青藏高原

1.青藏高原研究进展和争论
一、高原岩石圈结构特征
研究结果表明，青藏高原是由5条缝合带和被它们分隔开的6个地体组合而成的。

综合地球物理的观测研究，揭示了高原具有巨厚、多层、高低速相间的地壳结构。

青藏高原北部的陆块不仅阻挡印度大陆向北的碰撞，而且塔里木-阿拉善地块正向高原下俯冲，问题在于是主动俯冲还是被动俯冲。

二、高原形成演化模式
20世纪70～80年代以来，中外地质学家提出了关于青藏高原形成演化、碰撞变形及隆升机制的一系列解释模型，如双地壳模型、挤入模型、逃逸模型、挤压模型、旋转模型等。

由于缺乏对三维变形量与变形方式的详细研究，这些模型各自较好地解释了某些现象，但却与另一些现象相矛盾，因而未能被大家所接受和公认。

大陆碰撞后印度板块持续北移，在南北向强大的挤压作用下，高原岩石圈在经向上缩短并被压扁。

经历多次叠加变形后，高原岩石圈的刚性不断增强，塑性和变形能力减弱，变形域缩小，在周围刚性块体的夹持下表现出以整体抬升为主。

在岩石圈深部温压条件增大，受分异作用和热作用的影响加大，岩石塑性增强，主要以垂向拉伸为主。

南北方向的压缩量等于垂向伸展增厚量加东西向流展滑移量。

将高原多次叠加压扁变形、南北缩短、垂向拉伸、东西流展以及热作用过程归纳起来，提出了青藏高原形成与隆升的叠加压扁热动力模型。

三、高原的隆升过程
20世纪60年代，中国学者在希夏邦马峰北坡海拔5000m以上的上新世地层中发现高山栎化石，提出青藏地区在第三纪末期以来发生强烈隆升的观点。

70年代末李吉均等认为，青藏地区在上新世中晚期，地面的平均海拔在10000m以下，自上新世晚期和第四纪早期才开始强烈隆升。

90年代以来，国外学者对这一观点相继提出了挑战。

有人认为高原隆升是一个渐进过程，只是在新生代晚期隆升速度显著加快，而对开始加速隆升的时间存在重大分歧。

我国学者对岩石圈地球物理和大地构造、岩石抬升年龄、侵入体剥离速度等的研究结果与从新生代地层、湖芯所获得的信息作了比较。

新近的研究揭示，自印度与欧亚板块碰撞以来，青藏高原的隆升是多阶段、非均匀、不等速过程。

夷平面的研究表明，青藏地区在新生代大致经历了三期地面抬升(分别在距今45Ma～38Ma，距今25Ma～17Ma和距今3.6Ma以来)和两度夷平。

前两期地面抬升造成的高原平均高度可能均不超过海拔2000m；在3.6Ma前形成一个面积广阔的夷平面，估计其高度低于海拔1000m。

最强的隆升运动发生在第三纪末和第四纪早期，高原主体是经历了由此开始的新构造运动才形成目前面貌的。

四、高原隆升与东亚环境变化
高原季风的形成演化与高原隆升过程紧密相联。

早第三纪青藏地区主要为行星风系导致的纬向分异。

约在37Ma，随着高原隆升的水平尺度达到斜压大气地转适应的临界尺度，高原季风开始形成。

3.6Ma以来，青藏地区开始以整体强烈隆升、主夷平面瓦解、大型断陷盆地形成为代表的“青藏运动”。

2.5Ma隆升达到影响大气的“动力临界高度”(约2000m)，以爬越高原为主的行星风系变为以绕流为主，高原季风由浅薄系统变为深厚系统，形成现代季风格局，开始了中国北方黄土信积。

刘晓东等的GCM数值试验表明，东亚季风气候变化非常敏感地响应于高原隆升。

在高原隆升达到现代高度的一半之前，东亚大约30°N以北地区近地面风冬、夏反向意义下的季风现象不存在；高原隆升对东亚冬季风的影响均匀大于对东亚夏季风的影响。

距今0.8Ma～0.5Ma高原面上升至海拔3000～3500m左右，山地更达4000m以上。

这次抬升的降温与称为中更新世剧变的全球性轨道转型导致的降温相耦合，高原主体全面进入冰冻圈，出现最大规模的冰川作用，冰川面积超过500 000km2。

高原气候发生突变，以高原冬季风大加强、夏季风大减弱为主要标志。

我国中东部降水为现代2～3倍，西部已很干旱。

高原积雪形成强大的冷源，沙漠、黄土面积扩大。

150ka以来，随着间冰期来临，冰雪消融，地表反射率减小，高原对大气又变为热源，具现代高原气候特点。

在距今150ka的前期，高原存在一次剧烈但不均匀的构造上升运动，高原边缘山地成了暖湿气流内侵的
阻障。

据古里雅冰芯记录，末次冰期全盛时(LGM)，高原平均降温7℃，温度波动是150ka以来最剧烈的，降水只有现代的30%～70%，冰川面积增长至350 000km2。

