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地理 / tibetan-plateau · 地点

青藏高原

青藏高原是世界上海拔最高、面积最大的高原,影响着亚洲气候、河流系统、生态系统及高海拔地区的人类聚居。

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青藏高原是亚洲一片广阔的高海拔地区,主要位于中国西南部,并向邻近的喜马拉雅山地和中亚高地延伸。它通常被称为世界上海拔最高、面积最大的高原,面积约为250万平方千米,平均海拔超过4,500米,不过这些测量结果取决于高原边界的划定方式。喜马拉雅山脉构成其南部边界,其他主要山系则环绕着由高海拔平原、山脉和湖盆组成的高原腹地。(en.wikipedia.org)

青藏高原的形成反映了复杂的板块构造演化历史,包括印度与欧亚大陆的碰撞,以及山带和其间盆地的不均衡发育。高原影响着亚洲季风和大气环流,其河流、湖泊、冰川及冻土使其成为亚洲淡水系统的重要组成部分。高原的地质演化与环境过程紧密相连,而非一次整体均匀隆升的产物。(nature.com)

高原还拥有独特的高山生态系统,以及悠久的人类居住历史,从史前人类在高海拔地区的活动,到后来的牧业和农业社区,均有迹可循。其多样的地理环境为研究聚落、生计和文化景观提供了背景;与此同时,冰体、湖泊和多年冻土的变化,也使这里成为研究气候变化及其影响的重要地区。(whc.unesco.org)

地理范围、边界与名称

青藏高原是亚洲内陆的一个自然地理区域,其范围依据广阔的高海拔地表、相关山脉及封闭盆地划定,而非以政治边界为准。其主体位于中国西南部,涵盖西藏自治区和青海省的大部分地区,并延伸至四川西部、云南西北部、甘肃西部和新疆南部。因此,西藏自治区是高原范围内的一个行政区,并不等同于青藏高原。历史上的西藏所指地域,其政治或文化范围随时代而变化,并非具有固定地貌边界的区域。喜马拉雅—青藏山系则是另一个不同的概念:它包括青藏高原、喜马拉雅山脉及相关山带,并不将整个山系视为单一的高原面。(en.wikipedia.org)

“Tibetan Plateau”是英语中通常使用的地理名称;“Qinghai–Tibet Plateau”和“Qingzang Plateau”也是常见称呼,广泛见于中文及国际科学文献。“Qingzang”即“青藏”,由指代青海的“青”和指代西藏的“藏”组合而成;这一名称并不意味着该区域仅限于这两个行政区。“世界屋脊”是强调其海拔极高的形象称呼,并非具有正式界线的地理单元。“第三极”则着重强调该地区广布的冰冻圈,通常也包括周边高山。姚檀栋及其同事在2012年介绍“第三极环境”计划时,将第三极描述为一个面积超过500万平方千米、西起帕米尔和兴都库什山脉、东至横断山脉的区域。这一用法所涵盖的范围,远大于通常意义上的青藏高原。(en.wikipedia.org)

青藏高原常见的概略尺度为:面积约250万平方千米,东西长约2,500千米,南北宽约1,000千米,平均海拔约4,500米。这些数字是对区域总体特征的描述,并非依据某条公认边界测得的结果。不同划界方案对于边缘山地、外围较低的盆地、深切河谷以及西侧相邻高地是否属于高原,存在不同处理方式。有些方案仅涵盖中国境内部分,有些则尝试跨国界界定其范围。纳入的地形不同,面积和平均海拔也随之变化:将较低的河谷计入范围,即可使计算所得的平均海拔降低,而高原本身并未发生任何实际下降。(en.wikipedia.org)

在自然地理地图上,高原南部的主要边缘沿喜马拉雅山弧展开,昆仑山脉则将北部高地与塔里木盆地分隔开来。再往东北,阿尔金山和祁连山构成向河西走廊及邻近沙漠低地过渡的地带。喀喇昆仑山脉构成高原西部的一条主要山地边缘。在东部和东南部,高原逐渐过渡到横断山脉;这里南北走向的山脉与深切河谷相间,形成贯穿川西和滇西北、地形切割强烈的过渡带。这些地貌边缘横跨行政区界;无论省界还是国界,都并非始终沿高原的地形边缘分布。(en.wikipedia.org)

张镱锂、刘林山、李炳元和郑度于2021年编制的数据集,具体展示了测量结果如何取决于边界划定。他们利用卫星影像和30米分辨率的数字高程数据,采用较宽泛的定义,将帕米尔和兴都库什山脉纳入其中,并保留相连山地单元内部较低的盆地和河谷。他们划定的区域面积约308.3万平方千米,平均海拔约4,320米,东西跨度约3,360千米,南北跨度约1,560千米。其公布的边界图将各段地貌边界与其所在国家分别标示。这些数字描述的是该方案所划定的特定范围,不应与通常采用的250万平方千米估计值随意混用。(geodoi.ac.cn)

地貌与自然地理分区

羌塘腹地由高海拔平原、起伏和缓的高地、孤立的山带和封闭洼地组成,并非一片连续的台状高地。其大部分地表海拔约为4,500—5,500米,但相邻平原与丘陵之间的高差往往并不大。因此,绝对海拔与局部地形起伏有着显著区别:盆地底部的海拔可能高于其他地区的许多山峰,却仍然相对平坦。许多洼地中分布着湖泊或干涸的湖床,溪流则终止于封闭的流域之内。在2008年的一项分析中,刘静及其同事以10 × 10千米的窗口测量地形起伏,揭示了地势相对平缓、以内流为主的高原腹地与地形崎岖、以外流为主的高原东部之间的差异。(deepblue.lib.umich.edu)

