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科研人員研究南極冰川

生活 更新时间:2024-07-21 19:13:21

澎湃新聞記者 薛莎莎

随着全球升溫氣候變化加劇,沉睡了數萬年甚至幾十萬年的冰川開始加速消融。減緩冰川消融速度已迫在眉睫,數年來,我國的研究者們不斷尋找辦法來保護冰川。

在距離人類活動區域較近的四川達古冰川、新疆的烏魯木齊河源1号冰川等地,研究團隊在冰川上蓋“被子”,通過人工降雨增雪以減緩消融速度。經過監測,效果顯著,500平方米的試驗場總消融量減少了34%。不過,即使目前所做的保護試驗能減緩冰川消融,但在更多的人類不可到達的冰川上,仍無計可施。從長遠來看,保護冰川尚還有很長的路需要走,也需要更多的關注和投入。

從2004年初次登上冰川後,中國科學院西北生态環境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室副主任王飛騰已經和冰川打了18年的交道。

2016年,他的研究重心從山地冰川基礎研究轉向冬奧會滑雪場的雪務保障工作。為了儲蓄新雪,他和團隊在冬天下的新雪上覆蓋隔熱反光的布料,為冬奧會滑雪場完成了儲雪工作。

冬奧會的工作完成後,王飛騰轉念一想,能否把這個辦法用在冰川保護上?

他付諸了實踐。2020年8月,王飛騰帶着團隊登上位于四川的達古冰川和新疆的烏魯木齊河源1号冰川(以下簡稱“天山1号冰川”),分别做了減緩冰川消融實驗。

科研人員研究南極冰川(他們做了個試驗)1

達古冰川。本文圖片均為受訪者提供

實驗結果證明,方法是有效的。僅過去兩個月,冰川就減緩消融了一米多。王飛騰給這個實驗取名叫“給冰川‘蓋被子’”。

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給冰川“蓋被子”。

公開資料顯示,我國擁有冰川48571條,總面積約51840.1平方千米,冰儲量約有4494立方千米。但自20世紀90年代以來,受全球氣候變暖影響,中國冰川呈現全面、加速退縮趨勢。

在王飛騰看來,做冰川保護研究,更像是醫生面對一位癌症患者,醫生要做的就是給患者更多生存時間。而讓他擔心的是,國内更多分布在無人區的不可及冰川,保護工作如何推廣?目前冰川保護投入力度還遠遠不夠,如何獲得更多社會關注和支持?這些都是未來冰川保護工作要思考的問題。

給冰川“蓋被子”

王飛騰與達古冰川結緣,源于一次偶然。

2019年,因同事原計劃要去達古冰川參加一個活動,但臨時有事,讓王飛騰代為參加。他到了達古冰川後感慨“這個地方太适合做冰川保護了!交通非常方便,離市區很近。”

達古冰川位于四川省阿壩州黑水縣境内達古雪山上,冰川末端海拔5000餘米,山頂終年積雪。雪山的北坡和南坡發育有厚60~200m的現代山地冰川,就是達古冰川。

它是青藏高原最東緣離大城市最近,可通達性最好的現代山地冰川。近年來,随着氣候變暖、地震災害和人為影響,它正在消融、變小、變形。

王飛騰至今都還記得,他來到達古冰川後,景區的人急迫地跟他說,“王老師,我們這個冰川過幾年就要消失了,到時候我們的名字都要改了”。

權威數據顯示,2016年,達古僅存13條冰川,總面積僅為1. 70平方千米,相比第二次冰川編目減少了4條冰川。1975—2017年期間,達古冰川面積減少75%(5. 094平方千米)。

“已經是迫在眉睫了。”次年,王飛騰購買好所有試驗材料後,已經是夏季末期的8月。他記得很清楚,8月5日,他和團隊登上達古冰川做了“蓋被子”試驗。

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王飛騰團隊監測“蓋被子”試驗數據。

王飛騰介紹,達古冰川面積小,按照當前的速度消融,未來5到10年,達古冰川或許會徹底消失,急需保護措施;同時,其可通達性好,能較好地展開試驗。

王飛騰和團隊在達古冰川選取了500平方米的試驗場,覆蓋單幅寬2米、長度為50米的6卷土工織物,通過在冰川表面鋪設隔熱和反光材料,增大冰川表面反照率,在冰面阻擋太陽輻射和冰川的熱交換。

土工織物,也就是王飛騰口中的白色“土工布”,它具有較強的抗拉性,可以使冰川受荷載能力增強,成本較低,适合較大範圍性應用。且因達古冰川區域地勢險峻,常有泥石流、暴雨、滑坡等自然災害,綜合考慮導熱系數、厚度、熱容、成本等,王飛騰決定使用土工織物作為隔熱材料。

