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導讀

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喜馬拉雅山脈不是一道牆，而是由群山組成的山脈，青藏高原也不是一個大平原，而是存在一道道的山脈和複雜的地形。來自南邊印度洋的暖溼空氣受到重重阻擋，在高原附近形成繞流，將水汽輸送到我國東部地區。每一座山就是一個超級脫水機，即使有氣流攀爬能力超強，也會在爬升過程經歷多重脫水，最終成為乾燥的空氣，並不能將水汽帶到內陸地區。

在自然面前，人們目前所能做的，是認識自然，遵循自然規律做事情，與自然和諧相處。任何大項目，先做科學評估，總沒有壞處。

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自從開始寫科普文章後，筆者經常被各種“令人震驚的事實”和“你所不知道的真相”轟炸。這不，前腳解釋完西北地區的乾溼變化問題，馬上又有人提問：“給喜馬拉雅山炸開大口子能否造就西北魚米之鄉？”信息時代，網絡上各種消息眾說紛紜，其中一些只是博君一笑的段子，一些是人們出於對改變世界的美好期望。事實上大多數人想到的問題，科學家們都琢磨過，有些也已經有了結論。今天我們就來好好嘮一嘮“給喜馬拉雅山開大口子”這件事。

太長不看版

1、給喜馬拉雅山開大口子的提議，曾經被包括科學家在內的各界認真討論過；

2、給喜馬拉雅山開大口子並不能顯著增加西北降雨；

3、撼山易，撼大氣環流難。大氣環流受整體青藏高原影響，開口子並不會從根本上改變環流，除非把青藏高原徹底挖掉；

4、目前給喜馬拉雅山開大口的提議不是科學問題，已是著名娛樂段子。

1. 做現代版愚公——企業家、科學家都提過給喜馬拉雅山開口子的提議

喜馬拉雅山平均海拔高達6000米，是世界上最高大雄偉的山脈，從最西端的南迦－帕爾巴特峰（海拔8125米）到最東端的南迦巴瓦峰（海拔7782米），綿延2450公里，南北寬200-350km，包括了40座海拔7000米以上的高峰、10座8000米以上的高峰，以及世界最高峰珠穆朗瑪峰（巖面高8844.43米）。

喜馬拉雅山脈昂首天外，形成一道極難逾越的天然屏障。喜馬拉雅山南麓有世界最強的降雨中心，其中印度梅加拉亞邦的瑪塢西盧和乞拉朋齊年均降水量超過11000毫米，乞拉朋齊還曾創下年降水量26000多毫米的世界紀錄。而喜馬拉雅山北側降水量卻只有200-500毫米，不足南側的1/10，部分地區降水甚至僅有50毫米，形成寒冷乾旱的高寒荒漠氣候，青藏高原北側的塔克拉瑪干沙漠是亞洲內陸最為乾旱的區域。

水汽隔高山，高山不可平。人們在內陸望洋興嘆：要是印度洋的暖溼氣流能越過喜馬拉雅山脈，到達青藏高原甚至西北荒漠多好啊。90年代初，有領導人曾提到過，“有些科學家建議，把喜馬拉雅山炸開50公里，降低2000米高度，形成一個豁口，把印度洋的暖流引導向西北，使西北變成降雨區。有人說這是狂想，其實許多重大突破，開始都被人視作狂想……搞搞模擬實驗，有什麼不好？”（李瑞環著《看法與說法》第一冊）

確實，當時不少“風雲人物”都琢磨過這事，包括叱吒商界的企業家牟其中先生。這位創造了用被單、襪子、罐頭等800多集裝箱輕工業品換回4架蘇聯圖-154飛機的風雲企業家在1997年提出大膽設想，要將喜馬拉雅山脈炸開一道50公里的口子，讓印度洋暖溼氣流北上進入中國乾燥的大西北，從而從根本上改變大西北氣候，變成新的大糧倉！