柴达木盆地是高原东北部一片显著的低洼地区。盆地底部海拔约为2,600—3,000米,明显低于羌塘,分布着沉积平原、盐碱洼地和广阔的风蚀地貌。高原东北部的其他地区,祁连山各山带与其间的盆地构成了山脊、盆地交替分布更为鲜明的景观。西藏南部的地貌格局则有所不同:雅鲁藏布江河谷总体呈东西走向,位于喜马拉雅山脉与冈底斯山脉之间,支流河谷汇入较宽阔、由沉积物充填的河段。这些河谷并非处处平缓。例如,在加查附近,雅鲁藏布江从约3,500米的海拔起,在约80千米的河道长度内下降近500米,构成南部河谷系统中一段显著的陡坡河段。(pahar.in)

高原内部的山带打断了高原面的连续性,并将其分隔成不同区域。这些山带总体以东西走向为主,但部分山脉弯曲延伸,或呈西北—东南走向。唐古拉山脉横贯西藏中部;2012年的一项地质研究指出,其主体山带沿西北—东南方向延伸超过350千米,平均海拔约为5,800米。再往南,冈底斯—念青唐古拉山系将大部分内陆高地与南部河流区分隔开来。向东部和东南部边缘过渡时,这种总体横向延伸的山地格局逐渐转变为横断山脉以南北走向为主的山脊格局。在这里,长江上游的金沙江、澜沧江(湄公河)以及怒江(萨尔温江)流经近乎平行、深切的河谷。因此,随着平均海拔向东南方向降低,局部地形起伏反而增大,而非减小。(sciencedirect.com)

侵蚀与沉积物的蓄积有助于解释这些地貌差异。在内部封闭盆地中,从坡面侵蚀下来的物质可以堆积在盆地底部,而不是被输送至遥远的低地,从而逐步减小山脊与盆地之间的高差。外流河流则能够将沉积物带出高原,并切割出深谷,在河谷之间留下较为平缓的高地面残余。较高的山地中,冰川侵蚀还塑造了另一组地貌:流动的冰体将河谷拓宽为槽谷,堆积的碎屑则形成冰碛垄。高原东南部帕隆藏布河谷的地貌制图主要依据U形横剖面识别冰川谷,同时指出,后续侵蚀已改变了这些谷地的两侧坡面。因此,同一条谷地可能同时保留较早形成的冰川地貌与较晚发生的河流下切痕迹。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

风的作用在柴达木尤为明显,裸露的湖相沉积物和泥岩被雕蚀成长条状垄脊,称为雅丹。2018年的一项野外调查与遥感研究区分了长垄状、鲸背状等多种形态,其中一些垄脊延伸近4千米。携沙的风磨蚀裸露地表,吹蚀作用则带走松散颗粒,帮助扩大垄脊之间的槽地。沉积物强度的差异对最终形态有重要影响:抗蚀性较强的富石膏层,以及某些地点厚约50厘米的盐壳,保护着下方较软的地层。因此,这些地貌记录的是早期沉积物积累、后期出露与差异性风蚀之间的相互作用,而不是风作用于最初均一地表的结果。(doi.org)

地质拼合与高原生长

高原地壳由多个地体组成,犹如一幅镶嵌图;这些地体是具有不同演化历史的地质块体,在多次板块汇聚过程中逐步拼合。自南向北,主要构造单元包括拉萨地体、羌塘地体、松潘—甘孜杂岩体和昆仑—柴达木构造域。班公湖—怒江缝合带分隔拉萨与羌塘地体,金沙江缝合带则位于羌塘地体与松潘—甘孜杂岩体之间。这些边界记录了其间特提斯洋盆的消亡过程,而非一次造就整个高原的碰撞事件。拉萨与羌塘的拼合发生于晚侏罗世至早白垩世,远早于印度板块的到来。在更南方,雅鲁藏布江缝合带,又称印度河—雅鲁藏布江缝合带,标志着印度大陆边缘与拉萨地体之间的边界;两者之间的新特提斯洋闭合后,形成了这条边界。(sciencedirect.com)

印度与亚洲碰撞的年代,取决于所测定的是哪一种地质事件:大陆首次接触、亚洲来源的沉积物进入印度大陆边缘、重建的大陆位置发生汇合,还是海盆最终消失。丁林、保罗·卡普及其同事于2022年发表的一项综合研究,将印度大陆边缘沉积物中来自亚洲的碎屑解释为两者约在6500万至6000万年前(Ma)开始接触的证据。2016年的一篇地层学综述在西藏南部桑丹林确定了 59±159 \pm 1 Ma 这一时间节点,当时亚洲来源的沉积物首次覆盖在印度大陆边缘远端的沉积物之上。相比之下,2012年的一项古地磁重建将最初的陆—陆碰撞定在约5000万年前:重建出的印度北部边缘与亚洲南部边缘此时到达同一纬度,约为北纬 24∘24^\circ。这些估计不能相互替代:沉积物所记录的接触与重建出的大陆重叠,约束的是一个长期、且可能在不同地区进展不一的缝合过程的不同方面。(nature.com)

板块汇聚通过褶皱、逆冲断层活动及岩片叠置,使大陆地壳缩短并增厚。2011年的一项重建研究表明,在新生代,横跨西藏及其以北地区的南北向缩短量约为600—750千米。下插,即一个大陆板块向另一个大陆板块下方移动,也促成了地壳增厚,尤其是在印度地壳向西藏南部下方推进的地区。西藏中部的广角地震测量显示,地壳厚度约为65—75千米,但地壳厚度与深部结构存在地域差异。在地壳均衡支撑作用下,厚而浮力相对较大的地壳会在密度更高的地幔中形成深部根系,并支撑起高海拔的地表;因此,海拔不仅取决于地壳厚度,也取决于其密度。数值模型还显示,地壳原有的强度差异有助于决定板块汇聚形成的是宽广的高原,还是较狭窄的山带。(agupubs.onlinelibrary.wiley.com)

