青藏高原是亞洲水塔、地球第三極，生態(tài)環(huán)境脆弱敏感，對(duì)我國(guó)乃至全球的氣候和生態(tài)環(huán)境安全都具有重要影響。
根據(jù)計(jì)劃，本次科考包括西風(fēng)—季風(fēng)協(xié)同作用及其影響、亞洲水塔動(dòng)態(tài)變化與影響等十大科考任務(wù)，將持續(xù)5至10年。
如今，時(shí)間已過(guò)去3年多，科考進(jìn)展如何，有哪些重要發(fā)現(xiàn)，取得了哪些重大成果?帶著這些問(wèn)題，記者采訪了科考隊(duì)隊(duì)員和相關(guān)專家學(xué)者。
填補(bǔ)了湖泊調(diào)查空白，湖水越來(lái)越清，諸多區(qū)域湖泊面積擴(kuò)張明顯
朱立平是中科院青藏高原研究所副所長(zhǎng)、研究員，也是第二次青藏高原科考湖泊演變及氣候變化響應(yīng)科考分隊(duì)的隊(duì)長(zhǎng)。2019年11月，他和27名隊(duì)員完成了對(duì)青藏高原可可西里保護(hù)區(qū)7個(gè)大中型湖泊的科學(xué)考察，首次獲得水下地形、水質(zhì)剖面等數(shù)據(jù)，填補(bǔ)了該區(qū)域湖泊基礎(chǔ)地理信息的空白。
科考隊(duì)還鉆取了多支湖泊巖芯、提取了多個(gè)湖泊表層沉積樣品及表土樣品。“這些都是非常珍貴的收獲。”朱立平說(shuō)，湖底各個(gè)年代的沉積物一層層累積，其中的一些化學(xué)或生物指標(biāo)可以反映當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境和氣候條件。通過(guò)這些沉積物，科研人員可以深入研究過(guò)去幾萬(wàn)年的氣候環(huán)境變化。
在對(duì)可可西里區(qū)域湖泊的深入考察過(guò)程中，隊(duì)員們發(fā)現(xiàn)近些年來(lái)該區(qū)域的湖泊面積明顯擴(kuò)張，水量增加，多數(shù)湖泊擴(kuò)張20%以上。其中，永紅—西金烏蘭湖擴(kuò)張最為明顯，面積由第一次科考時(shí)的416.1平方公里，擴(kuò)張到615平方公里，增大了近一半。隨著面積的擴(kuò)張，不少湖泊鹽度隨之下降。
“對(duì)于整個(gè)青藏高原來(lái)講，降水增加是2000年至2013年高原湖泊水量增加的主要原因，特別是羌塘東部和可可西里地區(qū)，降水的貢獻(xiàn)超過(guò)70%。”朱立平說(shuō)。
第二次青藏高原科考以來(lái)，朱立平團(tuán)隊(duì)已獲取70多個(gè)湖泊超過(guò)2萬(wàn)平方公里面積的實(shí)測(cè)資料。“去年底，基于之前和第二次青藏高原科考采集的100多個(gè)湖面水質(zhì)及反射光譜數(shù)據(jù)，利用遙感大數(shù)據(jù)云數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，我們分析發(fā)現(xiàn)，2000年至2019年期間，青藏高原大于50平方公里的152個(gè)湖泊透明度總體呈上升趨勢(shì)，變得越來(lái)越清澈。”朱立平說(shuō)。
越來(lái)越多的新發(fā)現(xiàn)令朱立平格外欣喜?？瓶缄?duì)裝備了先進(jìn)的水上采樣平臺(tái)：自動(dòng)聲吶設(shè)備配有GPS定位和軌跡回溯功能，可以精準(zhǔn)測(cè)得航行路線的湖水深度;水下多參數(shù)探測(cè)設(shè)備，可以自動(dòng)采集水溫、電導(dǎo)率、pH值、溶解氧等水質(zhì)參數(shù)，線纜長(zhǎng)度達(dá)數(shù)百米，足以摸清可可西里各湖的“底細(xì)”。
去年10月，科考分隊(duì)又完成了阿爾金山無(wú)人區(qū)約3000平方公里的湖泊考察，填補(bǔ)了那里湖泊調(diào)查的空白。今年，科考分隊(duì)還將繼續(xù)在青藏高原進(jìn)行湖泊實(shí)地考察，累計(jì)完成約3萬(wàn)平方公里湖泊的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，占青藏高原湖泊總面積的70%左右，這將精確回答青藏高原湖泊中到底有多少水等問(wèn)題。