1997年，馮小剛等一干導演拜會牟其中先生時，在座談會中徹底被這個炸開喜馬拉雅山的想法折服，按捺不住興奮，把這個橋段引入到了電影《不見不散》中，借葛優的嘴把這驚世設想告訴了觀眾：“這是喜馬拉雅山脈，這是中國的青藏高原，這是尼泊爾。山脈的南坡緩緩的伸向印度洋，受印度洋暖溼氣流的影響，尼泊爾王國氣候溼潤，四季如春。而山脈的北麓陡降，終年積雪，再加上深陷大陸的中部，遠離太平洋，所以自然氣候十分的惡劣……如果我們把喜馬拉雅山炸開一道，甭多了，50多公里寬的口子，世界屋脊還留著，把印度洋的暖風引到我們這裡來。試想一下，那我們美麗的青藏高原從此摘掉落後的帽子不算，還得變出多少個魚米之鄉？”電影讓幾位身為政協委員的科學家很不爽，認為是“剽竊了他們的創意”（馮小剛《我把青春獻給你》）

1998年雅魯藏布江大峽谷科學探險活動在科學家、探險家、登山家、媒體和商業贊助的推動下順利進行，中科院大氣所高登義研究員擔任隊長，人大副委員長王光英為考察隊授旗，中央電視臺首次實現全程穿越的實時轉播。供圖：高登義

1998年，中國科學探險隊在高登義等科學家率領下徒步穿越雅魯藏布大峽谷，探險活動得到新聞媒體的廣泛宣傳，普及了有關雅魯藏布大峽谷水汽通道的作用。這引起了我國兩位科學泰斗錢學森和錢偉長先生的關注，他們聯名幾位政協委員致函國家領導人，大膽建議，可否擴大雅魯藏布大峽谷通道，增加向青藏高原腹地的水汽輸送量，以緩解我國西北乾旱狀況。

為了考察這個問題，他們向另外一位氣象界泰斗葉篤正先生電話求證，並希望得到葉先生支持。由於高登義1987年在《中國科學》上發表過題為“雅魯藏布江水汽通道初探”的論文，葉篤正先生向高登義當面交代：要認真按照兩位科學家提議的思路進行分析和研究。

高登義的研究表明，即使把雅魯藏布大峽谷擴大到100千米寬，並從大峽谷口到我國三江源地區改變地形為斜坡，選取歷史上最強盛的西南季風年，水汽輸送也不能到達青海三江源地區。水汽在沿途就會凝結降落，根本到達不了長江和黃河源頭，更無法緩解我國西北乾旱狀況，從氣象條件和地形條件來看，通過河谷來輸送水汽的設想不符合實際。葉篤正老師把高登義等的論文結論轉告兩位科學泰斗後，學術界再也沒有人再提這個話題了。雖然科學的世界沒有了“給喜馬拉雅山開口子”的身影，但社會中還不斷存在著關於它的傳說。

2. 核心的科學問題：整體大氣環流難以改變

給喜馬拉雅山開大口子當然涉及到工程問題，但是在“基建狂魔”面前，這“似乎”並不是最核心的困難。真正的問題在於開口子能否達到所期望的目標，即能否把水汽輸送到西北地區，使得西北降水增多。

大氣中水汽的分佈受到自然規律影響，單位質量的空氣中最多能容納的水汽含量受克勞修斯-克拉伯龍方程（Clausius-Clapeyron方程）約束。其中最重要的影響因子為溫度，簡單來說，大氣溫度越高，越能容納更多的水汽，大氣溫度越低，所能容納的水汽量越低。

大氣溫度分佈水平方向由熱帶向兩極遞減；垂直方向，對流層裡高度越高溫度越低，每升高1公里溫度降低6℃，因此大氣中水汽量隨高度增加迅速減少，水汽主要存在於近地面3公里以下的層次。在4000米以上，大氣中的比溼降低至地面附近的1/3以下，再考慮高層空氣密度也低於低層，所以海拔4000米以上相同體積空氣內的水汽量只有平原地區的1/5以下。

