作者:廖艳 王选辉 邹桥 来源:澎湃新闻 发布时间:2023/8/1 10:43:22
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珠峰冰川密码:来自海拔6530米的气候警钟

 

【编者按】

作为地球之巅,珠穆朗玛峰是感知全球气候变化的前哨。

刻画冰川形态变化,破解冰芯所携“密码”,可以重建珠峰地区千百年来气候环境变化的历史。

今年4月至5月,澎湃新闻跟随中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室的科考队,登上珠峰绒布冰川,在海拔6530米记录极限环境下的艰难科考,与气候变化对冰川的显著影响。

珠穆朗玛峰地区正在以每10年0.33摄氏度的速度不断升温。

在珠峰北坡海拔约5443米处,中国科学院西北生态环境资源研究院博士研究生汪少勇和澎湃新闻记者邹桥一起按下了快门。他们拍的这张照片,与102年前英国探险家乔治·马洛里拍摄的中绒布冰川照片,几乎是同一区域位置和角度。

不同的是,百年之后,对比两张照片中的中绒布冰川冰塔林,末端已退缩数公里。

由于珠峰地区的特殊地理位置和环境,这里成为感知全球气候变化的前哨。而破解这里的冰川冰芯“密码”,研究者就可以重建珠峰地区几百年甚至几千年以来气候环境变化的历史。

为钻取珠峰东绒布冰川透底冰芯,中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室(下称:冰冻圈科学国家重点实验室)主任康世昌领导的科考小组再次攀至海拔6530米垭口,开展了为期30天的“珠峰地区冰川变化与冰芯气候环境记录考察”工作。

澎湃新闻特派珠峰的记者随队记录此次科考全程。这次科考队不仅要在东绒布冰川垭口钻取冰芯,还要给珠峰中绒布冰川、东绒布冰川做地形扫描,测量冰川表面形态。

“我们将利用此次钻取的冰芯,重建微塑料等污染物的变化历史。”康世昌介绍,他们希望获取更多基础数据,对冰川未来如何变化,作出更准确的预估。

无风的约会

极寒、缺氧,随时可能出现的暴风雪天气,在珠峰极高海拔开展科考绝非易事。

今年5月,2023“巅峰使命”珠峰科考在西藏珠峰地区开展。康世昌团队是科考小组之一。为了完成这次艰巨的科考任务,科考队提前数月开始准备。

4月23日清晨,天微微亮,科考队员陈鹏飞一行18人从拉萨自驾出发,一路沿着318国道转入珠穆朗玛峰国家自然保护区,翻越海拔5300米的加乌拉山口,再经过108道弯,辗转十余小时来到珠峰脚下。

珠峰地区位于我国和尼泊尔边界,是全球中低纬度地区冰川分布最集中的区域之一。根据我国第二次冰川编目和尼泊尔冰川编目显示,珠峰地区南、北坡有2438条冰川,总面积3271.4平方公里。其中,我国境内珠峰自然保护区分布有1476条冰川,面积为2030.5平方公里。

为提前适应极高海拔地区,科考队驻扎在海拔5200米的珠峰大本营。营地正前方,是高耸入云、金字塔般的珠穆朗玛峰。这里的天气变化莫测,昼夜温差大,时而狂风不停,时而小雪纷纷。

据康世昌介绍,今年,他们将利用高分辨率的先进技术给珠峰中绒布冰川、东绒布冰川做扫描,测量冰川表面形态,通过与2022年的同类型数据及遥感资料进行对比,刻画冰川变化。

沿着冰川侧碛的小道,攀爬到东绒布冰川、中绒布冰川不同海拔处,采用摄影法、无人机摄影测量法等方法,进行冰川观测。这是科考队每天都要开展的工作。

高坛光是兰州大学资源环境学院副教授,他这次携带了三架无人机,为冰川航拍观测。去年,他们使用无人机获取了大量珍贵的中绒布冰川和东绒布冰川观测数据,生成了国内第一个珠峰绒布冰川3D模型。

无人机在珠峰地区附近作业常面临两大难题。一是清晨周边温度零下十几度,机器难以启动;二是午后温度高时,附近的峡谷又常常起大风。连续几天,因风太大,高坛光的无人机都无法起飞。

几次失败之后,他笑称:“我在等一场无风的约会。”

