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探秘冰冻圈科学 ——走进冰冻圈科学国家重点实验室

2017-01-19 09:09 作者: 张文静 岳晓 来源:半月谈网 编辑:郑雪婧
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实验室科研人员在天山1号冰川进行考察

在人迹罕至、遥远偏僻的西北高山地带,有这样一批科学家,他们冒着与“死神”打交道的生命危险,忍受着呼吸困难、剧烈头痛的身体不适,在零下三四十摄氏度的冰川上,几十年如一日,一步一个脚印,探索着冰冻圈的奥秘。他们,就是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研究人员。

冰冻圈研究领域的领头羊

中国科学院院士秦大河介绍,中国冰川学建立初始,以冰川研究为先导,随着气候变化、环境演变、经济发展和科技进步,上世纪末已从单一的冰川研究,发展到冰冻圈的研究。本世纪初,中国科学家首先提出“冰冻圈科学”概念,将自然科学和可持续发展联系到一起,促进自然科学为经济社会发展服务。

据介绍,冰冻圈科学国家重点实验室前身始建于1991年,1997年成为中国科学院重点实验室,2007年成为国家重点实验室,是国际上最早也是唯一以“冰冻圈科学”命名的研究机构,其开创元勋正是秦大河院士。

最近几十年来,在全球变暖背景下,冰冻圈研究受到前所未有的重视,成为气候系统研究中最活跃的领域之一。

冰冻圈科学国家重点实验室主任、中科院西北研究院研究员康世昌介绍,冰冻圈是指地球表层连续分布且具一定厚度的负温圈层,包括冰川(含冰盖)、积雪、冻土、河冰、湖冰,海冰、冰架、冰山和海底多年冻土,以及大气圈内的冻结状水体。

康世昌说,实验室率先在国际上建立了冰冻圈科学体系,通过理论创新和综合集成,将传统的冰冻圈单要素研究如冰川学、冻土学发展为冰冻圈科学。“冰冻圈科学体系化是实验室过去5年来的重要贡献。”

不仅如此,实验室多名研究员主笔国家第二次和第三次《气候变化国家评估报告》,并为《国家气候变化监测公报》提供冰冻圈变化基础数据。

2014年12月中旬,实验室在北京发布了《中国第二次冰川编目》。“这项研究摸清了中国冰冻圈资源家底,是实验室近年来取得的一项重要成绩。”康世昌说。

为地方政府提供科技支撑的智囊团

随着全球气候变暖,冰川加剧消融和退缩,由此造成的冰川跃动、冰湖溃决等灾害日益增多,导致冰川下游地区河道堵塞、公路损坏、桥梁冲毁,影响人们正常的生产生活,甚至威胁生命安全。

对此,实验室科研人员研究冰冻圈灾害发生与防治的规律,为政府相关部门提供预警和对策。

2015年5月,新疆克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县境内公格尔九别峰发生冰川跃动和冰崩。一夜之间,牧民的草场没有了,房子不见了,原址上多了一座小冰山。

当地派了相关专家前往,但短时间内不清楚该现象发生的缘由。实验室研究员李忠勤、副研究员王飞腾等第一时间赶往当地。李忠勤分析,公格尔九别峰应是同时发生了冰川跃动和冰崩,这样剧烈的冰川跃动很罕见。

“鉴于我们有研究基础,新疆邀请我们调查研究帕米尔高原一带存在的冰川跃动灾害。目前,已发现中巴公路周围有14条可能发生冰川跃动灾害的冰川。我们将对灾害等级进行分级,提出防治措施。”王飞腾透露,实验室科研人员正在申请相关项目,以开展中国跃动冰川分布类型的调查和灾害风险评估工作。

吉尔吉斯斯坦的麦兹巴赫湖多次发生溃决,引发洪水灾害,而洪水直接影响处于下游的我国新疆地区。但洪水发生的时间和洪峰没有规律,新疆相关部门束手无策。

实验室研究员丁永健、副研究员上官冬辉结合相关卫星数据监测该冰湖面积的变化,发现了其中的奥秘:浮冰的出现,成为该冰湖突发洪水前的重要特征。

“我们通过研究,可准确预测冰湖溃决的具体时间和来水量,在溃决的前5天做出预警。”上官冬辉说,2011年,他准确预测到麦兹巴赫湖溃决的时间,主动跟新疆防洪办等单位联系,提供了数据。当地政府提前采取了应对洪水的措施,要求正在修建的小石峡水电站暂停施工,成功避免了人员伤亡、财产损失。

康世昌表示,现在,实验室每年都对相关冰湖监测预警,希望将这一工作持续做下去,并且扩大应用范围。

此外,实验室还围绕天山冰川、积雪对气候变化影响等问题深入研究,预估了新疆不同地区冰川、积雪水资源的时空变化及其对水文、水资源的影响,为西北地区的水资源管理与高效利用、区域经济社会可持续发展战略规划提供了重要的科学依据。

优秀科研人才培养的黄埔军校

长年累月在高海拔地区工作对实验室科研人员来说,已是家常便饭。“我们在高海拔地区工作,那研究水平自然得高。”康世昌笑道。

如今,该实验室已成为我国冰冻圈科学领域高水平科研人才的培养基地。目前活跃在国内冰冻圈科学领域的许多中青年科学家,大多在实验室学习或工作过,实验室因此被誉为中国冰冻圈科学研究的黄埔军校。

这里的学生个个能力拔尖,更重要的是有一颗热爱冰冻圈科学的事业心。“在高海拔地区搞科研工作常与‘死神’打交道,能坚守下来,都是因为对冰冻圈科学研究的热爱。”康世昌毫不掩饰对冰川的感情。

王飞腾是实验室副主任。在同事眼中,他为了工作,简直在玩命。2014年1月4日,在新疆吉木乃县,王飞腾在当地政府工作人员带领下,登上木斯岛冰川取样。

在海拔5000多米的冰川上,缺氧、头痛,双腿像灌了铅一样。白天上冰川还能看到路,但等到晚上,他们遭遇严重的“风吹雪”现象,来时的路已经消失,雪像刀子一样割得脸生疼,又冷又饿。“感觉快要死了。”王飞腾对那次危险记忆犹新。

绝望中,有队员找到手机信号,求救于边防部队。边防部队派了一辆越野车前来救助。“晚上,我们七八个人挤在越野车上抱团取暖,等待次日离开。当时,有人在写遗书,有人在流泪。”王飞腾说,这是他距离死亡最近的一次,但这次经历也让他收获颇丰。通过研究采集到的雪冰化学样品,他准确测出该冰川的厚度和长度,推算出其含水量,获得第一手的基础研究资料。要知道,此前对该冰川的研究是空白。

“实验室里的每一位科研人员都和王飞腾一样,为冰冻圈科学研究默默付出。”康世昌说,面对艰苦,他们也很乐观,至少能欣赏到别人欣赏不到的风景:在白雪皑皑、一望无际的冰川上,能看到造型独特的冰塔林,各种各样的野生动物,以及非常漂亮的冰湖景色。“可以说,痛并快乐着。”(半月谈记者 张文静 岳晓)



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