)”中印度好像全境都在變綠，印度也在大規(guī)模種樹(shù)嗎？答案是否定的。印度變綠主要是靠農(nóng)作物面積的增加（占比82%）。印度人口眾多，近年來(lái)一直在大規(guī)模開(kāi)墾土地耕種糧食，農(nóng)耕地的過(guò)快增長(zhǎng)可能會(huì)引起為澆灌農(nóng)作物而過(guò)量抽取地下水，進(jìn)一步導(dǎo)致其枯竭，所以印度的這種發(fā)展在某種程度上來(lái)說(shuō)是不可持續(xù)的。
地下水抽吸過(guò)程示意圖 圖片來(lái)源：美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局
變綠or變荒？這是個(gè)問(wèn)題中國(guó)北方大地快速變綠的同時(shí)，荒漠化也在快速發(fā)展。以新疆為例，蘭州大學(xué)學(xué)者李艷麗等2011年的研究發(fā)現(xiàn)，柴達(dá)木盆地南邊同時(shí)存在綠洲化和荒漠化兩種演變化趨勢(shì)。近10 年來(lái)綠洲化的總面積為1040平方千米，變綠區(qū)域主要集中在荒漠化區(qū)域與穩(wěn)定區(qū)域之間；荒漠化的總面積為399平方千米，其中80%集中在綠洲邊緣，即綠洲的邊緣地區(qū)相對(duì)于其他區(qū)域更易于發(fā)生荒漠化現(xiàn)象。人類不合理地利用土地與水資源仍是土地荒漠化最主要的成因之一。
此外，如果措施不當(dāng)，則投入大量人力物力的植樹(shù)造林工程可能并不能完全達(dá)到預(yù)期效果。北京林業(yè)大學(xué)學(xué)者曹世雄于2011年在 Earth-Science Reviews 上發(fā)表文章，題目翻譯成中文為《中國(guó)干旱、半干旱地區(qū)過(guò)度依賴造林：生態(tài)恢復(fù)中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)》。曹教授在文中指出，1952到2005年間，中國(guó)植樹(shù)造林工程中只有24%的樹(shù)木存活了下來(lái)；過(guò)去30年間中國(guó)水土流失程度有所擴(kuò)大，干旱-半干旱區(qū)的沙漠化速率加快。
中國(guó)西北地區(qū)干旱-半干旱問(wèn)題是由地形、氣候、地理位置多重因素決定的。因此搞綠化不只是一個(gè)簡(jiǎn)單多種樹(shù)就可以解決的，種上不合適的植物可能會(huì)把地下水給抽干，從而使干旱的地方更加干旱，造成相反的效果。同時(shí)這也是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，西北某些地區(qū)好幾年才能種活一棵樹(shù)，承包土地的村民因?yàn)闆](méi)有收益又得大量砍樹(shù)還債，治沙成果也就隨之付之東流，土地荒漠化也可能再次出現(xiàn)。
我國(guó)西北地區(qū)的綠洲化和荒漠化是兩個(gè)反向發(fā)展又相互博弈的過(guò)程。中科院寒旱所學(xué)者張克存等2017年的研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)西北干旱區(qū)綠洲化、荒漠化的過(guò)快發(fā)展會(huì)侵占原本的兩者過(guò)渡區(qū)域，進(jìn)一步加劇生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定性。為了研究綠洲-荒漠生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)維護(hù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院也建設(shè)起了中國(guó)生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CNEN），旨在對(duì)綠洲-荒漠生態(tài)系統(tǒng)的大氣、水文、植被、土地等要素進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)。
西北地區(qū)綠洲化、荒漠化同時(shí)發(fā)展，兩者過(guò)渡地區(qū)被不斷侵占 引自Xue et al., 2019
面對(duì)西北地區(qū)復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境狀況，我們又該做點(diǎn)什么呢？對(duì)于政府部門(mén)而言，需要認(rèn)識(shí)自然、利用知識(shí)因地制宜地保護(hù)環(huán)境，如減少樹(shù)木的密度，改種灌木或者草本植物，或者是在原生植物環(huán)境的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良，同時(shí)還要兼顧當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的長(zhǎng)期和短期利益，如有必要還需提供配套的產(chǎn)業(yè)鏈支撐。對(duì)于新聞媒體而言，引導(dǎo)大家關(guān)注我國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)是非常有必要的，但也不能時(shí)不時(shí)地就想搞個(gè)大新聞，還需更加理性客觀地報(bào)道。對(duì)我們普通人而言，建立環(huán)保意識(shí)，低碳生活從我做起，就是為改善環(huán)境做出的最大貢獻(xiàn)。
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（文章來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所，原題為《春風(fēng)又綠塔克拉瑪干？丨大氣悟理》）
