如果你留意地球仪,就会发现一个奇怪的现象,在地球上,大多数的沙漠分布都有一个倾向:集中于纬度30度附近。在南半球,有非洲西南部的纳米布沙漠、卡拉哈里沙漠,智利的阿塔卡马沙漠,澳大利亚的大沙沙漠、维多利亚沙漠等等。在北半球,有世界最大的北非撒哈拉沙漠,阿拉伯沙漠,伊朗东部的卢特沙漠,印度塔尔沙漠以及美国西南部的戈壁荒滩等等。为什么这些地区更容易形成沙漠呢?
人为的破坏植被,是沙漠形成的一个重要原因,但这并不是最根本的原因。导致这些地区形成沙漠气候的主凶,是哈德利环流。
1735年,对天气怀有浓厚兴趣的英国职业律师乔治·哈德利提出了一个大气环流假设模型。当时,哈德利认为赤道附近的空气,会往南北两极移动,在高纬度地区冷却后下降,又回到赤道,完成一个环流圈。
后来经过验证,虽然赤道上升的气流确实会往高纬度移动,但远没有到南北两极,而是在纬度30度附近就下沉了。虽然哈德利的环流假设模型不够准确,但整个循环及成因大致和哈德利的假设相符,因此,为了纪念哈德利,将赤道到南北纬30和40度之间的大气环流,称作哈德利环流。
在哈德利环流内,由于赤道地区阳光垂直照射,地球表面吸收了大量的太阳辐射,温度很高,蒸发旺盛,空气受热膨胀上升,这时的空气携带有大量的水分。这些湿润的空气持续上升,会在高空遇冷凝却,进而降下大雨。这就是赤道附近往往雨水丰富的原因。
然而,这时空气还没有结束它的旅途。湿润的空气变成大雨滋润了热带雨林后,剩下的空气干燥得像枯草一样,它们会跟随着哈德利环流继续向高纬度旅行。这样的旅程会在南北纬30度附近终止,因为这些来自热带的干燥空气,在这一区域正好因高纬度的寒冷而冷却,受重力影响会降到地表上。
大量的干燥空气在下降的过程中,使低空空气增多,气压升高,形成南北两个副热带高气压带。如果这个区域本身水资源就不够丰富,或者其他天气系统没法贡献出湿润的空气,再加上下沉气流造成的晴朗干旱天气,该地区最终会成为一片沙漠。
美国佛罗里达州是个例外,它也在北纬30度附近,但由于海湾水气的蒸发,该区域能够用含有大量水分子的空气,湿润这些干燥的“枯草空气”,避免了变成沙漠的悲剧。
哈德利环流为赤道附近带来了大量的降雨,又将干燥的空气带到了南北纬30度附近,造成了截然不同的地貌。以地跨赤道的非洲为例,赤道上的刚果盆地降水丰富,有茂密的雨林,生物物种丰富多样。在上一个寒冷的冰川季,我们的祖先现代智人就躲在附近温暖而湿润的峡谷中。而北纬30度附近北非和西亚,除了尼罗河河谷和西亚两河哺育的绿洲,就只剩下极度干旱的撒哈拉和阿拉伯沙漠了。
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