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王飛騰團隊監測“蓋被子”試驗數據。

為了測量試驗數據,覆蓋好土工布後,王飛騰團隊每周就進行一次冰川物質平衡觀測,兩周進行一次數據彙總。同年10月17日,他們移除土工布,試驗結束。

“當時去看的時候,平均就減薄了1米左右,”讓王飛騰和團隊欣慰的是,數據顯示,土工織物覆蓋區域物質平衡消融速率明顯低于未覆蓋區域;500平方米的土工織物使總消融量減少了34%。

他稱,因為購買材料耽誤了時間,導緻試驗到8月才進行,如果試驗在夏季初期進行,效果則會更好。

這一試驗引發媒體紛紛報道,“蓋被子”試驗多次登上社交平台的熱搜榜。王飛騰坦言,也正是在這個時候,保護冰川的概念較為廣泛地走進公衆視野。

“納米材料”的引入

欣喜的同時,王飛騰及團隊也看到了試驗的局限性。

他透露,試驗所用的土工布,是由6名工人組成的小組,花費1天時間覆蓋在冰川上。出于環境因素考慮,夏季結束時,要從冰川表面移走土工布,無法再次利用;土工織物的表面會因自然灰塵沉積變黑,減少反照率,即使仍完好無損,也需要更換。這無形中就加大了保護成本。

另一個維度上,王飛騰介紹,整體來看土工布的反照率僅能達到80%,疏水性也較差。相比之下,“納米材料”在反照率和疏水性都較好。

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給冰川蓋被子的對比試驗,其中a是納米材料,b是土工織物。

什麼是“納米材料”?據四川日報2021年10月報道,南京大學光熱調控中心在研究面向冰川保護的輻射制冷技術過程中,研制出一款新材料“聚合物納米纖維薄膜”,能夠實現低于環境溫度5℃至7℃的制冷效果。

2021年,南京大學朱嘉教授團隊帶着納米材料找到王飛騰,兩個團隊一拍即合,在達古冰川2020年“蓋被子”試驗區域旁重新鋪設兩個500平方米左右的試驗場進行對比實驗。一塊試驗場鋪設土工布,一塊鋪設“納米材料”。

兩個月後,王飛騰團隊發現,去年實施的土工布區域減緩冰川消融厚度達29%;而運用納米材料鋪設的區域,試驗效果更為顯著,冰川融化量減少了56%。

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使用納米材料的試驗,7月1日(a)、9日(b)、25日(c)和8月15日(d)。

雖然試驗效果顯著,但是總結兩次試驗,王飛騰仍然表達了他的擔憂。

在試驗的推廣應用方面,王飛騰稱,因達古冰川距離市區較近,且屬于人類可及型冰川,所以可以進行“蓋被子”試驗,但國内48571條冰川,僅有四五十條是人類可以到達的冰川,“連千分之一都不到”。對于無法到達的冰川,該如何進行保護呢?王飛騰常常思考這個問題。

此外,綜合兩種覆蓋材料,土工織物成本較低,購買方便,但反照率和疏水性相對較差;“納米材料”雖然在反照率和疏水性能上表現更好,但一平米幾百塊錢的成本,也導緻該試驗很難更大範圍地推廣。

王飛騰感慨,“蓋被子”冰川保護試驗,雖然為以後進行工程類減緩冰川消融的試驗奠定了基礎,但還處于初步研究階段。

降雨和降雪試驗

我國對冰川的研究始于1958年。

那年,我國著名地理學家、“中國現代冰川學之父”施雅風先生組建了中國科學院高山冰雪利用研究隊,共120多人,分成6個考察隊,以查明祁連山冰川數量為目标,曆時4個多月,步行2500千米,登山涉水、冒險攀登,考察了60多條冰川,連同部分山區航空像片判讀,粗略登記了941條冰川。

1978年,我國系統地開展了中國冰川目錄的編制工作,使中國冰川資源研究走上了一條正規、合理和有效的道路。2006年,利用現代遙感和地理信息系統技術,進行了第二次冰川編目的編制。

近年來,冰川保護也逐漸進入科研人員的研究中。在做給冰川“蓋被子”試驗之前,王飛騰團隊還曾和氣象部門合作,在新疆阿勒泰地區薩吾爾山脈木斯島冰川開展降雨和降雪的對比試驗。

