绿洲

绿洲（英文：Oasis），也被称为“沃洲”“沃野”，是指荒漠中具有稳定水源的区域，通常是干旱、半干旱地区农业开发与水资源利用的核心地带，^[1][2][3]也被视为一种生态地理景观。^[4][5]

绿洲的形成，取决于气候、水文等自然条件，^[6][7]还有在天然绿洲基础上由于人类活动而形成的人工绿洲。^[8]绿洲具有地域性、依水性、脆弱性等基本特性，^[2][4]土壤和植被都具有明显的非地带性特征。^[9]绿洲可以从自然条件、形成方式及人文等多方面，划分为多种类型。^[7]绿洲生态系统表现出一系列独持的区域气候特征即“绿洲效应”，如冷岛效应、湿岛效应、抑制蒸散效应等。^[7][10]其分布具有地带性，^[11]通常分布在沿河流及山麓平原，一般呈带状和小块状，同时具有随水源的时空分布变化而变化的规律。^[12][8]绿洲主要分布在亚洲、非洲、中南美洲、澳洲等大陆的干旱、荒漠地区，^[7][13]中国西北及中亚绿洲农区是世界上面积最大、类型最丰富的绿洲。^[14]

绿洲是干旱、半干旱区人类生产生活的基地和人类文明的载体，也是能源、矿产、畜牧资源和农业特色产业资源发展潜力巨大的区域，^[7][13]直接关系到整个干旱区的演化和发展，也关系到人类未来生存空间的保证程度。^[7][3]

中国古代将绿洲称为“沙中水草堆或水草田”，近代不少学者将其称为“沃洲”或“沃野”，即荒野中肥沃的土地。^[7]维吾尔语、波斯语和阿拉伯语都统称 “Bostan（博斯坦）”，含意为菜园、林果园、花园和稠密、盛长等。^[11]早年有人在中国新疆克州阿克陶县属地栽种树木，形成小绿洲，由此该地有博斯坦村。^[15]在英文中，绿洲“Oasis”（复数“Oases”）一词源自希腊语或晚期的拉丁语，意为荒漠中能“住”（Oweh）和能“喝”（Saa，科普特语）的地方。^[7][13]

国内外研究者从水资源禀赋特征、植被覆盖度、农牧业生产开发程度、景观格局、特殊地域分布、经济价值等多方面定义绿洲。^[13]如《汉语大词典》（1992年版）的定义为“水中草木繁茂的陆地；沙漠中有水草的地方”。^[11]关于绿洲的代表性的定义，还有“绿洲是干旱气候条件下形成的，以荒漠为背景的，以天然径流为依托的，具有较高第一性生产力的，以中生和旱中生植物为主体的景观类型”。^[4]还有一种定义，认为绿洲是“干旱荒漠中有稳定水源，植物繁茂，生物活跃，具有一定的空间规模，且明显高出周边环境的高效生态地理景观区”等。^[5]

绿洲是特殊气候条件、水文条件、地理条件和地质条件递加的结果。^[7]干旱气候和较充分的地表径流或者人为地下水灌溉相结合，这是绿洲形成和维持的基本条件。^[16]受地貌及其过程与水土条件的影响，各绿洲的成因有所不同。^[8]

绿洲的形成，有以下主要地理因素。^[6][7]

气候

绿洲是以干旱荒漠为背景，所以它只能存在于干旱气候条件下。尽管这种干旱气候的空间尺度可以不尽相同，但至少要有能形成可以衬托出绿洲作为地理异斑的干旱环境基质的气候条件。如果绿洲在10千米的尺度量级，那它所依托的干旱气候区一般至少要在100千米以上。^[7]绿洲存在于干旱区、半干旱区的荒漠背景条件下，也即荒漠地区才有正宗的“绿洲”，为强调这一点，有的学者特意称为“荒漠绿洲”或“沙漠绿洲”。^[2]

水文

水是形成绿洲的最根本条件，自古就有“无水是荒漠，有水变绿洲”之说。虽然绿洲处于干旱气候条件下，自然降水稀少，但它们总有其它水资源供给途径。水资源到达绿洲的过程往往依赖于复杂的水文过程和巧妙的流体运动原理。^[7]水资源是绿洲生命之源，它既是建造绿洲的主要动力，也是维护绿洲生态的最重要因素。绿洲上相对丰富而稳定的水源为植被生长提供了水分，这是天然绿洲能够在干旱区发育的先决条件。^[9]绿洲是因为具有一定的水源供给条件（泉水、河水、地下水、渠系或者管道输水、坎儿井供水、抽取地下水等）而存在。^[17]在人类的主动干预下，现代绿洲地表水在很大程度上为人类修建的各类水利工程设施所控制，这些水利工程设施主要为绿洲农业供水。^[9]

地形地貌

合适的地理条件也是绿洲形成所必须的。绿洲往往形成于坡度较小、平坦、宽阔地带，这主要是基于水运动力学的原因。水只有与土地的结合，才具有能发育绿洲的生态作用。在相对平坦的地带，水比较容易停留，并且容易扩展其所滋润的土地面积，地下水含量也会比较丰富。如果在大坡度或过分低洼地带，过往水要么会很快流走，很少被该地区土地吸收利用；要么由于水量过分集中，而形成湖泊或沼泽。^[7]天然绿洲往往形成于荒漠环境中土质较好、水源丰富的冲积扇、三角洲、冲积平原等地理环境中。^[8]

土壤

土壤条件对绿洲的形成也很重要。绿洲是以植被为主体的生态系统，所以只有在适合植被生长的土壤条件下才会形成绿洲。沙砾地、砾石地、雪地、冰盖和石板地等地表上肯定不能形成绿洲，能形成绿洲的地区其表面必须有一定厚度的泥土层，而且土壤比较肥沃并富有活力。 ^[6]天然绿洲的形成，与水、土条件关系密切，土是绿洲形成基础，水是绿洲形成的必要条件，土、水组合较好的地方容易形成绿洲。^[8]

