提到新疆，你会想到什么？
金黄沙丘在烈日下翻滚，驼铃在风里叮当作响……这么缺水的地方，还能往别的地方送水？
新疆，吐鲁番（图片来源：veer图库）
还真能。
中国科学院新疆生态与地理研究所的团队通过20多年的观测发现，新疆能产生巨量的水汽，不但能给本地降雨，还能每年给北方送去552亿吨雨水，相当于3900个西湖的容量！
今天我们就带大家去看“新疆水汽东游记”。
新疆真能产生这么多水汽？
首先让我们来了解一个概念：蒸散发。
蒸散发，是指水分通过蒸发和植物的蒸腾作用共同进入大气的过程。土壤里的水分、草叶上的露珠、农田里的灌溉水，都是通过这个方式变成了空中的水汽。
蒸散发产生降水示意图
很多人都觉得新疆干旱，蒸散发量肯定很少，但事实恰恰相反，新疆蒸散发量可一点都不小。
1998年到2022年间，在每年4到9月（即北半球夏季生长季，气温最高、蒸发最强烈的半年），新疆平均每平方米土地会蒸发掉135毫米左右的水， 而新疆总面积166万平方公里，把这些加起来，每年蒸发的水汽总量大得吓人。在水文学和气候学中，蒸散发量常用“毫米（mm）”作为单位，因为它代表“水深”——即如果把蒸发的水均匀铺在地面上，会形成多厚的水层。
相比于蒸散发，空气中的水汽含量反映的是大气中当前储存的水汽总量（而不是地表蒸发掉的水量）。在下图中可以看到新疆水汽含量的空间分布，整体上表现为盆地高、山地低，这是因为水汽难以抵达海拔较高的地区所造成的。水汽含量最高的地方出现在了新疆北部的盆地，超过20mm，水汽含量最低的地方出现在昆仑山中部地区，不足4mm。
新疆4-9月多年平均水汽含量空间分布，图中，颜色越红的区域代表水汽含量越大，越蓝的区域代表水汽含量越小。
这些水汽有的留在新疆本地，有的则开始了长途旅行。
等等，水汽看不见摸不着，我们怎么知道它们去了哪儿？
有些回家，有些远行
这就要说到几个追踪高手了。
1.卫星追踪：通过红外、微波辐射测量和激光雷达等遥感技术从太空“看”大气，就像给天空拍X光一样，捕捉不同高度水汽的分布情况。通过持续监测水汽如何移动，就能大致判断水汽是从哪里来，又被风吹到了哪里。
2.水汽示踪模型：这就像给水汽贴上了一张看不见的身份证，让模型实时记录每部分水汽的来源、输送路径和去向，帮助科学家分析水汽的具体来源和移动规律。
通过这些追踪手段，研究团队弄清了新疆的水汽的去向。
接近13%的水汽“回家”了。
水汽升空后，在经过天山、昆仑山这样的高海拔地区时，空气被迫抬升，温度下降，就凝成云，变成雨雪落下来。这叫降水再循环，也就是说：新疆自己蒸出来的水汽，又变成自家雨滋润自家地。
研究发现，新疆每年蒸发的水汽里，大约12.64%会通过再循环重新落回本地——每蒸发100份，就有13份左右打了个转又回来了。
更有意思的是，这部分水汽在新疆内部分布很不公平：山地占了大便宜，像天山、昆仑山这些高耸的地方，每年能截获50多毫米再循环降水；而塔里木盆地这种低洼的干旱核心区，再循环降水有时连2毫米都不到。这支“回家的队伍”还在悄悄变强。从1998到2022年，新疆大部分地区的再循环降水每年以0.7毫米的微小速度增长。
剩下的87%水汽东去了。
它们搭乘新疆盛行的偏西风，一路东行。
这些水汽约40%会在中国境内变成降水，而这40%里又有85%落在了北方地区。换成总量，相当于每年给北方送去552亿吨雨水，相当于3900个西湖的容量！
