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破译冰川【科学】,冰川夜话冰川情

时间:2019-07-31 03:53来源:科学
冰川是“大自然的博物馆”,也被称为“无字天书”。近日,新华社记者随第二次青藏高原综合科考冰川与环境变化考察队,前往唐古拉山龙匣宰陇巴冰川,直击他们冰芯钻取的艰辛过

科学 1

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冰川是“大自然的博物馆”,也被称为“无字天书”。近日,新华社记者随第二次青藏高原综合科考冰川与环境变化考察队,前往唐古拉山龙匣宰陇巴冰川,直击他们冰芯钻取的艰辛过程,看冰川专家如何探寻“无字天书”的奥秘。

近日,徐柏青带着学生走在唐古拉山龙匣宰陇巴冰川旁的碎石滩上。 索朗罗布摄

徐柏青带着学生走在唐古拉山龙匣宰陇巴冰川旁的碎石滩上。新华社发

冰川是地球水体的重要组成部分,犹如蓝色星球上的冰雪宝藏。而冰芯,则是科学家们在冰川中自上而下钻取的圆柱状冰样,其中冰封了地球环境的演化历史,是冰川学领域的关键研究素材。

晚上9点多,夕阳的余晖照得唐古拉山龙匣宰陇巴冰川熠熠生辉。对面营地里,徐柏青端详着这座冰川。这几天,龙匣宰陇巴是他们科考队的研究对象。队员们在这座冰川钻取冰芯,破译其中的生态环境密码。

晚上九点多,早该落山的夕阳仍在犹疑,余晖照得唐古拉山龙匣宰陇巴冰川熠熠生辉。对面营地里,徐柏青端详着这座冰川。近几日,龙匣宰陇巴是他们科考队的研究对象。队员们在这座冰川钻取冰芯,破译其中的生态环境密码。

“冰川是‘大自然的博物馆’,甚至可被称为‘无字天书’。”中国科学院研究员徐柏青说。徐柏青是第二次青藏高原综合科考江湖源科考协调组组长,也是此次冰川与环境变化考察队队长。

中科院青藏高原研究所研究员徐柏青,是第二次青藏高原综合科考江湖源综合科考协调组组长、冰川与环境变化考察队队长。冰川科考队现在驻扎的这座唐古拉营地,海拔5150米。工作之余,徐柏青和夜宿营地的记者漫谈科考经历,分享人生感悟。

中科院青藏高原研究所研究员徐柏青,是第二次青藏高原综合科考江湖源综合科考协调组组长、冰川与环境变化考察队队长。冰川科考队现在驻扎的这座唐古拉营地,海拔5150米。工作之余,徐柏青和夜宿营地的新华社记者漫谈科考经历,分享人生感悟。

他告诉记者,在冰川中越往下,冰层形成年代越久远。反之,越靠近表层,冰层形成的年代越近。冰川按此规律积累,年复一年从不间断,并且在积累过程中不断将自然环境的变化信息冰封于内。因此,在冰川中竖直钻取一根冰芯,便如同获得了一部自然“编年史”。

高原缺氧、野兽袭击、天气极端,科考环境恶劣而艰苦

海拔7000多米处,帐篷被大风撕成一条一条……

上世纪五十年代,冰芯钻取和研究在全球取得突破。1987年,我国在敦德冰帽成功钻取第一根冰芯。目前,人类通过冰芯,可以追溯距今80万年的自然环境变迁史。

唐古拉营地的海拔比珠峰大本营略低一些。高寒缺氧、气候恶劣、条件艰苦,但这些对一个每年在野外工作两个月的冰川学家来说,早已司空见惯。“这里不算高。考察希夏邦马达索普冰川、慕士塔格冰川时,我们曾经在海拔7000多米处的冰芯钻取点扎营。”徐柏青说,“帐篷会被大风撕成一条一条的,那是常事。”

唐古拉营地的海拔比珠峰大本营略低一些。高寒缺氧,气候恶劣,条件艰苦——这些对一个每年野外工作两个月的冰川学家来说,早已司空见惯。

冰芯中包含了三种可作为“史料”的物质信息——冰本身、外来物质以及气泡中包裹的气体。其中,冰芯稳定同位素可记录温度变化,而积累量则能恢复降水变化。

有时还会遇到野兽。在唐古拉冬克马底冰川,科考队营地两次被棕熊袭击,棕熊把营地搞得一片狼藉、几成废墟。有一年,在西藏双湖县附近冰川作业时,一群狼深夜对着营地嚎叫,像是在警示科考队不要侵犯它们的领地。

“这里不算高。考察希夏邦马达索普冰川、慕士塔格冰川时,我们曾经在海拔7000多米处的冰芯钻取点扎营。”徐柏青说,“帐篷会被大风撕成一条一条的,那是常事……”