王飛騰介紹,很多人都以為降雨和降雪對冰川消融的影響是相同的,這是一個誤區;另一個誤區是,認為在冰川上進行的降雨一定會變成降雪。

實際上,他稱,冰川區的平均氣溫低于-2度時,降雪的概率會非常高,要是高于負-2度,有80%的概率會降雨。

2018年8月,他和團隊聯合氣象部門,分别在木斯島冰川進行了兩次人工降水試驗。

試驗結果顯示,在冰川上降雪的效果好于降雨,大概減緩冰川接近50%左右的消融量。

王飛騰告訴澎湃新聞,降雪會使冰川變白,增加冰川的物質量,同時也會提高冰川的反照率,反照率增高,消融則減慢,而降雨則會降低反照率,加速消融。

是否還有其他的辦法減緩冰川消融?王飛騰一直在思考這一問題。目前,他和團隊想嘗試把在冰川融水形成的冰湖上“做文章”。

“把造雪機拉到冰川上,用造雪機把湖水直接造成雪(返回冰川)。”王飛騰稱,他已經聯系好造雪機廠家,時機成熟時就在達古冰川展開試驗。之所以選擇達古冰川,仍然是出于交通便利考慮,這一試驗很難在遙不可及的無人區冰川展開。

“我們就像是醫生,給冰川開了藥方。”王飛騰稱,即便如此,還是阻斷不了冰川消亡,“這個病人原來能活到80歲,經過我們的治療後,現在能活到85歲或90歲”。

冷學科

這是一門“冷”學科,與冰川打了18年交道的王飛騰總結。

他初次接觸冰川是在2004年。那時,他剛考上中國科學院的研究生,誤打誤撞進入了冰川學方向。當年8月,導師就帶着他們幾個學生直奔新疆天山冰川觀測站。

“見到天山,才知道什麼叫做丘陵,”王飛騰說,天山山高谷深,落差非常大,越接近冰川氣溫越低,一天之内,感受到了一年四季的變化。

真正學起來冰川知識,光是成冰過程就學了兩三年。在山地冰川,500g的新雪,最終保留在冰川中的可能隻有20g至30g。這個過程就要3年。他們先是在冰川上挖一個雪坑,每層做标志,每個星期上一趟冰川,觀察記錄。

“整天觀察這個成冰過程有啥用呀?”那時,王飛騰對此充滿了困惑。他認為這與經濟社會、人類活動挂不上鈎。直到幾年後,他來到新疆阿勒泰地區的吉木乃縣。該縣位于阿勒泰地區西南部,轄7個鄉(鎮),全縣總人口3.87萬人,水資源主要來自于冰川融水。當時的縣委書記向王飛騰訴苦,“吉木乃縣是一方水土不能養活一方人”。他這才意識到,原來冰川對經濟社會有如此重要的作用。

冬奧會的籌備期間,他又運用了新雪變成冰川冰的知識,而冬奧會滑雪場的籌備工作又給日後開展給冰川“蓋被子”保護試驗奠定了基礎。

近些年,随着全球氣溫變暖、冰川消融速度加快,冰川保護也逐步被重視。

聯合國官網信息顯示,為應對氣候變化,197個國家于2015年12月12日在巴黎召開的締約方會議第二十一屆會議上通過了《巴黎協定》。協定旨在大幅減少全球溫室氣體排放,将本世紀全球氣溫升幅限制在2℃以内,同時尋求将氣溫升幅進一步限制在1.5℃以内的措施。

公開資料顯示,2016年4月23日報道,我國簽署了《巴黎協定》。為應對氣候變化,2020年9月,我國提出将采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前達到峰值,努力争取2060年前實現碳中和,簡稱“雙碳目标”。

近幾年,我國設立多個冰川類的國家地質公園、保護區,也旨在對冰川做出保護。

而着眼于冰川保護的研究層面,王飛騰又表達了他的擔憂。即使目前所做的保護試驗能減緩冰川消融,但在更多人類不可到達的冰川上,仍無計可施。

除此之外,缺少科研人員也是冰川保護面臨的一大難點。他稱,目前國内以冰川研究為職業的人,也就二三十人。每年招生時,報考這一方向的學生也不多,在僅有的學生中,畢業後把冰川研究當做職業的更是屈指可數。“很多人聽冰川這個名字就吓跑了。”他感慨,這歸根結底還是對冰川不了解。

與此同時,缺少做試驗的經費,也讓王飛騰頭疼。2020年,在達古冰川做“蓋被子”試驗時,購買材料的費用是其他科研項目剩下的經費。針對試驗結果,他組織了一場專家研讨會,而邀請專家的費用也是他自掏腰包。2021年,有公司關注到他們在冰川保護方面的科研工作,給予了一些經費支持,解了燃眉之急。

王飛騰感慨,做冰川保護研究,需要更多的關注和投入。

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海報設計 白浪

本期資深編輯 邢潭

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