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作者：wm 在 罕见奇谈 发贴, 来自 http://www.hjclub.org
《北方缺水与荒漠化及其对策》（二）
送交者: 愚人 于 August 16, 2002 22:24:45:[新观察/xgc2000.net]
回答: 旧帖再帖《北方缺水与荒漠化及其对策》（一） 由 愚人 于 August 16, 2002 22:22:49:
(二) 干旱化、沙漠化的成因
近几十年的考古发掘表明，从内蒙古东部到北疆这样一条地理带上，分布了许多新石器时代的细石器遗存，时间大约从公元前6000年连绵到公元前1900年。石器显示居住在这一区域内的人类是以渔猎畜牧为生的，这就说明了今天已经是沙漠、干旱草原的地带，那时主要还是一遍水草森林丰盛，适宜原始人生活的地区。
按照《史记。匈奴列传》的记载，在公元前二十二世纪的唐尧时代，中国的北方居住着“山戎、猃狁”等少数民族，“随畜牧而转移”，换句话说，在距今四千年以前，北方地区已经由于干旱，使得水草植被分布呈现了非固定的状态。由于水草区域的分布随季节的变更，北方少数民族也随之而迁移，在迁移过程中，他们经常与南方农业地区的人民发生接触，入侵中原边境的事件不断发生。正是在这些不断的接触之中，我们的文明逐渐地成长起来。
由此可知，中国北方的干旱化、沙漠化并不是最近五十年来出现的新问题，这个过程实际上已经缓慢地持续了数千到数万年的时间，只是最近几十年来，因为人口的迅速增加和政策的不当，才使得这个迁延的过程加速到危及人民生产和生活的程度。
那么，到底是什么原因使北方发生干旱化与沙漠化呢？
不幸的是，对沙漠化成因的研究至今没有一个令人满意的结论。除了中国的北方和西北以外，亚洲还有中亚、西亚、西南亚地区，非洲还有北非地区，南北美洲的几块地区是沙漠肆虐的地方，同样地，它们的发生原因也还没有结论。
德国地理学家汉斯觉钦. 巴楚尔用了四分之一世纪的时间对撒哈拉沙漠进行了考察研究，他发现撒哈拉沙漠在六千年前到九千年前曾是一遍肥沃的土地，在这片土地上有河流，有湖泊，遗迹显示，这里曾是林木荫翳、水草丰沛的地方，大量的野生动物，如象、河马都在这里栖息。居住在这里的人类在东南阿尔及利亚的洞窟里留下的栩栩如生的壁画，说明了人们在狩猎、捕鱼、耕种谷物。巴楚尔称这片土地为“伊甸园”，他发现在五千五百年前，这片地区的植被开始显著地减少，这里的居民开始离开伊甸园，向东迁徙到尼罗河河谷。他认为正是居住在西北非的人类为逃离干旱与沙漠的压迫，在尼罗河谷地建立起人类历史上第一个大型政治制度。
德国气象学家马丁. 克劳森综合了巴楚尔的考古数据，他使用了苏联数学家米鲁丁. 米兰柯维奇在二十世纪三十年代提出的理论来解释撒哈拉地区沃洲与荒原的兴衰。我们知道，由于木星与金星的引力，使得地球的自转轴产生倾斜，倾斜的轴给了地球南北半球季节变化。米兰柯维奇的理论说，在木星与金星引起地球自转轴倾斜的同时，太阳和月球又造成了自转轴的摄动，这个摄动改变了地球绕太阳公转椭圆轨道上自转轴近日点的指向时间。
米兰柯维奇计算出摄动的周期为大约2,200年，自转轴倾斜角度变化范围从22.1度到24.5度，倾斜变化也遵循一个周期，其周期是41,000年。使用米兰柯维奇的理论，克劳森用计算机模拟模型进行了分析。他的结论是，在九千年前，这个倾角是24度，地球的北半球在夏季七月时正指向轨道的近日点。这两个因素加在一起，使得北半球的夏天比现在热，又由于夏天非洲大陆的温度上升得比邻近的大西洋快，由此造成了比现在更大的温度差异，结果形成了夏季的强季风，带来了更多的潮气。与之比较，今天的地球自转轴的倾斜角是23.5度，它指向规道近日点的时间是一月三日，而在七月四日，它的轴却指向轨道的远日点。
