揭秘“天氣預報”湖

1.

2008年8月1日發(fā)生的日全食，新疆伊吾縣葦子峽鄉(xiāng)被確定為全球最佳觀測點，來自世界各地的天文愛好者云集此處。

事后，一位外地游客發(fā)現(xiàn)，在他往返途經(jīng)位于鹽池鄉(xiāng)的鹽湖時，兩次被相機捕捉到的湖泊顏色是全然不同的。他百思不得其解，最后在當?shù)氐恼W(wǎng)站留言，希望能得到答案。

多少年來，當?shù)厝硕贾肋@個湖泊會隨著天氣的變化變幻顏色，甚至把它叫做“天氣預報湖”。但在此之前，從沒有人探究過鹽湖為什么會變色，人們都認為這是天經(jīng)地義、再自然不過的事。因為自打他們出生，父母就教導他們，這里的山是青色的，草是綠色的，冰川是白色的，鹽池是會變色的。

因為湖泊會隨著天氣變幻顏色,因此,也被叫作“煥彩湖”。其實它的官名叫做“吐爾庫勒”湖,意為“靜謐的湖。” “吐爾庫勒”湖在夏季7、8月份的時候，湖水顏色變幻豐富：粉紅色、淡黃色、蔚藍、紫色……有時前一秒湖水還似西天晚霞般粉光妖嬈，后一秒一陣風吹來，湖水的顏色就變成黃色；甚至還會出現(xiàn)半湖碧藍，半湖粉的景觀來。

當?shù)厝烁鶕?jù)湖水顏色和天氣情況對應變化，發(fā)現(xiàn)天氣晴朗無風時，湖水呈粉色；陽光照射強烈，會呈粉紅色。刮風多云時，湖水變成黃色。當烏云壓頂、風雨即來時，湖水就會呈現(xiàn)出紫色來。

那么，“吐爾庫勒”湖為什么會變色呢？這個“靜謐的湖”到底在給我們打一個什么啞謎呢？

2.

“吐爾庫勒”湖位于伊吾縣鹽池鄉(xiāng)政府西北部約8公里處，湖面海拔1896米，面積29.97平方公里。湖水無臭，半透明，因蘊藏著豐富的鹽礦和芒硝，而使得其水有苦堿味，為極咸的堿性水。該湖既無出口，也無入口，由喀爾里克山冰川融雪經(jīng)地下泉水匯集而成。近年來，面積有縮減。

在鹽池鄉(xiāng)，與“吐爾庫勒”波光粼粼的湖面遙遙相望的，是喀爾里克冰川經(jīng)年的皚皚冰雪。喀爾里克山海拔高度4888米，終年積雪，分布著大小63條冰川。這一山一湖，一高一低，一個銀裝素裹，一個多彩艷麗，一個威嚴挺拔，一個瀲滟柔情，就像是一對深情恩愛的哈薩克族夫婦，共同守護著這方水土，養(yǎng)育著這里的人民。

這里出產(chǎn)的“涂闊”牌羊肉，因肉質(zhì)鮮美，無腥膻味，含多種氨基酸和微量元素，營養(yǎng)品質(zhì)高，遠銷世界各地，蜚聲海內(nèi)外。這里的牧民夏天會將羊趕到喀爾里克山牧草肥美的地方放牧，海拔高，氣溫低，羊生長緩慢。在山上，羊喝得是無污染山泉水，吃得草里有很多種中草藥，所以就有人開玩笑說，這里的羊，拉出的糞便都是“六味地黃丸”！到了冬天，牧群下山，到“吐爾庫勒”湖周邊吃草。由于湖水鹽堿度高，周圍的“冰草”堅挺硬朗、水分含量少，耐咀嚼。當?shù)厝硕贾?，羊吃了這種咸水湖邊長得草，腥膻味就會降低或消失，因而肉質(zhì)鮮美。

“吐爾庫勒”湖造就了物華天寶，而自己卻是“死亡之湖”，與“死海”有一拼：死海的含鹽量是300克/升，“吐爾庫勒”湖含鹽量達到270克/升，是海水的近十倍。“吐爾庫勒”湖浮力高，人處于水中而不沉。湖水極為苦咸，水里蘊藏著約378萬噸鹽礦和芒硝，里面幾乎沒什么魚蝦生物，湖水不能飲用，不能灌溉。

3.