建立我國(guó)最長(zhǎng)灌木年輪寬度年表，為研究長(zhǎng)期氣候變化提供“自然檔案”
在第二次青藏高原科考中，科考隊(duì)員們建立了青藏高原納木錯(cuò)區(qū)域537年(1479—2015年)的灌木年輪寬度年表。這是我國(guó)迄今最長(zhǎng)灌木年輪寬度年表，為青藏高原中南部高山區(qū)長(zhǎng)時(shí)期氣候變化提供了“自然檔案”。
通過(guò)樹木年輪，我們可以計(jì)算出樹木的年齡和每年的生長(zhǎng)變化。但在科學(xué)家眼里，年輪包含著更多信息。
“樹木年輪是形成層細(xì)胞周期性活動(dòng)的結(jié)果，而形成層是位于韌皮部和木質(zhì)部之間的一層活躍的分生組織，是木本植物維持生長(zhǎng)和發(fā)育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。”中科院青藏高原研究所研究員梁爾源說(shuō)，氣候變化通過(guò)影響形成層細(xì)胞分裂的時(shí)間和速率，進(jìn)而影響年輪結(jié)構(gòu)和寬窄變化。因此，通過(guò)樹木年輪的寬窄變化，研究人員可以完整地分析特定地區(qū)的溫度、水分、干旱歷史、極端氣候、蟲害或者地質(zhì)災(zāi)害等的變化歷史。
相較于喬木，灌叢在青藏高原分布更為廣泛，是拓展以喬木為主的樹輪研究網(wǎng)絡(luò)至高原內(nèi)部的唯一途徑。納木錯(cuò)位于青藏高原西風(fēng)與季風(fēng)的過(guò)渡區(qū)域，屬于典型高寒草原區(qū)，香柏灌叢分布于該區(qū)域海拔4740米至4920米的陽(yáng)坡。在極端寒冷和干旱環(huán)境中，香柏灌木生長(zhǎng)緩慢，平均年輪寬度只有約0.3毫米。
科考團(tuán)隊(duì)圍繞納木錯(cuò)周邊香柏灌叢開(kāi)展野外調(diào)查，發(fā)現(xiàn)了死亡的香柏植株和部分殘留莖干。通過(guò)與活的香柏灌木年輪序列之間的交叉定年，最終建立了537年的灌木年輪寬度年表?；诳煽康臉颖玖浚瑘F(tuán)隊(duì)與蘭州大學(xué)張寶慶教授等合作重建了該區(qū)域過(guò)去406年(1605—2010年)來(lái)的春季氣候干濕變化狀況。
“我們發(fā)現(xiàn)，高海拔香柏灌叢的生長(zhǎng)受到生長(zhǎng)季早期水分條件的限制，此期間的極端干旱會(huì)導(dǎo)致極窄年輪和缺失輪的形成。”梁爾源說(shuō)，研究發(fā)現(xiàn)納木錯(cuò)區(qū)域在小冰期期間，經(jīng)歷了1637—1683年和1708—1785年兩個(gè)較長(zhǎng)時(shí)段的干旱期，說(shuō)明極端寒冷條件可能導(dǎo)致水循環(huán)的降低，進(jìn)而引發(fā)干旱。
接下來(lái)，第二次青藏高原科學(xué)考察將對(duì)高原內(nèi)部灌叢分布進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)查。梁爾源說(shuō)，隨著青藏高原高山區(qū)灌木年輪網(wǎng)絡(luò)的建立，研究人員將對(duì)高原內(nèi)部長(zhǎng)期氣候變化歷史以及全球變暖背景下灌叢生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與格局變化，有一個(gè)更加全面且系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。
高原整體暖濕化，植被增多，生態(tài)系統(tǒng)總體趨好