4月28日天不亮,高坛光又背上无人机,带着学生前往扫描点。等到太阳一出来,风也比较小时,他立刻启动无人机,终于成功起飞。

不过,当天获取的数据并不能即刻得出结论,还有待校准和处理才可以获得新的冰川观测数据。

退缩的冰塔林

寻找英国探险家乔治·马洛里在1921年拍摄中绒布冰川的位置,拍摄一张同角度照片,是这次高坛光需要完成的另一项任务。

绒布冰川是珠峰地区面积最大的冰川,分为西绒布冰川、中绒布冰川和东绒布冰川。

乔治·马洛里102年前拍下的这张照片,是珠峰地区北坡现存最早的冰川照片。当时,他的队友Henry Morshead和Oliver Wheeler还共同绘制了珠峰地区第一张冰川分布图,现藏于英国皇家地理学会档案馆。

但要想找到乔治·马洛里拍照的位置并不容易。本世纪以来,珠峰地区的冰川不断退缩、减薄,导致冰川两侧的冰碛陇变得沟壑纵横,愈发陡峭。

高坛光和澎湃新闻记者邹桥曾尝试过三次,均以失败告终。

正当他们失望之时,好消息在5月13日传来。这天,高坛光的师弟、中国科学院西北生态环境资源研究院博士研究生汪少勇在前往中绒布冰川作地形扫描时,和澎湃新闻记者邹桥意外地发现了百年前乔治·马洛里拍照的区域。

“嚓、嚓、嚓。”二人攀爬到合适的位置,激动地按下了快门。

这个消息让冰冻圈科学的许多研究者们都沸腾了,冰川学家秦大河院士在学术群里连竖了十几个大拇指。

“乔治·马洛里拍摄的照片,让我们测量冰川变化向前推移了102年,这是一段很珍贵的历史数据。”高坛光说,科学家们总是会想尽可能更多地获取冰川随时间变化的数据,来研究冰川和气候过程。

中绒布冰川的消融状况通过跨越百年的两张照片对比“肉眼可见”。

高坛光连夜对现有摄影照片和地图进行推算,他发现1921年中绒布冰川的冰塔林,绵延至目前末端冰塔林以下约4公里,如今位于冰川末端的冰川湖在百年前根本不存在。

第七次来珠峰地区科考的陈鹏飞对此也有直观感受。最明显的是,在海拔5800米的东绒布冰川,冰塔林变得非常稀疏、矮小。

在喜马拉雅山一些大型冰川上发育着高达数十米的冰塔林地貌,它们的发育可分为雏形冰塔、连座冰塔、孤立冰塔和衰亡四个阶段。

在阳光照射下,冰塔林呈现湖蓝色,冰冷壮美令人震撼。

现有数据显示,东绒布冰川海拔5700米至6300米分布着广泛的冰塔林,但在海拔5700米处的冰塔林趋于消亡。

冰塔林退缩是冰川强烈消融的表现之一。康世昌多次参与珠峰科学考察时发现,在东绒布冰川海拔6300米以上,增加了一些新的冰裂隙,而且宽度在扩大。

这意味着气候变化对珠峰地区产生了显著影响。康世昌介绍,在全球气候变暖的情况下,1970年—2010年间,珠峰地区我国境内的冰川面积减小了约28.4%。近50年来,全球统计范围内的冰川面积退缩率达到11.3%。

变暖的珠峰地区

冰塔林持续退缩与全球不断升温有着密切关联。

珠峰地区对气候变化的感知特别灵敏,这里具有独特的环流和天气气候特征,对我国天气气候过程,甚至对整个亚洲及北半球的大气环流都会产生显著影响。

自新中国成立以来,我国科学家对珠峰地区开展了科学考察研究,1959年至1960年,中国对珠峰地区首次科学考察以来,对东绒布冰川进行了冰川地貌、冰川气象、冰川水文、冰芯气候等考察工作。此后珠峰地区的科考工作有所中断。

中国科学院西北生态环境资源研究院于1993年开始对东绒布冰川进行连续考察。

全球气候变暖是珠峰自然保护区境内的冰川大幅度退缩的主要原因。康世昌说,2020年,他曾对珠峰气候环境变化做过一次评估。结果显示,20世纪以来,青藏高原气候快速变暖,珠峰地区升温幅度更为明显,在近50年来,珠峰地区平均升温率约为每10年0.33摄氏度,冬季升温率可达每10年0.39摄氏度。