不过，大多数科学家并不同意克劳森的解释，因为倘若他的解释是有效的，那么，地球的干旱化与沙漠化应在地球漫长的演化史上以一个数千年的周期反复发生，于是地层里就应该发现人类出现的第四纪以前的纯粹由“风化”，而不是由水成造成的大范围分布的沙岩。可是，并未有大量的风成沙岩被发现(注1)。
另外有些人说，沙漠是人类生产活动对自然破坏的结果。当然，这个结论和上面的结论一样是不充分的，因为除了人为的活动以外，并不能完全排除由于某些不可知的自然因素包括上面解释里说的因素所引起的干旱化和沙漠化。
不管怎么说，自从人类有文明史以来，沙漠的分布是扩大了。撒哈拉沙漠在北非不断压缩着苏丹可怜的半干旱土地，也使埃及在越来缩小的绿洲里痛苦地挣扎。有些历史学家认为，正是因为沙漠化，才使得幼发拉底河与底格里斯河流域里的几个古代文明归于灭亡。据《汉书. 西域传》记载，西汉以前，在今罗布泊，古代叫蒲昌海附近，曾经存在一个古国楼兰，后来叫鄯善，人口曾达一万四千多，地虽多沙和盐碱，到底还有水草供放牧牛羊。这个国家的地理环境在当时来说，还不算太差，因此还能独立周旋于汉与匈奴之间。到了隋朝时候，已经失去了独立自组政治体系的能力。按《隋书.地理志》，隋王朝没花多少气力就把它作为“鄯州”划入了版图，到了唐代，这块地区已经没有人居住了。今天，我们知道，这里完全是一片沙丘和戈壁的荒原，正好成为我国核子武器的试验场。
干旱化和沙漠化的不断扩大似乎与人类的活动有某种联系，虽然它们很可能不单由这一条因素所决定。下面，我们将按照这个前提去分析它们的成因。
沙漠总是和干旱连系在一起的。一般说来，陆地区域之演化为沙漠，总是经历了半干旱，干旱，再到沙漠的漫长过程。
地球上固态和液态水的存在有三种形式。一。海洋的形式，海洋占去了地球表面的70%，其中包括了分布在北冰洋水面上与南极洲附近洋面上的冰山。二。陆地表面的水，包括了江河、湖泊、陆地冰川。三。地壳里储藏的水，包括了深层埋藏的古代湖泊或冰川的水，这些水因地壳变动而被密封在不透水的岩层里，也包括了近地表处由于降雨而被渗透入潜水层的雨水。地壳表面的水由于蒸发，特别是热带海洋洋面与热带雨林的蒸发而被提升到高空，一部分凝结后返还回到大洋或附近的陆地，一部分由于季风的吹送，被运移到更远的大陆上空，并以降雨或降雪的形式降落到陆地。
按照大陆漂移学说和板块理论，地壳表面陆地原来只有一块，被称为“冈瓦纳古陆”，后来由于目前还不知道的原因，渐渐地在地幔上漂移并撕裂成几块。这几块大陆在一个漫长的地质历史中，一直在地幔上作不平息地，缓慢地移动，它们中间一些块体和块体内的子块体相互的碰撞与俯冲嵌入的结果，造成了地壳表面地貌的主要隆起与折皱，由此形成了高原与山脉。
降落在山区的雨水，或者由于积雪形成的冰川在夏季较高气温下融化的雪水，在地形的自然势能的驱动下，形成了大大小小的溪流向低处汇集流动。在这个过程中，流水切割了山体，使之变成陡峭的峡谷。流水进一步侵蚀高山，使之逐渐被削平，变成矮山，以至于丘陵。在河流的向低处流动的过程中，它们带走了岩石，岩石在被水流冲向下游的过程中，因为冲撞和磨损，由大变小，最后变成了泥沙，泥沙被沉积到河流入海处。这个过程实际上是一个“逆”地壳隆起的运动，其副产品是流水把它们在流程中浸泡了的岩石里主要的可溶性盐类带进了大海。如果河流不注入大海，而是注入内陆湖，则内陆湖将变得越来越咸。
这样，水在经过了一个大循环后又返回到它的老巢--海洋。这是太阳能在地球，目前唯一发现的一个有水动力系统的星球上独特的释放方式(注2)。此一循环在陆上的表现，造成了降雨雪、河流、潮湿，也就滋润了水在陆地循环路径上的生物。
