本期嘉宾 甘肃省气象局研究员/博士生导师 张强

　　本期观点 在我国西北地区，占面积不到5%的绿洲哺育着该地区95%以上的人口，是该地区社会活动和经济发展的重要基地，能否对其有效保护和科学合理地开发利用，直接关系到该地区社会经济发展大局，关系到西部大开发战略的顺利实施。

　　绿洲如绿色的珍珠一般镶嵌在广袤无际的苍凉沙漠中，坚守在春风罕致的荒漠腹地，接受着炎日、干旱和狂风的不断洗礼，始终展示着顽强的生命力。它不仅是人类文明的重要发祥地之一，也是古丝绸之路和现代欧亚大陆桥的重要生态保障。

　　由于干旱气候区绿洲对其上游山区丰富水资源和其本身优越的光热资源的巧妙组合，使其拥有得天独厚的生态机能和生产效率，成为唯一能够有效对抗干旱气候环境的特殊生态环境系统。在干旱区，绿洲和荒漠永远是两个相互对立与相互作用的矛盾体。它们在相互对立和相互作用的过程中，演绎着绿洲化和沙漠化两个相反的生态过程。绿洲生态系统通过有效对抗干旱气候环境的挤压和侵蚀，顽强地维持了绿洲系统的稳定和发展，为干旱区居民营造了一个比较阴凉、湿润、平静的生存环境。如今，绿洲已经成为人类对抗荒漠化的桥头垒，成为人类抵御干旱气候的重要生态堡垒。

　　奇特的绿洲气候效应

　　绿洲作为干旱荒漠背景基质上的异质，它们能够引起中小尺度过程的大气响应，并影响局地大气运动过程，形成一些奇特的气候效应，并且在对抗干旱气候环境的过程中发挥比较重要的作用。

　　冷岛效应——由于绿洲和周围荒漠之间地表热容量和地表热量平衡的巨大差异，白天绿洲地表受太阳辐射加热程度远不如周围荒漠显著，加热最强时绿洲地表温度一般要低于荒漠地表温度10℃以上。绿洲地表湍流感热通量也要小得多，不到临近荒漠的三分之一，所以形成绿洲大气被周围荒漠热空气包围的“冷岛”结构。 1米高处绿洲大气温度比邻近荒漠大气温度低5.4摄氏度左右。在酷热的背景中创造了一个清凉的小环境。

　　湿岛效应——绿洲不仅植被覆盖度大，而且土壤比较湿润。绿洲地表相当于大气的水汽源，不断加湿绿洲大气，绿洲近地层大气可以稳定地、长时间维持一个相对湿润状态，在干旱荒漠的干燥大气背景中看上去如同“湿岛”一样。一般，在1米高处绿洲大气比湿最大能达到每千克达到10克以上，是同高度临近荒漠大气的4倍左右。所以，绿洲在干旱的背景中形成了一个相对湿润的小环境。

　　风屏效应——气流经过绿洲时，绿洲的植被特别是树木等高粗糙元能够有效消耗气流的动能或动量，这使得气流进入绿洲后风速立即减弱，起到了风速屏障的作用。绿洲这种屏障功能不仅减弱了风蚀，减少了蒸发，有利于绿洲自我保护，同时还能非常有效地抗御沙尘暴，是理想的避风港。维持了一个相对风平浪静的生存环境。

　　抑制蒸散效应——绿洲周围荒漠上的热空气通过水平平流和水平湍流运动源源不断地向绿洲“冷岛”输送，绿洲边界层的逆温结构能够有效抑制绿洲近地层凉空气和水汽向高层大气扩散，减少了蒸散，这会使绿洲大气的冷岛和湿岛效应得到进一步加强。

　　水分循环效应——绿洲冷岛效应造成了绿洲与周围荒漠非常大的热力差异，这会在绿洲和临近荒漠之间形成局地热力环流。这种局地环流虽然在大风时不容易维持，但在小风速时对绿洲和荒漠之间的能量和物质交换有重要贡献，特别是其形成的局地水分循环过程对绿洲自我维持有重要的意义。