光热资源

光热资源条件对绿洲的形成也有影响。绿洲一般形成在地表受太阳辐射加热较强的地区，这既是干旱气候带的必然位置所决定，也与光热资源对绿洲形成的影响有关。光热资源对绿洲形成的贡献主要有两方面：光热资源丰富，有利于绿洲植被的光合作用和有机物的转化，可以形成比较旺盛的植被生态系统，因此绿洲才有力量抗御干旱环境的侵吞；同时，强烈的地表加热使地表蒸发力极强，这在同样的降水条件下更容易形成绿洲所必须依托的大尺度荒漠地理背景。否则，即使降水比较少的地区，由于蒸发很少，一般仍能维持草地景观生态环境。所以，虽然同样受干旱气候控制，高寒的高原地区一般并不容易形成绿洲。^[6]

人工绿洲是伴随人类的出现及其定居和农耕活动而形成的，是人类活动的结果。人们开荒种地大多选择水、土条件较好的地方，而这里往往为天然绿洲所在地，大量人工绿洲是在天然绿洲的基础上形成的。^[8]阿拉伯半岛东部的哈萨绿洲（Al-Ahsa Oasis），有泉眼、水井、排水湖及人工运河等一系列水务系统遗址，是新石器时代至今的人类定居点。^[18][19]在非洲尼罗河三角洲的一些地方，人们通过挖井或者用水泵引水的方式，利用地下水形成绿洲。^[20]中国新疆的一些古城遗址就是较早人工绿洲形成的地点。20世纪50年代以来，随着大量开垦荒地，加上园地、人工林地、人工草场、城镇工矿等发展，使得人工绿洲面积大增。克拉玛依市绿洲则是因石油工业开发而打井抽水或人工修渠引水，在戈壁滩上建立起来的。^[8]

绿洲在干旱气候条件下形成，以荒漠为背景，具有地域性、依水性、脆弱性等基本特性。^[2][4]绿洲的土壤和植被都具有明显的非地带性特征。^[9]从绿洲分布区的土壤质地条件看，绿洲分布在沙漠、戈壁、盐土、草原土、草甸土和各种类型的荒漠土带。绿洲不仅分布于荒漠带， 而且草原、草甸、灌丛和高山植被带也都有分布。^[11]

地域性

绿洲是伴随干早区荒漠环境的形成而形成的，^[8]是干旱地区、荒漠地带特有的地理现象，^[13]它是被包围在广袤的漠境中的一个特殊的隐域性或泛域性成分。^[17]因而，绿洲与荒漠是相生相伴存在于自然界中，^[13]具有独特的生态环境，^[21]自然景观与周围荒漠截然不同。^[12]由于绿洲镶嵌性分布在多种生物、气候地带中，故每种类型的绿洲都有地方性自然界的烙印，其分布也就具有地带性。^[11]由此，其研究也具有典型的地域特点，主要集中在埃及、中国西北部、南极洲和突尼斯。^[13]

依水性

绿洲的发育以水为基础， 水是绿洲存在的先决条件。^[7]有水源保证或稳定的水资源（非天然降水）供给，是绿洲存在的基础。^[2]而且，降水与灌溉对于绿洲戈壁区域气候效应的影响甚大，对于绿洲的维持起着至关重要的作用。^[16]因而，绿洲的空间分布与河流、溪沟、泉水关系密切，^[8]主要分布在大河两岸、洪积扇边缘、井泉附近、高山冰雪融水下注的山麓地带以及人工灌溉渠系分布的地区。^[12][22]绿洲的水文环境类型可分为外流河水系、内陆河水系、平原地下水系、山地地下水系和外引水系等。^[7]

系统性

从绿洲系统来看，一般由自然、社会和经济子系统组成，水、土、气候、地貌等条件优化组合。^[2]一个完整的天然绿洲系统，应该包括在冲洪积扇缘溢出带附近及沿河流下游以中生植物为主的核心区、冲积平原上以盐生植物为主的外围区和尾闾湖泊三大部分。^[9]人工绿洲则是在绿洲内部形成的由人工供水支撑的生态系统，由耕地、人工建设用地、水库塘坝、河渠、果林苗圃等土地利用类型构成。^[23]而且，绿洲系统与山地、荒漠系统之间始终存在着互相联系、制约和影响。^[2][9]

高比照性

绿洲作为干旱荒漠基质上的异质，与干旱荒漠区在空间尺度和表面性质等方面均表现出巨大的反差。绿洲与干旱荒漠背景在空间尺度上一般至少要相差一个量级；在表面性质方面，绿洲的植被生长茂盛，分布稠密，与干旱荒漠背景极端相异。绿洲的覆盖度一般要在80%以上，而干旱荒漠背景的覆盖度一般不超过30%。^[7]

尺度性

绿洲的维持总是表现出恰当的规模和尺度，尺度过小的绿洲一般不容易形成其自我维持的能力，也达不到表现其景观特征的植被生态规模。而地理结构和其本身的维持机能，也往往限制了其向太大尺度发展。^[7]绿洲的最小临界尺度为5～10千米之间，最大临界尺度为55～65千米之间，^[16]绿洲分布最集中的尺度在15～25千米，而这个尺度上的绿洲存活性最强。^[16][24][25]绿洲稳定性表现在一定尺度条件下，不同尺度的主要驱动机制不同，稳定性概念也不同；绿洲稳定性的驱动力具有综合性，在大时空尺度下自然驱动力是基础和背景，小时空尺度下人文驱动力是主导。^[26]

