作者:刘诗平 李鹏翔 李劲峰 陈杰 来源: 中国科学报 发布时间:2023/8/18 8:48:29
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冰川·河湖·湿地
——江源科考探究全球气候变暖背景下长江源区生态环境之变

 

■新华社记者

莽莽江源,奥秘无穷。

2023年江源综合科学考察队近期深入青藏高原腹地,在平均海拔超过4500米的长江源区开展科考。23名队员在跨越约4000公里的科考行程中,采集不同样品,开展各种观测,解读江源奥秘。

长江源区是气候变化的敏感响应区和生态环境脆弱区。全球气候变暖将对江源生态环境产生哪些影响?此次科考聚焦冰川、河湖和湿地,对长江源区水环境、水生态等进行“体检”,摸清江源生态本底,找寻江源变化规律,为长江大保护提供更多科学支撑。

冰川考察:

解析全球变暖背景下的江源冰川变化

从海拔超过4700米的格拉丹东雪山脚下,科考队员董士琦、范越和队友们一起背着30多公斤的雷达设备,向主峰冰川进发。他们依靠冰爪和绳索辅助,登上海拔超过5400米的冰川后,铺设测量线,每半米记录一次雷达信号,依据雷达数据探测冰川厚度。

2023年江源综合科考由水利部长江水利委员会长江科学院牵头组织,联合多家单位对长江源区水资源、水生态环境开展考察。从2012年开始每年一次的江源综合科考,是开展次数最多、覆盖面最广的长江源区科研活动之一。

有“固态水库”之称的冰川,是全球重要的淡水储备资源,也是气候变化的敏感指示器。

“这是我们第二次登上格拉丹东雪山主峰冰川,在去年测量的区域开展了4条测量线的雷达探测。”董士琦说,去年测量区域冰川平均厚度约12米,此次探测结果可用来比较冰川的厚薄变化,为计算冰储量积累数据。

长江科学院总工程师徐平介绍,今年用雷达探测格拉丹东雪山主峰冰川和长江源区的另一条冰川冬克玛底冰川,掌握探测位置的冰川厚度,结合前期积累数据,将更精准地测算探测区域内冰储量,研究气候变化对冰川的影响。

研究显示,全球山地冰川整体处于退缩状态。近半个世纪以来,我国有近6000条小冰川消失,大多数冰川在萎缩。长江源区冰川普遍处于末端退缩、面积减少和厚度变薄状态。

近年来,长江科学院和中国科学院西北生态环境资源研究院联合对冬克玛底冰川展开“空-天-地”立体观测。据介绍,冬克玛底冰川近年来持续消融,2009年退缩分解为大、小冬克玛底两条冰川,目前冰川前沿冰舌仍在退缩。

专家指出,全球气候变暖是长江源区冰川退缩的主要原因。监测显示,长江源区近20年来升温速率明显加快,过去10多年来的年平均气温比此前40多年的平均气温升高了1.4摄氏度。

“受全球升温影响,冰川消融退缩加剧,易引发季节性洪水、冰崩等灾害。同时,当冰川消融达到拐点,对江河径流补给的功能减弱乃至丧失,也会诱发一系列生态问题。”科考队员、长江科学院水资源研究所副总工程师洪晓峰说,对冰川变化的观测和研究需要进一步加强。

目前,长江源区冰川观测等科考项目人工观测与自动监测相结合,参与自动监测的科研单位逐渐增多,监测内容日益丰富,将为长江源区生态变化研究和保护管理提供更多基础数据及科学对策。

河湖观测:

揭示水生态环境与江河径流变化

今年科考中,来自长江科学院水环境研究所的科考队员刘晗,先后采集到裸腹叶须鱼、小头裸裂尻鱼等江源鱼种样本。近年来,他和同事多次在长江南源当曲发现斯氏高原鳅,被证实为长江南源的“第六种鱼类”,使南源已知鱼的种类由5种增至6种。

长江科学院长江源关键鱼类栖息地研究创新团队负责人李伟介绍,长江南源平均海拔超过4500米,高寒缺氧,监测到新的土著鱼类说明长江源水生态系统持续向好,鱼类多样性仍有可能增加。

鱼类是长江源生态中的指示性物种,鱼类完整性指数较高,显示长江源水生态系统比较健康。青海省生态部门数据显示,长江干流青海境内水质多年保持在Ⅰ类至Ⅱ类的优良状况。

水质保持优良,长江源区河流的径流也在明显增加。

来自长江科学院河流研究所的科考队员徐志成和杨绪海,每到一个采样点就采集河道床沙和悬沙样品,测量河宽、水深、比降、流速,对比此前科考观测数据,分析长江源区河道水沙输移特性和河床演变情况。

