黄土高原气候系统的基本特征

二 、黄土高原大气圈对岩石圈作用
在辽阔的中亚地区的中央部分 ,分布着大片砾石遍地的戈壁滩 ,在戈壁滩的外围 , 分布着几片有名的沙漠 ,即哈萨克斯坦的卜拉库姆沙漠 、中国境内的塔克拉玛干沙漠 、 巴丹吉林沙漠 、腾格里沙漠 ,再向外 ,就是广布于我国黄土高原上的黄土 。从戈壁 ,到
这里也是一个盆地型高原 ,其基底是近于水平产状的古生界 、中生界的砂岩 、页岩 。上 新世晚期到更新世初期的构造变动中 ,使长城内外广大地面发生由西北向东南掀斜式 的整体抬升 ,并加大了长城以南的斜度 ,于是泾河 、洛河与山陕之间的黄河从三趾马红 土堆积面切下 ,形成以渭河地堑谷为汇集的扇状水系 。由于谷坡的不断扩展 ,谷地间 的形态 ,有些成为面积或大或小的平台 ,有些成为长条形或椭圆形的丘陵 。
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甘肃农业 2004 年第 7 期 (总第 216 期)
黄土高原气候系统的基本特征
王毅荣
(甘肃省定西市气象局 甘肃定西 743000)
提要 : 黄土高原气候系统中岩石圈和大气圈相互影响 ,在近 40a 中黄土高原大气 ,平均每年淤积量为 240. 31 ,折合流域面积平均每年蚀去黄土厚度为 1. 13 。陇
沙漠 ,再到黄土 ,三种不同粗细的物质 ,由粗到细 ,由细到更细 ,大约呈同心圆的方式分 布着 。这个现象说明了中国黄土高原上的黄土是由大风 ,把中亚 、中国的戈壁和沙漠 地区中的细土吹到黄土高原上的 。黄土高原上几十米甚至上百米厚的黄土层怎么能
是大风吹来的呢 ? 中国科学家的工作给了黄土风成说的强有力的支持 。他们找出了 夹杂在黄土地层中的大量植物孢粉化石 ,通过对这些孢粉的分析 ,可以判断形成黄土 时的气候环境 。中国科学家指出 ,形成黄土的当时气候是一种比较干旱的多风的环 境 ,有利于黄土的搬运和堆积 。同时 ,通过对不同地区的黄土颗粒的分析 ,可以看出黄 土的颗粒越往东南方向越细 ,相反越接近沙漠地区就粗一些 。这些事实无疑是黄土风 成说的有力论证 。最近 ,一种进一步揭示黄土成因的新学说被提了出来 。这种学说认 为 ,青藏高原隆起最快的时间距今只有几十万年 ,与黄土形成时间大体相当 。因此 ,有 的科学家把黄土高原的形成与中国青藏高原的隆起联系起来进行统一考虑 ,提出青藏 高原的隆起曾引起欧亚大气环流的急剧变化 。青藏高原的隆起怎么能和气候变化联
西中北部 、甘肃中东部 、宁夏南部及青海东部等地 ②。根据地貌的形成过程和自Biblioteka Baidu特 吨 ,这些表土每吨含氮 0. 8～ 1. 5 、磷 1. 5 、钾 2. 0 。肥土大量流失 ,地形支离破
征的差异 ,可分为四部分 :陇中盆地 ,陇东 、陕北高原 ,渭河地堑平原 ,山西高原 。可以 碎 ,耕地越种越薄 ,产量也越来越低 。长期的水土流失 ,从根本上恶化了农业生产的基
变化 ①。
为黄河泥沙的主要来源 。黄土高原水土流失严重 ,水土流失面积约 43 万 ,其中严重
黄土高原位于黄河中上游和海河上游地区 ,东起太行山 ,西至日月山 ,南界秦岭 , 的约有 28 万 。黄河每年流经三门峡 (陕县) 的泥沙量约为 16 亿吨 ,主要来自河口镇
北抵鄂尔多斯高原 ,总面积 51. 7 万 ,承载人口约 1 亿 ,包括河北西部 、山西大部 、陕 至龙门之间的各支流 ,面积约占 10 万 。据观测 ,每 平均每年冲走表土 300～400
三 、黄土高原气候基本特点
游 、梁 、峁面积大致相等 。
11 黄土高原降水特征
黄土高原受现代加速侵蚀 ,被切割的程度和速度十分惊人 。从地面分割度 (河沟 、 干沟和冲沟的合计面积占流域面积的百分数) 来看 ,陇东为 24. 86 %(泾川的王家沟) 到 27. 45 %(西峰镇的南小河沟) ,丘陵沟壑区的陇中为 24. 60 % (会宁的稍岔沟) 到 25. 49 %(定西的安家沟) ,陕北为 19. 80 %(靖边的长渠沟) 到 2. 66 %(绥德的韭园沟中 、下 游) ,晋西为 38. 84 %(兴县的蔡家崖西沟) 到 43. 07 % (离石的王家沟) 。从沟道密度