正因如此,在气候变化如此牵动人们神经的今天,冰芯研究也愈发受到全球范围的关注。

冰川上的天说变就变。遇到极端恶劣天气时,暴风雪、低温、迷路……无不威胁着考察队员的健康和生命。有人被冻伤导致双腿截肢;有人在风雪中找营地找了一宿,天亮才发现,原来整夜都在围着营地打转;还有人在考察途中掉入冰裂缝遇险。

野外作业有时还会遇到野兽。在唐古拉冬克马底冰川,科考队营地两次被棕熊袭击——棕熊把营地搞得一片狼藉,几成废墟。有一年,在双湖县附近冰川作业时,一群狼深夜对着营地嚎叫,像是在警示科考队不要侵犯它们的领地。

此外,冰芯中还包含尘埃、微生物等外来物质。徐柏青说,包括超新星爆发等天文事件,都可以在冰芯内的物质中找到根据。冰芯气泡封存了古大气,对其进行分析,可以了解大气成分的演化历史。

如今,科考的工作环境虽然艰苦,但后勤保障越来越好了。徐柏青回忆,2000年是个分水岭。此前,各种物资比较匮乏,专业装备根本谈不上,有钱也买不到。“大概是在2000年那会儿,我们有个很深的感受:突然可以吃饱饭了,在高海拔地区工作的装备也能保障了。”徐柏青说,“这也与我们国家经济发展密切相关。”

冰川上的天说变就变。遇到极端恶劣天气时,暴风雪、低温、迷路……无不威胁着考察队员的健康和生命。有人被冻伤导致双腿截肢;有人在风雪中找营地找了一宿,天亮才发现,原来整夜都围着营地打转;还有人在考察途中掉入冰裂缝遇险。

冰芯要到何处寻?考察队成员,中科院青藏高原研究所博士后朱美林说:“一般而言,钻取冰芯的位置越高、越平越好,冰层要越厚越好。”

没有研发冰芯钻探装置团队,需要多学科协同作战

如今,科考的工作环境虽然艰苦,但后勤保障越来越好了。徐柏青回忆,2000年是个分水岭。此前,各种物资比较匮乏,专业装备根本谈不上,有钱也买不到。

“地势越平、越高,冰雪融化得越慢,且其他地方吹来的雪不会在此堆积,不会影响冰川物质积累的稳定性。”朱美林说。

中国是冰川大国,地球“第三极”的主体——青藏高原就在中国。徐柏青介绍,在山地冰川研究领域,我国是领先的,有强大的研究团队。但是,当前最大的短板是我们没有自主研发的深冰芯钻探设备。

“大概是在2000年那会儿,我们有个很深的感受:突然可以吃饱饭了,在高海拔地区工作的装备也有保障了。”徐柏青说,“这也与我们国家经济发展密切相关。”

冰层越厚,则证明冰川积累时间越久,科研人员可以获得的环境信息越丰富。

徐柏青说:“目前使用的简易高山钻是我们自己设计制作的,在青藏高原进行冰芯钻探基本够用。但是,要在西昆仑地区古里雅冰川钻出300多米的冰芯,一般要借助国际合作才能完成。”

深冰芯钻探装置,需要一颗“中国心”

考察队这次原计划在龙匣宰陇巴冰川海拔5650米处钻取浅冰芯,以恢复过去100年,特别是近50年来,江湖源区气候变化及对冰川、湖泊变化的影响。但入夏以来,唐古拉冰川表层积雪消融较快,雪面下隐藏的冰裂隙、冰湖、冰河,给科考队员带来很大危险。最后,考察队不得不改为在5250米的冰川末端钻取古老冰芯。

古里雅冰川是已知的青藏高原上最厚的冰川。而世界上最古老的冰川在南极,那些已有100多万岁的冰川,厚度达3000多米。“南极是冰川研究的国际竞争舞台,深冰芯钻探技术也绝非一般的商业化技术,我们国家的技术应该争取占据领先地位。”徐柏青说。

中国是冰川大国,地球“第三极”的主体——青藏高原就在中国。徐柏青介绍,在山地冰川研究领域,我国是领先的,有强大的研究团队。但是,当前最大的短板是我们没有自主研发的深冰芯钻探设备。

徐柏青说,如果说钻取顶部冰芯,是为了从今天回头看,那么在冰川末端打钻,则是直接找冰川最“年长”的部分进行研究。

做一套复杂的钻探系统,需要化学、物理、机械等多学科团队协同作战。“必须有工程师来跟科学家合作。从上世纪五六十年代创立冰芯学科以来,没有哪一次突破不是因为技术的进步而取得的。”徐柏青说。

“我们没有研发冰芯钻探装置的专门团队。”徐柏青说,“目前使用的简易高山钻是我们自己设计制作的,在青藏高原进行冰芯钻探基本够用。但是,要在西昆仑地区古里雅冰川钻出300多米的冰芯,一般要借助国际合作才能完成。”

“在末端作业,关键在于一定要打到冰川的最底部。通过原子阱等技术对这部分冰芯进行检测,可以测定冰川的年龄。”徐柏青说,冰川最先消融的是末端最古老的部分,因此随着冰川的持续退缩,冰川会越来越“年轻”。通过逐年观测冰川的年龄变化,可以判断冰川消融速度,预测它未来的命运。

