Question

岩石圈板块运动对地球外部圈层的影响

Answer 1

主要由地球内动力驱动的岩石圈板块运动，可造成全球海陆分布形式的重要变化，增加地表（包括海底与陆地）的地形高差，形成宏伟的造山带与广阔的高原，还可引发强烈的火山活动等，这些都可对地球外部的大气圈、水圈及生物圈产生十分重要的影响。

大陆漂移和海底扩张以及与此相关的海平面升降，造成海陆分布格局及海洋与陆地面积对比的变化，并使陆地的位置和组合关系不同，这对全球的气候和降水格局均会产生深刻的影响。据研究，现代的海陆分布格局是由古生代末期的联合古大陆（潘基亚大陆）和泛大洋（特提斯洋）逐渐裂解形成的。对联合古陆存在时期的气候分析与模拟结果表明，巨大的陆地上由于缺乏海洋的气候调节作用而使得冬季更加寒冷、夏季更加炎热，主要表现为极其显著的大陆性气候特征，缺乏气候的多样性。随着大陆的裂解和海陆分布格局的变化，一些大洋和海域开启，导致大洋环流形式发生变化，大陆与海洋的接触面积大大增加，海洋的气候调节作用更加显著，因此气候类型变得多样化。海陆分布格局的变化对生物圈也有重要影响，除通过气候变化对生物圈影响外，大陆的裂解由于切断了生物之间的交流通道，使得生物在各自的大陆上独立进化，助长了生物多样性的增加。

板块的俯冲-碰撞作用所形成的高大山脉与高原可引起大气环流的区域性变化、大范围的气候变化、水体分布与水圈循环模式的变化等，并进而造成生态环境与生物分布特征的变化。如新生代晚期以来青藏高原和喜马拉雅山脉的强烈隆升，其中喜马拉雅山脉的平均高程达到了对流层高度的1/2以上，青藏高原达到了对流层高度的1/3左右，它们对北半球相关地区的气候变化产生了巨大影响。根据古气候分析与气候模拟结果（D.H.Yeh，1981；S.Manabe et al.，1974），不仅青藏高原和喜马拉雅山地区本身从原先的热带-亚热带温热气候演变成为了现今的雪域高原气候；而且它们还阻挡了从印度洋向北运动的潮湿大气环流，使原来近于平行分布的季风带与气压带发生扭曲、迁移，造成其相关邻区更大范围的气候变化，如喜马拉雅山南侧可能由原来的副热带高气压带的干旱（沙漠）型气候变为湿热型气候，而青藏高原北侧的广大地区则可能从原来的中纬度温湿气候逐渐演变为干旱型荒漠气候（图10-2）。

板块作用最活跃的地区也是火山活动最强烈的地区；而板块作用最显著的时期也是火山活动最剧烈的时期。强烈的火山喷发能够将大量的气体和火山灰抛向高空，并可穿过对流层到达平流层中长时间停留（1年以上），还可在平流层下部形成一种含有硫酸盐粒子的气溶胶层。平流层中的火山气体、尘埃和气溶胶层增加了大气的反射率，因而减少了到达地面的直接太阳辐射，进而导致气温下降，这种作用被称为“阳伞效应”。如1963年3月印度尼西亚巴厘岛的阿贡火山爆发约3个月后，澳大利亚墨尔本的直接太阳辐射减少了23%。一般认为，一次大规模的火山爆发后1～2年，半球或全球平均气温可下降0.3 ℃左右，以后逐渐回升，4～5年后恢复正常。

图10-2 青藏高原隆起前（实线）后（虚线）东亚大气环流状况的数值模拟

（引自张兰生等，2000）

G—高气压区带；D—低气压区带