陇东 、陕北高原包括六盘山以东 、吕梁山以西 、渭河北山以北 、长城以南的地区 。
洪水的严重威胁 。黄土高原地区范围广 、面积大 ,而且水蚀 、风蚀强度十分严重 。每年 进入黄河的泥沙相当于尼罗河 、密西西比河 、亚马逊河和长江 4 条大河输沙量的总和 。 由于长期的水土流失 ,该地区地面支离破碎 ,千沟万壑 ,而且生态环境和气候恶劣 。黄 土高原地区经济发展与生态环境严重失调的局面由来已久 ,而且随着人口的增加 ,经 济的发展 ,水土流失问题和资源紧缺的形势将更加严峻 。要扭转这种局面 ,达到经济 、 社会与生态环境的同步协调发展 ,需要加倍投入 ,艰苦努力和长期奋斗 。整个黄土高 原地区残存天然林面积仅 2200 万亩左右 ,只占整个地区总面积的 2. 7 %。甘肃子午岭 林区 ,近十年来森林界线后退 8. 5～12 ,森林面积减少 20 %。黄土丘陵区的大部分 耕地的坡度在 15°～30°之间 。
系统中降水量呈递减的趋势 ,气温呈明显的上升趋势 。
东西峰镇南小沟的干谷 ,1956 年筑坝封沟做定位观察 ,控制流域面积为 30. 62 ,其中
引言
沟谷面积为 7. 56 ,雨季过后 ,实测淤土体积为 74000 ,折算沟谷地面蚀去黄土厚度
从 20 世纪 70 年代后期 ,大气科学研究取得一个突破性进展 ,人们认识到气候变 为 0. 98 。山陕间黄河峡谷地段 ,沿河两岸支流密集 ,是黄河支流最多的一段 ,较大的
原 。黄土风成学说认为黄土高原上的黄土是由大风吹送 ,经过几十万年甚至上百万年 地面 3～10m ,最高处达 15m ,成为举世闻名的“地上悬河”,使 12 万 、1 亿多人口受到
漫长的时间 ,逐渐堆积形成的 ③。黄土高原超过两三千米以上的山地并没有多少黄土 分布 。这些山地是由另一种土质覆盖着 ,上面分布着茂密的林木 ,它们像一个个绿色 的小岛 ,屹立在茫茫的黄土海洋中 。风成说的证据多见于上层即马兰黄土层中 ,把马 兰黄土砂粒放在电子显微镜下观察 ,可以看出风蚀的形态 ,如次圆状 、碟形坑 、冲击麻 点等 ,而未见水流滚动形态 。其次 ,是离蒙古沙漠越远 ,颗粒越细小 ,但成分不变 ,且和 本地岩性不同 。如陕北耀县石灰岩山坡上黄土层中 ,砂子成分即占 50 %。在山地顶部 也有黄土层堆积 ,更显出不是流水带来的 。甘肃华家岭顶上就广泛分布着黄土层 。北 风送土 ,填山没壑 ,由今天黄土层底下出露的红土丘陵区和突起黄土高原上的石质山 区看来 ,黄土层未沉积前 ,地面已是被流水侵蚀成破碎丘陵区地貌了 。今天不少峁顶 虽然仍有黄土层保存 ,但是峁身却是个孤立的丘陵 ,可见黄土层是起着填平山谷的作 用 ,因为在半旱区仍有小河流和雨量 ,故一次大雨即可把山坡 、山顶的松散黄土冲下山 沟 ,成层堆积 。
(河沟 、干沟和冲沟的总长度与流域面积之比) 来看 ,黄土丘陵沟壑区一般可达 3. 8～8. 05 / 。上述两项数值高达如此程度 ,为我国其他地区所罕见 。根据在陕北绥德韭 园沟的支沟马连沟的观测 ,8 年内在 0. 2125 的控制流域面积内 ,淤土体积为 1922. 56
黄土高原西连青藏高原 、东接华北平原 ,是中国东部季风区向西部干旱区过渡的 地带 ④。降水的地域特点十分突出 ,从东南向西北依次减少 。从 1961～2000 年的 40 年中黄土高原区域年平均降水为 464. 1 ,具体在黄土高原东南部的宝鸡 ———洛川 ———孟津一带年平均降水在 600 以上 ,阳泉 ———榆社 ———三门峡 ———西峰一线年平 均降水在 550 左右 ,高原中部的临洮 ———固原 ———吴起 ———绥德 ———太原一带在 450 左右 ,西宁 ———民和 ———榆中 ———同心一带大约在 350 左右 ,靖远 ———海源 ———盐池一带大约在 250 左右 ,景泰 ———中卫 ———中宁一带大小于 200 。年平均 降水最大的地方在华山 836 、次多是五台山 778. 5 ,最少的是中卫 182. 1 ,次少的
说 ,世界上再也找不到一块区域这样大的 、完全由黄褐色的土质覆盖的土地 。黄土高 本条件 ,并且造成了黄河下游历史上经常性的决口 、泛滥和频繁的水旱灾害 。