全球水汽分佈特點：熱帶多兩極少，水汽主要集中在3公里以下

暖空氣在遇到高山進行爬升的時候，會存在不斷的“脫水”過程。空氣抬升遇冷，成雲致雨，到了山頂的時候，空氣中水汽含量大量減少。下山時溫度增加，形成乾熱的氣流，稱作“焚風”。因此一般在山脈的迎風坡會形成大規模降水中心，背風一面形成乾熱河谷。

空氣遭遇地形抬升遇冷併成雲致雨並不需要特別高的山峰。例如夏季帶來雷陣雨、冰雹等強對流天氣的雲頂高度只有400-1000米，帶來持續性降雨的雨層雲高度僅為600-2000米，即使形成降雨的最高的高層雲，雲底高度也僅2500-4000米。

我國地形分佈西高東低，主要為三級階梯地形。第一階梯為平均海拔4000米直達雲霄的青藏高原；第二階梯為黃土高原、雲貴高原、內蒙古高原等區域；第三級階梯為東部的平原地區，包括東北平原、華北平原、長江中下游平原等區域。因此從東南向西北輸送的暖溼氣流，經過路途中一層層山脈阻擋，不斷脫水變得乾燥。華南地區年降水量可達1200毫米，翻越南嶺和武夷山到達長江流域降水約為1000毫米，翻越太行山脈和呂梁山進入陝西境內，降水量就降低為500-700毫米。損失至此，氣流還從來沒有越過海拔超過3000米的山脈，五嶽裡最高的華山南峰最高僅2154.9米，還不到青藏高原的“半山腰”。

從印度洋來的暖溼氣流要越過青藏高原影響西北乾旱區，要越過平均海拔6000米的喜馬拉雅山、岡底斯山脈、唐古拉山脈、巴顏喀拉山脈、崑崙山脈、阿爾金山脈，基本沒有可能，即使到達了西北，在翻越重重山脈中也會被徹底“脫水”變幹。

沿東經85°E的7月平均大氣比溼分佈，青藏高原以北的塔克拉瑪干沙漠地區，比溼與青藏高原南側5000米左右高空相當

為了徹底評估“給喜馬拉雅山炸開大口子”後可能的氣候影響，2000年左右，曾慶存院士與趙思雄研究員，指導陳紅和孫建華做了兩組數值試驗，實驗中設計的工程量之浩大令人咂舌。比如在第一組數值試驗裡，假定在高原不同區域開一個寬度約300公里，長度4000公里，深度直達海平面的大口子，這規模是蘇伊士運河（工程10年，埃及12萬民工為之獻身，長度約190公里，寬度約300米，深度約20米）寬度的1000倍，長度的20多倍，深度的300倍左右，工程量至少是其的100萬倍。分別把大口子設在高原東部（98~101°E）、中部（95~98°E）和西部（89~92°E），模擬的時段是1998年的5個暴雨個例。模擬表明，在打開通道之後，通道內部南側水汽自南向北輸送增強，降水量增多。但是在通道北側，自北向南的幹空氣也增強，導致通道北側區域降水減少，並未見我國西北區域水汽的增加，反倒是來自孟加拉灣向我國東部的水汽輸送減少，我國東南部地區降水減少。之所以在高原北側並未見水汽增加，主要是整個青藏高原主體還存在，高原北側以下沉氣流為主，通道打開之後，並不能影響高原附近的氣流，因此並未能改善西北地區的降水。

在高原中部區域開一個大口子，在口子內部南側有降水增加，北側降水減少。圖片來自於陳紅等（2001）

在高原中部區域開一個大口子所對應的大氣低層（850hPa）風場變化，在口子內部南側有向北的風矢量，在通道北側有向南的風矢量。圖片來自於陳紅等（2001）

由於第一組數值試驗討論的是天氣個例，有可能並不能反映“開口子”之後的長期氣候影響，因此他們又做了第二組數值試驗。這組數值試驗的模擬時間比較長，包括了1998年整個6-7月份，比較而言第二組數值試驗設想的“工程”更為合理一點，至少沒有從孟加拉灣開始往北挖（畢竟這可是其他國家）。第二組試驗假設從我國國境線開始往北挖，其中試驗設計寬度為1000公里，把海拔4000米以上全部挖掉，挖到青藏高原北側，長度約800公里。這工程量比上一組實驗小了很多，僅僅只是蘇伊士運河工程量的……70萬倍而已，是三峽大壩開挖土石方量（1.5億方）的500多萬倍。

