作者:胡珉琦 袁一雪 来源:中国科学报 发布时间:2018/12/14 8:38:37
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冰冻圈告急灾害增多 它们终成“丑样子”

 


■本报记者 胡珉琦 袁一雪

2018年夏天,一篇题为《北极圈罕见32摄氏度高温,我们有生之年,或许再也看不到北极熊了》的文章刷爆朋友圈。尽管把一个地点的最高温度当作平均温度来认知是不科学的,但这个全球气候变暖的“小故事”,还是着实吓了人一跳。

几乎在同一时间,新疆连续在阿克苏温宿县和哈密出现暴雨洪水,尤其是8月中旬喀喇昆仑山冰湖溃决洪水暴发,相当于3个西湖的水从天而降,致使下游的叶尔羌河水位迅速上涨。

再到10月17日,西藏米林县雅鲁藏布江左岸色东普沟发生大规模泥石流灾害,堵断雅鲁藏布江干流并形成堰塞湖,堰塞湖最大库容量达6亿立方米!当时,受灾约6600人,受影响16000余人,疏散撤离7100余人。除此之外,还有被冲毁的村庄、桥梁、道路、耕地、水渠、电力电信基础设施等。

看似3个不同地点的不同事件,其实,都来自地球冰冻圈,且有着同样的起因……

灾害的幕后推手

冰冻圈是地球表层的水以固态形式存在的圈层,包括冰川、冰盖、冻土、海冰等,储存着全球77%的淡水资源,对全球气候变化最敏感。中国的冰冻圈主要就分布在青藏高原、新疆北部以及黑龙江北部地区。

雅鲁藏布江色东普沟堵江事件发生后,中科院院士姚檀栋迅速组织了科学调查组,他们得到的结论是,这不是一次传统意义上的山体滑坡或泥石流,而是由冰崩(也称冰川滑坡或崩塌)产生碎屑流引起的。

当冰川上部较高位置发生冰崩,快速运动的冰崩体强烈铲刮、侵蚀冰川下游的冰碛物,以及沿沟堆积的坡残积物,直到进入到雅鲁藏布江堆积形成堵江坝和堰塞湖。

不仅如此,发生泥石流的沟谷上游是东浦冰川,面积达30多平方千米,属于海洋性冰川。冰川消融强烈,融水量大,侵蚀强烈,冰川冰碛物多。冰川融水、积雪融水、冰崩与雪崩堆积体融水都是冰川泥石流物质的组成部分。

而喀喇昆仑山的冰湖溃决之前已有预兆。中科院西北生态环境资源研究院沈永平团队对新疆叶尔羌河监测多年,8月4日他们拿到的卫星影像显示,冰湖对比7月明显增大。而后又根据解译卫星影像,沈永平判断其马上就会溃决,并第一时间告知了新疆水文局。

根据他的分析,此次冰湖溃决是由于克亚吉尔冰川跃动前进形成一条冰坝,阻断了随着温度上升源源不断的冰川融水,生成了一个堰塞湖。7月以来新疆大部分地区持续高温,冰雪消融强烈,堰塞湖面积、容量不断扩大,同时挡住堰塞湖的冰坝自身因升温而融化。8月10日,湖水冲垮冰坝,倾泻而下。

2018年的中国冰川,正在因为气候变化而变得越来越不稳定。

“不想看到它们‘变丑’的样子”

其实,就在今年5月到8月,沈永平团队和甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所一起,与环保组织绿色和平“中国冰川与气候变化影响项目组”合作,对中国西部的主要冰川进行了一次考察记录。随后,他们于11月20日向媒体发布了《冰冻圈告急:2018气候变化影响下中国冰川研究》的报告。报告显示,中国西部冰川近十几年来呈现出加速变化之势。

根据第二次中国冰川编目的统计结果,我国目前共有冰川48571条,总面积约5.18×104平方千米,与上世纪60~80年代第一次冰川编目的结果相比,我国冰川面积缩小了约18%。