青藏高原是亞洲眾多大江大河的發(fā)源地，對(duì)周邊地區(qū)人民生活、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)穩(wěn)定都有重要影響。今年1月，中科院青藏高原研究所研究員汪濤及合作者利用科考觀測(cè)數(shù)據(jù)，繪制出包括長(zhǎng)江和黃河等在內(nèi)的主要河流上游人均水資源量分布圖，他們發(fā)現(xiàn)，在全球升溫情景下，青藏高原將持續(xù)變濕，供水增加，“這意味著，長(zhǎng)江、黃河上游流域人均可用水量增加。”汪濤說(shuō)。
1960年以來(lái)，青藏高原以全球兩倍的升溫速率變暖，在異常變暖背景下，青藏高原總體變濕，但區(qū)域差異明顯，表現(xiàn)為季風(fēng)區(qū)降水減少和西風(fēng)區(qū)降水增加。高原整體暖濕化，令植被增多，空氣濕潤(rùn)，生態(tài)系統(tǒng)總體趨好。在此次科考中，科考隊(duì)員們就發(fā)現(xiàn)，阿里地區(qū)河流、濕地周邊明顯綠意增多，在公路以及湖泊周圍隨處可見(jiàn)藏羚羊、藏野驢、藏原羚等野生動(dòng)物。
但與此同時(shí)，暖濕化也使得冰川退化和凍土面積縮小，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步增加。第二次青藏科考的最新研究成果表明，在氣候變暖的背景下，目前我國(guó)冰川整體退縮，冰川穩(wěn)定性降低。
“河湖源”冰川與環(huán)境變化考察隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)、中科院青藏高原研究所研究員鄔光劍說(shuō)：“冰川內(nèi)部溫度快速升高，流動(dòng)性增強(qiáng)，與此同時(shí)，冰面融水滲透到冰川內(nèi)部，改變了冰內(nèi)相態(tài)結(jié)構(gòu)，加劇了冰川的不穩(wěn)定性。”
2016年7月和9月，阿里阿汝地區(qū)先后發(fā)生兩次冰崩事件，造成人員死亡。2018年我國(guó)藏東南地區(qū)發(fā)生色東普冰崩，導(dǎo)致堵江、堰塞湖及潰決洪水等連鎖過(guò)程，給人民生命財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重?fù)p失。
為了應(yīng)對(duì)冰川變化和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，科考隊(duì)針對(duì)冰川開(kāi)展了多項(xiàng)考察研究。通過(guò)對(duì)冰芯和湖芯的研究，分析這一地區(qū)過(guò)去幾百年的氣候環(huán)境變化，為冰崩現(xiàn)象的研究提供新線索。目前，科考隊(duì)已建立中國(guó)冰川強(qiáng)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，利用衛(wèi)星、遙感等現(xiàn)代科技手段，對(duì)近50條冰川進(jìn)行大范圍、高精度的冰川運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)。
科考還在繼續(xù)，相關(guān)成果的應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始。
鄔光劍說(shuō)：“在2018年10月發(fā)生兩次冰崩堵江災(zāi)害后，又發(fā)生了一次堵江事件。我們前期建設(shè)的雅江冰崩堵江災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警體系就發(fā)揮了效果，成功預(yù)警了此次災(zāi)害的發(fā)生，并第一時(shí)間報(bào)告了當(dāng)?shù)卣?，沒(méi)有造成人員傷亡。”他表示，目前，科考隊(duì)正在著手建設(shè)次仁瑪錯(cuò)冰川災(zāi)害鏈預(yù)警體系。希望通過(guò)建立這些預(yù)警體系，能夠?qū)ΡㄟM(jìn)行長(zhǎng)期觀察和監(jiān)測(cè)，從而對(duì)未來(lái)有一個(gè)合理的預(yù)判。(記者 吳月輝)