高效性

绿洲是干旱气候条件下的一种自然界的自适应系统，具有很大的生产潜力。^[27]作为一种特殊的自然资源富集区，绿洲巧妙地迭加了干旱区良好的光热资源和山区湿润气候下比较丰富的水资源两种优势，拥有得天独厚的生态机能和生产效率。^[7][10]绿洲适宜于植物（中生植物）繁茂生长和人类聚集繁衍，生物过程与社会经济活动频繁。从绿洲系统来看，其基本特征是“具有较高的能量转换效率”。^[2]因而，绿洲在农业生产和生态功能等方面都表现出高效性。^[7]

脆弱性

绿洲不仅必须以干旱荒漠为背景，而且更重要的是它强烈依赖地形和水文环境，与它相联系的每一个环节的变化都会影响其景观状态。^[7]绿洲环境的脆弱性，自然因素主要在于干旱和多风的气候条件，为沙漠所包围的地貌条件，内陆河流的水文条件的封闭性，以及质地偏向沙性的土壤条件等；人为因素则与人类的“滥垦” “滥牧”“滥灌滥打井”等干扰和破坏有关。这些因素引发了风沙、干旱、盐碱等绿洲生态风险。^[17]绿洲作为小尺度异质要与大尺度干旱基质背景相抗衡，本身就是以弱抗强，这决定了其被背景主宰的地位。气候波动和地质变迁均能控制绿洲的命运。同时，绿洲生态平衡和资源收支的回旋余地也很小，不当的人类活动很容易造成生态或资源的失衡，引起绿洲的退化。^[7]尤其荒漠-绿洲过渡带更是一个对外界条件变化极为敏感的生态环境脆弱带。^[28][29]

演化性

绿洲化是干旱区绿洲时空演变的外在表现。^[3]绿洲演变的因素主要为自然因素、人文因素及人为-自然因素。^[2][29][30]绿洲演变可分为演化和变迁两个方面，演化是指绿洲组分、结构和功能等随时间发生的内部变化，变迁是指绿洲形态、边界和位置等随时间发生的空间变化。^[2]干旱区受自然与人为因素的综合作用，存在绿洲化与荒漠化过程，绿洲类型常发生天然绿洲一人工绿洲、绿洲一荒漠或荒漠一人工绿洲的演变。^[8]另外，绿洲的退化要比其进化过程迅速的多，恢复退化绿洲的过程也要比其退化过程漫长得多。^[7][28]

绿洲的土壤具有明显的非地带性特征。^[9]从绿洲分布区的土壤质地条件看，绿洲分布在沙漠、戈壁、盐土、草原土、草甸土和各种类型的荒漠土带。^[11]

绿洲土壤的突出特点是具有一定深度的由冲积或灌溉形成的淤泥层，经过长期的耕作，淤泥层已形成高肥力、高熟化的古老耕作土壤，富含有机物、氮素和可溶性盐。绿洲土垂直剖面可粗分为上、下两 层，上部剖面为淤泥层，其厚度取决于冲积条件和灌溉条件，也与其历史长短、耕作特点、风蚀强弱、沙尘暴情况、上风地理环境等有一定关系；下层是荒漠土壤，以沙石为主，活性差、有机物贫乏。绿洲土在颜色上也有区域性差别，可分为绿洲灰土、绿洲白土、绿洲潮土等类。绿洲灰土基本分布在温带荒漠，以灌溉绿洲为主，土壤有机质含量高，无盐碱化侵扰；灰土绿洲多分布在山前平原的中下部，如中国河西走廊的内陆河中游绿洲；白土绿洲主要分布在热带、亚热带干旱区，有机质含量低，但也无盐碱化侵扰，在非洲、南美洲、澳洲、南亚分布比较普遍；潮土绿洲分布在河流的下游和特别低洼的地区，地下水位较高，土壤有“夜潮”现象，并且有一定的盐碱化。^[7]

绿洲植被具有明显的非地带性特征。^[9]绿洲不仅分布于荒漠带， 而且草原、草甸、灌丛、托卡依（维吾尔语，指荒漠河谷河滩林）和高山植被带都有分布。^[11]植被结构对于绿洲戈壁区域气候效应有着较大的影响，其中植被结构3个子因子中，植被覆盖率和植被的组成比例影响力较大，而植被的空间分布方式影响力较小。^[16]绿洲植被以“非旱生”(non-xerophytes)的植物占优势，与周围的荒漠景观形成了翠绿与焦黄的强烈色调反差。^[17]

绿洲植被群落中的树木多为杨柳科和榆科植物，植被结构分为乔木、灌木和草本三层，均具有较强的抗旱、御风和耐盐能力，根系深入而发达，叶子小而稀， 郁闭度小，属于喜光和抗旱性植物。自然树木主要有胡杨林、灰杨林、白榆林、沙枣林、棕榈林、白柳、黑杨、袤毛杨等；自然灌木有柽柳、铃铛刺、苏枸杞、右柴柳、野蔷薇、兔儿条、大叶小蘖、西伯利亚白刺、盐穗木等；自然植被主要有骆驼刺、罗布麻、甘草、苦豆子、花花柴、拂子茅、芦苇、偃麦草、白车轴草、赖草、芝麻蒿等。绿洲内人工栽种的树木以白杨为主，构成现代绿洲的林网体系；农作物在现代绿洲中已占有主导地位，绿洲主要农作物有玉米、小麦、棉花等。^[7]

绿洲的分类方法很多，可以从绿洲的历史、功能、区域、土壤、水文条件、形成方式等多个方面划分绿洲的类型。^[7]

