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“第三极”兴衰

已有 2342 次阅读 2013-6-27 22:22 |系统分类:博客资讯

欢迎来到“第三极”


寒冷、偏远并受到全球变暖的影响——这些描述不仅仅只适用于南北两极地区,还适用于一个面积大于500万平方公里、以青藏高原和喜马拉雅山脉为中心的地区——“第三极”。

尽管与两极地区的冰川相比,青藏高原及周围的喜马拉雅山脉、喀喇昆仑山脉和帕米尔高原的冰川要小得多,但在这里,46000条冰川覆盖了10万平方公里的土地——相当于格陵兰冰冠的6%。还有170万平方公里的土地覆盖着接近130米深的永久冻土,相当于北极永久冻土的7%。

但不同于两极的冰川,青藏高原的冰川会直接影响到很多人。这片土地被人称之为“亚洲水塔”,因为它是亚洲大陆十多条河流的发源地:长江、黄河、恒河、印度河、雅鲁藏布江、怒江、澜沧江12个国家15亿人生活在这些河流流域。因此,这里被称为地球的“第三极”。

然而,尽管有更多的生命依赖于第三极的环境,对“第三极地区”的研究与南北极相比,依然相形见绌,研究也比较零碎。这多半也是因为西藏地理位置偏远、海拔高而且气候恶劣。

因此,2009年中国科学院青藏高原研究所所长姚檀栋、美国俄亥俄州立大学Lonnie Thompson和德国森根堡科研机构与博物馆世界生物多样性(Senckenberg World of Biodiversity)的Volker Mosbrugger代表这几个国家共同开启了一项全球性项目——“第三极环境计划(Third Pole Environment, TPE)”。

今年4月,该计划的第四次研讨会在印度德拉敦举行,由瓦迪亚喜马拉雅地质研究所(Wadia Institute of Himalayan Geology)承办。来自14个国家的近50位国际知名科学家和国际组织官员参加了这次研讨会。其中有来自第三极地区的代表,如中国、印度、尼泊尔、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦和孟加拉国,还有包括美国、德国、冰岛、法国、加拿大、瑞士、瑞典、日本在内的杰出科学家。

“研究这一区域的科学家每个人都在做着非常重要的研究工作,但目前最重要的是如何将大家的研究工作综合集成在一起。”姚檀栋曾这样定义该研究的意义,“最好的办法就是国际社会的通力合作,来评估环境变化带来的风险。”


冰川不退反增


地球表面在温度变化的影响下发生了诸多的变化,其中最严峻的是冰川融化,不仅对下面的土地、上面的空气甚至是周围的生命都产生了巨大的影响。它会改变一切。

随着全球气候波动变暖,特别是20世纪80年代以来的快速增温,使得多数冰川都处于退缩趋势。20世纪90年代以来,虽然仍有个别冰川在前进,但高原冰川基本上已经转入了全面退缩的状态。这是这一时期冰川变化的重要特征。

每个人心中都有一个疑问,青藏高原的冰川会不会也跟着退缩?这也是气候学家对地球南北两极感兴趣的主要原因。但是南北两极只为我们提供了两个例子,如果能再有一个例子会更好。青藏高原就是很好的一个例子。

2007年,政府间气候变化工作小组(IPCC)的报告曾荒唐地断言,喜马拉雅地区的冰川最早会在2035年消失。

喜马拉雅山脉的冰川众多,要想让这儿的冰川这么快融化,估计要让掌管天气的神仙拿着喷灯去融化它,才能让喜马拉雅山脉的冰川消失。这个方案很快就引起了众人的质疑。

去年,科罗拉多大学Thomas Jacob在《自然》发表的研究显示,喜马拉雅山脉和喀喇昆仑山脉的冰川在2003年至2010年期间只消融了一小部分,而在青藏高原上的冰川则有所增长。

然而,很多冰川学家开始质疑这一结果。

苏黎世大学Tobias Bolch在研讨会上提出,Jacob的文章是基于重力恢复与气候试验(Gravity Recovery and Climate Experiment,GRACE)卫星任务7年的测量数据。它使用了轨道运动的重力场,根据本地重力场的效果来测量冰层的变化。

Bolch指出,这种测量方法存在两个问题。一个是卫星设备的分辨率较低,因此可能无法检测到距离小于200千米的特征变化。这样的分辨率可以研究表面结构相同的较大区域,如北极和南极(GRACE的确对其有所研究),但是多山地区地形较为复杂,不适于采取这一测量方式。

更严重的问题是,卫星不能分辨固体水和液态水的区别。如果冰川融化,但融化而成的水在当地变成静止的湖,那么GRACE就检测不出其中的变化。西藏高原有很多“封闭”的流域,融化的水不容易流走,因此,可能会有很多融化的冰川都被忽略掉。