冰芯、湖芯和黄土剖面揭示青藏高原在全球变化中有明显的区域性和特殊性，表现为波动变幅大，暖期特别暖，进入冰期迅速，变暖较缓慢。

古里雅冰芯中δ18O记录显示高原温度变化和太阳辐射的密切关系，太阳辐射是高原气候变化的主要驱动因子。

三极地区冰芯记录对比表明，大的气候冷暖事件在全球具有一致性，但各气候事件的变幅和小气候事件具有区域性，青藏高原地区变化幅度大于北极、南极地区。

五、2000年来高原温度、降水变化特征
2ka以来高原气候环境变化代用资料有冰芯、湖芯、树轮及历史文献等。

研究表明，高原公元初较冷，2～3世纪稍暖，可能高出现代1℃以上；但3～5世纪较为寒冷，约比现代低1℃；6世纪明显变暖，到11世纪中叶为相对温暖时期；11世纪末发生了2ka以来幅度最大的降温；之后进入13～15世纪的温暖期。

此后，气候快速变冷，进入现代小冰期(15～19世纪)，含3次冷期，第三次冷期结束后，气候转暖趋势持续至今。

古里雅冰芯积累量变化近似于降水变化，自3世纪起，初期降水较多，5世纪后期至15世纪降水偏低，16～18世纪降水明显增加，19世纪降水又复减少，20世纪又再增加。

其间可较详细地分出4次干期、5次湿期。

古里雅冰芯所示的降水特征与敦德冰芯有相当差别，其可能反映的环流差异为：前者受西风带和阿拉伯海气流的影响，而后者则受到来自孟加拉湾或东南湿润气流的作用。

从总体上，暖期多降水，冷期少降水。

降水变化滞后于温度变化，其滞后期在古里雅冰芯记录约达50～100a；而在十年际的温度与降水相关，则呈现冷湿、冷干、暖湿、暖干等多种搭配。

100年来高原气候经历了3次突变(4个阶段)：20世纪初至20世纪20年代初为冷期，20～60年代初为暖期，60年代中至80年代初再次成为冷期，80年代以来高原各地先后进入一个气温持续偏高的时期。

气温升高主要在冬季，夏季升温较小甚至降温。

90年代初期，高原大部分地区仍持续升温，高原西部上升幅度更大。

高原气温变化的阶段性与北半球基本一致，气温变幅大于中国东部。

这种冷、暖气候期分别对应着弱、强的高原季风活动。

新近的分析表明，近几十年来高原的气温变化比我国东部要早4～8年，高原100年尺度的冷暖变化比我国东部要早10～60年。

这不仅表明青藏高原是全球变化的一个敏感区，而且可能对于全球气候变化方向具有某种指示意义和预警作用。

20世纪50～90年代青藏高原年平均降水减少，降水呈减少趋势的主要是藏南谷地、藏东川西、青南和柴达木等地区，降水量倾斜率为10～40mm/10a，夏季降水大幅度减少，而藏东南、藏南、藏北地势较高地区及青海北部降水增加。

总之，50～90年代初期，青藏高原地区的温度、降水特征主要为增温减湿。

通过对近千年藏文历史档案和清政府驻藏办事大臣的日记、奏稿及1951年后气候记录的分析，对1765～1980年西藏的水旱雪灾进行探讨，认为：近百年藏南水旱灾交替出现有3个多雨期和3个干旱期，干旱期有逐渐加长趋势。

六、高原冰川、积雪和冻土对气候变化的响应
近几十年来高原现代冰川物质平衡为负值，冰川末端退缩，厚度变薄；冰川退缩的规模和速度有自藏东南海洋型温冰川向高原内部极大陆型冷冰川逐渐减缓的趋势。