其他机制也会重新分配物质,或改变深部浮力。岩石圈移除是指密度较高的下部岩石圈脱离并下沉,使温度更高、浮力更大的地幔得以取而代之;板片断离则使正在下沉的板块段与上方物质分离。西藏下方的地震成像已识别出一些构造,被解释为深部物质沉陷和地壳下插的证据。下地壳流动理论则提出,高温、力学强度较低的地壳会在压力梯度作用下向侧向扩展,将增厚效应从强烈缩短的地区向外转移。这些过程可以并存,但它们在不同地区的重要性仍有争议。亚历克斯·科普利、让-菲利普·阿武亚克和布赖恩·韦尼克于2011年开展的力学分析推断,西藏南部上地壳与下插的印度地壳之间存在强烈耦合,因此不支持整个该地区下方均存在活跃流动的低黏度通道这一观点。(nature.com)

因此,山带与其间盆地的海拔演化历史并不相同。丁林及其同事2022年的重建认为,西藏南部的山带约在5500万年前、西藏中部的山带约在4500万年前,海拔已超过4千米;而中部山带之间的盆地,在约3800万至2900万年前发生抬升之前,海拔一直维持在约2千米或以下。他们的综合研究认为,印度—亚洲缝合带沿线盆地及西藏北部约在2000万年前达到至少4千米的海拔。这些是重建出的区域演化历史,并非整个高原同步抬升的证据。地表抬升指地表相对于某一基准面的海拔升高;岩石抬升指岩石相对于该基准面向上移动;剥露指埋藏深度减小。侵蚀可以使正在抬升的岩石出露,同时限制地表抬升,而卸载本身也能引起均衡性岩石抬升。因此,仅凭快速剥露的记录,无法确定一个地区何时达到现今的海拔。(nature.com)

气候与大气影响

海拔升高时,地表上方的空气总量减少,因此大气压强降低;与此同时,对流层内的气温通常随高度增加而下降。因此,寒冷的空气与强烈的日照可以同时存在:太阳辐射穿过大气的路径相对较短,加之水汽含量低、天空常常晴朗,大量太阳辐射得以到达地面。干燥无云的天气也有利于夜间辐射冷却,使高原腹地的气温日较差较大,霜冻频繁。西藏西部改则站2001—2005年的观测体现了这一组合特征:各月平均气压均低于600 hPa,1月和7月的平均气温分别为−11.9°C和12.9°C,各月平均气温日较差均超过15°C。平均入射太阳辐射约为 21 MJ m−2 day−121\ \mathrm{MJ\,m^{-2}\,day^{-1}}。这些数据是气象站的观测值,并非整个高原的平均值。(onlinelibrary.wiley.com)

降水总体上从较湿润的东南边缘向干燥的腹地和西北部递减。夏季季风环流从印度洋及亚洲邻近海域输送水汽,而中纬度西风在高原北部、西部以及寒冷季节的影响更大。喜马拉雅山脉及其他山脉迫使湿润空气抬升,促进迎风坡上的水汽凝结,同时在更深入内陆的地区形成雨影;河谷和山口则为水汽深入高原提供了通道。因此,高原并非处处都与海洋气流隔绝。2018年一项综合观测与模拟结果的研究估计,6—8月降水约占全年总量的60%—70%,而12月至次年2月的占比不足10%,不过各地区的季节变化规律有所不同。(rmets.onlinelibrary.wiley.com)

高原通过阻挡气流并改变其方向,对大气环流产生机械作用。冬季,西风气流分为两支,分别绕过高原的南北两侧,随后在下游的东亚上空汇合,从而改变急流及相关天气系统。南侧的山地屏障还限制了冷而干燥的大陆空气侵入温暖湿润的南亚季风区。在2010年发表的气候模型试验中,威廉·R. 布斯和匡智明移除了高原的大部分地形,但保留了喜马拉雅山脉及邻近的狭窄山脉。南亚夏季季风的大尺度环流变化相对较小,不过高原南缘的降水有所减少。这一结果将山地屏障的隔绝作用与广阔高原地表的加热作用区分开来。(agupubs.onlinelibrary.wiley.com)

热力强迫与这些机械作用共同发挥影响。春夏季,高海拔陆地向大气输送感热,云中的凝结过程则提供额外的潜热加热。受热的山坡促进气流上升和低层辐合,而夏季热源有利于低层形成气旋性环流,并在对流层上部形成大范围反气旋。冬季地表冷却则有利于空气下沉,并在山坡附近形成向外流动的气流。这些机制与热带海陆温差相互作用,而非取代后者。它们在南亚和东亚的相对重要性并不相同:2023年一篇综述所汇集的模拟结果表明,东亚夏季季风降水对高原热力强迫的响应强于南亚季风系统。雪的覆盖、土壤湿度和植被通过改变反照率以及地表能量在感热与蒸散之间的分配,调节这种强迫作用。(agupubs.onlinelibrary.wiley.com)

古气候学证据将亚洲地形的变化与季风扩展和大陆干旱化联系起来,但并未认定某一次隆升事件是这些变化的唯一原因。2022年一项综合化石、沉积与模拟记录的研究指出,约4100万年前,季风向北扩展至东亚南部的亚热带地区,与此同时,西藏北部和中亚趋于干旱。研究提出的相互作用驱动因素包括西藏中部隆升、全球变冷,以及原副特提斯内陆海的海退。地形抬升改变了气流和雨影;气候变冷改变了大气容纳水汽的能力及环流;海洋退缩则使区域水汽来源消失,并增强了大陆性。另一项发表于2021年的模拟研究认为,约1500万至500万年前季风降水的增加,部分归因于亚洲山地地形的持续抬升。这些结果涉及不同地区,也采用了不同的季风活动衡量指标——降水强度、地理覆盖范围或季节性——因此,不能将其简化为季风开始形成的某一个时间点。(nature.com)

河流、湖泊与水系

高原上的分水岭将北部和中部的内流区,与经东部、南部和西部边缘流出高原的外流水系分隔开来。在羌塘,河流最终流入湖泊、湿地或盐滩,而非大海;东北部的柴达木盆地则构成另一片主要的内流区。相比之下,长江和黄河向东流,湄公河和萨尔温江向东南流,雅鲁藏布江—布拉马普特拉河先向东、再向南流,印度河则先向西北流,随后转向南方。冈底斯山脉和念青唐古拉山脉大体将南部河流的集水区与内陆湖盆分隔开来,而唐古拉山和巴颜喀拉山的高地则分隔了东部主要河流的源头地区。这些分水岭由各地的山脊组成,并非一条沿高原边缘连续延伸的分水线。2024年发布的一套数字高程模型数据集划定了184个内流流域,并区分了永久性分水岭与水位超过较低分水界后形成的水系连通。(nature.com)