沈永平表示,未来几十年这类冰川仍将继续保持退缩趋势,特别是那些面积小于1平方千米的冰川,将面临消失。由于中国冰川中80%以上都是面积小于1平方千米的小冰川,由此可以预见,未来几十年冰川条数将会减少。并且,青藏高原东南部海洋性冰川的退缩幅度仍将远大于青藏高原西部的极大陆性冰川。

作为一个研究冰川已经35年的科研人员,沈永平这些年其实越发地不愿意上冰川了,因为“不想看到它们‘变丑’的样子”。

1983年,刚刚进入中科院冰川冻土研究所研究生学习冰川学的沈永平,见到的乌鲁木齐河源1号冰川,东、西两支气势磅礴地汇流为一体。后来,他在那里的冰川站工作多年,眼看着它们步步后退,1993年就彻底分离成了独立的两条冰川。到了2010年,东、西两支相隔越来越远,只能遥遥相望。今年再见时,冰川的末端只剩下薄薄的一层,坑坑洼洼、了无生趣。

这就是气候变化给冰川研究者留下的深刻印记。

为什么在冰冻圈尤其是青藏高原,科学家们的感受尤为强烈?因为,这是气候变暖最强烈的区域,变暖幅度远大于全球其他地区,也是未来全球气候变化影响不确定性最大的地区。沈永平解释,气候变化存在“海拔效应”,也就是说,随着海拔高度的增加,气候变暖的速率会增大,因此高山环境比低海拔环境经历的温度变化更快。

青藏高原生态环境评估表明,青藏高原的温度变化整体上呈波动上升趋势。20世纪以来气候快速变暖,近50年来的变暖超过全球同期平均升温率的2倍,达到每十年0.3℃~0.4℃,是过去2000年中最温暖的时段。近期降水量总体也呈现增加趋势,每10年增加2.2%。

有一个例子可以充分说明这个问题。2003年6~8月中国科学院慕士塔格冰川考察队在慕士塔格山海拔7010 米处钻取了一支长41.6米的冰芯,从中恢复了1955年以来的积累量。冰芯同位素记录的年变化与当地气象数据以及全球气温变化的趋势是一致的,但变化幅度比其他两个记录都大得多。当时,北半球变暖幅度为每十年0.14℃,慕士塔格峰地区附近塔什库尔干气象站给出的结果是每十年为0.18℃,然而,慕士塔格冰芯变暖达到了2℃~2.4℃。

冰川消融的灾害链

气温上升,冰川消融、退缩已是常态,现在真正让科学家担忧的,是那些过去鲜少发生的灾害因此提高暴发频率,也演变成一种常态。

1986年8月,沈永平跟着老一辈的冰川学家,参加了中国—联邦德国喀喇昆仑山科学考察队的一个小组。一天,他们在世界第二高峰乔戈里峰北坡冰川附近扎营,距离末端十几公里。第二天中午,一声巨响从乔戈里峰的山顶附近传来。在海拔7800米附近的悬冰川前沿,冰块突然断裂滑塌,冰崩产生的冰体向山下海拔5300米的粒雪盆推动滚下,不断带动山坡上的积雪,雪崩推动的粉状雪云前沿加速扩大,最后冲击到粒雪盆,形成500~600米的雪粉云,一直飘浮到4~5千米之外,甚至到达了他们的前进营地。

沈永平很多年后回想,才确认那是一次冰崩。

从8月持续到11月的考察活动,还不止这一次历险故事。沈永平回忆说,当时考察队伍在经过叶尔羌河上游时,就遇到了冰湖溃决。浩浩荡荡一百多头骆驼的队伍,有的摔死,有的被洪水冲走。

可见,当时冰崩、冰湖溃决等灾害就对高山科学考察和登山活动产生了不小的威胁。不过,由于对冰川的基础研究还不充分,这些灾害在当时只是作为独立事件被看待。

2000年以后,气候变化的因素才开始进入科学家的视线,他们意识到,气温上升、冰川退缩、自然灾害这三者之间是有密切关联的。

沈永平表示,气候变暖一方面会导致冰湖数量和冰湖溃决洪水潜在威胁增加。

冰湖是由于冰川退缩产生的融水在冰川末端或者侧部汇集而成的高原湖泊,我国的冰湖主要分布在西藏念青唐古拉山和喜马拉雅山地区。近年来,随着气温升高、冰川融水增加、降雨量增加、高温、强降雨等极端天气条件增多,加大了湖泊的补给源,冰湖溃决的可能性就增大,同时,沟谷中松散固体物质多时还会转化为泥石流。