按绿洲水源地，可划分为外流型绿洲、内流型绿洲。^[11]也有按绿洲的水文环境，划分为外流河绿洲、内陆河绿洲、地下水绿洲、引水绿洲。^[7]按绿洲的土壤，可划分为灰土绿洲、白土绿洲、潮土绿洲等。^[7]根据绿洲的主要植被类型和人文地理特征，可划分为胡杨林、芦苇滩、梭梭林、杨柳林、经济绿洲和文化绿洲等。^[11]

根据绿洲所处的气候区，可划分为热带或亚热带绿洲、温带绿洲、亚温带绿洲。绿洲主要分布在受大尺度大气环流下沉气流控制的副热带地区，基本在地球南北回归线附近。该区域受下沉气流控制而降水稀少，而且由于太阳辐射强度大且蒸发力极强，因而形成了全球性的干旱带，荒漠戈壁分布广泛，因而在有特殊水资源保障的区域极易形成绿洲，为热带或亚热带绿洲。非洲大部、中亚、南美洲、大洋洲等地的绿洲基本都属于这一类型。还有不少绿洲分布在较大范围的区域干旱气候区，主要指分布于中国西北干旱气候区及中亚的绿洲，地处北纬30℃～40℃之间的中低纬度，可称为温带绿洲。在中纬度地区，虽然一般处在有利于降水的大尺度大气环流背景下，但因为海岸山丘背风坡的雨影效应^[注1]而形成了较大规模的内陆荒漠，同时也伴生了一些绿洲，可称为亚温带绿洲。如北美洲和其它一些中纬度沿海地区的绿洲。^[7]

根据绿洲的地貌，可划分为沿河两岸阶地型、扇形地型、冲积平原型、三角洲型绿洲。^[2][5]也有根据绿洲所处的地貌部位，划分为湖一库型、扇形地型、冲积平原型、洪积平原型、冲一洪积平原型、泉眼型绿洲。^[8]也有按绿洲所处的地貌部位，划分为山前倾斜平原绿洲、山前沟谷绿洲、山前谷地台地绿洲、山间盆地绿洲、冲积洪积扇绿洲、河流冲积平原绿洲、河流干三角洲绿洲。^[11]也有依据绿洲所处地貌类型，划分为扇缘绿洲、湖滨绿洲、沿河绿洲等。^[9]除平原河谷林绿洲外，大多数绿洲发育在各大山系山前冲洪积扇的中下部及冲积平原上。大多数绿洲具有三大类型绿洲的两种或以上，最常见的是绿洲农田一城镇和绿洲低平地草地组合。^[9]

根据人类活动干预程度，可将绿洲划分为天然绿洲与人工绿洲。天然绿洲包括天然林、沼泽草甸、荒漠化乔木、灌木、草甸，河、湖等，人工绿洲包括农田、园地、人工草地、人工林地、水库，渔塘、人工建筑物等。^[2][8]天然绿洲的形成，与水、土条件关系密切；人工绿洲的形成，则与水土及矿产资源开发有关。^[8]按绿洲的形成方式，也可划分为天然绿洲、半人工绿洲、人工绿洲。天然绿洲是指几乎完全在自然条件下形成和成长的绿洲，一般不适宜开发或无开发价值，作用主要体现在生态方面；半人工绿洲指虽自然发育但经过人工改造的绿洲，大多数绿洲属于半人工绿洲，一方面其本身自然结构比较优良，另一方面通过人类的改造和加工，其结构变得更加合理；人工绿洲基本上都是新绿洲，指在纯粹荒漠上建设的绿洲或原来生态环境已彻底改变的绿洲。^[7]

在干旱区，由于水资源的限制，总体上天然绿洲与人工绿洲存在相互消长的关系：在有限水资源条件下，人工绿洲规模的扩张必然导致天然绿洲用水量的缺失，失去天然绿洲的防护，人工绿洲稳定性与可持续发展能力也会受到影响。^[3]

按主导经济成分，可划分为农业绿洲、牧业绿洲、矿业绿洲、工业绿洲。^[11]也有按绿洲的功能，划分为生态绿洲、牧业绿洲、农业绿洲、城市绿洲。^[7]生态绿洲指尚未开发或不适宜开发的绿洲。牧业绿洲主要分布在河流上游海拔较高的阴凉地区或河流末端的湖泊洼地，缺乏光热资源或过于盐渍，不适宜农作物生长，只适合维持草地或野生植被生态环境。农业绿洲具有良好的光热资源和丰富的水资源，一般分布在河流中游的冲积平原，是现代绿洲的主体。城市绿洲主要是为石油和矿产资源开发为目的，大多是在荒漠上靠开采地下水和引水发展起来的，如中国新疆克拉玛依市和甘肃省金川市。^[7]

以人类对绿洲利用的时序及开发历史，可划分为原始绿洲阶段、古绿洲阶段、老绿洲阶段、新绿洲阶段四个时期。^[2][7][11]古绿洲主要指历史上曾经存在，但后来由于种种原因消失的绿洲。老绿洲是指形成已有百年甚至千年以上的历史、目前仍然保留的绿洲。新绿洲指新开垦、开发建设的绿洲。^[7]也有以绿洲产业结构演变过程，划分为原始牧业绿洲（公元前1300年至公元前121年）、传统农牧绿洲（公元前121年至2000年）、新型产业绿洲（2000年以后）三个阶段。^[2]

绿洲生态系统在对抗干旱气候环境强迫的过程中，表现出一系列独持的区域气候特征，这些区域气候特征在绿洲系统自我维持过程中扮演了比较重要的角色，称之为“绿洲效应”。^[6][16]绿洲作为干旱荒漠背景基质上的异质，地表植被形态、温度、湿度、粗糙度等性质在空间上有系统性不均匀分布，它们能够在较小尺度上引起大气的响应和影响大气的运动过程，形成一些特殊的气候特征。^[7][10]绿洲空间尺度是影响“绿洲效应”的重要内因。^[16]