东行路上离新疆越近的地方，降落下来的水汽越多；越远，水汽越少。青海东北部成了最大受益者，每年能形成近50毫米的降水——对干旱的青海来说，这简直是天上掉下来的宝贝。内蒙古和甘肃也收到了不少水汽，内蒙古每年能分到新疆水汽总量的7.16%。就连远在东北的黑龙江，也能收到一点关照，虽然占比不高，但也算添了份热闹。
新疆的水汽落在部分省/自治区的占比
不过，尽管新疆向东输送的水汽总量每年会多出50多亿吨，但在北方总降水里的贡献率却在悄悄下降。这是为什么？因为北方的降水来源不止新疆一家，东亚季风从南海带来的水汽越来越多，本地蒸发也越来越活跃。就像一个班级里，新来的同学成绩突飞猛进，你虽然也在努力，但排名可能被挤得稍微靠后一点。
谁是“主力输出”？
新疆的土地类型五花八门：戈壁裸地、草原、农田、林地，每一种都在进行着不同规模的蒸散发，你能猜到谁是对外输出水汽最多的那一个吗？
排名第一的是裸地。裸地就是指戈壁、沙漠地带，它在新疆的面积最大，占了新疆总面积的60%以上。虽然裸地的蒸散发量不高，但面积实在太大，总产量稳居第一。
第二名是草地。草地在新疆的面积排名第二，仅次于裸地。而且草地的蒸散发量每年以19.5亿吨的速度增加，未来它很可能逆袭成“老大”。
第三名是耕地。耕地在新疆的面积不大，只占7%左右，但耕地的蒸散发量很高——因为耕地有人工灌溉，水分充足，蒸发的水汽也多，仅次于草地。
第四名是林地。林地在新疆的面积最小，不足2%，主要分布在天山、阿尔泰山地区。林地的蒸散发量最高，但面积太小。
新疆不同土地类型对北方降水的贡献
这些不同的土地之间还互相“交流”：裸地蒸发的水汽，有42.72%会落到草地，26.51%落到耕地；草地蒸的水汽，又有44.25%落回自家草地……这种互相滋养的关系网络，让新疆的水汽循环变得既复杂又稳定。
谁又是背后推手？
如果多种草、多种地，会影响向北方“送水”的效果吗？
其实影响很小，因为新疆水汽旅行的关键推手是大气环流。
研究团队算过一笔账：对于耕地蒸发的水汽来说，耕地面积扩张的影响只占7.78%，而大气中环流因子的影响占了92.22%。
环流因子是啥
西半球暖池指数：西半球热带地区海表面温度持续偏高的异常程度
东大西洋-西俄罗斯遥相关型指数：北大西洋到欧亚大陆中高纬度地区大气环流的一种大尺度波动模式
冷舌型ENSO指数：南美沿岸附近的冷水上翻区发生的强厄尔尼诺/拉尼娜事件
北极涛动：北极的气压与北半球中纬度地带的气压呈现反向变动关系的现象。
举个例子，如果北极涛动变强，偏西风就会更有力，水汽就更容易被送到北方，走得更远；如果西半球暖池温度升高，新疆的蒸散发量就会增加，给北方送的雨水也会更多。
北极涛动示意图
结语
这项研究应该会改变很多人的认知：新疆虽然干旱，但它并不是缺水的代名词，而是一个巨大的水汽工厂。水汽的旅行，不仅展现了地球气候系统的神奇与复杂，也让大家看到了不同地区之间的紧密联系。
或许下次再提到新疆，你的脑海里除了大漠和戈壁，还会多一个画面：无数水汽，从这片土地上升起，乘着西风，一路向东，穿越戈壁、跨越山川，给北方的草原、农田、河流，送去来自干旱区的馈赠。
本文图表除注明来源者之外，均由作者提供。
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