冰川对世纪内气候变动响应一般滞后约10～20年，海洋型冰川比大陆型冰川变化强烈。

百年来冰川普遍退缩，有3次小的前进，分别为19世纪80～90年代、20世纪20～30年代和20世纪60～70年代，每次都先出现相对低温的时段。

贡嘎山海螺沟冰川在70～80年代的稳定甚至前进可能与川西树年轮揭示的50～70年代的冷冬期有密切相关。

青藏高原有2个积雪中心：一为高原东部及藏东南；另一为高原西部、克什米尔和帕米尔高原。

这两个中心大体以84°～86°E为界。

高原边缘及内部的高山也为积雪区，但广袤的高原内部为少雪或无雪区。

高原积雪分布总的趋势是积雪面积和积雪深度均自四周向高原腹部减少(薄)。

近20年NOAA/APT积雪资料表明，高原冬季积雪面积近年来有增加的趋势，尤以1月份为甚。

青藏高原冻土面积约150万km2，近年来出现了明显的退化迹象。

惊仙谷北口和唐古拉山南坡的地温观测表明，1975～1994年，15～20m段的地温分别上升了0.6～0.8℃和0.3～0.5℃，20年来有的冻土已基本化完。

在未来高原气候进一步变暖的情况下，假定气温以0.4℃/10年的变化率线性递增，50年后高原多年
冻土面积将减少3%。

如果把不衔接冻土区的面积计算在内，则多年冻土减少面积不超过30%。

七、高原生态系统过程与动态
通过研究，全面了解了高寒地区土壤CO2释放的动态变化过程及其影响因子，为进一步估测广布于青藏高原生态系统所累积的丰富碳素，在全球气候变暖过程中的流通趋向、数量及高原对全球气候变化的贡献作用提供基础资料。

高寒草甸地区和农田土壤CO2排放速率日变化表现为较明显的单峰型：峰值一般出现在地方时12：00～16：00，谷值出现在地方时凌晨5：00前后。

草甸、农田土壤碳排放的季节变化规律是随着牧草、作物生长发育的加速而逐渐增加，而越接近成熟(或枯黄期)其值越低，收割后低于作物生长季。

林区则以6～9月的生长旺季为最高。

土壤碳排放日平均值为森林>农田>草甸。

从生长季土壤CO2排放总量与单位面积生物量(C)之比看出，农田生态系统碳平衡是作物生长季碳固定大于碳排放，而撂荒地则碳排放高于碳固定。

在作物生长季，土壤排放的CO2占其上所覆盖植被净光合使用同化CO2的80%左右。

土壤碳排放与温度之间有较好的相关性(p<0.01)，温度是影响土壤碳排放的大小的重要因子，全球变暖可能引起高原土壤碳排放的增加。

采用人为增强太阳UV-B辐射，模拟研究自然条件下，太阳紫外辐射增强对高寒草甸生态系统的可能影响。

发现增强UV-B辐射对大多数植物的光合放氧速率的影响不大，即高原植物有很强的适应性。

增强UV-B 辐射能影响矮嵩草草甸某些物种开花期和开花数，如麻花艽植物在增强UV-B辐射时，开花数目明显增加，而一种尖叶龙胆植物的开花时间能提前3～4天。

增强UV-B辐射能加速大多数植物的衰老死亡过程。

叶片中抗氧化剂含量和活性氧清除酶活性的测定初步表明，在生长季节末，UV-B辐射能降低叶片中抗氧化剂含量和活性氧清除酶活性；但在生长季节测定时，大部分植物没有明显差异。

在贡嘎山亚高山森林生态系统演替动态研究中，对不同森林类型(阔叶林、针阔混交林、针叶林和高山灌丛)进行调查取样，研究了树木的播种、萌发、生长和死亡过程，建立了各树种的生长、死亡和更新的数学模型，研究了亚高山各种树木的生态学参数，建立了适用于西南林区的森林演替模型(GFSM)。

该模型采用林窗嵌合动态机制，能够有效模拟贡嘎山地区各类群落的更新、成长和死亡演替过程，结合林地的土壤演替和养分元素的转移环节，比较完整地揭示了青藏高原东缘的植被发生发展机制，对研究该地区环境演变提供了重要支持。

青藏高原隆起意义
青藏高原是全球海拔最高的一个独特地域单元，是65~55百万年来印度板块与欧亚板块碰撞的结果，是全球唯一仍在活动中的大陆碰撞区。

它在近几百万年以来大范围的快速抬升，成为地球演化史上最重大的事件之一。

青藏高原是研究岩石圈形成演化、探讨地壳运动机制的理想区域；晚新生代以来高原的隆起对其自身及毗邻地区自然环境的演化和分异影响深刻；它是亚洲季风区气候变化的敏感区，和全球环境变化研究息息相关；其自然环境和生态系统在全球占有特殊席
位。