联合国政府间气候变化专门委员会第六次IPCC报告显示,全球气温持续上升,现在已经比工业化前水平高出了1.1摄氏度。世界气象组织(WMO)最新发布的《2022年的全球气候状况报告》(简称:《2022气候报告》)指出,2022年的全球平均温度比1850-1900年的平均值高出了1.15 [1.02至1.28]摄氏度,2015-2022年是有记录以来最暖的八年。

变暖主要体现在冰冻圈冰量持续损失状态、格陵兰和南极冰盖消融冰川退缩、极端事件频率的增加等方面。IPCC的数据显示,在1993-2019年期间,全球冰川损失了超过6000Gt的冰量。

康世昌提到了一些担忧。喜马拉雅中部地区大概分布了几千个冰湖,珠峰地区又是喜马拉雅冰湖分布最集中的地区之一。相关遥感数据显示,2013年珠峰自然保护区共有冰湖1085个,总面积114.43平方公里冰川加速消融,导致具有潜在危险性的冰湖形成和增多,其中溃决危险性等级“高”的潜在危险性冰湖,占冰湖总数的3%(总冰湖面积的 24%)。

“我们需要加强监测,并同步进行溃决风险评价。”康世昌说。

也正因此,持续不间断地对珠峰地区冰川进行监测变得尤为重要,所获得数据的价值对于全球气候变化研究也非常关键。

变薄的冰川

气温升高后冰川消融成水凝聚成湖,最直观的数据就是它变薄了。

在这次科考工作中,除了无人机航拍观测外,汪少勇、薛雨昂还运用3D激光扫描仪、冰水情一体化雷达,沿着去年科考的路线在不同位置,对东绒布冰川和中绒布冰川进行地形扫描并测厚。

4月27日,汪少勇、薛雨昂和其他四名科考队员一早从珠峰大本营出发,前往中绒布冰川。

地形扫描开展得一点都不顺利。在海拔5500米处测量时,天空开始飘起大雪,越下越大,浓雾渐渐迷眼,脚下是厚厚的积雪,还可能掩埋着大家无法察觉的冰裂缝,危险随时可能降临。

在这样的极端天气下,扫描工作无法进行,他们准备返回营地。下撤时,科考队一度迷失了方向,薛雨昂出现体力不支情况。

“我们走着走着前面就是一个悬崖滑坡,发现路走错了。”汪少勇说。

眼前又是一处近80度的陡坡,前面的人在上面小心翼翼地攀爬,脚下踩落的石头哗哗地往下滚。司机师傅俞虎年看得两腿发抖,“这咋上去,人一上去就会滚下来。”

天色渐暗,狂风不停,气温越来越冷,再找不到下山的路,一旦天黑后气温骤降就会非常凶险。

紧急时刻,中国科学院西北生态环境资源研究院助理研究员胡召富找到了路,一行人终于在晚上十点多安全返回营地。

“这些路之前走过,有些记忆。”第四次来到珠峰地区科考的胡召富说,野外迷路比较常见,他对此有心理准备,再借助玛尼堆可以判断路的方向。

他们继续逐冰而上。这次,汪少勇、薛雨昂还携带了我国最新自主研发的冰水情一体化雷达,对珠峰东绒布冰川的冰川厚度进行全面探测,得到了东绒布冰川海拔6300米至6500米海拔范围内的冰川厚度数据。

“十四年前,有科考队对东绒布冰川进行了测厚,数据显示东绒布冰川在海拔6300米处的最大厚度达到320米。”汪少勇说,这一数据地更新,可以了解这十几年东绒布冰川厚度的变化。

2012年发表的一项研究数据载明,根据野外实测探地雷达测厚数据,在1974年至2009年间,沿东绒布冰川主流线冰川厚度平均减薄约30米。

而经初步处理这次测量的数据发现,东绒布冰川的最大厚度约为300米,较14年前又变薄了近20米。

寻找气候“密码”