　　逆湿效应——聚积在绿洲低层的湿润空气在大气逆温层的强迫下会通过水平平流和水平湍流输送到周围临近荒漠近地层大气，使临近绿洲的荒漠近地面层大气时常出现一个逆湿层和向地表输送的水汽通量层，向地表输送的水汽部分会通过降露或吸附过程被荒漠土壤吸收。这种水分输送机制可以维持一定程度的沙生植物生长，从而形成绿洲外围很重要的生态保护带，对维持绿洲—荒漠之间生态脆弱带的稳定性有积极意义。

　　能量富集效应——绿洲地表平均反照率远低于其周围临近荒漠，它吸收的太阳短波辐射比其周围临近荒漠的要高16%以上。同时，绿洲地表长波辐射比其周围荒漠地表的低大约28%─40%左右。这两种效应使绿洲可利用能量高于周围荒漠57%左右，为实现粮食高产提供了充分的能量来源。

　　增雨效应——绿洲的热力和动力效应容易在干旱区诱发中尺度对流，并且绿洲局地水分循环可以提供比较丰富的水汽，这有利于该地区降水产生，从而起到一定增雨效果。一般比较大的绿洲才能有这种增雨效应。由于水平风速吹斜了对流体，增雨效应主要出现在绿洲的下风区。

　　对绿洲系统而言，水是其维持和发展的最关键因素。就目前现状来看，绿洲气候资源并未得到充分开发，绿洲自我维持机制也没有得到有效地发挥。事实上，绿洲气候资源的开发和自我维持机制的发挥与绿洲的内部结构和外部环境不无关系。一般，绿洲自我维持机制的强弱与绿洲植被状况和土壤湿润程度成正比关系，与荒漠背景风速和背景地表感热通量的大小成反比关系。

　　开发利用绿洲要遵循科学规律

　　开发保护绿洲的一个主要思路就是要通过改造绿洲内部结构和外部条件使绿洲的机能更加强盛，使有利于绿洲自我维持的机制得到更加充分发挥。初步认为有如下七个方面可以在建设和改造绿洲过程中参考：第一，在绿洲上游山区大力实施人工增雨工程，增加山区降水，有效补充由于气候变暖引起的山区冰雪量和内陆河流量减少，加强绿洲的水资源保障能力。第二，在水资源充足的情况下，减少绿洲上游山区光资源潜力较小的阴凉气候区的用水，尽量满足光资源丰富的山前平原区绿洲的用水，防止绿洲由平原向山区退缩，打造光、热、水、土富集区，使自然要素达到最优组合。第三，利用水利工程建设面积相对集中的绿洲或改造现有绿洲的结构，建设结构比较完整、尺度在10公里以上的绿洲。第四，由于背景风速对绿洲维持有不利影响，因此建设新绿洲或改造旧绿洲时尽量选背景风速较小的环境。第五，在光热资源过剩的前提下，应该选择太阳辐射相对较弱的背景建设绿洲，这不仅有利于绿洲自我的维持机制的发挥，而且也能减少生态用水。第六，应该在绿洲大量兴建人工气候工程。所谓人工气候工程就是通过科学措施对自然气候条件的趋利避害，去劣从优。对绿洲而言，人工气候工程的目的就是既要充分利用其优越的光资源条件，又要克服其水资源不足的问题。温室大棚和地膜覆盖等都是在干旱气候条件下的具体人工气候工程措施，它既能充分利用甚至加倍利用绿洲丰富的光热资源，也能截留并重复利用地表蒸散水分。第七，作为硬环节的灌溉实施现代化仍然是最有效、最应该大力推广的工作方向，它能使绿洲生态系统更加高效地维持。 （来源于2010年7月1日《中国气象报》 作者：张强）