位于青海省称多县歇武镇的直门达水文站,扼守着长江源头干流通天河出口,测报长江流域面积约13.77万平方公里,水文数据被视为长江源区整体水文情况的代表。

来自直门达水文站的科考队员云金召介绍,监测数据显示,长江上游干流通天河在直门达河段过去近10年的年平均径流量为167亿立方米、年输沙量为1200万吨,分别比1967年至2000年的多年平均值高出24.6%、20%,这意味着长江源区河流整体径流量和含沙量呈现明显增加态势。

长江科学院河流研究所副所长周银军表示,近年来,受气候变暖驱动径流量和输沙量显著增加的影响,长江源区辫状河流的横向扩张持续增强,水流路径更加自由散乱,局部河岸冲刷后退、河道过流面积有所加大。

受全球气候变暖影响,长江源区湖泊面积也在增加。以雀莫错为例,这个距格拉丹东雪山前沿约26公里的湖泊,2000年时面积不足80平方公里,目前总面积已达100平方公里左右,面积年均增长接近1%。

专家指出,河流径流量和湖泊面积增加,水质保持优良,有利于提升长江源区水生态的调蓄能力,更好地保护生物多样性,但同时存在一些隐患,需要持续关注和深入研究。

周银军表示,辫状河流的强烈冲刷,加上湖泊面积扩大,将给河湖附近公路、桥梁、输油和通信管线等基础设施安全造成一定威胁,需要在长江源区基础设施建设和运维中采取措施积极应对。

湿地研究:

提升高原高寒湿地科学认知

平均海拔4600米左右的当曲查旦湿地,是长江源区面积最大的湿地。

在查旦湿地,来自长江科学院空间信息技术应用研究所的科考队员张双印和队友合作,用绳子圈出一个1平方米的正方形草地样方,采集样方内的植被样品;将圆柱形环刀钉入地下,采集土壤样品。这些植被、土壤样品将被送回实验室,统一分析碳含量。

“我们在查旦湿地采集了100多份样品,覆盖‘水-土-植被-底泥’四类碳储存载体。”张双印说,后续将结合遥感影像和原位监测,建立科学模型得出查旦湿地碳储量估算结果,为摸清长江源碳储“家底”探路。

高原湿地是多种珍稀动物栖息地和植物生长区,具有生态蓄水、水源补给、气候调节、固碳增汇等生态功能,对维护青藏高原生态平衡、净化江源水质有重要作用。

刘晗表示,以湿地为主要形态的当曲流域,是长江源区生物多样性最丰富的区域。从近年来他在长江源区监测到的浮游生物密度、生物量、多样性指数以及采集鱼类的丰度来看,当曲都是最高的。

“分析气候变化条件下湿地生态功能响应,可以更好地提升对高海拔高寒湿地的科学认知。”徐平说,加强湿地监测和科学研究,对长江源区湿地生态系统保护,以及湿地资源管理与合理利用有重要参考价值。

全球气候变暖同样给长江源区湿地带来一系列影响。科考途中,经常能看到高寒湿地中出现高低起伏、半圆状的冻胀丘,周边常有滑塌现象,不少低洼处还出现大小不一的土坑、水坑。

“这是典型的冻融循环变化与冻土消融带来的局地微地貌改变。”来自长江科学院的科考队员任斐鹏说,气温升高导致长江源区冻土活跃层深度和范围发生明显变化,不少永久冻土转变成季节性冻土,也有不少冻土发生消融,引发热融滑塌等新的土壤侵蚀现象,同时冻土消融也会直接造成湿地植被退化和水源涵养能力下降。

研究发现,近40年来长江源区沼泽湿地面积也呈现减少趋势,主要是增温背景下多年冻土退化导致土壤水分逐渐散失、蒸发增强所致。

冰川退缩、冻土消融、径流增加、湖泊扩张,长江源区发生的这些变化,已成为江源科考的长期关注焦点和研究重点。

“今年是江源科考常态化开展的第12个年头,我们围绕长江源区水土、泥沙、冰川、生态等领域,采集到了大量珍贵样品和数据。”徐平说,他们将对这些样品和数据展开分析,加强全球气候变化下的长江源区水环境、水生态变化规律研究,为长江大保护提供更多的本体数据和科技支撑。

(刘诗平 李鹏翔 李劲峰 陈杰)

《中国科学报》 (2023-08-18 第1版 要闻)
 
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