關(guān)于游客在網(wǎng)站提出的煥彩湖變色問題，當?shù)厮摹庀?、甚至地質(zhì)隊，紛紛從各自行業(yè)角度，給予解讀。哈密地區(qū)地質(zhì)六大隊還提取樣品，在實驗室進行試驗，試圖解開謎底。

哈密地區(qū)地質(zhì)六大隊高級工程師李志強，對取自“吐爾庫勒”湖的水樣進行實驗室分析。在光學顯微鏡下發(fā)現(xiàn)，水中除了含有放射狀或漏斗狀結(jié)晶體、銅、鐵、硒等微量元素外，還有幾種游移微生物存在。李志強解釋說，呈放射狀的結(jié)晶體是硝，漏斗狀的結(jié)晶體是鹽，粉色游移微生物叫“鹽生杜氏藻”，俗稱“鹽藻”。此外，還發(fā)現(xiàn)一種古老的微生物——嗜鹽菌。

“鹽生杜氏藻”、嗜鹽菌又是何方神圣？

鹽藻是生命力極強的一種嗜鹽綠色微藻，可以在極端高鹽環(huán)境下生長。1831年由法國生物學家杜納爾發(fā)現(xiàn)，故名“鹽生杜氏藻”。鹽藻體長不超過15微米，藻體為卵圓形、橢圓形或梨形，藻體內(nèi)有杯狀色素體，內(nèi)含類胡蘿卜素，使大多菌落呈紅、粉紅或橘紅色。類胡蘿卜素能幫助它們抵御環(huán)境中強烈的陽光照射。當光照強烈，溫度升高，杜氏鹽藻會產(chǎn)生血紅素，藻體呈紅色。其獨特的顏色會把湖水染成紅色或粉紅色。鹽藻具有極頑強的生命力。它逐光，耐強酸、耐強堿、耐熱。

嗜鹽菌是一種古老的細菌，極端嗜鹽菌會產(chǎn)生紅紫色菌體。這種菌體的細胞膜上，有紫膜膜片組織。紫膜中含有的菌視紫素也被稱為“視紫紅質(zhì)”。當它們生活的環(huán)境中有強烈陽光照射時，它的菌視紫素可吸收570納米處的綠色光譜區(qū)。根據(jù)光學原理，綠色波長被吸收，該物體顯示的顏色就是綠色的補光即偏紫光。

世界著名的塞內(nèi)加爾“玫瑰湖”，就是因為湖水里生活著大量的鹽藻和嗜鹽菌，它們的存在讓湖水呈現(xiàn)出浪漫的粉紅色，因而被人們稱之為“玫瑰湖”。

玫瑰湖雖然很美，但不像“吐爾庫勒”湖，晴天粉色，陰天紫那樣變換顏色，預測風雨。玫瑰湖是精美的，“吐爾庫勒”湖則是生動的。

新疆喀納斯湖的湖水也會變色。湖水在不同的季節(jié)呈現(xiàn)出不同的色彩，有時會因為一天里陽光的光照度不同，也會呈現(xiàn)不同的顏色。

研究發(fā)現(xiàn)，在炎熱的夏季，喀納斯湖上游冰川融水經(jīng)過由淺色花崗巖組成的山地時，因冰川刨蝕作用，融水攜帶的花崗巖巖塊遭擠壓研磨成白色齏粉（碳化鈣）混合于冰層內(nèi)，這些呈乳白色的冰川融水和雨水混合進入喀納斯河，再流向下游匯入喀納斯湖。這就是喀納斯湖在7—8月變?yōu)榘咨脑颉?/p>

到了秋季，喀納斯上游河水攜帶來的礦物質(zhì)結(jié)晶體碳化鈣，會上升到湖面，因為反射日光，從而使湖水變成與天空一樣的蔚藍色?？偟膩碚f，喀納斯湖變色的原因是由于陽光角度變化和光照不同，光線在水體中所發(fā)生的各種反射，折射，投射作用，以及周圍群山植被色彩變化，使喀納斯湖與天光山色相互作用，從而產(chǎn)生不同色彩。

4.