然而，地球上的季风受海洋环流与陆地地貌的影响，不可能面面俱到地吹送到陆地上的各个角落，而且，河流流过的地区也只是大陆表面的一部分。有些地区，甚至包括了一些靠近海洋的陆地，一年之中降雨量十分可怜，于是这些干旱地区的岩石在自然界里的物理与化学作用下逐渐风化成沙粒。
从上述分析可以看到，自从若干亿年前，当地球表面的陆地和海洋分离以后，陆地上水源分布的不均匀性总是存在着的，因此，干旱化与沙漠化的过程应该说从那时起就一直是存在着的。那么，为什么至今在地层中没有留下大规模的风成沙岩的记录呢？而且，从月面上大量厚积的粉尘的发现，从“火星全球测量器”(Mars Global Surveyor)对火星表面的拍照所发现的大量沙丘，都说明了至少在生物出现以前，地球上应该有沙漠出现了。
生物出现以前沙漠是否有的问题我们不谈，因为那已经涉及到研究极古地层的保存问题，众所周知，这样的地层的发现是极为罕见的。如果我们把问题局限在生物出现以后的前寒武纪晚期到第四纪里人类出现以前的这段时期，一个最直接的解释是，广泛分布的植物环境是使气候变得潮湿，干旱地区总面积很小的基本因素。
让我们来设想这样的猜想：假设陆地低地的裸露部份在自然界的物理化学作用下被风化成较小的颗粒，如果空气足够潮湿，则附近的植物种子将被风吹送到这块风化区安家。其中的小型植物，如草、苔藓等开始发芽生长，茁壮生长的各种植物经过一段时间使风化后的岩石碎粒变成了含有丰富腐殖质的土壤，然后，大型植物，如灌木、乔木等又开始了新的安家落户。由于植被，土壤被固定在沿地，而植物也将固定住空气的使生物生长的必要湿度，这样的湿度保证了降雨和雪。如此延展的结果，使整个大陆地区的空气保持在一个相当的湿度。因此，我们可以结论：生物是一种特殊的保持淡水的物质，它具有扩展水到陆地上更大范围的能力。
在高纬度和海拔高的地区，空气中的水分自动转换成雪和冰的形式覆盖在大部份裸露的岩石上，这就是冰川。冰川自动地调节着地球局部地区的温度和湿度，当气温高时，冰川就转变成水，以至于溪流；当气温低时，空气中的水气又凝结成雪降落在温度不适宜植物大规模生长的地区，如高山，高纬度平原。这样就使得地表裸露部份不是被冰雪覆盖着，便是被植物覆盖着。因此有理由相信，在这样的动态调节下，地球上的荒漠面积应该是相当小的。这样的过程弥补了降雨雪的不均匀性而使相应的大陆表面及其近地空间大体上维持着一个高湿度的动态平衡状态。
在低纬度低海拔地区，由于没有冰川的调节和缓冲作用，这个系统的自守性要差一些，不过由于低纬度地区的气温高，植物生长速度快，多雨季风区内的大量热带雨林对系统的局部自守能力起到了一定的补偿作用。
当然，一开始时地球的水生态环境并未能达到这样的平衡，但是后来在某种不为目前人类知道的自然因素和生物的共同作用下，达到了高湿度的水生态平衡。
由此可知，由于低纬度与中纬度低海拔地区水生态系统的调节能力比其他地区差，结果如果缺乏热带季风的降雨，一当平衡被打破以后，沙漠与干旱的荒原将首先在这些地区出现，这就是我们今天所见到的全球沙漠荒原地理分布的现状。
如果这个猜想属实，那就有理由假设由于人类的出现，特别是农业和畜牧业的出现破坏了这样的平衡。由现有的地质调查发现，第四纪冰川一直处于后退的过程中，后退的原因是因为地球大气温度的提高。本来按照前面的分析，后退的区域应该由植被来代替，而植被对空气湿度的保持反过来使附近的冰川区域降雪去补充冰川，也就延缓了冰川后退的速度，延缓的结果，使冰川融化后裸露部份有充分的时间来植被。然而由于人类的过度农业与畜牧业，使得农业区的土壤板结变质，使得牧区的草的生长不足以保护下面的土壤而暴露出来，从而被溪流和干燥的风所带走。另一方面，草类的减少又使局部空气湿度降低，降雨雪量减少，于是冰川后退的速度加速，植被补充的速度赶不上，结果无植被的裸露区域首先在夏季潮湿季风影响不到的地方开始出现，然后进一步扩展，地球上就有了大面积的沙漠和荒原。