的确,姚檀栋及其同事的调查显示,自20世纪70年代开始,高原上冰川湖的面积增长了约26%。Bolch怀疑,GRACE将这些扩张的冰川湖误当成了增长的冰川。

因此,Bolch及其同事使用ICESat卫星,采用激光来测量冰川的面积及其表面海拔高度,因此得出结论,西藏的冰川远没有增长,反而很多开始急速退缩。

但并不是所有的冰川都存在这样的情况。他的观察支持了姚檀栋和Thompson的工作。姚檀栋和Thompson对超过7100个冰川进行了实地报告和卫星图片的研究,收集了过去30年的研究数据(GRACE只研究了7年的数据)。这项研究显示,冰川的变化存在很多区域上的差异。

二人发现,一些冰川的确有所增长。绝大多数是在西部的喀喇昆仑山脉和帕米尔高原地区。但在喜马拉雅山脉和青藏高原东部的冰川正在飞速退缩。在高原中部的冰川面积也在萎缩,不过速度没有那么快。因此总体来说,这段时期冰川主要呈现退缩的趋势。

为了搞清楚原因,姚檀栋和Thompson开始尝试查阅各种天气的记录。他们发现,印度季风为高原南部和喜马拉雅山脉中东部带来降雪,但在过去的几十年间,这一季风有所减弱——尽管没有人知道确切的原因。

然而,将雪吹送给喀喇昆仑山脉和帕米尔高原地区的西风则有所增强。它是来自于海洋的热风,向北(因为热量从温暖的地区流向寒冷的地区)和向东(由于地球自转偏向力的影响)运动。全球变暖意味着会产生更多的热风,西风带会加强。

这些风力变化受到季节的影响,对冰川增长的影响增大。印度季风在夏季到达,西风在冬季到达。温暖的气候更可能会阻止夏季的降雪积累而非冬季的降雪积累。因此,风力和大气温度的变化共同解释了目前发生的变化。

而且,正在融化的不仅是冰川。中国科学院寒区旱区环境与工程研究所吴青柏表示,在过去二十年间,西藏的永久冻土正在迅速瓦解。


喜马拉雅的使命


本次研讨会的一个结果是“第三极”的整体冰层覆盖都在退缩,和南北两极的状况一模一样。同时,研讨会认为,该地区的相关数据非常不稳定,而且数据过于零碎。但作为众多河流的发源地,必须要取得该地区的完整数据。

姚檀栋曾在《自然》2010年的一篇文章中指出,近数十年来,在全球变暖和冰川退缩加快的大背景下,青藏高原七大江河径流量呈现出不稳定的变化。

从趋势上看,短期内冰川退缩将使河流水量呈增加态势,但亦会加大以冰川融水补给为主的河流或河段的不稳定性。而随着冰川的持续退缩,冰川融水将锐减,以冰川融水补给为主的河流,特别是中小支流,将会面临逐渐干涸的威胁。

“20世纪80年代末到21世纪初之间,青藏高原的湖泊原本呈持续萎缩趋势,有的甚至趋于干涸。”中国科学院地球化学研究所研究员李世杰表示。

但自2003年起,这一状况发生了转变,藏区各地的湖面均呈现扩大现象。除范围越来越广之外,单个湖泊水面的扩张速度也不断加快,严重影响了农牧民的生活。

据《中国科学报》此前的报道,仅那曲地区中西部的6个县(区),就有10余个湖泊湖面出现明显扩张,近16万亩草场被淹没。

自20世纪70年代开始湖面扩张的纳木错湖,近几年水量增速也明显加快,2005年后每年湖面“长高”20到30厘米。

“近些年来,纳木错流域的冰川消融水量和降水量都在增加,远大于湖泊蒸发水量。这部分水量增量导致了目前湖面的迅速扩大。”中国科学院青藏高原研究所研究员朱立平表示,“虽然大气降水对纳木错湖泊总水量的补给占有绝对地位,但我们发现,冰川加速消融才是纳木错湖面快速扩大的主导作用。”

青藏高原的冰川融化对于高原本身、整个亚洲乃至全球都会产生重大的影响。为此,中国科学院特别建立了4亿元的基金支持“第三极”的研究,而且其中25%的基金将专门用于国外的研究工作。

“第三极环境计划”的研究人员现在将会每6个月对一系列的主要冰川进行检测。他们会建立气象台测量太阳辐射、降雪量、融冰水及土壤变化,并监测大气温度、气压、湿度和风的变化。

同时,研究人员计划,要从青藏高原的冰川中提取冰芯,以重建该地区过去几十万年的气候变化。这些数据将会让他们更深入地了解“第三极”的变化程度和变化原因。■


本文部分内容编译自《经济学人》



《科学新闻》 (科学新闻2013年第6期 学界·绿色)




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