青藏高原现今异常活跃的构造运动和地表过程变化，强烈地影响着其本身及周边地区人类赖以生存发展的自然环境、资源和能源的配置以及各种地质灾害的发生。

因此，青藏高原是我国地学、生物学、资源与环境科学有特色的优势研究领域和难得的天然实验室，对解决岩石圈地球动力学和全球环境变化有重要意义，对高原区域可持续发展也有广阔的应用前景。

1.高原隆升对亚洲季风发展变化的影响
首次以10%的高原高度间隔、用大气环流模式（GCMR15L9）进行了青藏高原地形高度对季风影响的系列数值试验以及地形高度和地球轨道参数对风速、大气湿度等影响的系列（共11个）数值试验。

重点探讨了东亚季风与南亚季风对高原隆升的敏感性及其差异，青藏高原隆升对亚洲季风形成发展和内陆干旱化的影响等，并与相关的地质证据进行了对比。

细致地揭示了高原隆升对东亚季风的影响特点，提出高原隆升达到现代高度的一半是东亚北部出现近地面风冬、夏反向的重要条件，而且高原隆升对东亚冬季风的影响远大于对东亚夏季风的影响。

收集、整理和分析了青藏高原及其邻近地区大部分台站有器测记录以来的逐月气温、降水资料，结合NCAR/NCEP的全球四维同化系统获得的再分析资料，探讨了高原气候变化的敏感性及预警作用，提出青藏高原可视为东亚季风气候变率的放大器。

以前国际上有关高原隆起的数值模拟研究多偏重于讨论南亚季风，我们明确了东亚季风与南亚季风对高原隆起响应的差异性。

并通过数值试验研究进一步提出青藏高原为东亚季风轨道尺度气候变率的放大器，这一观点可
以解释大约自 3.2Ma以来中国黄土记录所体现出的东亚季风气候地轴倾角和岁差周期分量振荡的显著增强。

2. 青藏高原对中国西部自然环境地域分异的效应
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（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，是得人独厚的有利条件），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。

（1）青藏高原的隆起和抬升，形成了高原独特的自然环境特征，包括独特的自然景观和环境演化、独特的高寒气候和独特的高原生态现象等。

（2）随着高原的隆起，促使高原季风系统和中国现代季风逐渐形成，对中国东部、西北干旱区、亚洲乃至全球的气候和环境有着重要影响。

（3）高原的隆起导致了亚洲干旱地带的北移和植被地带的不对称分布，并形成了世界上著名的高原地带性植被格局。

（4）青藏高原地形高差巨大，地质构造复杂，气候独特，寒冻、风化、风蚀作用强烈，是地质和气候灾害的多发区，另外还有森林退化、水土流失等引发的地震、山体垮塌、雪崩、泥石流、滑坡等环境问题。

人类活动虽然对高原环境的影响较弱，但仍小容忽视。

（5）青藏高原目前仍以每年3.2-12.7mm的速度上升，中国东部将会更加湿润，西北将会更加干旱，未来其影响范围可能更广，对全球气候和环境的影响将更大。

3.1青藏高原对中国气候格局的影响（张力小，宋豫秦。

青藏高原的隆起对中国沙漠与沙漠化时空格局的影响[J]。

中国人口#资源与环境2001年第11卷，第4期）
由于青藏高原的隆升，使高原的生态系统发生了根本的变化，由隆升前的热带、亚热带植被景观向高寒植被景观转变，增加了生态系统的脆弱性。

根据高原盐湖分布和沉积物孢粉分析，在38MaBP以后，青藏高原受行星风系控制，在高原中北部可可西里及以北地区为干盐湖并有耐旱植被分布，在冈第斯以南为热带、亚热带常绿阔叶林[7]。