绿洲效应最显著的特征是“冷岛效应”，它是指绿洲在大气边界层形成的“冷岛”结构所产生的小气候效应。^[7]由于绿洲和周围荒漠之间地表热容量和地表热量平衡的巨大差异，白天绿洲地表受太阳辐射加热程度远不如周围荒漠显著，加热最强时绿洲地表温度一般要低于荒漠地表温度10℃以上。绿洲地表湍流感热通量也要小得多，不到临近荒漠的1/3，所以形成绿洲大气被周围荒漠热空气包围的“冷岛”结构。1米高处绿洲大气温度比邻近荒漠大气温度低5.4℃左右，从而在酷热的背景中创造了一个清凉的小环境。白天绿洲边界层下部大气的逆温结构，能够有效抑制绿洲近地层凉空气向高层大气扩散，从而反过来也使得绿洲大气的“冷岛”结构得以加强和维持。^[7][10]

绿洲不仅植被覆盖度大，而且土壤比较湿润。绿洲地表相当于大气的水汽源，不断加湿绿洲大气，绿洲近地层大气可以稳定地、长时间维持一个相对湿润状态，在干旱荒漠的干燥大气背景中如同“湿岛”。一般在1米高处绿洲大气比湿最大能达到10克/千克以上，是同高度临近荒漠大气的4倍左右。由此，绿洲在干旱的背景中形成了一个相对湿润的小环境。^[7][10]

聚积在绿洲低层的湿润空气在大气逆温层的强迫下，会通过水平平流和水平湍流输送到周围临近荒漠近地层大气，使临近绿洲的荒漠近地面层大气时常出现一个逆湿层和向地表输送的水汽通量层，向地表输送的水汽部分会通过降露或吸附过程被荒漠土壤吸收。这种水分输送机制可以维持一定程度的沙生植物生长，从而形成绿洲外围很重要的生态保护带，对维持绿洲—荒漠之间生态脆弱带的稳定性有积极意义。^[7][10]

在有绿洲分布的荒漠区，日间水汽出现反向流，地表大气湿度出现逆转。从绿洲向荒漠运动冷一湿气流，而从荒漠向绿洲的是干一热气流。^[9]绿洲周围荒漠上的热空气，通过水平平流和水平湍流运动源源不断地向绿洲“冷岛”输送，绿洲边界层的逆温结构能够有效抑制绿洲近地层凉空气和水汽向高层大气扩散，减少了蒸散，这会使绿洲大气的冷岛、湿岛效应得到进一步加强。^[10]

绿洲的“冷岛”结构造成了绿洲与周围荒漠非常大的热力差异，从而在绿洲和临近荒漠之间形成局地热力环流。这种局地环流虽然在大风时会被摧垮，但在小风速时对绿洲和荒漠之间的能量和物质交换有重要贡献，特别是对水汽的输送对绿洲自我维持有生态学上的意义。同时，由于气流进入绿洲后风速突然减弱，会在绿洲与上游荒漠的交界处形成一个气流辐合区，在绿洲上游出现上升气流。^[7][10]沙漠和绿洲局地环流还因昼夜和季节不同而变化，影响近地表风沙输移平衡。^[29]

光和热属于干旱区的优势生态因素，但是绿洲为大面积的荒漠所包围，绿洲与相邻荒漠之间的热量状况有明显差别。^[9]绿洲地表平均反照率远低于其周围临近荒漠，它吸收的太阳短波辐射比其周围临近荒漠的要高16%以上；同时，绿洲地表长波辐射比其周围荒漠地表的低大约28%～40%左右。这两种效应，使绿洲地表成为太阳短波辐射的高接收区、长波辐射的低损失区，最终使绿洲净辐射通量即地表可利用能量明显高于周围荒漠，最大约高过57%，从而为实现粮食高产提供了充分的能量来源。^[7][10]

绿洲的近地面层大气风速和摩擦速度，要比周围荒漠的小。^[32]沙漠—绿洲过渡带天然植被具有良好的防风阻沙效益， 对绿洲内部农田起到重要生态保护作用。^[29]气流经过绿洲时，绿洲的植被特别是树木等高粗糙元能够有效消耗气流的动能或动量，使得气流进入绿洲后风速立即减弱，起到了风速屏障的作用。绿洲这种屏障功能不仅减弱了风蚀，减少了蒸发，有利于绿洲自我保护，同时还能非常有效地抗御沙尘暴。^[7][10]尤其是绿洲的防护林带具有明显的防风效能，防风效能随着林带疏透度增大而降低。^[33]

绿洲对沙漠的水汽输送是影响沙漠地表能量收支以及绿洲周边区域气候的最重要的因子。^[34]绿洲的热力和动力效应容易在干旱区诱发中尺度对流^[注2]，并且绿洲局地水分循环可以提供比较丰富的水汽，这有利于该地区降水的产生，从而起到一定的增雨效果。由于水平风速吹斜了对流体，增雨效应主要出现在绿洲的下风区。一般比较大的绿洲才有这种增雨效应。^[7][10]

干旱区绿洲具有随水源的时空分布变化而变化的规律。^[8]绿洲的分布格局多为紧紧围绕水系的同心圆圈形状或者同轴条带形状，^[17]总体上呈片状、沿盆地边缘呈串珠状，一般呈孤岛状、带状或串珠状分布。^[8][12][36]其中，在沿河流冲积平原呈带状，在河流出口呈扇状或点状，沿湖则呈环状。^[8]干旱区绿洲的分布模式主要有4种，分别为沿河谷阶地层状分布，沿山麓平原片状分布，沿河道线状分布，沿断层或洼地泉水出露地点零星点状分布。^[8]

