科技自立自强之院士说|青藏科考是一篇大文章——访中国科学院院士姚檀栋研究高原

青藏高原,拥有地球上最独特的地质、地理资源,被科学界称作“天然实验室”,而珠峰就是这个实验室里一块亟待被科学认知的璞玉。中国珠峰科考首次突破8000米以上海拔高度,成为青藏高原科学考察研究具有新的里程碑意义的大事件。

高山白雪、蔚蓝苍穹。在茫茫无际的青藏高原上,在常人难以忍受的恶劣环境下,作为中国冰芯研究的主要开拓者,中国科学院院士、第二次青藏高原综合科学考察研究队队长姚檀栋每年至少要去野外科考八九次,四十余年来考察过青藏高原大大小小不同的冰川。

一张图的痴迷 一辈子的坚守

青藏高原究竟蕴藏着哪些神秘的未知,能够深深吸引着姚檀栋院士的步伐?通过研究冰芯记录和冰川变化,如何破解青藏高原未来变化将对人类生产、生活产生的影响?把一生大部分时间都献给了青藏科考,背后究竟蕴藏着何种精神和毅力?

带着诸多疑问,我们走进中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心姚檀栋院士的办公室。首先映入眼帘的,是占据一整面墙的中英文版《青藏高原及毗邻地区冰川湖泊图》,研究图上标注的冰川湖泊,姚檀栋倾注了几十年的心血。

图为姚檀栋院士在办公室

姚檀栋院士指着其中的中文图说:“在冰川变化、生态研究等研究领域,我国已在国际上处于第一方阵,随着研究的推进,相信我们会在国际上展示更多新发现和新进展,和国际同行一起实现青藏高原环境变化研究的新突破。”

冰芯的多项指标可以揭示环境变化,通过分析采集到的冰芯样本,可以还原数万年间水资源、大气、温度及气候的变迁过程。通过冰川变化研究,可以揭示“亚洲水塔”变化的特征和影响。

正是基于在青藏高原冰川和环境研究方面作出的卓越贡献,瑞典人类学和地理学会将2017年维加奖授予姚檀栋院士。维加奖素有“地理学诺贝尔奖”之称,设立于1881年,每三年在全世界范围内对杰出的地学科学家进行海选之后评选出一名获奖者,此次是亚洲学者首次获得此项荣誉。

既突破科学前沿,又要与社会发展结合

青藏高原拥有丰富的水资源,是长江、黄河、澜沧江-湄公河、印度河等十多条大江大河的源头,被称为“亚洲水塔”。第二次青藏科考的一项重要内容,就是要研究“亚洲水塔”失衡对中国以及亚洲的影响,以及如何做好应对。

姚檀栋介绍,这次考察的重要成果之一,是利用最新的手段针对水、生物多样性、生态问题进行多学科综合研究,搞清楚“亚洲水塔”到底有多少水,水的变化如何影响生态和生物多样性。

图为姚檀栋院士与科考人员研究冰芯样品

“从青藏高原的冰川湖泊图可以看出,随着气候变暖,冰川融化,湖泊面积不断扩张,出现水塔失衡,即固态的冰越来越少,液态水越来越多。”姚檀栋说。

据介绍,在青藏高原北部的内流区,从冰川上融化的水流到附近的盆地并且储存在其中,加之西风环流降水增加,所以内流区水资源增加,但是在青藏高原南部的外流水系,冰川融水在流入海洋之前就可能被居民使用,加之印度季风环流降水减少,所以外流区水资源减少。

“‘亚洲水塔’固液失衡、空间失衡,同时也导致冰崩、冰湖溃决等冰冻圈灾害频发。”姚檀栋说。

姚檀栋认为,第二次青藏科考应该注重科学问题的深入,既要有前沿基础科学突破,又要拿出生态环境保护的基本方案,还要提出应对灾害风险的具体措施。

青藏高原及周边地区包括“冰冻圈-大气圈-水圈-生物圈-岩石圈-人类圈”,多圈层之间错综复杂的相互作用对区域乃至全球的气候、水循环和生物多样性具有重要影响。

探秘青藏高原,了解巍巍珠峰,对揭示环境变化机理、促进全球生态环境保护具有重要意义。

2022年5月,科考队员向地球之巅发起“冲顶”,我国珠峰科考首次突破8000米以上海拔高度。

5年来,科考队员瞄准国际前沿和国家战略,开展跨学科、跨领域、跨区域协同攻关,聚焦重点区域,拓展科学研究和野外考察的广度和深度,填补了重要区域战略空白。

例如,随着全球变暖,青藏高原呈现出海拔越高升温幅度越大的特征,但由于中国此前气象观测站都在海拔5000米以下,这一特征是根据遥感数据推算的结论,缺乏实测支持。

为填补这一空白,科考队员克服极寒、缺氧、积雪等挑战,从海拔5200米到8830米搭建八个自动气象站,首次在“地球之巅”利用高精度雷达测量峰顶冰雪厚度,可精准实测珠峰北坡的气温、相对湿度、风速、风向和太阳辐射等数据,对高海拔冰川和积雪变化的监测意义重大。

