水汽通道就是通行水汽分子的地形通道。季风沿着河谷上溯,裹挟着大量的水汽分子,随着海拔上升,水汽分子和大气沿地表上升至山峰顶端,在山峰处形成低压区域;水汽上升冷凝,最终在山顶附近形成降雨,从而补充江河来水。以上所说的这一循环,包括江河峡谷等与东南季风共有区形成通达的水汽交换通道就是“水汽通道”。
“水汽通道”的形成关键是江河峡谷的深切特性和谷口所有面向开阔地的方向,它们决定了水汽通道的“保温”效应和季风风向是否可以抵达谷口。
“水汽通道”裹挟的这种上升的水汽分子称作气团。气团按热力分类,可分为冷气团和暖气团。
气团形成之后,因大气环流条件改变,离开源地而到达新地域时,如本身的温度比到达区域的地面温度低,即称“冷气团”;当冷气团向南移行至另一地区时,不仅会使这个地区变冷,且由于气团底部增暖,气温直减率增大,气层往往趋于不稳定状态。气层不稳定有利于对流的发展,从而产生不稳定天气。冬、春两季,由于冷气团中湿度较小,常是干冷天气;夏季,若冷气团中水汽含量多,常形成积云和积雨云,产生雷阵雨天气。
因大气环流条件改变,离开源地而到达新地域时,如本身的温度比到达区域的地面温度高,即称“暖气团”;当暖气团向北移行至另一地区时,不仅会使这个地区变暖,且由于气团底部变冷,气温直减率变小,会使该地上空气层的稳定度增大,对流运动不易发生,从而产生稳定性天气。因为气层稳定,水汽及尘埃、烟粒等杂质常聚集在低层,所以暖气团中低层的能见度差。如果暖气团中水汽含量多,常形成层云、层积云,并下毛毛雨,有时会出现平流雾。如果暖气团中水汽含量较少,天气就较好。
由此可见,由水汽分子形成的气团是“水汽通道”的另一必要条件,“冷气团”和“暖气团”对一个地区的行云布雨等大气候的改变,有着生态战略意义。
冷气团强调的是相对温度,有时即使其温度较高,但只要比到达地地面温度低,仍是冷气团。活动在我国的冷气团多在极地和西伯利亚大陆上形成。冷空气多出现在极地附近,我国多出现在北部大陆深处。
秦岭山间多横谷,秦岭山地对气流运行有明显阻滞作用。夏季使湿润的海洋气流不易沿水汽通道深入西北,致使北方气候干燥;冬季阻滞寒潮沿水汽通道南侵,致使汉中盆地、四川盆地少受冷空气侵袭。
秦岭的西部山体始于青藏高原东部的广大夷平面,来自高寒地区的冷空气通常平行于庞大的山体沿河谷向下侵袭,来自四川盆地的暖湿气团也因受到山体的阻碍和收缩沿着河谷向上移动。所以,西段秦岭的南北气候类型差异,主要来源于冷暖空气随着海拔高度变化形成的相对强弱关系。
海拔较高的山顶则成了冷气团中心。更大意义的冷气团经常酝酿在青藏高原腹地,青藏高原平均海拔超过4000米,是世界上最高的高原。这就形成了青藏高原寒冷气团。秦岭西部地区与青藏高原暗接,青藏高原受到东南季风和西南季风的共同作用极容易形成冷气团中心,在青藏高原周边的高山附近(如岷山山脉雪宝顶和迭山山脉等)形成多云区域,这对于保持秦岭西部江河源头的水源补给有着重要意义。
青藏高原,冬季阻挡西风气流,使之分为南北两支,形成北脊南槽的环流形势。由于高原北面高压脊的存在,十分有利于冬季风的南下,使冬季风影响加强,造成我国冬季的寒冷气候;而高原南面的低压槽,由于槽前带来大量的暖湿气流,对我国南方气候的影响也很大。又由于高原的阻挡,使高原北侧的南疆和河西一带,冬季干冷;而南侧印缅一带冷空气活动少,冬季干暖。青藏高原在冬季又是个冷源,这将加强高原邻近地区的下沉气流,也就加强了冬季季风环流。