青藏高原影响北半球气候,有许多奥秘值得探究

古里雅冰川是已知的青藏高原上最厚的冰川。而世界上最古老的冰川在南极,那些已有一百多万岁的冰川,厚度达3000多米。

低温是钻探的理想环境,午夜、凌晨时分便成了钻取冰芯的最佳工作时间。徐柏青介绍,此次钻探的作业温度,至少要在零下5摄氏度以下。而在冰芯钻取的最佳月份,即四、五、十和十一月,科考队员们经常要冒着零下二三十度的严寒,于傍晚向山中进发,顶风冒雪、越岭蹚河,徒步数小时到达钻取点。而由于冰川上和周围区域常常车马难行,科考队员在野外便需变为登山队员,必须具备良好的户外生存技能。

徐柏青从事冰川研究已有22年。1995年,徐柏青获得岩石学专业硕士学位。攻读博士学位时,他却报考了中科院兰州冰川冻土研究所。

“南极是冰川研究的国际竞争舞台,深冰芯钻探技术也绝非一般的商业化技术,我们国家的技术应该争取占据领先地位。”徐柏青说。

在本次钻取末端冰芯近3小时的路途中,队员们先后渡过了五六条冰河。在抵达冰川前,一条较深的冰河挡住去路。有人下脚不慎,水淹到了膝盖以上。几位只穿了徒步鞋的队员,最后被队友背过了河。

“转专业其实很偶然,只是因为我听了一场秦大河老师横穿南极的报告会。”徐柏青说,“当时,我立刻对冰川和极地产生了兴趣。1995年,我就开始正式接触冰川研究了。”

徐柏青说,做一套复杂的钻探系统,需要化学、物理、机械等多学科团队协同作战。

而在几天前向冰川顶端进发的过程中,一名科考队员甚至不慎落入了积雪下的冰湖。幸亏这名队员户外经验丰富,借助背包浮力接近湖边,并用冰镐砸向冰面,才最终成功脱险。

选择了这个研究方向,就意味着要与冰雪为伴,可徐柏青不觉得苦:“野外科考,在外人看来或许很苦,我却觉得‘上瘾’。每次登上高原冰川做研究,回去之后都觉得不满足。”

“必须有工程师来跟科学家合作。从上世纪五六十年代创立冰芯学科以来,没有哪一次的突破,不是因为技术的进步而取得的。”徐柏青说。

“前方是一座座科学的高峰,一开始会让你心生惧意,但最心心念念的一定是登顶。你甚至会觉得,没有经历过艰险的人生是不完整的。渐渐地,你对很多事情的看法就不再偏激,会变得淡泊和豁达。”徐柏青说。

“只做自己最热爱的事”

在徐柏青看来,任何事情,只要喜欢,就值得一往无前:“开始也许觉得很艰难,但研究进行到一定程度,就觉得未知领域更多,就想要千方百计找到答案。这个过程本身,就让你着迷。”

徐柏青从事冰川研究已有22年。1995年,徐柏青获得岩石学专业硕士学位。攻读博士学位时,他却报考了中科院兰州冰川冻土研究所。

对青藏高原的科考也是如此。作为国家生态安全屏障,青藏高原不但是“亚洲水塔”,也是气候启动区,对我国乃至北半球气候环境的变化至关重要,有许多奥秘值得探究。破译冰川这本“无字天书”,就是其中重要一环。这让徐柏青深陷其中,乐此不疲。“我和冰川打了二十几年的交道,感觉还没够。”他说。

“转专业其实很偶然,只是因为我听了一场秦大河老师横穿南极的报告会。”徐柏青说,“当时,我立刻对冰川和极地产生了兴趣。1995年,我就开始正式接触冰川研究了。”

“选择一个科学专业,是因为兴趣。既然选择了,就无怨无悔,再苦再累也心甘情愿。”徐柏青笑道,“其实,科研人员都是‘自私’的,他们只做自己最热爱的事。”

选择了这个研究方向,就意味着要与冰雪为伴,可徐柏青不觉得苦:“野外科考,在外人看来或许很苦,我却觉得‘上瘾’。每次登上高原冰川做研究,回去之后都觉得不满足。”

“前方是一座座科学的高峰,一开始会让你心生惧意,但你最心心念念的一定是登顶。你甚至会觉得,没有经历过艰险的人生是不完整的。渐渐的,你对很多事情的看法就不再偏激,会变得越来越淡泊和豁达。”徐柏青说。

在徐柏青看来,任何事情,只要喜欢,就值得一往无前,“开始也许觉得很艰难,但研究进行到一定程度,就觉得未知领域更多,就想要千方百计找到答案。这个过程本身,就让你着迷。”

“选择一个科学专业,是因为兴趣。既然选择了,就无怨无悔,再苦再累也心甘情愿。”徐柏青笑道,“其实,科研人员都是‘自私’的,他们只做自己最热爱的事。”

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