长江源头水系包括沱沱河及其他源流,分布于唐古拉山高地;黄河则发源于更偏东北的巴颜喀拉山。湄公河上游在中国境内称为澜沧江,发源于青海南部。这三条河流的源头集水区共同构成三江源,即“三条江河的源头”:这里是多个独立流域组成的区域,而非三条河流共有的源头或交汇处。萨尔温江在中国境内称为怒江,发源于唐古拉山,向东南流去。再往西,印度河源头位于冈仁波齐一带。雅鲁藏布江发源于西藏西南部,沿喜马拉雅山以北的纵向谷地流淌,随后转向,穿过东南部山地边缘,成为布拉马普特拉河。因此,相距很近的河流源头,最终可能将水输送至不同的海域。(en.wikipedia.org)

高原内陆的大型湖泊在海拔、水化学特征和集水区结构上存在显著差异。青海湖位于东北部一处海拔约3,200米的封闭洼地,湖水呈碱性,属于咸水湖;2024年的一项研究报告其盐浓度约为 14.1 g L−114.1\ \mathrm{g\,L^{-1}}。主要入湖河流包括布哈河和沙柳河,湖泊没有地表出水口。纳木错位于念青唐古拉山脉以北,海拔约4,730米,接受降雨、融雪以及冰川融水补给的溪流,同样没有地表出水口。2010年的一项调查报告其盐度约为 0.9 g L−10.9\ \mathrm{g\,L^{-1}},远低于青海湖。色林错位于纳木错西北方,海拔约4,530米,拥有大得多的内陆集水区,入湖支流包括扎加藏布和扎根藏布。相比之下,扎陵湖和鄂陵湖是与黄河源头水系相连的淡水湖,流经湖泊的水流会将水和溶解物质输送至下游。(hess.copernicus.org)

湖泊蓄水量反映了大气、地表与地下水分交换的收支平衡。将所有通量表示为同一时段内的水量,可得

ΔV=PL+Qin+Gnet−EL−Qout,\Delta V=P_L+Q_{\mathrm{in}}+G_{\mathrm{net}}-E_L-Q_{\mathrm{out}},

其中,PLP_L 为直接落在湖面上的降水,QinQ_{\mathrm{in}} 为河流及地表入流,GnetG_{\mathrm{net}} 为地下水净交换量,ELE_L 为蒸发量,QoutQ_{\mathrm{out}} 为地表出流。在封闭湖泊中,QoutQ_{\mathrm{out}} 通常为零,但地下水交换量未必为零。一项针对青海湖1979—2018年的耦合模型研究估算,以湖面水深表示的年均直接降水量和蒸发量分别为386毫米和996毫米。因此,集水区入流补偿了相当大的湖面降水与蒸发之间的水量亏缺。蒸发带走水分,却留下大部分溶解盐类,这有助于解释为何尾闾湖往往成为咸水湖。(hess.copernicus.org)

河流流量同样综合了降雨径流、季节性积雪和冰川融水、地下水排泄,以及集水区蓄水量的变化。融化使先前储存的降水重新分配;冰川质量损失还会释放更早积存的冰储量。湖泊、土壤和地下水会延缓径流,因此源头地区不仅影响水量,还影响径流出现的时间及其持续性。2023年的一项研究区分了以降水补给为主的东部和南部源头地区,以及更依赖融水的西部流域,后者包括印度河上游。这种调节作用不能等同于为下游提供全部水源:高原以下地区的支流和降水也有重要贡献,在季风流域尤其如此,而高原径流的相对重要性则随河流、季节和测量位置而变化。(nature.com)

冰川、积雪与冻土

冰川集中分布在高原海拔最高的山脉中,并非连续覆盖整个高原表面。主要的冰川集中区位于喜马拉雅山脉、喀喇昆仑山脉和昆仑山脉一带的高原边缘,唐古拉山脉和念青唐古拉山脉也分布着冰川系统。山谷冰川沿山间槽谷向低处输送冰体;冰帽则覆盖较宽广的高地表面,并向外流动的出口冰川供给冰体。位于羌塘腹地的普若岗日冰原就是后一种形态的典型。各地的冰川积累环境差异显著:东南部湿润山脉发育海洋型冰川,降雪充沛,年度物质周转量相对较大;干燥的高原腹地和西北部则发育温度更低的大陆型冰川,降水补给少得多。这里的“海洋型”描述的是气候和热力状况,并不表示冰川靠近海岸。(sciencedirect.com)

积累发生的时间也有所不同。许多受季风降水补给的冰川,其降雪大多发生在夏季,而此时消融也最为强烈;西部山系则从西风扰动中获得大量冬季降雪。冰川物质平衡衡量的是特定时期内积累量与消融量之差,通常以米水当量表示。积累包括降雪以及融水重新冻结后留存的部分;消融包括融化、升华,以及在发生冰崩的情况下由此损失的冰量。藤田耕史和上田丰对唐古拉山脉小冬克玛底冰川的研究,考察了夏季积累和再冻结如何影响这一平衡。他们的模型研究表明,变暖既会加剧融化,也会使降雪转为降雨;新雪覆盖减少则会降低反照率,增加对太阳能的吸收。低温积雪内部及雪冰界面的再冻结,可以使原本会流出冰川的水留存下来。(cambridge.org)