绿洲的面积大小不等，小到一个水泡子连同周围的一圈湿地，一片粮田、果园、花园或菜园，大到大片自然灌溉或灌溉的土地，甚至一个大城市或者一条河流的整个流域等。^[1][11][17]

天然绿洲

天然绿洲与荒漠区水源空间分布基本一致。天然绿洲大多分布于荒漠区水、土、光、热耦合较好区域，如扇缘、河谷平原、湖区、泉水地等地方。其中，扇缘地下水溢出带水源丰富，土质粘重，可见芨芨草、芦苇、柽柳等植物；河谷平原包括河流水面、河心滩、河漫滩、低阶地等，地形平坦，水土优良，为生物生存发展的良好地方，鱼类、蛙类、爬行动物、鸟类等动物多，灌丛、灌木等植物茂盛；湖沼位于盆地低洼处，大多为河流尾闾湖，适于鱼类等水生动物生长，湖滩沼泽地芦苇茂盛；泉水地位于平原、谷坡有泉水出露地方，往往是水草丰茂或有灌丛、灌木生长。^[8]

人工绿洲

人工绿洲往往位于水库、渠道、机井附近，主要分布于山前冲积、冲—洪积平原与河流中、高阶地等地方，有农田、园地、人工林地、城镇居民点及工矿、水库等。呈块状分布，图斑^[注3]较规则。^[8]

干旱、荒漠地区几乎都有绿洲，广泛分布在亚洲、非洲、中南美洲、澳洲等大陆上，在北美洲等地区也零星出现，^[7]在中亚、西南亚、北非、西南非、南北美洲西部和澳大利亚等区域比较集中。^[13]截至2020年，全球绿洲面积达191.91万平方千米，其中77.3%的绿洲分布在亚洲。^[38]

地处亚欧大陆中部干旱区的中国西北及中亚绿洲农区，是世界上面积最大、类型最丰富的绿洲。这个区域在夏季主要处于太平洋季风与西风环流交接地带，降水稀少，生态环境脆弱，但“山地-绿洲-荒漠系统”独特的地理地貌又造就了特色而高效的灌溉绿洲农业。^[14]

中国的绿洲主要分布在西北和青藏高原北部的干旱区，^[39][13]属于温带内陆类型绿洲。^[2]中国的荒漠多有巨大而高耸的山体环绕或邻近，从而提供了更加丰富的水资源，更具有滋养和发育绿洲的优厚条件，所以 “高山一绿洲一沙漠”大系统的结构与功能体现显著。^[17]中国西北水热同期型绿洲农区主要分布在新疆、河西走廊、宁夏及内蒙古黄河沿岸、青海柴达木盆地等温带大陆性干旱气候区，最大特点是受南面青藏高原影响，夏季无副热带高压作用 ，高空西风环流或太平洋东南暖湿季风带来的水汽分别形成降水，使 6—9月降水比例高，水热同期。^[2][14]

新疆绿洲

绿洲是新疆的一种独特的地域类型，呈“岛屿”状散布于荒漠之中，绝大多数城镇以绿洲为依托，城镇和绿洲在空间分布上具有高度一致性。^[40]新疆绿洲主要分布在环塔克拉玛干沙漠、天山南北麓、昆仑山和柴达木高原一带。^[2][41][42]塔克拉玛干沙漠中分布有一些尚未开发或不适宜开发的生态绿洲。^[7]在天山南北麓平原区水、土条件较好地方，如库尔勒、阿克苏、乌鲁木齐、玛纳斯等地分布有片状绿洲，塔里木河的老河道沿线分布有线状胡杨绿洲，萨吾尔山南麓断层有呈串珠状分布的泉水地绿洲，乌鲁木齐河、伊犁河等河流阶地的河漫滩及低阶地分布有杨树、榆树等天然绿洲，二、三级阶地为农田、果园、居民点等人工绿洲。^[8]天山北麓的石河子为典型的新开垦的农业绿洲，克拉玛依为城市型绿洲，天山东部的吐鲁番分布有典型的农业绿洲。^[7]

河西走廊绿洲

河西走廊位于祁连山以北，北山以南，东起古浪峡口，西至甘肃、新疆交界处，长1000余千米，为形似长廊的狭长地带。主要地形地貌包括南部的祁连山褶皱和阿尔金山断块、北部的阿拉善台块和北山（马鬃山）断块带、中部的坳陷等3个地理单元，南、北两山之间海拔1000～2600米的走廊是绿洲主要分布区。^[3][43]河西走廊发育了武威一民勤、张掖一高台、酒泉一金塔、玉门一安西、敦煌等绿洲。^[44][45][46]河西走廊传统绿洲农业具有单季农作物高产、化肥施用量和灌溉量较高的特点，绿洲农业发达，是典型的灌溉农业区，为中国大西北的粮棉基地之一。^[3][43][44]

中亚地区的绿洲主要分布在哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦和土库曼斯坦，主要绿洲有布哈拉、穆尔加布河（Murgab）、捷詹河（Tedjen）绿洲等。^[47]中亚的温带、干旱区水热强不同期型绿洲农区，主要分布在乌兹别克斯坦的撒马尔罕、塔什干，哈萨克斯坦的塔拉兹（Taraz），吉尔吉斯斯坦的比什凯克（Bishkek）等天山西段山前平原，也是丝绸之路上的古绿洲，农业生产依靠“山地-绿洲-荒漠系统”产生的河流灌溉。^[14]中亚地区的草原与绿洲呈现出一种相互嵌入的分布格局。^[48]同时，其高山—盆地结构的构造不同于其他干旱区，具有冰雪—森林—草原—绿洲—荒漠相互交织的独特自然景观。如哈萨克斯坦中部草原与沙漠交接地带、古尔班通古特沙漠和塔克拉玛沙漠与周围山前绿洲的交接地带，形成了“草原—沙漠”和“绿洲—沙漠”的过渡地带。^[49]

