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夏日语“冰”
  新华网 ( 2018-08-28 07:31:33 ) 来源: 《环球》杂志
 

    康世昌说,大气中温室气体的监测仅仅开始于几十年前,目前只有冰芯能告诉我们古代大气里温室气体的含量。在过去接近80万年的冰芯记录里,温室气体含量处于波动状态,气温较暖时,温室气体含量较高;气温较冷时,温室气体含量比较低。

《环球》杂志记者/胡艳芬

  夏虫不可以语冰,但在这个夏天,北半球的人、北极的动物,都被卷入了这场关于“冰”的全球热聊中——人们猜测着,如果北极熊也会交谈,它们或许正在聊着怎么降温和保住冰块。

  气象学家们纷纷表示,全球变暖加剧了极地冰盖和海冰融化,而海冰融化在过去几年内使部分国家和地区的极端天气更频繁地出现。除了南北两极的冰盖外,中纬度地区的冰川也是感知气候变化的敏感“神经”,同时冰川的消融又反过来对全球海平面和水资源产生重要影响。这个夏天,珠穆朗玛峰的冰川还好吗?

储藏在冰芯里的气候史

  正是因为意识到珠穆朗玛峰的冰川正在大面积消融,在过去20多年中,康世昌和他的同伴们多次攀上海拔6500米的珠峰东绒布冰川,以获取冰芯,寻找储藏在其中的关于气候变化的信息。

  康世昌是中国科学院西北生态环境资源研究院研究员、冰冻圈科学国家重点实验室主任,对他来说,冰芯是最珍贵的气候变化研究资料。为了它们,甚至甘冒生命危险——康世昌曾在科考途中掉入冰裂隙,所幸最后得以脱险。除了类似极端的科考经历,更多的时候,他和队员们需要在零下十几甚至零下三四十摄氏度的低温中在珠峰上攀登数周,然后在海拔6000多米的冰川上,手提肩扛各种设备步行几公里。尤其是进入新千年以后,全球变暖的新形势使冰冻圈的研究者们获取和研究冰芯的心情越来越迫切,最近在2013年,康世昌的科考队钻取了一根长达142米的冰芯。

  冰芯为何如此重要?它是取自冰川从表面到底部的芯,就像树木的年轮,通过冰芯的记录,研究者们可以破解周围区域的气候和环境变化。冰芯不仅记录着过去气候环境自然变化的信息,而且记录着过去人类活动对于气候环境的影响,因而在全球气候变化研究中具有重要的地位。

  人们对南北极的冰芯研究开展得比较早,但气候环境变化不仅具有全球性,也具有区域性,如果没有中纬度地区的冰芯研究数据作为桥梁和过渡,便很难将两极地区的冰芯研究在全球尺度上联系统合起来,这使得青藏高原的冰芯研究工作显得尤为重要。

  “我主要研究青藏高原冰芯,放眼全球,冰芯对古气候的记录可以追溯到过去78万年。和树木年轮、湖泊沉积、深海沉积、石笋等等一样,冰芯也可以作为古气候记录的代用指标,而且冰芯的一个独特优势是,能在冰里保存气泡,这些气泡里包含着非常古老的空气,用来分析其中的温室气体含量。现在我们认为是温室气体导致了最近上百年以来的急剧升温。”康世昌告诉《环球》杂志记者。

古今温室气体揭示气候变化

  就在高温炙烤北半球的7月底,康世昌在兰州承办了一次重要会议——政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》第三次主要作者讨论会。这次讨论会召集了35个国家的100多位科学家。康世昌是该报告第二章“高山地区”的领衔作者。

  据悉,IPCC是评估与气候变化有关的科学的联合国机构,每6~7年发布一次综合性科学评估报告,目前正处在IPCC第六次评估周期内,综合评估报告编制工作预计将在2022年完成。

  根据2013年9月发布的IPCC第五次评估报告,地球变暖趋势仍未改变,而且发生了史无前例的变化。最近的3个10年要比1850年以来所有的10年都暖,21世纪的第一个10年是1850年以来最暖的10年。另外,20世纪中期以来,人类对气候的影响越发明显。