季节性积雪的储水时间比冰川冰短。高原大部分地区的积雪较薄、分布零散且持续时间短,并不形成连续的冬季积雪层;高山积累区的积雪则能保留更长时间。风将积雪重新搬运至避风的洼地,升华则使部分积雪直接返回大气。融雪在数天至数月内释放储存的降水,而连续多个夏季都未融尽的积雪,则会转化为储存时间更长的冰川冰。因此,冰川径流既包含季节性降雪重新释放的水,也在物质平衡为负时包含从较老冰体储量中消耗的水。伊万·奥尔索利尼牵头开展的2019年评估表明,若干全球再分析资料高估了高原积雪的深度或覆盖范围,凸显了区分实测积雪储量与模型估算值的重要性。(tc.copernicus.org)

高山多年冻土是指温度连续至少两年保持在 0 ∘C0\,^\circ\mathrm{C} 或以下的土体;这一定义依据的是温度,并不意味着土体中一定含有大量地下冰。其上覆的活动层在夏季融化、冬季重新冻结。相比之下,季节性冻土在冬季冻结,但其下方并不存在常年冻结的土层。邹德福及其同事在2017年的制图研究中估算,不计冰川和湖泊,多年冻土面积约为106万平方千米,90%置信区间为97万至115万平方千米,季节性冻土面积则为146万平方千米。多年冻土集中分布在西藏北部和青海南部,尤其是羌塘北部和昆仑山脉;这些是特定时期的制图估算结果,而非永恒不变的地理面积总数。(tc.copernicus.org)

地温取决于海拔、坡向、基质、水分和地表覆盖。土壤水分会改变热传导,而冻结与融化会释放或消耗潜热。植被则会改变遮阴、蒸发以及地表有机层的隔热特性。积雪的作用具有两面性:较高的反射率以及融化时的能量消耗可以使地表降温,但持续时间足够长的积雪又会形成保温层,阻碍地面在冬季散失热量。反复冻结会将水分吸引到不断生长的冰透镜体周围,造成冻胀;融化则会使土体沉降,并促使饱水土壤沿坡向下移动,形成融冻泥流舌等地貌。当土体中超量的地下冰融化时,地面沉降会形成热融喀斯特洼地,有时还会形成湖泊。这些过程因当地沉积物的质地和水分供给而异,并非在整个高原上均匀发生。(doi.org)

“第三极”通常包括青藏高原及其周边高山,尤其是喜马拉雅山脉、喀喇昆仑山脉和兴都库什山脉;一些研究的定义还包括天山。所谓该地区拥有极地以外最集中的冰川冰,指的是这一更广泛的山地区域,而不一定是按某一特定边界划定的高原。这种说法描述的是分散的山地冰川和冰帽,并非类似南极洲或格陵兰的连续冰盖,也不应被理解为对包括地下水和湖泊在内的全部淡水储量的比较。(nature.com)

生态系统与生物多样性

植被分布既受从东南向西北递减的水分梯度影响,也随局部海拔变化而改变。较湿润的东部和东南部高地分布着以莎草科植物为主的高寒草甸,包括嵩草属(Kobresia)和薹草属(Carex)植物;较干旱的高原腹地则分布着以紫花针茅(Stipa purpurea)等针茅类植物为代表的高寒草原。向极度干旱的西北部腹地延伸,植被逐渐转为稀疏的寒漠植被,而不再是连片草地。这些植被并非整齐划一的带状分布:坡向、土壤和可利用水分共同形成了局部镶嵌格局。在较湿润的东南缘,云杉、冷杉和铁杉组成的森林占据林线上限以下的山坡;随着海拔升高,植被依次过渡为杜鹃灌丛和高寒草甸。2021 年一项关于现代花粉雨的研究指出,东部草甸和灌丛群落主要分布在海拔 3,500—5,000 米之间,说明在整个高原范围内,植被类型并非仅由海拔决定。(frontiersin.org)

高寒植物不仅面临低温,还面临生长季短暂的限制。许多草甸群落的植物具有植株低矮、地下组织多年存续的特征:例如,小嵩草(Kobresia pygmaea)在致密的根系毡层上形成低矮、仿佛经过修剪的草坪。2019 年的一项综合研究估计,在青藏高原东部海拔 3,000—6,000 米的高地,以这种莎草科植物为优势种的牧草地覆盖面积约为 45 万平方千米。其生长受到夏季水分和养分供给的制约,而不只是受寒冷限制。湿地为草地景观带来了另一套环境条件。湖岸、浅水塘和水分饱和的草甸为水鸟提供繁殖和觅食生境,而高原东部的若尔盖盆地则拥有大面积的泥炭地。这些湿润生境将水域中的生物生产与周边陆地上的觅食场所联系起来。(sciencedirect.com)

具有代表性的大型植食动物包括藏羚羊、野牦牛、藏野驴和藏原羚。野牦牛(Bos mutus)应与家牦牛(Bos grunniens)区分开来;同样,家养绵羊和山羊属于牲畜种群,不应列入本土野生动物名录。雪豹栖息于高原山地生境,以野生有蹄类动物为食,在西藏许多地区尤其以岩羊为主要猎物,从而将山地草地与大型捕食者所在的食物网联系起来。对高海拔环境的适应不仅涉及保温,也涉及氧气运输和代谢。2013 年,葛日力及其同事发表了藏羚羊基因组草图,在与低氧反应、能量代谢和血管形成有关的基因中识别出进化信号;这些只是可能的机制,并不能证明所识别出的每一项差异都是海拔造成的。(whc.unesco.org)

季节性迁移将动物生命周期不同阶段所需的生境联系起来。雌性藏羚羊迁往集中的夏季产仔地,随后带着幼仔返回,因此草地的连通性具有超出任何单一觅食区的意义。黑颈鹤在高海拔湿地繁殖,并随季节迁往越冬地。其生态活动也跨越湿地与草地的边界:2019 年发表的一项野外研究发现,在高原牧草地觅食的黑颈鹤会选择与牦牛粪及其中无脊椎动物相关的斑块。这为食草哺乳动物、昆虫和繁殖鸟类之间的相互作用提供了有据可查的机制,而不是将湖泊盆地及其邻近草地视为彼此独立的生态系统。(whc.unesco.org)