布哈拉绿洲

布哈拉（Bukhara，又译为“不花剌”）位于乌兹别克斯坦西南部，地处扎拉夫尚（Zeravshan，又译为“泽拉夫尚”）河谷三角洲。^[50][51]布哈拉地处平原地区，海拔450米以下。总体呈明显的大陆气候，夏热冬冷。作物有2个生长季，植物生长季（4月～9月）和非植物生长季（9月至翌年3月），植物生长季的主要作物有谷物、蔬菜和饲料作物，非植物生长季的作物有冬小麦。绿洲是乌兹别克斯坦最大的灌区之一，灌溉供水遵循自然条件和作物生长阶段。灌溉主要集中在植物生长季，在非植物生长季进行沥盐和轻灌。^[52]

穆尔加布一捷詹绿洲

穆尔加布一捷詹（Murgab—Tejen）绿洲地处土库曼斯坦东南部，^[53]从阿姆河（Amu Darya）引水开凿的卡拉库姆运河（Karakum Canal）横穿区内。^[54]穆尔加布河、捷詹河流经区内，沿岸有绿洲连续分布。^[55]绿洲位于穆尔加布河三角洲中部，为沙土、龟裂发育的盐碱地平原，属于典型的温带大陆性气候，日夜和冬夏的温差很大，夏季干旱少雨，雨季主要在春季。^[53]阿姆河左岸的希瓦（Khiva）是一座绿洲城，有“中亚明珠”“太阳之国”之称。^[56]在穆尔加布一捷詹绿洲中，干旱地区占绿洲总面积的60%以上，从中心到外部干旱状况越来越严重，而且绿洲土壤低湿度面积呈扩张趋势。^[57]

非洲的绿洲主要分布在北部、西南部，^[13]在撒哈拉沙漠（Sahara Desert）地区和尼罗河（Nile River）流域等区域比较集中。^[1][58]

撒哈拉沙漠位于非洲大陆北部，西起大西洋沿岸，东达红海之滨，是世界上最大的沙漠。^[59][60]撒哈拉沙漠地区属热带沙漠气候，是世界上最炎热干燥的地区之一。^[59][61]地貌主要是砾漠、流沙、砂丘及绿洲，植被稀少。^[59][62]绿洲的水源主要有历史上沉积储藏的地下水，^[61][63]季节性河流集流形成的一些临时性湖泊，^[64]以及山脉和沿海高地的溪流和干河床（季节性溪流）。^[65]

尼罗河位于非洲东北部，是世界最大河流之一。^[66][59]流域中下游每年6～10月泛滥，淤积巨量沃土，在长期垦殖下形成河谷绿洲带。^[59]尼罗河流域适合农业耕种且产量较高的区域主要分布在维多利亚湖周边，苏丹（Sudan）、埃塞俄比亚高原（Abyssinian Plateau）、白尼罗河（White Nile）、青尼罗河（Blue Nile River）和阿特巴拉河（Atbara River）谷地带以及埃及（Egypt）境内的尼罗河河谷及冲积平原地带。^[67][68]

埃及的绿洲

尼罗河向北流经埃及境内的撒哈拉沙漠，与沙漠中的低地并存一系列绿洲，流至开罗（Cairo）附近形成三角洲。^[59][69]埃及西北部沙漠中的锡瓦绿洲（Siwa Oasis）地处低于海面20～30米的一片洼地中，有200多眼泉水为主要水源，自古就是重要的农耕区。^[70][71]绿洲长约10千米，宽约6～8千米，呈东西走向，面积约1375平方千米。^[71][72]锡瓦绿洲与附近区域的一些小绿洲连串延伸分布。当地人充分利用宝贵的水源，发展土地的层次性，种植粮食作物和橄榄、枣椰树、苜蓿草等，保护动植物的生物多样性，于2016年被列为全球重要农业文化遗产。^[70][71]埃及西部沙漠中有拜哈里耶绿洲 (Bahariyya Oasis)，长满枣椰树和橄榄树，有天然温泉和冷泉等。^[73]法拉弗拉绿洲 (Farafra Oasis) 坐落在被白色沙漠、黑色沙漠和大沙海包围的洼地之中，拥有森林、花园和温泉等。^[74]

利比亚的绿洲

利比亚（Libya）位于地中海南岸，海滨降水多，中、南部撒哈拉沙漠干旱少雨，在海拔不高的山地因抬升性降水产生季节河，渗漏为地下径流，在平原区形成井、泉清水灌溉的绿洲农区。^[14]的黎波里（Tripoli）是利比亚主要的沿海绿洲，位于地中海沿岸，是利比亚的首都和最大城市，降水较多，种植有柑橘类水果、烟草和谷物等农作物及橄榄树。^[75][76]比拉克（Birāk）绿洲位于利比亚的西部，是一个岩石结构高原，位于季节性河流瓦迪河（Wādī）沿岸，有50多口自流井灌溉，是费赞（ Fezzan）地区最肥沃的绿洲，与附近的小绿洲形成串珠状分布。农产品有椰枣、大麦、蔬菜、牲畜，种植有棕榈树等。^[77]