大自然造化神奇。“吐爾庫勒”湖雖說是無魚無蝦的“靜默之湖”，但是湖里居住著無數(shù)古老的微生物，它們繁衍生息，日日年年?；蛟S只有它們知曉“吐爾庫勒”湖的前生與今世。

根據(jù)《新疆伊吾縣鹽池芒硝礦普查地質(zhì)報告摘要》記載，“吐爾庫勒”湖是這樣出生的：在石炭紀末由于華力西運動的影響，本區(qū)全局隆起，奠定了該區(qū)地形、地貌、地下水分布格局。上更新世后期，由于新構(gòu)造運動的不均勻性，形成了封閉式湖盆，為鹽湖的形成創(chuàng)造了地形條件。加之本區(qū)特定的氣候條件，為形成大型液固相并存的鹽類礦床奠定基礎(chǔ)。

“吐爾庫勒”湖位于天山東段北麓的新疆伊吾，當?shù)貙贉貛Т箨懶愿珊禋夂?。夏季較短，降水集中，雨熱同季，多對流天氣。年平均溫度4.2℃，最熱月平均氣溫18.8℃，歷年極端最高氣溫34.3℃。年平均降水量為104.4mm，其中5-8月降雨量72.4mm，占全年降水量的69.3%。日照充足，年日照時數(shù)3255.4小時。

為了探究光照、溫度、風等氣象要素變化對湖水變色的影響，李志強在實驗室中模擬使用相當于晴天、陰天和降雨天的光照強度，分別用強光、中光、和弱光照射湖水樣本，觀察記錄湖水變色情況。實驗發(fā)現(xiàn)，樣品在代表晴朗白天光照度的強光照射下，呈現(xiàn)粉色；在代表雨天的光照強度“弱光”條件的照射下，樣品泛黃色；在介于上述兩者之間的“中光”照射下，則水樣的粉色變淺，呈透明狀。

再對湖水樣品進行加溫處理。樣品原溫為25℃，當緩慢加熱到30℃時，樣品顏色呈淺粉色。由于湖水中所含的鹽藻具有極頑強的生命力，它逐光、耐熱，53℃是它的高溫臨界值。所以，當繼續(xù)對樣品加熱時，粉色變化不大。

結(jié)合當?shù)貧夂蛱攸c分析得出，鹽池鄉(xiāng)早晚光照和溫度差異，會導致鹽生杜氏藻體內(nèi)的血紅素產(chǎn)生變化，高溫下的湖水比低溫下的湖水更顯淡粉，晴朗無云光照強烈時的湖水比多云時會顯得更加粉紅些。

此外，還有風對“吐爾庫勒”湖的影響：風起浪涌，就像是一個巨大的攪拌器，叨擾湖內(nèi)的各種微生物，把它們從相對安靜的世界喚醒，讓“微世界”隨風開始變得活躍起來。這就是“吐爾庫勒”湖有時呈現(xiàn)出半湖粉色，半湖黃色的奇景來。

湖中的嗜鹽菌對湖水變紫也發(fā)揮著作用。嗜鹽菌通過限制通氣，即低壓氧或厭氧情況下光照培養(yǎng)。這就可以解釋“吐爾庫勒”湖在降水來臨前會變成紫色的原因：低氣壓或強對流等天氣條件使得它們大量繁殖，從而使湖水顯示紫色。

清風徐來，“吐爾庫勒”湖輕波微蕩，細浪翻騰，就像是哈薩克族婦女光滑艷麗的花衣裙，抑或是古絲路上商旅駝隊遺散的一匹江南織造的銀底粉花貢綢，在蒼茫大地上，在曠野無涯里，鋪陳開來，兀自靜好。

注：本文首次刊登在《氣象知識》2016年第6期