2017 年列入世界遗产名录的青海可可西里,提供了一个地理范围明确的实例。该遗产地面积约为 374 万公顷,大部分区域海拔超过 4,500 米,并包含三江源与可可西里之间一条完整的藏羚羊迁徙路线,但并非该物种所利用的所有迁徙路线。联合国教科文组织对该遗产地的介绍记录了 74 种脊椎动物:19 种哺乳动物、48 种鸟类、6 种鱼类和 1 种爬行动物。介绍还指出,遗产地内超过三分之一的高等植物和 60% 的哺乳动物物种为青藏高原特有。这些特有性数据描述的是可可西里境内记录到的物种群,并不代表整个高原的生物多样性总量,也不意味着这些物种仅分布于该遗产地内。(whc.unesco.org)

人类居住与文化景观

夏河下颌骨证明,早在智人后来迁入高原之前,古人类就已在这里活动。这块残缺的下颌骨于2019年报道,出土于高原东北部、今甘肃省境内的白石崖溶洞,海拔约3,280米。古蛋白质分析将其鉴定为丹尼索瓦人遗骸;对化石上附着的碳酸盐进行铀系放射性测年,确定其年代至少距今约16万年。这说明丹尼索瓦人曾出现在高海拔地区,但并不证明他们持续居住于此,也不能证明他们与后来的藏族人群之间存在不间断的联系。高原腹地海拔约4,600米的尼阿底遗址则提供了另一组考古地层序列,其中包含石叶组合,2018年的原始研究将其年代确定为距今4万至3万年。与夏河遗址不同,这里记录了与智人较晚阶段扩散相关的工具制作活动,不过,人类在此居住的持续时间及其季节性仍不确定。(nature.com)

永久定居的年代判断,部分取决于证据所反映的是个别到访、全年居住,还是农业社群的扩张。迈克尔·迈耶主持的一项2017年研究,对海拔约4,270米的曲桑遗址钙华中保存的手印和脚印进行了测年,确定其年代至少距今7,400年,更早的年代上限可能达到约12,700年。出行成本模型支持这样一种解释:在农业出现之前,居民已在高原中部全年生活;然而,仅凭这些印迹并不能证明定居从未中断。相比之下,一项涵盖高原东北部53处遗址的研究,将距今3,600年以后农业社群向海拔约3,000米以上地区的扩张,与耐寒的大麦和小麦联系起来。这些解释针对的是不同地区和不同的居住方式,并不一定是在确定一个适用于整个高原的定居年代。(carta.anthropogeny.org)

奶业为人类在可耕作河谷以外地区维持生活提供了另一种途径。一项2023年研究分析了高原腹地40名古代个体牙结石中保存的蛋白质,在其中9名个体中发现了乳制品摄入的证据。这些证据表明,约3,500年前,高海拔地区已出现以获取乳制品为重要内容的畜牧活动;检出乳蛋白的4名个体来自海拔4,000米以上的遗址,其中一处海拔达4,654米。在难以种植谷物的地区,放牧牲畜所产的乳提供了食物,与较温暖河谷中的大麦种植形成互补。这些证据支持不同地区采用不同定居策略的观点,而不支持将农业视为高海拔居住的普遍先决条件。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

吐蕃帝国在7世纪松赞干布等统治者治下发展壮大,延续至9世纪,其疆域超出了高原这一自然地理单元的范围。佛教至迟于7世纪传入,并在8世纪晚期获得国家支持。此后对印度典籍的翻译,尤其是11至12世纪的译经活动,以及与印度、尼泊尔之间的艺术交流,共同塑造了藏传佛教及其寺院传统。在拉萨,始建于7世纪的大昭寺、布达拉宫建筑群和18世纪的罗布林卡,保留了各具特色的宗教与行政景观。这三处遗产先从布达拉宫开始,分别于1994年、2000年和2001年纳入同一项联合国教科文组织世界遗产。因此,政治疆域、藏族文化区域和佛教网络的边界,需要与高原地貌的边界分别界定。(sciencedirect.com)

人口分布至今仍不均衡:西宁周边的黄河—湟水河谷,以及雅鲁藏布江和拉萨河河谷,居民分布相对密集;北部和西部牧区的人口密度则低得多。城镇、河谷村庄与分散的聚落、季节性使用的放牧区域并存。语言的地理分布同样多样。卫藏话、康方言和安多方言属于更广义的藏语支,其分布范围超出高原;高原东缘还分布着众多不属于藏语支的语言。这些语言分布格局既不与行政边界完全重合,也不能简单归结为单一的藏语使用人群。(mdpi.com)

神圣景观将聚落、寺院与山岳、湖泊及长距离朝圣路线联系在一起。高原西南部的冈仁波齐峰及其附近的玛旁雍错,是佛教、印度教、耆那教和苯教传统中的朝圣目的地。已有记载的路线将这些圣地与印度、尼泊尔及高原各地的社群相连。因此,它们既具有地方意义,也具有跨区域意义:特定的自然地物承载着多种传统共同认可的宗教意义,但这些意义并不能代表高原上的每一座山或每一片湖泊。(lib.icimod.org)

生计、资源与基础设施

在低温和生长季短暂、耕作受到限制的土地上,牧业是主要的生产方式。家养牦牛、绵羊和山羊提供肉、奶、纤维和皮张;牦牛还用作驮畜。畜群构成因地区而异:在相对湿润的东部草原,牦牛较为常见,而在较干旱的西部大部分地区,绵羊和山羊占主导地位。季节性转场使牧场利用与牧草生长、水源供应和冬季避寒条件相互衔接。畜群通常在夏秋牧场与冬春牧场之间转移,但转场路线和时间因地而异。高山牧草的生长期可能集中在仅仅90—120天内,牲畜在此期间恢复冬季损失的体重。因此,可利用的牧草资源不仅取决于草地面积,还取决于各季节能否进入利用及其营养价值。(fao.org)

