綠洲地理特征及其氣候效應(yīng)

1、第17卷第4期2002年8月地球科學(xué)進(jìn)展ADVANCEINEARTHSCIENCESVol.17No.4Aug.，2002文章編號：10018166（2002）04047710綠洲地理特征及其氣候效應(yīng)張強(qiáng)1，胡隱樵2（1中國氣象局蘭州干旱氣象研究所，甘肅蘭州730020；2中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所，甘肅蘭州730000）摘要：根據(jù)綠洲的一些共性給出了綠洲的科學(xué)定義。并且根據(jù)以往大量研究成果，系統(tǒng)地歸納了世界上綠洲分布的區(qū)域類型

2、、形成的客觀條件、需要的水文環(huán)境、植被和土壤類型及其分類等地理特征，全面總結(jié)了綠洲“冷島”結(jié)構(gòu)、“冷島”效應(yīng)、“濕島”結(jié)構(gòu)、臨近荒漠逆濕、高額可利用能量、風(fēng)屏作用、動力和熱力效應(yīng)、增雨作用等主要?dú)夂蛐?yīng)。在此基礎(chǔ)上，提出了綠洲具有系統(tǒng)性、對水的依賴性、高比照性、尺度性、高效性、脆弱性、演化性等本質(zhì)特性。最后還討論了人類活動對綠洲的作用和影響。關(guān)鍵詞：綠洲；地理特征；綠洲效應(yīng)；冷島效應(yīng)；人類活動中圖分類號：Q143文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A綠洲是自然

3、界一種獨(dú)特的地理區(qū)域類型，并在全球廣泛分布。它是人類文明發(fā)祥地的重要組成部分。綠洲是自然界唯一能抗御干旱氣候環(huán)境的特殊生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)之一。綠洲生態(tài)系統(tǒng)通過有效地對抗干旱氣候環(huán)境而維持了綠洲系統(tǒng)本身的穩(wěn)定和發(fā)展，為干旱區(qū)居民營造了一個比較陰涼、濕潤、平靜的生存環(huán)境。由于綠洲對自然界水資源和光熱資源的巧妙組合，使其擁有了得天獨(dú)厚的生態(tài)機(jī)能和生產(chǎn)效率。并且綠洲生態(tài)系統(tǒng)在對抗干旱氣候環(huán)境的過程中，“綠洲效應(yīng)”在某些方面也發(fā)揮了比較重要的作用。正因

4、為如此，在我國西北地區(qū)，占面積不到5％的綠洲哺育著該地區(qū)95％以上的人口。過去，已經(jīng)從地理、氣候、經(jīng)濟(jì)等多方面對綠洲進(jìn)行了大量很有成效的研究，并且也有一些相關(guān)的專著發(fā)表，也有人對綠洲的研究成果進(jìn)行了較為全面的總結(jié)。本文嘗試從以往研究成果中概括和提煉出綠洲在地理和氣候效應(yīng)方面的一些本質(zhì)特征。1綠洲的概念綠洲是干旱荒漠地區(qū)的一種地理景觀類型。以往對它的定義主要從觀感和表象去描述。在我國，古代將綠洲稱為“沙中水草堆或水草田”；近代不少學(xué)者又將

5、其成為“沃洲”或“沃野”，既荒野中肥沃的土地。維吾爾語則把綠洲叫做“博斯坦”。英文的綠洲（Oasis復(fù)數(shù)Oases）源自于希臘語或晚期的拉丁語，意為荒漠中能“住”（Oweh）和能“喝”（Saa，科普特語）的地方［1］。沈玉凌［2］收集了一些詞典對綠洲的定義：綠洲在《辭?！分斜唤忉尀椤盎哪型ㄟ^人工灌溉農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的地方；在《中文大辭典》中則被定義為“草木繁茂，色呈綠色之洲”或“沙漠中有水的地方”；在西方編的《地理學(xué)辭典》中，綠洲解釋為“荒