  “科学家通过对冰芯内的温室气体的研究,为IPCC的结论提供了有力的证据。”康世昌说,实际观测大气中的温室气体仅仅是几十年前的事,目前只有冰芯能告诉我们古代大气里温室气体的含量。在过去接近80万年的冰芯记录里,温室气体含量处于波动状态,气温较暖时,温室气体含量较高;气温较冷时,温室气体含量比较低。

  “在过去的80万年中,工业化前大气二氧化碳的含量一直低于280ppm,但2016年全球平均二氧化碳浓度已经上升至403.3ppm。从冰芯记录中可以看出,过去150年中大气二氧化碳浓度的变化从未如此迅速过。”康世昌告诉《环球》杂志记者。

  冰芯究竟是如何记录气候变化的?康世昌说:“冰芯里有各种各样的指标,比如稳定氢氧同位素比率,基本上气温高的时候该比率较高,气温低的时候它则低。我们可以根据比率的高低来重建气温的变化。”

  “古里雅冰芯是从青藏高原上钻取的最长的冰芯,也是目前从极地以外的山地冰川所钻取的最长的冰芯,长达308.6米。古里雅冰芯恢复了末次间冰期以来的变化,告诉我们很多气候变化的细节。根据众多冰芯的数据可以看出,在过去2000年的变化里,最近100年的升温是最剧烈的。IPCC的评估报告正是根据不同的研究者公开发表的成果来作为评估参考,得出最后的结论。”

黑碳加速冰川消融

  冰芯中的污染物,是康世昌研究的另一个主要内容。“比如冰芯里的黑碳。由于强烈的吸光性,黑碳是仅次于二氧化碳的最重要的大气升温因子。同时,黑碳沉降到冰冻圈表面(如冰川、积雪、海冰等),可以降低雪冰表面反照率,进而导致雪冰的加速消融。由此,黑碳的研究已成为全球气候变化的一个热点问题。”康世昌说。

  喜马拉雅山脉和青藏高原被称为世界的“第三极”,是中低纬度冰川分布最为集中的区域,是亚洲大江大河的发源地,也是全球气候变化最敏感的地区之一。

  康世昌告诉《环球》杂志记者,由于毗邻东亚和南亚两个最大的黑碳排放源地,青藏高原的大气和冰川受到了上述两个地区排放黑碳的影响。黑碳引起的大气升温和冰川加速消融,将影响到亚洲区域的水资源,可能引发一系列严重的环境和社会问题。

  “我们从珠峰的情况就能看到,1960年代以来,黑碳的含量是持续升高的。”康世昌说,在喜马拉雅山脉南坡,黑碳聚集在2~5公里的高空中,加热大气,产生增温效应。目前珠峰地区的黑碳含量与北极地区相当,但比法国阿尔卑斯山区则低一些。

  “珠峰地区无显著的工业活动,当地居民多以农牧业为生,且以第三产业为主导的产业结构决定了极低的能源消耗。故此,珠峰地区人类活动向大气中排放的污染物很少。”康世昌表示,不过珠峰大气环境仍存隐忧,珠峰地区在春季受南亚排放污染物的跨境传输影响。每年冬春季节,南亚工业生产排放的黑碳等污染物,在喜马拉雅山脉以南形成大气棕色云,在西南风的传输下来到珠峰地区,对区域气候和环境等造成一定的影响。

  如果说减少温室气体排放是减缓全球变暖的一个全球共识,那么较少黑碳排放则是改善区域大气环境尤其是减缓冰川消融的重要途径。

  “基于二氧化碳的特点,它能实现全球的均匀混合,通俗而言,就是局地所排放的二氧化碳会对全球产生影响,这就要求世界各国努力减少碳排放;而黑碳、棕碳、气溶胶、甲胺、臭氧等的寿命较短,大概只有一两周,不一定能在全球大气中均匀混合。比如黑碳在有些区域的浓度比在另一些区域要高出一到两个数量级,这就需要我们强调区域上的大力减排。”康世昌表示。

  “过去我国是燃煤大国,但燃煤会释放大量黑碳以及其他各类气溶胶,现在我们正在大力减少燃煤,替代以清洁能源。目前中国的太阳能发电和风力发电做得非常好。但与此同时,作为黑碳排放大户,南亚一些国家还处于‘政府倡导减排’阶段,没有中国力度大。这些邻国所排放的污染物正通过大气环流飘向青藏高原,带来了难以避免的区域影响。”康世昌说。

来源:2018年8月22日出版的《环球》杂志 第17期

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