农业占用的河谷土地相对有限,主要分布在西藏南部的雅鲁藏布江及其支流沿岸,以及东部海拔较低的河谷。青稞是主要谷物,其他作物包括小麦、豌豆、油菜和马铃薯。霜冻风险和积温不足限制了作物成熟,因此在较寒冷的农业区和农牧交错区,早熟品种更具优势。这些热量条件的限制,使高原腹地与较温暖的东南部河谷形成区别;后者可以种植玉米,部分地区还可种植水稻。种植业与畜牧业相互联系:青稞秸秆和豌豆茎蔓提供补充饲料,兼营农牧业的家庭在耕种田地的同时,也饲养牦牛、黄牛、绵羊或山羊。灌溉和适宜的河谷土壤为耕作提供了条件,但并不能消除海拔和短暂生长季带来的限制。(fao.org)

贸易将牧区与产粮河谷及城市市场联系起来。1987年在羌塘西部帕拉开展的一项实地研究记录了当地通过现金交易或物物交换,输出牦牛酥油、羊毛、山羊绒、皮张和活畜,换取青稞、茶叶和工业制成品的情况。旅游业则集中在不同的地理区域,拉萨的布达拉宫、大昭寺和罗布林卡便是例子。布达拉宫于1994年列入《世界遗产名录》;该遗产的范围随后扩大,于2000年纳入大昭寺,2001年纳入罗布林卡。游客管理已被纳入这组建筑群的保护安排。这些地方性实例反映的是特定的经济联系,而非整个高原统一的经济模式。(tandfonline.com)

矿产开采在青海柴达木盆地尤为重要。察尔汗既有富钾、富锂卤水,也有固体钾盐;东台吉乃尔、西台吉乃尔和一里坪则是其他已确认的含锂盐湖区。这些资源支撑着集中于特定地区的产业,并不意味着整个高原都有矿产生产。高原南部的一个能量开发实例是位于拉萨西北的羊八井地热田。其首台1兆瓦试验发电机组于1977年开始发电。生产井抽取储层中的高温流体,利用地热能发电,回灌井则将水注回地下;2023年的一项研究报告称,截至2017年底,其装机容量为24.18兆瓦。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

青藏交通走廊由公路和青藏铁路共同构成,连接西宁、格尔木和拉萨。全长1,142公里的格尔木至拉萨铁路段于2006年7月1日开通,使这条全长约1,956公里的铁路全线贯通,线路在唐古拉附近达到海拔5,072米。高海拔施工既需要应对工作人员缺氧的问题,也需要处理复杂的地基条件。航空运输提供了另一条对外通道:拉萨贡嘎机场位于雅鲁藏布江河谷,海拔约3,570米,四周群山环绕。2024年9月,C919在该机场开展研发试飞,测试高海拔运行所需的系统,包括环境控制系统、航空电子系统和动力装置。(jtt.xizang.gov.cn)

格尔木至拉萨铁路约有550公里穿越多年冻土区,因此地温成为工程设计中必须考虑的变量。富冰冻土融化可能导致路堤下方发生不均匀沉降。碎石层可促进寒冷季节的空气对流,热虹吸管则从地下导出热量;两种措施都已用于稳定铁路地基。一项基于2006—2018年观测数据的研究发现,在一处受监测路堤,两者结合使用降低了下伏多年冻土的温度,并提高了路堤稳定性。铁路还设置了33处野生动物通道,以减少对动物迁移活动的干扰。这些通道的生态功能需要通过观测加以验证,不能仅凭建成便认定其有效:2023年5月至2024年4月,对七处通道开展的相机监测记录到11种野生哺乳动物使用这些通道。(english.mee.gov.cn)

环境变化、灾害与保护

高原各山脉的冰川退缩程度和质量损失存在显著差异。2023年一项利用卫星数据重建念青唐古拉山西段冰川变化的研究发现,1976年至2020年间,冰川面积减少了 33.42±4.9%33.42 \pm 4.9\%。平均物质平衡从1976—2000年间的每年 −0.26±0.09-0.26 \pm 0.09 米水当量,变为2000—2020年间的每年 −0.37±0.12-0.37 \pm 0.12 米水当量,但这一差异仍在两者合并的不确定性范围内。这些是区域测量结果,并不代表整个高原的变化速率。相比之下,一项针对18个内流流域的研究发现,2000—2018年间,西北部流域的冰川物质平衡接近平衡,而东南部流域的损失普遍较大。因此,冰川面积、厚度和质量需要分别测量,它们的变化速率未必一致。(hess.copernicus.org)

多年冻土的变化同样具有空间差异。2022年发表的监测结果记录了青藏公路沿线站点的冻土升温和季节性融化深度增加。在多年冻土北界附近的西大滩,活动层最大厚度从2003年的304厘米增至2017年的327厘米;该研究报告称,位于多年冻土南界的安多站点,活动层增厚速度更快。这些记录反映的是特定地形和观测时段的情况,而非整个高原一致的变化响应。在融化使土中超量地下冰消融的地方,由此造成的土体体积减少可能引发地面沉降和融冻滑塌,改变排水状况,并损坏路基或其他基础设施。地温、含冰量、植被和土壤水分共同影响着升温究竟会引起渐进变形,还是突发失稳。(frontiersin.org)

湖泊扩张表明,液态水储量增加可以与固态水储量减少同时发生。朱立平及其同事于2025年发表的一篇综述报告称,1986年至2022年间,高原上面积大于1平方公里的湖泊总面积从37,109平方公里增至46,980平方公里,估算的蓄水量增加了169.7立方公里。降水增多和气候变暖共同促成了这一变化。湖泊扩张并不能简单地用来衡量冰川融化:上述针对18个流域的研究估算,2000—2018年间,冰川质量损失对湖泊蓄水量增量的贡献为 19±21%19 \pm 21\%,并指出,在这一研究尺度上,降水增加才是主要原因。融水可将水从冰川转移至湖泊,却不增加流域的总储水量;降水则会增加水量,蒸发和向外排水则会使水量减少。因此,仅凭湖泊面积的变化趋势,无法确定高原的总体水量平衡。(nature.com)