阿尔及利亚的绿洲

阿尔及利亚（Algeria）位于非洲西北部，北临地中海，北部沿海地区属地中海气候，中部为热带草原气候，南部为热带沙漠气候。^[78]因萨拉赫（I-n-Salah）绿洲位于阿尔及利亚中部，用自流井灌溉，冬季由地下排水系统补给，村庄种植有棕榈林、水果和菜园等。^[79]图瓦特（Touat）绿洲群位于阿尔及利亚中西部，沿着迈斯欧德（Wadi Messaoud），在塔德马伊特高原（Tademaït Plateau）的西面以西北-东南走向，如串珠状分布。图瓦特绿洲在干涸的河谷延伸120公里，包括古拉拉（Gourara）绿洲群、提迪凯勒特（Tidikelt）绿洲群等，其中阿德拉尔（Adrar）是最大的绿洲和主要的居民点。当地利用人工的地下水道进行灌溉，出产优质椰枣、谷物和蔬菜。^[80][81]

非洲西南部的绿洲主要分布在从安哥拉（Angola）到纳米比亚（Namibia），再到南非（South Africa）北部的狭长的沙漠地带。^[82][83]纳米布沙漠（Namib Desert）沿大西洋海岸延伸约1900千米，最宽地方达130千米，是一片带状沿海沙漠。干热少雨，气温最高可达49℃，年平均降雨量只有50毫米，为世界上最干旱的地区之一。^[84][85]罕有的降雨与大量海雾形成的雾水是当地的主要水源。^[85][86][87]纳米布沙漠的土壤多沙并且拥有很高的渗透性，维持着拥有丰富物种的多年生草地为主的绿洲。^[82][87]

非洲南部的奥卡万戈河（Okavango River）位于卡拉哈迪沙漠（Kalahari Desert）北部边缘地区的绿洲上，发源于安哥拉比耶高原（Bié Plateau），向东南经纳米比亚流入博茨瓦纳（Botswana），最后注入奥卡万戈三角洲（Okavango Delta）。^[88]奥卡万戈三角洲面积约15000万平方千米，是世界上最大的内陆三角洲。^[89][90]其周围是非洲干旱最严重的地区，但是库班戈-奥卡万戈河流域（Cubango-Okavango River Basin）水源充沛，使其成为地处肥沃的洪泛平原的绿洲，生物多样性比较丰富。^[91][89]

北美洲的绿洲主要分布在西部。^[13]美国西北部的哥伦比亚高原（Columbia Plateau）分布有山地森林、短草丛等，高原东部较湿润，盛行旱作，是美国主要小麦产区之一，西部山麓有灌溉果园。落基山脉（Rocky Mountains）与内华达山脉（Sierra Nevada）之间的大盆地（Great Basin）是北美洲主要的沙漠和内流区之一，气候干燥，植物稀少，以耐旱灌木为主，山麓带有灌溉农业。^[92]

索诺兰沙漠（Sonoran Desert）横跨美国西南部和墨西哥西北部，炎热干燥，^[93]植被繁茂，分布有2000多种植物，其中有全球最高大的仙人掌科植物巨人柱（Carnegiea gigantea），而且动物种类多，是世界上最完整、最大的旱地生态系统之一。^[94][95]美国西南部的菲尼克斯市（Phoenix，又称为“凤凰城”），位于索诺兰沙漠北部，具有亚热带大陆性干旱气候特征，^[96][97]当地充分利用珍贵水源，发展“山地-绿洲-荒漠系统”，成为亚热带极干旱绿洲农区。^[14]

南美洲的绿洲主要分布在西部。^[13]纵贯南美洲西部、太平洋海岸的阿塔卡马沙漠（Atacama Desert），^[98]是地球上最干燥的非极地沙漠。^[99][100]受秘鲁寒流的影响，沿海地区经常出现浓雾和低云，输送湿润雾气。^{[101][102][98]}同时，地下含水层也有一些水源。^[103]阿塔卡马沙漠地下蕴含可吸附水分的岩盐和其他高吸湿化合物，形成绿洲，地下两米的疏水基底栖息着细菌和古生菌（原始微生物），因而被称为“微生物的绿洲 ”。^[104][105]在秘鲁寒流、信风、安第斯山脉（Andes Mountains）和厄尔尼诺（El Niño Phenomenon）^[注4]等诸因素复杂的相互作用下，在南半球的冬春之交，来自太平洋上的雾气聚集在安第斯山麓干燥的荒漠上空，提供了一定的水分，由此在迎风坡一侧的山谷中形成了一块块“云雾绿洲”，由秘鲁南部延伸至智利北部的太平洋沿岸荒漠中，被称为“洛玛斯”（Lomas）生态系统。^[107][108]

秘鲁西部的滨海沙漠区属热带沙漠、草原气候，干燥而温和，宽约30千米~130千米，为狭长的干旱地带，年平均降水量一般不足50毫米，由于多短小的河流，形成一些绿洲。^[109]瓦卡奇纳绿洲（Huacachina oasis）位于秘鲁伊卡（lca）沙漠的中部，拥有非洲大陆最大的沙丘，是个天然绿洲，拥有地下水源，以及由棕榈树、桉树和角豆树组成的植被，已成为旅游景点。^[110][111]

大洋洲的绿洲主要分布在澳大利亚的半干旱或荒漠地带，生态环境极为丰富，包括从高地的石南荒原到热带的雨林。^[112][113]半干旱或荒漠地带分布在澳大利亚大陆的中西部。西部荒漠区气候干燥，是全大陆夏季高温区，降水稀少，蒸发量大，植物贫乏，以荒漠植被为主；中部干旱平原区地表水不多，但地下水丰富，植被有桉树林、干草原、灌丛及短生植物等。^[112][114]澳大利亚中部及北领地坐落着多个国家公园，芬克峡谷国家公园（Finke Gorge National Park）内有沙漠绿洲棕榈谷（Palm Valley），生长着红卷心菜棕榈 (Red Cabbage Palm) 等稀有植物，辛普森峡谷（Simpsons Ga）拥有众多水潭和丰富多样的动植物群落。^[113][115]