珠峰地区被认为是全球气候变化的前哨,那分布在这里的冰川则是气候变化的指示器。

在这个指示器中,对于冰芯的研究尤为重要。冰芯是研究青藏高原气候环境变化的“密码”,它包含了各种物理和化学参数,可以反映历史时期气候和环境如何变化。

自1997年起,康世昌他们开始在珠峰东绒布冰川钻取冰芯,到目前为止共获取了十余支透底冰芯,为研究青藏高原环境变化历史提供了珍贵的数据资料。

四月的最后一天,伴着牦牛队脆耳的叮铃声,澎湃新闻特派三名记者随科考队逐冰而上。

大家从珠峰大本营出发,设备和仪器由牦牛队协助驮运,前往海拔6000米之上。

随着海拔不断地抬升,湖蓝色的冰塔林渐渐映入眼帘,清澈见底的冰碛湖卧于山谷。

天空时而飘着小雪,忽而大雪,寒风夹着雪粒,扑打在脸上,宛如针刺。

在海拔5800米营地过渡一晚后,大家又历时8小时,抵达东绒布冰川海拔6350米营地。

在这个高度,氧气稀薄,夜晚气温低至零下20多度,伴着较为强烈的高反头疼难以入睡;白天睁开眼,望着白雪皑皑的巍峨珠峰,眼前恍惚一片。

科考队接下来的任务更艰巨。他们将攀至东绒布冰川海拔6530米垭口开展此次关键科考任务——钻冰芯,以重建微塑料等污染物变化的历史。

然而连续多日的大雪将前往垭口钻取点的路全部覆盖,陈鹏飞领着队员拿着冰镐开路修整。行走在冰天雪地,每走一步都会耗费极大体力,还会感觉头疼、恶心,甚至关节疼痛、嘴唇干裂溃烂。

“冰塔林的变化特别大,我们去年走的路,已经完全认不出来了。”陈鹏飞一行用了3个多小时,终于把通往钻取点的路打通了。大家再走这条路,不到半小时便可到达冰塔林对面。

澎湃新闻记者邹桥跟着科考队员攀爬至6500米垭口。当日冰川上风力大,两侧山脊还发生了小规模雪崩,奔腾而下形成了暴风雪,科考队员们一下就被一片亮白的飞雪团雾吞没。

大多数时间,他们背对着风向驻足,待风雪减弱再前进。“我一度体力不支,背着重物的科考队员老卢就用头顶着我的背,推着我向前。”邹桥说。

在冰天雪地里,在珠峰山巅之下,大家艰难地搭起一顶军绿色的帐篷,刚搭了几根支架,大风一吹就倒了,只好从头再来,花了三个多小时才把帐篷搭建起来。之后几天,科考队员在这里钻取冰芯。

为避免帐篷内温度太高造成卡钻,钻取冰芯的工作只能在夜间进行。负责操作冰钻机的刘亚军是一名青年学徒,这是他第二次真正实操钻取冰芯。

夜里的温度低至零下二十多度,每个人嘴里呼出白气。刘亚军操控着钻机的角度和深度,将钻机从冰面往下钻,老卢和科考队员老焦负责抱换钻筒、取冰样。

一般来说,单次钻筒可钻取50~60厘米长度的冰芯。他们坐在帐篷里,犹如坐在牛皮大鼓里,风使劲拍打着帐篷,发出巨响。在克服极寒、缺氧的情况下,开钻的第一个晚上,他们成功钻取了50米长度的冰芯,每一段呈白色圆柱状。

但过程并不顺利。钻取冰芯的第二个晚上,发电机就出现了故障无法使用,后来大风将帐篷吹了个稀烂......接二连三的状况,队员情绪也比较低落。陈鹏飞说,在山上时间待得越长,队员的体力也在下降,有的队员也出现了撞伤、冻伤情况。

新的发电机和帐篷需要牦牛从珠峰大本营驮上来。在休整等待的日子,陈鹏飞每天都会默默祈祷:大风天赶紧过去,明天别刮了。

终于在5月13日,科考队成功钻取了第一支从冰雪面一直钻到岩石层的透底冰芯,长度为118.7米。

大家这才如释重负。五天后,他们又钻取了第二支透底冰芯(115.3米),之后又钻取了一支浅冰芯(20.40米)。这批冰芯会被送到兰州的冰芯库,后续展开样品测试和数据分析等工作。

康世昌在珠峰大本营查看冰芯样品时,兴奋地向队员介绍,第一支透底冰芯的最底部颜色呈暗色,含有泥质成分,上部的冰芯则晶莹剔透。“冰芯将为了解珠峰地区气候变化历史提供丰富的信息。”

