转自：科普中国

一片湖的干涸会带来什么？

中亚地区的咸海（Aral Sea）曾是全球第四大内陆湖。它横跨哈萨克斯坦南部与乌兹别克斯坦北部边境，曾给当地人带来了丰饶的渔获与温和的气候。

20 世纪五六十年代，苏联政府为了方便灌溉农田，决定改道咸海的两条主要水源——阿姆河（Amu Darya）和锡尔河（Syr Darya）。当时的人们大概没能预料到，失去主要水源的咸海会在短短几十年内发生翻天覆地的变化。

在今天，咸海已经失去了大约 1000 立方千米的水，面积仅剩当初的  10%。曾经广阔的水面变成了一片荒漠，锈蚀的渔船沉默地停在黄沙中。即使在仅剩的小片湖水中，由于蒸发速度快，水体盐度过高，几乎没有什么生物可以生存。

生活在咸海附近的人们不仅失去了渔获，还失去了健康。风掠过裸露的湖床，卷起盐碱化的土壤，携带着有毒尘埃席卷了附近地区。2017 年 6 月，现任联合国秘书长古特雷斯曾访问了咸海，并发表声明指出，这一几乎死亡的第四大内陆海让他感到极大的震动，这可能是这个时代最大的生态灾难。

当我们震撼于地表的剧变时，一些变化也正在地下悄然发生。最近，一项发表于《自然·地球科学》（Nature Geoscience）的研究显示，咸海干涸带来的影响已经穿透地表，一直深入到了地幔。

更深处的变形

最初关注到这个问题时，现任北京大学地球与空间科学学院助理教授的王腾还在新加坡做博士后，他曾在纪录片和书中看到过咸海的故事。“这么大的水体质量变化，可能会在地表产生形变。”王腾这样思考。

王腾主要的研究方向，就是利用合成孔径雷达干涉方法（InSAR）测量地表形变，并且破译背后的深层机制。测量地表形变主要用的是雷达卫星，就像蝙蝠一样，卫星会向地面发射电磁波，记录回波信号，通过信号相位变化就可以测量微弱的形变。“这就相当于用一个微波波长那么长的尺子来测量地表形变，”王腾介绍道，这项研究中使用的微波波长在 5-6 厘米，就像是用一把五六厘米长的尺子去测量地表的变形，“所以我们可以测得很精确，几个毫米的形变都可以测出来。”

这把尺子显示，从 2016-2020 年，咸海的地表一直在持续抬升，每年最高可以抬升7毫米。“在如此广袤的范围内测量毫米级的形变非常困难”，王腾的博士生、论文第一作者樊文智介绍道，“我们处理了上百 TB 的数据，耗费 3 年多才提取到信号。”

理论上说，当上方承载的重量突然消失，地壳会展现出明显的弹性行为。就像是拿手指戳一颗充满气的气球，当手指松开，气球自然会弹回来。但咸海发生的远不止单纯的地壳回弹，这里的影响更深，一直深入到了地壳以下的地幔。

 “咸海的水量从 2015 年左右开始就不再变化了，然而在 2015 年之后，这里还在持续抬升。”王腾解释道，地壳的弹性变化往往发生的较快，这样持久的影响，说明还有更偏流体、更缓慢的变化发生。

王腾将地壳的弹性形变过程比作一张桌板。如果突然拿走桌板上放置的重物，桌板的弹性会让它恢复到原来的形状，但这个过程很快就会结束。但如果在桌板下方，还有一层比较软的橡皮泥，那么这个重物不仅会压弯桌板，还会挤走下方的橡皮泥。当重物被拿走后，橡皮泥就会缓慢地回流到原来的位置，从而造成咸海地表这样持续的回弹。

在这个故事中，桌板就是地壳，重物是咸海的水，而橡皮泥就是较软的上地幔软流圈。王腾等人在咸海看到的，就是在大量湖水被“拿走”之后，由于地幔软流圈缓慢回流，导致的地表轻微抬升。

看到软流圈

地球上其实一直在发生类似的现象。在大约两万年前的末次冰盛期，当时欧洲北部、亚洲、北美洲、格陵兰岛和南极洲的大部分地区都被冰盖覆盖，有时冰盖厚度甚至可以达到 3 千米。这些巨大冰盖的重量也曾导致地壳变形向下弯曲，并将黏弹性的地幔物质从受重压的地区挤走。

当冰河世纪结束，冰川消退后的大陆也会发生类似的缓慢回弹，在一些地方，这一过程至今仍在继续。这样的变化也给地球物理学家提供了一个了解地幔软流圈性质的好机会。根据回弹速度等数据特征，结合数值模型，就能计算出地幔大致的黏度系数——这是一个反映流体在力的作用下流动能力大小的参数。

咸海的地表变形也在拓宽我们对地幔流变性质的了解。在此前的研究中，想要了解地幔的黏度系数往往只能通过冰后回弹或是大规模地震后的回弹来测量。然而中亚地区并不在断裂带附近，鲜有大地震发生。而近期历史上这里也不曾有大规模冰川，这让中亚地区下方的软流圈成为了一片认知上的空白。“咸海的消失其实是一个很好的机会，”王腾说道，“让我们能够了解大陆内部软流圈的性质。”

一个地球

即使在今天，咸海的地下依然在发生变化。“水的黏度系数是 1，而根据数值模拟，咸海下方地幔软流圈的黏度系数在 1019 左右。”这意味着这样的变化非常缓慢，并且很可能会持续更久。“我很难估计出（地表抬升持续的）准确时间，”王腾说道，“但估计至少会持续上百年。”

咸海地下的持续变化也在提醒着我们，人类活动的影响远比我们想象中还要深远。王腾感叹道：“人类和地球是一个有机的整体，人类活动不仅能够改变地表环境，也可能引发深地过程，在地表产生地质尺度的变化。”

参考文献

[1]https://www.nature.com/articles/s41561-025-01664-w

[2]https://www.nature.com/articles/s41561-025-01665-9

[3]https://www.newscientist.com/article/2475234-earths-upper-mantle-is-revealing-the-deepest-effect-of-human-activity/

[4]https://www.britannica.com/place/Aral-Sea/Environmental-consequences

[5]https://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab434/info94804.htm