6、漠中泉水常流、土壤肥沃的地方”。以上這些對綠洲的解釋都不能算為嚴(yán)格意義上的科學(xué)定義。由于自然界綠洲的千差萬別，對綠洲給出一個能高度概括其共性的科學(xué)定義在理論研究方面是很有意義的。有幾個學(xué)者曾分別從不同學(xué)科角度給綠洲做過一些定義［3，4］。比較有概括性的定義在我國有韓德麟給出的“綠洲是干旱區(qū)人類對特殊自然環(huán)境———荒漠進(jìn)行長期開發(fā)經(jīng)營、以人工灌溉為依托收稿日期：20011016；修回日期：20020129.基金項目：國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)

7、劃項目“我國重大氣候和天氣災(zāi)害形成機(jī)理和預(yù)測理論的研究”（編號G1998040906－2）；國家自然科學(xué)基金項目“利用現(xiàn)有資料確定西北地區(qū)陸面過程參數(shù)”（編號：40175004）；中科院知識創(chuàng)新領(lǐng)域前沿項目“綠洲和臨近荒漠小氣候特征在綠洲自我維持機(jī)制中的作用”（編號：210039）資助.作者簡介：張強(qiáng)（1965），男，甘肅靖遠(yuǎn)人，研究員，主要從事大氣邊界層、陸面過程、綠洲氣象學(xué)和城市大氣環(huán)境等領(lǐng)域的研究.Email：qzhang＠ns.

8、lzb.ac.cn綠洲一般形成在地表受太陽輻射加熱較強(qiáng)的地區(qū)。這既是干旱氣候帶的必然位置所決定，也與光熱資源對綠洲形成的影響有關(guān)。光熱資源對綠洲形成的貢獻(xiàn)主要有兩方面：光熱資源豐富有利于綠洲植被的光合作用和有機(jī)物的轉(zhuǎn)化，可以形成比較旺盛的植被生態(tài)系統(tǒng)，因此綠洲才有力量抗御干旱環(huán)境的侵吞；同時，強(qiáng)烈的地表加熱使地表蒸發(fā)力極強(qiáng)，這在同樣的降水條件下更容易形成綠洲所必須依托的大尺度荒漠地理背景。否則，即使降水比較少的地區(qū)，但由于蒸發(fā)很少，一般

9、仍能維持草地景觀生態(tài)環(huán)境。所以，雖然同樣受干旱氣候控制，高寒的高原地區(qū)一般并不容易形成綠洲。2.3綠洲的水文環(huán)境做為干旱環(huán)境背景基質(zhì)上的異斑，綠洲是不可能依賴自然降水來維持其生態(tài)景觀的。綠洲的形成基本都依賴于其特殊的水文環(huán)境，有些綠洲的水文過程很是巧奪天工，充分顯示了大自然神奇的造化。綠洲的水文環(huán)境類型可分為外流河水系、內(nèi)陸河水系、平原地下水系、山地地下水系和外引水系等5大類。第一，外流河水系。這主要是指發(fā)育在靠大范圍高山冰雪融水和雨水

10、集流形成的流量較大、穩(wěn)定的常年性、外流河流域的綠洲，我國的黃河和東北非的尼羅河等都屬于發(fā)育綠洲的外流河水系。黃河流域形成了銀川平原和河套平原這樣的大綠洲和一些沿黃河流域山谷小盆地的小綠洲。尼羅河在埃及、蘇丹、烏干達(dá)等流域國家也形成了一系列谷地綠洲。外流河形成的綠洲其尺度基本不受河流流量的限制，卻受地理條件的限制。一般只要流經(jīng)平原地區(qū)就容易形成綠洲，并且水源充分。尼羅河流域基本為干旱地區(qū)，并且相對開闊，所以形成的綠洲比較多；而黃河流經(jīng)干旱