原引起世界各国科学家们的普遍注意 。黄土高原区域气候圈主要包括岩石圈和大气
黄河流域黄土高原地区 ,水土流失面积广 、强度大 、产沙区域集中 、水土流失类型
圈 ,二者相互影响 。 一 、黄土高原岩石圈的基本特点
多样 、成因复杂 、治理难度很大 ,是我国乃至世界上水土流失最严重 、生态环境最脆弱 的地区 。全区水土流失面积 45. 4 万 ,占区域总面积的 70. 9 %。其中侵蚀模数大于
1. 黄土高原地形地貌
5000t/ ·a 的强度以上水蚀面积 ,占全国同类面积的 38. 7 % ;侵蚀模数大于 15000t/
系起来呢 ? 原来 ,青藏高原是一片非常辽阔 、非常高大的土地 ,它像一个屹立在大气海 洋中的巨大岛屿 ,必然会对地球上的大气流动产生影响 。科学家们认为 ,正是由于青 藏高原的作用 ,才出现了中国的季风与中国西部的干旱区 。中国黄土高原正好处在中 国东部季风区与西部干旱区之间 ,这种大环境 ,为黄土的形成创造了先决条件 。黄土 高原上主要的山有太行山 、吕梁山 、六盘山等基本上是南北走向 ,与西风带风力输送的 作用方向是一致的 。
21 黄土高原地理环境 由于黄土土质疏松 ,现代侵蚀强烈 ,所以在广大的区域内 ,除少数残留的黄土塬 外 ,大部分地区都已被切割成为破碎的梁峁丘陵 。其间只有少数基岩低山突出于黄土 高原之中 ,状为孤岛 ,如子午岭 、黄龙山 、劳山 (延安西南) 等 。黄土高原广大地面被为 数众多的大小沟谷切割得十分破碎 。在黄土堆积最厚的中心地区 ,泾 、洛河中游 、马连 河和蒲河间有几片相对平坦的塬面 ,如董志塬 、洛川塬等 ,陇中祖厉河中游 、延水关到 禹门口的黄河两侧 、晋东南漳河中游等地保留部分窄条的“黄土残塬”。塬的顶面比较
黄土高原是我国黄土分布最集中的地区 ,除了一些裸岩的高山以外 ,基本上构成 ·a 的剧烈水蚀面积 ,占全国同类面积的 89 %。局部地区的侵蚀模数超过 30000t/
了连续的黄土盖层 ,堆积了 60～200m 厚的黄土 。黄土高原地形破碎 ,到处都是深深的 ·a。严重的水土流失 ,形成了黄土高原千沟万壑 、光山秃岭 、灾害频繁 、地瘠民贫 ,使黄
沟谷和荒凉的土山 。黄土高原上的黄土 ,是一种细腻 、均匀 、颗粒的大小只有 1 的几 河中游成为集中连片的贫困地区 ,黄土高原输入黄河下游的泥沙多年平均为 16 亿 t ,
十分之一的土质 。如果说青藏高原是内力形成的高原 ,那么 ,黄土高原则是堆积的高 其中有千亿吨淤积在黄河下游的河道上 ,平均每年淤高 10 ,造成下游河床高出两岸
活动影响这些圈组成了气候系统 ,气候系统是一个很复杂的系统 。这些各不相同的 塌 ,加上植被覆盖很差 ,又多暴雨 ,侵蚀切割非常强烈 。因此 ,发源和流经这里的河流
“圈”之间的相互作用可以形成月 、季度 、年际 、年代际以及 100 年以上时间尺度的气候 含沙量都很高 ,一般在 100～300 / 。其中祖厉河中游的含沙量高达 476 / ,成
化不仅是由于发生在大气内部的动力 、热力过程所造成 ,更重要是由于受海洋 、冰雪圈 支流在陕北有窟野河 、无定河 、清涧河 、延河等 ,在山西境内有朱家川 、三川河 、涑水河
(包括冰川 、海冰和大陆上冰雪覆盖) 、岩石圈 (主要是山脉 、陆面 、土壤) 、生物圈和人类 等 ,这些河流都有众多的支流 ,由于黄土结构疏松 ,抗蚀力差 ,垂直节理发育 ,极易崩
平整 ,地面坡度一般为 1°～3°,四周受沟谷侵蚀 ,形成陡峻的边坡 。目前 ,平整的黄土 塬已残存不多 ,塬面已不及黄土覆盖面积的 1/ 10。黄土高原的大部分地区已被分割成 千沟万壑的丘陵沟壑区 ,称为黄土梁峁丘陵沟壑区 ,其面积约占黄土高覆盖面积的 9/ 10 ,梁峁分布区地面非常破碎 ,丘陵顶部面积小 ,梁的面积很少超过 2 ,峁的面积仅有 0. 25 ,顶部坡度 3°～5°,或 8°～10°,坡面的坡度大到 15°～35°。大体上 ,陇中梁多于 峁 ,较多出现具有大面的凹斜坡的长梁 。陕北与晋西梁多于峁的比例较小 ,那里则以 具有较大面积的凸斜形坡的短梁居多 。在延水关以北的黄河沿岸及其较大支流的下