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長白山天池最讓人吃驚的,不只是它位于兩千多米高的火山口,而是早期研究中出現的一組巨大差值。
按照當時采用的水量數據,天池流域一年接收的降水約為4300萬立方米,可從天池出口排出的水平均達到1.23億立方米,前后相差約8000萬立方米,換算下來就是約8000萬噸水。
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更特別的是,天池沒有一條常年可見的大河從地表流進去,湖水卻能從北側缺口不斷外溢,形成乘槎河和長白瀑布。
天池水面海拔2189.1米,最深處達到373米,總蓄水量約20億立方米,這么大的高山湖泊長期保持水位,單靠湖面上方落下來的雨雪,確實難以把所有數據解釋清楚。
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早些年,研究人員先把目光放在天池周邊。長白山降水不少,冬季積雪時間也長,雨水和融雪能夠沿巖石裂隙滲入地下,再進入火山口湖,這是最直接的補給方式。
問題在于,按照當時劃定的集水范圍計算,附近雨雪仍然填不上這個缺口。蒸發量還沒有完全算進去,差值就已經達到8000萬立方米,于是“天池還有外來地下水補給”的判斷逐漸進入研究視野。
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河海大學陳建生團隊提出,天池地下水可能與青藏高原的冰川融水和降水有關。
主要線索是天池所在區域長期存在水量不平衡,天池海拔較高,而部分地下水的氫氧同位素特征與當地降水不完全一致,卻與青藏高原部分河流、湖泊水體較為接近。
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這套理論認為,青藏高原內流區有大量水通過裂谷和深大斷裂向地下滲漏,再沿構造通道進行遠距離深循環。
長白山屬于火山地區,巖層中分布著斷裂、孔隙和熔巖冷卻形成的導水結構,深層地下水有可能沿這些位置向上排泄,進入天池及周邊泉群。
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地下水并不完全受地表河流邊界限制,只要存在連通的斷裂系統,就可能跨過地表分水嶺進行長距離運移。
也正因為如此,青藏高原與長白山之間相隔數千公里,并沒有讓這一理論一開始就被排除。
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2021年發表在《Geology》上的研究,為青藏高原確實存在大量“漏失水”提供了新證據。
研究團隊發現,羌塘盆地每年可能有約540億立方米水量無法在地表水循環中得到解釋,南北向裂谷下方的斷裂可能是地下水外泄通道。
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不過,這項研究能說明青藏高原的水可能大量進入地下,卻不能直接證明其中一部分最終到達長白山天池。
目前還沒有對某一股地下水進行全程追蹤,也沒有找到一條能夠被完整繪制出來的連續地下通道。
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所以,“天池的水來自青藏高原”目前更準確的說法,是有水量平衡、地質構造和同位素線索支持的一種科學假說,而不是已經徹底坐實的結論。
把“可能”兩個字留下,反而更尊重研究本身,也能避免把復雜的地下水系統說得過于簡單。
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更值得關注的是,2023年《地理科學》刊發的一項研究又給出了不同解釋。
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落在天池外圍較高山體上的雨雪,雖然沒有沿地表河流直接進入湖中,卻可能先滲入地下,再沿斷裂進入天池。
該研究計算認為,分水嶺外側一定范圍內的大氣降水,可以維持天池每年約3600萬立方米的排泄量。
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這也解釋了為什么不同研究會得出差距很大的數字。采用年份、降水資料、徑流數據和集水邊界不同,最后算出的“缺水量”都會變化,所謂每年8000萬噸來歷不明,并不是從湖中直接量出的陌生水,而是早期模型中的計算差額。
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科學研究出現不同答案并不是壞事。早期研究發現水量不平衡,推動專家尋找深循環地下水。
后來的長期監測又發現,過去劃定的集水區可能偏小,天池附近地下斷裂能夠把外圍降水帶進來,認識也就隨著數據不斷修正。
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真正有價值的地方,是研究讓人重新認識到,天池并非只接受湖面范圍內的降水。上方雨雪、外圍山體、地下斷裂、火山巖層、溫泉和礦泉共同參與水循環,肉眼看到的湖面只是整個系統的一部分。
弄清天池水源,也不只是滿足好奇心。當地降水補給占多少,深層地下水占多少,水在地下停留多久,都會影響天池水位變化、瀑布流量、礦泉資源、生態保護和氣候變化下的水資源判斷。
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值得肯定的是,研究人員沒有把“8000萬噸”當成固定答案,而是繼續布設監測、核對數據、分析同位素和斷裂構造。可靠的科學結論,本來就需要在不同團隊、不同年份和不同方法之間反復驗證。
眼下更穩妥的結論是,天池的水由大氣降水、融雪和地下水共同補給,地下水所占比例不可忽視。
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至于深層水是否有一部分來自青藏高原,目前存在支持線索,也存在能夠用長白山本地降水解釋的新研究,最終答案還需要更多長期觀測和直接證據。
天池的神秘沒有因此減少,反而多了一層真實的吸引力。人們看到的不只是一個8000萬噸的驚人數字,還有科學家怎樣從水量差值出發,不斷修正計算范圍,逐步接近地下水循環的真實過程。
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