11、地區(qū)的流域正好是青藏高原和黃土高原，大部分流域地勢陡峭，谷狹地高，截獲的水資源較少，形成的綠洲也相對比較少。外流河水系的綠洲主要通過河水自流灌溉或提灌來滋養(yǎng)其生態(tài)景觀。第二，內(nèi)陸河水系。這是區(qū)域高山降水、雪融水、冰融水順山勢和地形而形成的流量較小的季節(jié)性內(nèi)陸河流。這種類型水系形成的綠洲在我國西北干旱區(qū)最為普遍，在獨(dú)聯(lián)體的中亞諸國和美國西部也有一定量的分布。我國西北干旱區(qū)依托天山、祁連山、昆侖山、賀蘭山、阿爾泰山、阿爾金山等主要山脈形成了

12、很多自山坡而下流向山前平原的大大小小的內(nèi)陸季節(jié)河流，構(gòu)成了西北干旱區(qū)重要的水資源體系，它們在山前平原區(qū)形成了幾乎與各個山脈平行的一串串綠洲。最具代表性的是河西走廊祁連山下的綠洲鏈條和新疆天山下的綠洲鏈條。這些綠洲鏈條奠定了古絲綢之路的環(huán)境基礎(chǔ)。內(nèi)陸河水系是一種非常有機(jī)的水循環(huán)系統(tǒng)，一般每個水系都是以海拔在3000m以上的山脈為依托，該水系地理一般由山體雪線以上的冰雪區(qū)、山腰涵養(yǎng)林區(qū)、山前傾斜砂礫平原區(qū)和谷地的沖積平原區(qū)等4部分構(gòu)成，其中

13、冰雪區(qū)、山腰涵養(yǎng)林區(qū)是徑流形成區(qū)域，西來較濕潤的氣流在經(jīng)過山區(qū)時受高大地形抬升而能產(chǎn)生比較豐富的降水。祁連山等高大山脈的山區(qū)年平均降水量基本在1000mm以上，與我國東南和西南地區(qū)的降水量相當(dāng)。而在高海拔的陰涼地帶，地表水分通過蒸發(fā)消耗很少，降水幾乎全部貯存在地下或流向山下平原。冰雪區(qū)的水資源很好地調(diào)節(jié)了徑流量的季節(jié)分布，山腰涵養(yǎng)林則很好地對瞬間降水進(jìn)行了再分配，它們都是天然的水庫，提供了天然降水的良性分配機(jī)制。山前傾斜砂礫平原區(qū)是徑流

14、過路地區(qū)，該區(qū)是指山腰下部溝壑、山前戈壁與沖積、洪積扇上部等徑流上游地帶，由于地形傾斜較大，徑流和地下水運(yùn)動較快，留住的水較少。谷地的沖積平原區(qū)是徑流的主要消耗區(qū)和綠洲形成的地區(qū)，由于其地形平坦，徑流水容易從表面或地下向四周擴(kuò)展，能夠提供形成綠洲所需要的水分消耗的空間縱深度。內(nèi)陸河水系的綠洲主要靠因地勢力流經(jīng)的地表水和地下水來維持，它們的發(fā)展面積基本上不太受地理限制，主要依賴于內(nèi)陸河徑流量的大小。第三，平原地下水系。在比較寬闊的荒漠平原

15、地帶大范圍降水滲入地下后向比較低洼地區(qū)集中，或在歷史上相對濕潤時期由于大量地下水下滲，而形成地下水含量比較豐富的地區(qū)。在地下水含量比較豐富的地區(qū)通常容易形成綠洲。在東南澳大利亞、南美洲、我國新疆北部和非洲部分地區(qū)一般年平均降水能達(dá)到200mm以上，降水有可能通過地下水循環(huán)過程形成地下水富積區(qū)，所以這些地區(qū)均有地下水維持的綠洲。這些綠洲規(guī)模的大小在一定程度上受氣候變化的控制較大，在降水較豐的時期規(guī)模會更大一些。非洲的撒哈拉沙漠和西南亞洲的