在打開這樣一個通道之後，通道中部地區降水有所增加，月增幅約為50-200毫米。但是通道中心以外並無變化，尤其是通道入口和出口區域降水都減少了，高原北側的西北地區降水幾乎沒有變化，新疆乾旱的沙漠地區的降水並沒有增加。打開通道之後，雖然有來自中南半島的水汽順通道向北輸送，但是在高寒的高原地區，很快形成降水，並不能輸送到西北區域。

西北區域受到整個青藏高原的影響，處於下沉的氣流中，這種下沉氣流並不利於形成降水。在打開通道之後，對下沉運動幾乎沒有影響，說明打開通道這樣一種地形的“小”範圍改變，並不能從根本上改變高原四周大環境的大氣環流，塔里木盆地上空依然是明顯的下沉氣流。只要下沉氣流存在，就難於形成降水。

3. 天然的水汽通道——雅魯藏布江大峽谷

喜馬拉雅山脈雖然高聳入雲，但卻不是宏觀地理上的分水嶺。喜馬拉雅山北側的岡底斯山脈才是內陸水系和印度洋水系真正的分水嶺，有數條河流從北向南穿越喜馬拉雅山脈（馬甲藏布-格爾納利河、朋曲-阿潤河、朗欽藏布-薩特萊傑河、雅魯藏布江-布拉馬普特拉河等），在山體中切割出一道道深邃的峽谷（普蘭、樟木、陳塘、亞東等地）。這些河谷是喜馬拉雅山脈上真實存在的一個個“大口子”，其中最著名的大口子即為雅魯藏布江大峽谷，具體考察這些大口子的氣候可以評估“開口子”的氣候影響。

有數條河流從北向南穿越喜馬拉雅山脈（馬甲藏布-格爾納利河、朋曲-阿潤河、朗欽藏布-薩特累季河、雅魯藏布江-布拉馬普特拉河等），在山體中切割出一道道深邃的峽谷（普蘭、樟木、陳塘、亞東等地）

從印度洋來的暖溼空氣，在西南季風的推動下，尤其是當高原南側發展強烈的天氣過程時，沿著喜馬拉雅山南麓遊走向北推進，在一個個河谷的豁口處蜂擁而入，沿著河谷逆流而上。然而河谷蜿蜒曲折不斷升高，水汽在河谷中遭遇一個個地形阻擋，反覆抬升形成區域性降水，逐漸變幹並失去前進的動能，因此這一個個的水汽通道可以造就沿河谷的區域性的綠洲和溼潤的氣候，卻無法到達藏北地區。

以最大的河谷雅魯藏布江大峽谷為例，雅魯藏布江大峽谷是世界第一大峽谷，全長504.6千米，最深處6009米，平均深度2268米，這個大峽谷劈開喜馬拉雅山，提供一個巨大的通道，使得來自印度洋的水汽可以源源不斷向北輸送水汽，使青藏高原東南部由此成為一片綠色世界。1985年和1987年，高登義等分別在《山地研究》《中國科學》上發表文章，指出沿著布拉馬普特拉河—雅魯藏布江河谷逆江而上的水汽輸送是沿青藏高原向腹地輸送水汽的最大通道。其輸送水汽強度相當於夏季從長江南岸向北岸輸送的水汽，這條水汽通道不僅改變了青藏高原東南部的自然環境，而且改變了藏民族的歷史發展。