减缓消融迫在眉睫

自1997年起,康世昌开始参加珠峰地区科学考察,他曾亲自找到珠峰北坡冰川退缩的又一证据。

记得是在2005年,中国科学院组织了第四次珠穆朗玛峰综合科学考察,康世昌作为本次科考队队长,带领队员在海拔6500米至7200米区域采集冰雪样品。

在考察期间,他们初步确定了绒布冰川的末端,比40年前科考找的位置向上退缩了2公里。同时观察到东绒布冰川消融区上限移至海拔6400米,相比2002年上升了50米。

今年已经是康世昌第十二次来到珠峰地区科考,“我现在可以肉眼直观感受冰川的变化。”康世昌站在冰湖前,指着前方冰川运动形成的冰碛垄说。

本世纪以来,珠峰地区的冰川在不断地退缩,冰湖持续扩张。

更为直观的数据表明,我国研究者在1959年至1960 年对珠穆朗玛峰地区考察时已经认为,绒布冰川处于退缩状态;1997年考察发现,东绒布冰川比1966年后退1000米,平均每年25米;2000年至2021年间,珠峰北坡绒布河流域冰川面积减小了约6.5%。“主要的变化是冰川减薄,特别是在珠峰北坡区域,冰川减薄的厚度每年接近0.3米水当量。”康世昌说。

如今,在气候变化的背景下,全球冰川全面退缩的趋势已不可避免。

在2018年到2019年间,康世昌参加了中国第三十五次南极科考队,在南极海拔最高处冰穹A观测南极冰盖变化情况,他们团队已经观测到东南极冰川也呈现加速消融的状态。“南极地区的地理位置非常偏远,但是也受到了气候变暖的影响。”

有关数据表明,全球(不包括南极与格陵兰冰盖)共发育山地冰川215547条,总面积达705739平方公里。近50年间全球冰川经历了强烈退缩,16个主要冰川区面积退缩率达11.3%;1960年以来的冰川面积年均退缩率为0.35%;2021年10月至2022年10月期间,有长期观测数据的基准冰川经历了平均厚度超过?1.3米的变化。这一损失比过去十年的平均水平大得多。自1970年以来,累计厚度损失几乎达到了30米。

而我国自上世纪50年代中后期以来,西部冰川呈萎缩态势,面积缩小了18%左右。过去五六年,国内的冰川已经消失了8310条。

康世昌说,冰川和冰盖存储了全球70%的淡水资源,冰川融水是全球重要的水资源。目前,我国青藏高原地区、干旱地区冰川加速消融,导致固体水库总水量的锐减,将会对未来水资源的利用带来威胁。

在全球范围之内,高山地区冰川退缩、消融带来的水文影响也引起了关注。IPCC发布的报告显示,冰川湖的数量和面积将继续增加,预计在新的地点或不同的季节将出现由于冰湖溃决或雨雪混合、滑坡和雪崩引起的洪水。

保护冰川、减缓消融的行动已迫在眉睫。

今年3月22日,联合国秘书长古特雷斯在联合国2023年水事会议期间表示,冰川对地球上的所有生命都至关重要,除非全球变暖导致冰川融化致使海平面上升的趋势得以逆转,否则“后果将是灾难性的”,他呼吁采取更多的行动来敲响警钟。

近几年来,为了减缓冰川消融的速度,国内外的科学家们在尝试对冰川消融进行人工干预。

例如,2017年,在瑞士Diavolezzafirn冰川,研究者分两次将2.5米深的人造雪覆盖在200平方米的冰层上进行实验;2018年,我国科考队员在达古冰川开展“盖被子”实验;2023年,有研究者在我国祁连山地区小型冰川上实施人工增雪实验等。

“冰川消融不能阻止,只能减缓。”康世昌常对学生们说,节能减排是应对全球气候变暖、减缓冰川消融的关键。

随着全球气候变暖加剧,本世纪末,全国多数小型冰川可能会消失,藏于喜马拉雅山地区的一些上百万年的冰川,在未来几十年里也可能陆续消失。

康世昌直言,当前他们开展科考工作希望在珠峰地区获取更多的基础数据,对冰川未来如何变化,作出更准确的预估。

 
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