由于亚洲是位于地球上最大陆块——亚欧大陆的东部,与面积最大的海洋——太平洋以及印度洋的紧密邻接,以及高空行星环流的季节变化和青藏高原的地形作用,形成亚洲特有的季风环流系统。
青藏高原由于平均海拔高度高,足以影响高层大气环流。由于地面的比热较小,且海拔高的地区太阳辐射接收量也大,因此冬季和夏季由于太阳高度角变化,使得冬夏青藏高原的作用不同。
冬季青藏高原完全处在西风带中,由于地表摩擦作用,西风气流受到阻碍而绕行,因此分为两支,绕行高原北部边缘的北支西风气流在绕过高原时,出现反气旋式切变(西南气流转为西北气流),使得等位势米线在高原北侧向北凸起形成高压脊,蒙古—西伯利亚地区处于这个高压脊的前部,容易发展反气旋,且冬季上面的地区气温低,空气收缩下沉形成冷高压,因此在上述地区就形成了蒙古冷高压中心,且冬季青藏高原接受太阳辐射的热量要小于地表释放的热量,为冷源,这也增强了蒙古高压的强度。
而夏季西风带北移,南部边缘移出高原,使得高原经常受到从伊朗移动过来的副热带高压的作用,天气晴好。而青藏高原夏季接受太阳辐射的热量大于地表释放的热量,且地面比热小,因此这些多余的热量便加热了位于高原上空的自由大气,使得在对流层顶部形成了南亚高压,南亚高压是对流层顶最强大的高压,具有热力性质,位于南亚高压底部附近的印度西部地区,由于地表为沙漠,比热更小,加上高层辐散作用,形成了印度低压。如果没有青藏高原夏季加热上层大气的作用,印度低压中心会移到高原且强度却远小于现在,也就形不成东亚季风。
沿用现有的水循环(水分循环、水文循环)的知识,水汽输送的途径一般称之为“水汽通道”,主要由底层大气结构和风向所控制。产生水汽比较多的地区为低纬度海域,我们习惯称之为“水汽通道”的源头。目前为止,所有被发现的台风均产生在向大陆输送水汽的“水汽通道”的源头和上风处,成熟在中上部大陆的沿海。“水汽通道”的状况决定水源地多少。
西北地区的自然资源主要有两大特点,一是土地辽阔但可利用土地资源少,二是水资源匮乏。其宏观表现即沙漠面积大、戈壁荒漠面积大、干旱半干旱地区面积大,以及淡水湖泊面积小、河流分布密度小、河流水量少、地下水位深、地表植被稀疏。上述两种宏观景象的根源正是水资源匮乏,如果水资源充沛,沙漠、戈壁荒漠、干旱半干旱地区的面积就会大大减少,而境内的淡水湖泊、河流密度、河流水量、地下水位、地表植被的景观亦将大为改观。
秦岭山间谷地与水汽通道在高山冷气团,特别在青藏高原寒冷气团的共同作用下,就能对水资源起到巨大的调节作用。当然,这需要在植被、环境、环保及人为活动等多方面做出努力。近年来,重庆所属盆地东缘常发生伏旱,且气温有逐年升高之势,有学者便将原因归究为三峡大坝的修造。大坝坝体高出江面200余米,将西陵峡峡口完全截断,原本湿润的季风沿江抵达峡口被坝体阻拦,造成了三峡以西局部区域季风的减少,进而造成旱情。当然这一说法是否有十足的科学论据尚待研究,但是涉及一个区域的浩大生态系统工程,的确应当考虑对环境不可逆的人为影响。科学评估水汽通道的效能和重要性,只有在这样适宜的环境气候和人为作用下,水汽通道才能发挥更大的效用。
秦岭全景图记/《地图上的秦岭》编纂委员会编著.-西安:西安地图出版社,2014.11