但即使是世界第一的大峽谷，其影響的範圍也僅限藏東南的局部區域。降水沿著水汽輸送帶往北往西的衰減比較快，從南迦巴瓦峰南側開始，往北和往西不到400公里，在經過崇山峻嶺的層層脫水之後，降水量就迅速從4000多毫米降低到500毫米左右，而這距離西北還很遙遠。

青藏高原四周向高原腹地水汽輸送示意圖，在雅魯藏布江大拐彎處有向西北方向的強勁的水汽輸送，但依然無法突破高原的崇山峻嶺。圖片來源高登義等（1985）

雄偉壯麗的雅魯藏布大峽谷，供圖：高登義

沿雅魯藏布大峽谷形成一條溼舌向西北伸展，圖片來源高登義等（1985）

在《中國山地環境氣象學》中，高登義專門討論了把雅魯藏布大峽谷進一步改造的氣候影響。結論表明，即使把雅魯藏布大峽谷擴大到100千米寬，並在大峽谷口附近的林芝到那曲之間改造斜坡，考慮到水汽在上升過程中的凝結降落以及氣流的逐漸衰減，即使選用西南季風強勁的時段進行模擬計算，那曲地區的降水僅增加20%左右，不足以產生根本性的變化。

實際上制約雅魯藏布江大峽谷水汽通道的水汽繼續向北輸送的要素裡，與青藏高原地形相關的大尺度大氣環流最為重要。即使改變地形使暢通的通道存在，也得有強勁的氣流驅動才行。就像跑步比賽一樣，不管賽道多好，運動員得力爭上游往前衝才有成績。而大尺度氣流與青藏高原整體的地形密切相關，除非把青藏高原主體挖掉，否則大尺度環流並不會發生根本的變化。

所以，撼山易，撼動大氣環流難！

4.想法很豐滿，現實很骨感

喜馬拉雅山脈不是一道牆，而是由群山組成的山脈，青藏高原也不是一個大平原，而是存在一道道的山脈和複雜的地形。來自南邊印度洋的暖溼空氣受到重重阻擋，在高原附近形成繞流，將水汽輸送到我國東部地區。每一座山就是一個超級脫水機，即使有氣流攀爬能力超強，也會在爬升過程經歷多重脫水，最終成為乾燥的空氣，並不能將水汽帶到內陸地區。

在自然面前，人們目前所能做的，是認識自然，遵循自然規律做事情，與自然和諧相處。任何大項目，先做科學評估，總沒有壞處。

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參考文獻：

1、陳紅, 孫建華, 趙思雄, 曾慶存. 2001. 青藏高原人工水汽通道對西北地區夏季降水及環流的影響——i.對降水過程個例的模擬試驗. 氣候與環境研究: 371-379

2、高登義, 鄒捍, 王維. 1985. 雅魯藏布江水汽通道對降水的影響. 山地研究: 239-249

3、高登義. 2005. 中國山地環境氣象學. 河南科學技術出版社，pp474.

4、孫建華, 陳紅, 趙思雄, 曾慶存. 2001. 青藏高原人工水汽通道對西北地區夏季降水及環流的影響——ⅱ.對月降水量的模擬試驗. 氣候與環境研究: 380-390

5、楊逸疇, 高登義, 李渤生. 1987. 雅魯藏布江下游河谷水汽通道初探. 中國科學(B輯 化學 生物學 農學 醫學 地學): 893-902

6、楊逸疇, 高登義, 李渤生. 1995. 世界最大峽谷的地理發現和研究進展──雅魯藏布江大峽谷的考察和探險成果. 地球科學進展: 299-303

7、張天義, 邢永強, 張璋, 趙鴻燕, 曹希強. 2009. 雅魯藏布河谷水汽通道效應分析及開發設想. 地域研究與開發, 28: 120-123

背景簡介：本文作者為中國科學院大氣物理研究所魏科博士，文章2019年10月21日發佈於微信公眾號 中科院大氣物理研究所（https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxNjM0NTY4MQ==&mid=2654569004&idx=1&sn=242d17d387771c1e88e62dd3bd61683d），風雲之聲獲授權轉載。