值得一提的是,本次科考还利用直升机和“极目一号”浮空艇,首次针对珠峰地区二氧化碳、甲烷的垂直分布进行了测量,获取了珠峰地区二氧化碳、甲烷的地面浓度及其通量变化、柱浓度及其垂直分布特征。

“我在读硕士研究生时,赶上了第一次科考的末尾,当时全队只有一辆解放牌货车,科学考察凭着两条腿。这次我们实现了从登山科考到科考登山的转变,更加注重学科交叉研究,并运用了一系列先进设备和仪器,有力提升了观测精度和探测水平。”姚檀栋说,青藏科考是一篇大文章,需要不断续写。

THE END
0.我国科考队通过多方配合监测冰川变化共谋美丽生态家园中国科学院西北生态环境资源研究院唐古拉山冰川监测站长 何晓波:我们过来利用科学上的手段,然后结合他们15年以来的数据,希望能做一下至少15年的我们背后这一条冰川的变化,也能给当地的居民说清楚这条冰川是为什么变化,怎么变化,我们如何保护这一块的东西。 jvzquC41pg}t0‚hyd0ipo872453158671euovnsva77949=7:0nuo
1.中国科学家多元探索保护冰川杜文涛告诉记者,在当前温室气体排放量下,人工增雪可有效保护冰川。今年,研究团队还将加强与气象部门的合作,优化高山区人工增雪立体作业方案,努力提升保护效果,扩大保护范围;同时积极引入新手段,持续做好冰川监测研究,以获取更精准的数据,为科学保护奠定基础。 jvzq<84yyy4ykwmwcpku0lto1iuoi‚n142862>591dhd4kh5846e4=896cg7gk>6e:86enf981i/j}rn
2.我校与中科院西北院成功研发冰川实时综合监测系统新闻网讯(通讯员吴江龙、徐永芳)日前,中国南极测绘研究中心联合中国科学院西北生态环境资源研究院玉龙雪山冰冻圈与可持续发展野外观测研究站(简称“玉龙雪山站”),成功研发了中国第一套冰川实时监测系统。该系统可极大地减轻高海拔冰川人工监测的工作强度及潜在风险,同时提升数据采集的连续性、精确性、时效性及在线可视化。jvzquC41pg}t0€mw0gjv0ls1kplp1:5371<69:50jvs
3.冰川学(冰川学)冰川学是研究地球表面各种自然冰体的学科。冰川学的外文原意为冰学。冰川学有狭义和广义之分。广义冰川学除研究冰川、冰盖的形成、特征、变化和作用过程外,还研究地表积雪、雪崩、风吹雪、季节结冰、海冰、河冰、湖冰、地下冰等一切冰体;现代冰川学研究内容大致由三部分组成:冰川物理、冰川水文与冰川气候、冰川地质jvzq<84okr4mwxmgfcthcx3eqo5mwxmgfcthcx4;45933?>2::>:4>8420nuou
4.珠峰“新身高”是怎么测出来的?除了用于监测与研究外,珠峰测量的结果与普通公众关系大吗?蒋涛认为,除了获取重要地理信息外,最重要的一点是,珠峰高程的变化能典型地反映出全球气候变暖的趋势。 据其介绍,除了珠峰高程测量,这次任务还包括对珠峰及其周边地区冰川变化的监测、地壳变化的监测等。 jvzquC41pg}t0sxvx0ipo8f142813;6213<19><33;?4;>3ujvsm
5.研究称每年冰川融化对海平面上涨影响甚微每年融化的冰川体积相当于150万个撞沉泰坦尼克号的冰山,但对全球海平面上涨的影响甚微。 据《每日邮报》报道,科学家揭示,实际上每年冰川融化对全球海平面上涨的影响极其微小,大约为49微米,仅为一根人体头发的宽度大美国科学促进协会年会:冰川融化危及人类生存小。 专家估计,全球变暖每年融化的冰川体积相当于150万个撞沉jvzquC41ykqj0jsvrgjjc7hqo1gsvrhng/<5:=6/2
6.“巅峰使命”珠峰科考:记者探访珠峰绒布冰川融水径流与水质监测来自中科院青藏高原研究所的邬光剑表示,珠峰地区的水-气界面的二氧化碳交换速率大,意味着二氧化碳在水-气界面的交换过程强烈,这对于深入认识冰川消融的气候环境影响具有重要意义。为了更加准确地获得数据,今年,科考分队还在珠峰绒布冰川融水径流观测点新增了水文测流船,对河道流量流速进行测量测绘。jvzquC41yy}/yxwmgtio0ls1e1814<227/841@=6:;<30|mvon
7.AWS物联网连接的数据记录器在冰川环境中的性能比较:CampbellCR1000X与本文研究了在冰川环境中用于天气监测的商业和开源数据记录器的开发与实施。通过对比Campbell CR1000X和基于ESP32的开源数据记录器,展示了在高山地区部署物联网网络的实用性。商业数据记录器根据制造商指南配置,与AWS IoTCore建立安全的MQTT通信;开源数据记录器则需在Arduino IDE中开发自定义脚本,克服网络重连和数据完整性jvzquC41dnuh0lxfp0tfv8gkvasjmn4ctvodnn4fgvgjn|4367846997