例如,近30年来,新疆洪水发生频率明显增多,近期新疆冰川洪水灾害发生的频率和影响程度也呈加大趋势。

另一方面,冰崩和跃动冰川的危害也在增加。

沈永平解释道,造成冰崩的原因本身有很多种,比如冰川的前进、冰床坡度剧烈增大、遇有陡坎、冰内融水、冰湖溃决以及地震等。目前的现状是,由于气候变化引起的冰川退缩,使得许多小的山谷和冰斗冰川变成悬冰川,增加了坡面冰体的断裂和滑动,或者由于冰川融雪,积水渗透,在冰川下累积,造成底部滑动,都会使冰崩的可能性上升。

2004年2月,青海省玛沁县大武乡的阿尼玛卿雪山发生雪崩,仅仅隔了3年,再次发生大面积冰崩。2016年7月和9月,青藏高原北部阿里地区日土县东汝乡阿汝错湖区冰川群的53号和50号冰川分别暴发了“极为罕见”的冰崩,这也是青藏高原地区首次记录到的冰崩巨灾。

“看起来冰崩对我们的日常生活影响不大,可实际上,当它们直接崩入冰湖导致湖水溢坝或冰湖溃决,溢出水或溃决水强烈冲蚀沟床和岸坡,导致泥石流暴发,由于水源不足,泥石流在运动途中或出山口后发生堆积,从而形成一整条灾害链。这对百姓生活、生产,以及生命安全是有严重威胁的。”因此,沈永平团队在此次考察活动结束之后,初步形成了一份《气候变化下中国冰川面临失稳危险导致冰川灾害风险增加》的科学报告。

应对冰川灾害的研究和预警

绿色和平气候与能源项目主任刘君言在接受《中国科学报》采访时表示,这次“中国冰川与气候变化影响项目”不仅仅关注气候变化影响下中国冰川的变化,更进一步关注中国冰川变化对下游流域生态系统和社会经济的深刻影响。

“与雪、冰和冰川有关的灾害, 通常不太引人注目,甚至被忽视,但是冰雪灾害地区累计的损失代价却相当大。”沈永平坦言,这些地区主要是少数民族聚居地区,生态环境本就脆弱,经济发展落后,对气候变化适应能力也比较弱。而随着山区资源开发利用,公路、水电站的建设和旅游事业的发展,都需要一个稳定的自然环境。

沈永平在《气候变化下中国冰川面临失稳危险导致冰川灾害风险增加》的报告里,也对防灾减灾给出了一些建议。

例如,评估气候变化对冰雪洪水的频率和强度的影响。加强冰川消融观测及冰湖水位的监测,建立预警系统,进行冰川消融和冰湖溃决洪水预报,为下游的防洪安全和水库安全提供科技支持;有计划地在主要冰雪补给为主河流上游建山区水库,存储加速消失的冰川融化的水,通过水库向山区迁移来掌握主动权,提高对径流的调蓄能力,提高对重要河流的水供应控制能力。并且,加强洪水监测、预报、预警、调度系统的建设。

在今后30~50年,西部山地的冰川洪水和冰川泥石流灾害将随着冰川融水径流的增加而增多,因此,要加强对冰雪灾害的监测与研究,尤其是在一些重大工程区和开发区。

根据冰雪灾害发生机理,建立冰雪灾害对重大工程的预警系统与响应体系。建议编制我国冰川变化下的冰灾害潜在分布图,定期提出监测和评估报告,为重大工程的防护提供数据支持与理论指导,为中国西部冰雪灾害应急预案、防灾与减灾等提供决策依据和建议。

在以上这些过程中,沈永平认为,科学研究机构和决策部门尤其保持密切的沟通,将监测和科研信息、数据及时传递出去。

祁连山老虎沟12号冰川对比图 沈永平供图

《中国科学报》 (2018-12-14 第1版 要闻)
 
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