所以，我们能够总结到：冰川是古代地球淡水在地球表面的遗迹，它对于调节地球的水生态系统与气候极为重要。陆地区域的冰川、地下水、河湖、生物，主要是植物共同构成了地球的淡水资源，其中也包括一部分海洋上飘浮的冰山与海底地下水，它们共同调节着地球的水生态环境。远古时期的地球大气平均湿度比现今大，因此，远古时期的淡水总量超过了现今的量。
随着人口的进一步增加，上述破坏水生态平衡的活动加剧，因此也就进一步加速了冰川的后退速度，结果就造成了今天一系列分布在地球各处的正在不断扩大的沙漠和荒原。
进入二十世纪以来，由于全球工业化程度和规模的加速进展，排放在空气中的二氧化碳量急速上升，据专家分析：二氧化碳在空气中含量的增高，意味着地球大气形成了一个加厚的“棉毯”，减少了太阳幅射给地球的能量的向外太空散失，结果，全球气温一百五十年来一直在增长，今天的平均气温比百年前增长了0.5C，这个增长的结果使得冰川加速融化，也使得热带季风的规律发生了不可预测的变化。与冰川的加速融化同时，热带雨林和中高纬度地区森林的破坏，草场因过度放牧造成的退化，使得水生态系统平衡进一步失控，结果，不象石碳纪、白垩纪时期高气温带来了高湿度与茂密的植物生长，带来的却是湿度的降低，特别在某些地区的降低尤其显著，随之而来，干旱化与沙漠化正以前所未有的速度漫延。
在中国自1958年开始的加速工业化过程里，四十年间，人口几乎增加了一倍，为了满足增加的人口的粮食需要，更多的有自然植被的地区被开垦出来种上了农作物，于是相应地要求淡水的量大大提高了。另一方面，工业生产的发展也对淡水的需要提出了更大的要求，而且，随着人民生活素质的提高，日常生活用水量也提高了。本来，这并未减少中国大陆地区淡水的总量，然而，因为淡水的超负荷使用，使得原来靠湖泊水库河流供应的水已经不能满足需要，特别在北方及其主要大城市地区，供水日趋紧张，于是人们便借助地下水来补充。地下浅层水本是靠降雨来维持的，现在，过量地抽取地下水使得降雨量已经不能补充地下浅层水，于是地下水位便逐年下降，有些地方已经到了必须打井几十米到百米以上的深度才能抽取到水。结果，地表蒸发量减小，地表开始变得越来越干燥，地表的干燥反过来又降低了空气湿度。而且，农耕区的扩大，使得原有的自然植被区面积减少，过度放牧也造成了同样的结果，它们都使局部空气湿度降低，局部空气湿度的降低，带来了雨雪量的减少，从而导致干旱程度的扩大。
因此，我们看到，人类活动的结果打破了地球水生态系统原有的高湿度平衡。动力系统的平衡一旦被打破，它将开始进入一个调整阶段，然后到达下一个平衡点。我们不知道新的平衡点是什么，我们却相信，这个平衡点一直未达到，因为水生态系统一直在受到干扰和破坏。
从这种意义上说，干旱化和沙漠化是地球水生态系统高湿度平衡态被破坏后的结果，如果人类采取的措施不能制止水生态系统向低湿度平衡态调整，则不能从根本上扭转干旱化和沙漠化。
注释
1。据地质学资料显示，少量的风成沙岩发现过。
2。据近年来的遥测和研究结果发现，火星在古代也有这一方式，但可能不完全，可能部份是由火星内热造成的
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《北方缺水与荒漠化及其对策》（二） 愚人
