沿一条等高线绕山半圈,植被会突然换脸:这面是湿漉漉的苔藓林,翻过山脊,那面是干黄的草地。海拔没变,纬度没变,变的只是风从哪边来。带谱的对称假设,在这里最先失效。
迎风坡抬升成云,背风坡下沉变干
湿润气流遇山被迫抬升,每上升 100 米 约降温 0.5–0.6 摄氏度,水汽凝结成云致雨。越过山脊后下沉,每下降 100 米 增温约 1 摄氏度,相对湿度骤降。一升一降,水汽在两坡分完了。抬升冷却与下沉增温,是同一团空气的两段行程。
结果是一山之隔,降水可差 2–3 倍。迎风坡年降水 800–1200 毫米,背风坡可能只有 400 毫米 上下。这点差别足以让同一海拔的植被分成两类,一边是森林,一边是草原,土壤颜色也不同。湿润指标差一倍,植被类型就能换一套。
降水最多的高度不在山脚,而在半山腰
最大降水高度出现在 1000–3000 米 之间,湿润区偏低,干旱区偏高。再往上,水汽已大量析出,降水反而减少,这就是山顶比山腰干的原因。云带因此常挂在半山,像一条横着的白带,位置随季节上下移动。
带谱因此出现中段最湿的结构。山腰是针叶林或云雾林,山顶退回灌丛草甸。把山顶的草甸全当成高处太冷的结果,只对了一半,另一半是水不够,树长不起来。半山最湿、山顶反而干,是山地带谱的常见剖面。
同一个带在背风坡要高出几百米才出现
背风坡热量条件并不差,缺的是水。森林带被草原或灌丛替代,森林只能在更高、蒸发较弱的地段重新出现,界线因此上移 200–500 米。山越高,这种错位越明显,能差出整整一个带。背风坡的森林常呈斑块状,沿沟谷上溯得最远。
喜马拉雅是最典型的例子。南坡低处是常绿阔叶林,北坡同海拔是山地草原与荒漠;南坡雪线 4500–5000 米,北坡抬到 5500–6000 米。一山之隔,摆着两套带谱,雪线的高低差把两坡的带谱整体拉开。
雪线也跟着倾斜,迎风坡低、背风坡高
迎风坡降雪多,积累量大,雪线被压低;背风坡降水少,消融强,雪线抬高。同一山系两侧的雪线高差常在数百米,多的接近 1000 米。这与温度无关,纯粹是收支差。
这条规律会和坡向规律叠在一起。南坡若同时是迎风坡,两个效应反向,雪线高低要看谁更强。先定风向,再谈坡向,顺序反了会得出相反结论,这是读山地气候图的次序。温度与降水两个效应,在同一坡上常常反向拉扯。
关键数据
下列数字以湿润气候区的山地为准。干旱区水汽含量低,抬升凝结的高度更高,梯度会更陡一些。
- 抬升 100 米 降温 0.5–0.6 摄氏度
- 下沉 100 米 增温约 1 摄氏度
- 两侧降水可差 2–3 倍
- 最大降水高度多在 1000–3000 米
- 背风坡森林界线可上移 200–500 米
- 喜马拉雅南坡雪线 4500–5000 米
- 喜马拉雅北坡雪线 5500–6000 米
山谷走向与风向斜交时,两面之差会被抹平
山脊走向若不与盛行风向垂直,气流会沿谷上溯,两侧的降水差被削弱。斜交 45 度 时,背风坡也能得到相当的水汽,带谱趋于对称,看上去像根本没有雨影。斜交的角度越小,雨影越弱。
局地环流是另一个变量。山谷风、湖陆风能在小范围内改写湿润状况,使背风坡的某一段反而更湿。对称与不对称都要在地形图上核对风向,不能只看坡向,此为本文判断。谷底的积水体量,也会改变夜间的温度。局地环流改写的是几十公里的范围,不影响大格局。
参考文献
- 中国科学院《中国自然地理》编辑委员会.《中国自然地理·气候》. 科学出版社, 1984. —— 山地降水与雨影。
- 中国植被编辑委员会 编著.《中国植被》. 科学出版社, 1980.
- 施雅风 主编.《中国冰川与环境——现在、过去和未来》. 科学出版社, 2000.