而对于我国整个北方而言，隆升前，气候主要为行星风系环流所控制，北部多受西风环流影响，湿润多雨。

除西北地区（新疆、柴达木盆地、
甘肃西部）亚热带稀疏草原外，其他地区均属森林环境。

植被类型主要包括:亚热带针）阔混交林、混有较多亚热带成分的暖温带针阔混交林[8]。

第三纪以来青藏高原的隆升，由于其特殊的热力作用、阻挡作用和分流作用，使隆升前的行星环流系统发生了转换，导致了东亚季风系统的形成。

东亚地区的季风之所以比同纬度其它地区要强大，就是青藏高原的地理因子叠加的结果。

到晚更新世末至全新世初，现代的季风气候已在中国大陆形成[9]。

现代季风气候的出现，是中国北方地区气候变干旱的主要原因。

青藏高原出现以前，来自印度洋的暖湿气流，可以到达中国大陆的西北部，引起降水。

在青藏高原出现以后，来自印度洋的暖湿气流被青藏高原所阻挡，很难进入中国大陆。

但是偶尔绕过高原的印度洋暖湿气流会引起我国西部少量的降雨，从而形成喜马拉雅山前的强降水地区和我国西南的强降水地区。

而来自太平洋的气流，便成为中国大陆降水的主要来源。

由于中国内陆的范围非常广大，加之秦岭、太行山、大兴安岭等的阻挡，使太平洋气流从东南向西北逐渐减弱，仅能到达我国400mm降水线，很难到达西北部和北部。

这样就造成了我国的降雨量东南部偏多，越往西北越减少，西北部就变成干旱的中心地区。

高原的出现还改变了中国大陆的风向。

在青藏高原没有出现以前，行星风系的风向与纬度走向一致。

青藏高原的出现，对西风带产生了一定的影响。

青藏高原从南到北，差不多跨越了10个纬度。

约占整个西风带的1/3。

由于青藏高原的平均高度在4700m以上，成为西风流
动的最大障碍。

因此，低对流层的西风遇到青藏高原以后，即分为南北两支。

青藏高原的出现对西伯利亚—蒙古高气压区的形式也产生了决定性的作用。

在青藏高原没有出现没有形成以前，不存在西伯利亚—蒙古高压区。

只是在北纬30b的拉萨附近有一个弱高压区，与印度洋的低压形成较小的季风环流，但由于没有高原的阻挡，来自印度洋的水气可顺利进入中国大陆形成降水。

在青藏高原上升到3000m的时候，由于印度洋的暖平流受到阻碍，弱高压区北移到北纬40度的若羌附近。

在青藏高原上升到4000m以后，印度洋的暖平流全部被阻挡，弱高压区又北移到北纬55度俄蒙边界附近。

冬季的冷气流在这里高度集结，形成了西伯利亚）蒙古高压区。

这是中国北方地区冬春季节多西风、西北风的主要原因[9]。

特别是第四纪以来所出现的冰期与间冰期这种具有轮回变化的大气候变化加剧了第三纪开始的我国北方气候变冷的基本趋势;迅速隆起的高原，加剧了中更新世冰期的规模和强度，表现为巨大的山谷冰川和山麓冰川。

晚更新世经历了第三纪以来最后一次范围广阔的冰期）））玉木冰期[8]。

加上青藏高原的放大作用，使高原的冷高压系统加强，在内陆产生极干旱的气候，使动植物也发生巨大变化[10]，青藏高原对全球气候变化有触发器的作用。

从1.6MaBP起青藏高寒区、西北干旱区以及东南湿润区三足鼎立的中国大陆气候格局已基本形成。

1.1MaBP以来的高原隆升所导致的主要是北方干旱气候的持续加剧和偏北干冷气流的增强及对三足鼎立的中国气候的格局的强化
[11]。

隆升对大气环流的影响（青藏高原隆升对新生代全球气候变化的影响[J].大自然探索，第17卷，第65期，1998年，第3期）
青藏高原隆升对北半球甚至全球大气环流产生重大影响，其动力作用阻挡了中纬度地面东西向气流，促使气流向右偏转，形成高原环流；其热力作用在夏天形成高原地面低压，干燥气流上升，而在其他地区形成地面高压，气流下沉，冬天起相反作用，加强了季风环流，在喜马拉雅山脉南坡形成强烈降雨带，并影响全球的大气环流和环境变化。

青藏高原强烈快速隆升加剧了地面岩石的化学风化、有机碳埋藏和隆升了的植物光合作用，这些作用强烈地消耗了新生代全球大气CO2，形成/冰室效应0，促使距今约3Ma之前的两极高纬度地区冰川的形成，产生新生代全球变冷。

试论青藏高原隆升对中国沙漠形成演化的影响，王跃，干旱区研究中国北方干旱区和沙漠及黄土的出现均与青藏高原第四纪隆升紧密相关。

高原隆升过程引起的气候、地形以及侵蚀、堆积变化控制着高原周围地区的环境演化.并对风成地貌影响极为深刻。

中国沙漠第四纪演化表现出明显的阶段特征与地域特征，其根本原因是高原阶段性隆升造成的环境效应，以及这种效应在不同地区的表现不同受高原隆升影响中国沙漠的主要演化阶段表现为：（1）上新世末早更新世初.因高原强烈隆升，环境突变，在地形差异增加和高原降水较大的。