塔里木盆地多年平均降水量从西北向东南递减的原因分析与启示

檀成龙  檀佳

2017-4-29 08:44首发于《科学网》http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=1458267&do=blog&id=1051843

1 塔里木盆地多年平均降水量的分布

下图是新疆地形和多年平均降水量的分布图，由图可知，北疆的降水量大于南疆。南疆盆地四周都是高大山脉，相对封闭，外来水汽很难跨越高大山脉进入南疆超深盆地；而盆地底部蒸发产生的本地水汽受到四周高大山脉的“强力约束和拦截”，又很难逃出超深盆地。南疆等降水量线呈东北——西南走向，西部大于东部、北部大于南部，为什么南疆降水量的分布是西部大于东部、北部大于南部？

http://www.onegreen.net/maps/Upload_maps/200812/20081227102459347.jpg

http://www.xjxnw.gov.cn/fw/kjjcrhweb/contents/nyqx/images/clip_image002_0003.jpg

（新疆地形图来源于http://www.onegreen.net/maps/HTML/26336.html；

新疆降水量分布图来源于以下两个网址：http://image.so.com/v?q=新疆降水分布图&src=360pic_strong&fromurl=http://www.xingzhiyue.com/mymn24.html#q=新疆降水分布图&src=360pic_strong&fromurl=http://www.xingzhiyue.com/mymn24.html&lightboxindex=0&id=d8c452c0f2d85f901c2c7142e7114bfb&multiple=0&itemindex=0&dataindex=0、     或者：https://image.baidu.com/search/detail?z=0&ipn=d&word=新疆平均降水量&step_word=&hs=0&pn=1&spn=0&di=0&pi=&tn=baiduimagedetail&is=0,0&istype=0&ie=utf-8&oe=utf-8&cs=4135503865,457648313&os=3910938967,3744394803&simid=&adpicid=0&lpn=0&fm=&sme=&cg=&bdtype=14&simics=3821524608,1349820194&oriquery=&objurl=https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b10000_10000&sec=1493896034&di=a52452fbc0cdcbdcbea9ba6e5becb991&src=http://www.xjxnw.gov.cn/fw/kjjcrhweb/contents/nyqx/images/clip_image002_0003.jpg&fromurl=ippr_z2C$qAzdH3FAzdH3Fooo_z&e3Bx3xgo_z&e3B25e_z&e3BvgAzdH3FuoAzdH3Fh33v6iojkAzdH3Fv5gpjgpfAzdH3FgyqxAzdH3Fv5gpjgpc_z&e3Bip4s&gsm=0&cardserver=1）

2 塔里木盆地降水量西部大于东部的原因分析

塔里木盆地地处北半球西风带，高空大气环流基本不受下垫面地形地貌的影响，高空盛行西风，风速很大。

塔里木盆地低层大气环流受下垫面地形地貌的影响，低层主导风向为东北风（图2中塔里木盆地流动沙丘由东北向西南移动、当地气候统计资料都能证明主导风向是东北风）。

主导风向到达塔里木盆地西部遇到帕米尔高原东坡，被迫抬升，所以，在塔里木盆地西部的低层大气有向上运动的趋势。

http://image.sciencenet.cn/album/201705/01/0736456a6pgde5p9x69q99.jpg

(塔里木盆地位于北半球西风带，塔里木盆地的主导风向按理应该是西风、西北风或者西南风，但实际情况不是这样，由上图可知，当地的主导风向是东北风，这充分证明地形地貌对塔里木盆地的大气环流产生了很大很大的影响。您能否定这样的文字表述吗？）

帕米尔高原地处北半球西风带，盛行西风遇到帕米尔高原西坡的阻挡，部分裂解为南支西风和北支西风，还有一部分被迫抬升，致使跨越帕米尔高原的大气环流风速大于同纬度、同海拔其它地方的环流风速。所以，帕米尔高原顶部的风速很大（受帕米尔高原顶部摩擦影响的局部空气层除外）。

塔里木盆地西部海拔5000米高空及其附近地区，受帕米尔高原顶部高速射流的影响，致使那里的风速很大而大气压力相对较小（由文氏管效应可知，比同纬度同海拔其它地方的风速大一些，气压小一些）。气压小，就能吸引低层大气。又因为塔里木盆地西部的低层大气有向上运动的趋势。所以，在塔里木盆地西部能形成上升气流。

风速越大，气流转弯越难，转弯半径越大。跨越帕米尔高原的高空大气环流很难转弯。塔里木盆地东部罗布泊海拔比河西走廊海拔低700米左右，高差对西风大气环流有阻碍作用。

由以上分析，可得到如下塔里木盆地和附近地区大气环流纬向剖面示意图。图中红色环流显示，塔里木盆地西部有上升气流，而东部有下沉气流，这就是塔里木盆地西部降水量大于东部降水量的原因。

http://image.sciencenet.cn/album/201704/29/084218sz8yo7anrs11nyrg.jpg

3 塔里木盆地降水量北部大于南部的原因分析

由《中国沙漠空间格局和沙丘运动方向》可知，塔里木盆地的主导风向是东北风，按迎风坡水汽成云致雨的理论，盆地西南部降水量大于西北部降水量才合理。但客观事实不是这样。用张学文老师“汽往冷处聚”(网址http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-1041165.html)，水汽从低纬地区向高纬地区运动能得到很好的解释。

4 塔盆环流对调水增雨影响的定性分析

塔里木的地形地貌与西风带相互作用和影响，从而导致超深盆地的大气环流在纬向剖面上高层大气盛行西风、低层大气东北风为主导、西部气流上升、东部气流下沉（即图3所示红色环流），我们把这样的大气环流称之为塔里木的地形地貌与西风带相互作用和影响导致的局地大气环流，简称为塔盆环流。

由塔盆环流等研究可知，向塔里木盆地跨流域调水→→→下垫面沙漠变绿洲→→→绿洲蒸发产生的本地水汽随主导东北风向超深盆地西部运动→→→再随盆地西部上升气流向高空运动，在大气垂直向上运动的过程中大部分水汽冷凝析出变成降水，所以，跨流域调水沙漠变绿洲以后蒸发产生的本地水汽大部分在超深盆地变成降水（即液态水→→气态水→→液态水）。这些新增降水又能蒸发产生本地水汽（内流区，新增降水不流入大海，液态水→→气态水），新产生的本地水汽又能再次向上运动冷凝析出变成降水（气态水→→液态水），即跨流域调水以后，这些外来水源在超深盆地范围内能不断进行气态水与液态水之间的变换、外来水源能重复使用，跨流域调水类似高利贷、利滚利，所以，向塔里木这样的超深盆地调水能起到“四两拨千斤，以一当十甚至更多的作用”。

（注：1、塔里木盆地多年平均降水量的分布是西部大于东部、北部大于南部，作者对此客观事实的解释可能不正确，请专家学者批评指正。希望本文能起到抛砖引玉的作用，期待各种解释百花齐放、百家争鸣、期待专家学者公认的原因解释早日出炉。

2、本文已上传预印本，其Word版下载网址为http://www.nstl.gov.cn/preprint/main.html?action=showFile&id=2c928282510e4d73015bbd1198660f2d）