构造灾害和气候灾害的成因不同,但其影响可能相互作用。地震释放了活动断层上积累的应变,这些断层与印度和欧亚大陆的汇聚及高原内部变形有关;2008年5月12日的7.9级汶川地震发生在高原东缘。地震震动、降雨以及含冰边坡失稳都可能引发滑坡,但气候变暖并不是构造地震的成因。与冰川有关的洪水还涉及其他连锁过程。2020年6月,西藏东南部的金乌错发生侧碛滑坡,滑坡体进入冰湖,促使水位上升、侵蚀加剧,最终导致湖坝溃决。此类冰湖溃决洪水取决于湖泊的几何形态、坝体材料、边坡稳定性和触发扰动,而不只是取决于是否存在正在退缩的冰川。(earthquake.usgs.gov)

草地和湿地面临的压力包括放牧干扰、排水、动物迁移障碍,以及温度和水分条件的变化。在高原东部的若尔盖泥炭地,一项2018年的研究测绘了1,392条人工排水沟;其中一些已下切穿透泥炭层,另一些则已为恢复湿地而被人工回填。生态恢复的成效取决于生境和措施实施的持续时间。2020年一项在若尔盖开展的野外研究发现,湿润高寒草甸禁牧一年后,植物生物量、土壤水分和土壤有机碳均有所增加。同年一项范围更广的分析发现,围栏封育对地上部分生长的促进作用,主要出现在退化草甸封育的前四年和草原封育的前八年;与此同时,围栏也阻碍了野生动物移动,并将放牧压力转移至未设围栏的区域。(pegao.expressions.syr.edu)

保护区既关注局部生境状况,也关注生境之间的连通性。2017年列入《世界遗产名录》的青海可可西里,涵盖了三江源与可可西里产仔地之间一条完整的藏羚羊迁徙路线。青藏公路和青藏铁路穿过其东部区域;人工修建的野生动物廊道及交通廊道的季节性管理,为迁徙提供了便利。联合国教科文组织的评估还指出,保护毗邻的保护地同样重要,因为动物的移动和生态过程并不局限于遗产地边界以内。(whc.unesco.org)

科学考察与未解问题

中国首次青藏高原综合科学考察于1973年启动,持续至1993年,涵盖地质、地理、生物和大气等领域的调查。考察发现了蛇绿岩,即海洋岩石圈的残余,这有助于识别古海洋的闭合过程以及不同地壳地体的拼合过程。希夏邦马峰的高山栎叶片化石和吉隆的三趾马化石,为重建过去的环境与海拔高度提供了证据。第二次综合科学考察于2017年8月在拉萨启动,由中国科学院青藏高原研究所牵头,姚檀栋担任首席科学家。与建立区域基础资料清单相比,此次考察计划更侧重于揭示环境变化、水、生态系统与人类活动之间的联系机制。(bcas.cas.cn)

重建古地形需要多种相互独立的方法。地质填图用于确定断层、沉积盆地与岩浆岩体之间的关系;地层学和放射性同位素测年则用于确定变形与沉积事件的时间顺序。化石可限定古环境条件,而古高度测定则通过对温度敏感的化石组合,以及保存在矿物等材料中的古水体氧、氢同位素组成,估算过去的海拔高度。这些代用指标并不能相互替代:化石的分布不仅取决于海拔,也受气候影响;降水同位素组成则取决于水汽来源、大气环流及水汽输送路径上的降水脱除过程。2023年的一项模拟研究表明,空气越过高山屏障时形成的同位素贫化信号,可能在进入较低的盆地后仍然保留,从而掩盖古代谷地的存在。因此,确定各个盆地何时达到较高海拔,仍比确认邻近山带当时已经存在更为困难。(nature.com)

深部地震成像和大地测量分别研究变形问题的不同方面。地震反射剖面和基于地震事件的测量能够揭示地壳界面、波速变化以及下插岩石圈的几何形态;它们为变形机制提供约束,而非直接测量这些机制。2022年一项针对西藏最南部地区的深地震反射研究识别出一些构造,并将其解释为地壳持续缩短和增厚的证据。在地表,全球定位系统测量和卫星雷达干涉测量可追踪数年至数十年尺度上的位移。2004年的一项研究利用1991年至2000年间对33个站点的观测,测得拉萨与狮泉河之间近东西向的伸展速率为每年 13±213 \pm 2 毫米,并将永久性伸展与喜马拉雅逆冲断层系统相关的弹性变形区分开来。这类观测可检验分布式变形和运动集中于断层的模型,但仅凭地表速度,无法唯一确定深部地壳和地幔的变形方式。(nature.com)

长期监测是科学考察的重要补充。纳木错海拔约4,730米处的气象观测始于2005年;一套已发表的2005—2019年涡度协方差数据集记录了高寒草原与大气之间的水汽和二氧化碳交换。冰芯可将观测范围延伸至仪器记录之前的时期,不过,冰芯年代的确定本身也是一个研究问题。2025年的一项研究采用铅-210、氩-39和碳-14测年方法,对2021年钻取的古里雅冰芯进行了分析。研究发现,175.1米深处的冰龄不足3,000年,而1992年冰芯中对应地层层位此前被判定为约10万年。这一差异表明,测年结果的修订可能大幅改变对区域古气候的解释。(essd.copernicus.org)

在水储量收支核算方面,光学遥感用于绘制湖泊和冰川面积的变化,卫星测高用于测量表面高程,重力测量则用于探测区域质量的变化。结合影像、高程模型和测高数据,研究人员已能够估算高原中部赤布张错—多尔索洞错湖泊系统的储水量变化,并用GRACE重力观测进行核验。然而,重力测量本身无法区分湖水、地下水、土壤水分、积雪和冰川冰的变化,不同的GRACE数据处理方案也会得出不同的变化趋势。大气反馈同样难以量化:观测稀疏限制了对地表加热、云和降水的估算,而气候模型的粗网格又无法充分解析山地起伏和对流。因此,比较结果取决于观测时段、流域或高原边界的定义、代用指标的假设,以及是否明确处理了测量不确定度。(mdpi.com)

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