青藏高原冰芯:无字的环境密码

来源: 中国科学院青藏高原研究所

发布日期: 2015-01-20 10:04:00

本文介绍了青藏高原冰芯研究的重要性及其在气候环境变化研究中的作用,讲述了冰芯的形成过程和记录的信息,以及冰川研究的野外工作挑战。

人类用文字记录历史,地球则将历史写进大自然——树木的年轮、黄土的沉积、岩石的圈层……其中,冰芯是地球历史最重要、最客观的书写者之一。早在人类出现之前,它们就将地球环境变迁的信息,封存于剔透的内心。2015年1月9日,2014年度国家科技奖励大会在北京举行。中国科学院青藏高原研究所等科研单位开展的“青藏高原冰芯高分辨率气候环境记录研究”荣获2014年度国家自然科学奖二等奖。

南极地区和北极地区是冰芯研究最早的地区,在气候变化研究中起领先作用。但是,仅仅依靠南北极冰芯来解释全球气候环境变化是不够的,只有对不同纬度、不同区域过去气候环境变化进行详细研究,才能揭示过去全球变化的总貌。青藏高原的冰芯研究虽然起步较晚,始于80年代中期,但在短短的几十年间已取得了长足的进展,引起了国内外地学界的极大反响。

冰芯,顾名思义,就是钻取自冰川内部的芯。冰芯形成由于气温低,积雪不融化,每年的积雪形成一层层沉积物,年复一年,从底部往上逐渐形成一层层的冰层,越向上年代越新。冬季气温低,雪粒细而紧密;夏季气温高,雪粒粗而疏松;因而,冬夏季积雪形成的冰层之间具有显著的层理结构差异,宛如树木的年轮一样。

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,因而在过去全球变化研究中具有重要的地位。

具体地说,冰芯中氢、氧同位素比率是度量气温高低的指标;冰芯净积累量是降水量的指标;冰芯气泡中的气体成分和含量可以揭示大气成分的演化历史;宇宙成因的同位素可以提供宇宙射线强度变化、太阳活动和地磁场强度变化的证据;冰芯中微粒含量和各种化学物质成分的变化,可以提供不同时期的大气气溶胶、沙漠演化、植被演替、生物活动、大气环流强度、火山活动等信息;冰芯也记录了人类活动对气候环境影响和各种信息,等等。

冰川研究离不开野外工作,高原反应让人心慌气短、头痛欲裂,野外考察走得四肢发软、满脚水泡,荒郊露营处处鼠鸟虫蚁、土石沙砾。特别是在海拔超过6000米的青藏高原冰川上,热水是烧不开的,米饭是蒸不透的,鸡蛋是煮不熟的,最低气温低于零下40摄氏度,氧气只有海平面的40%左右……甚至一点简单的思考,都会有沉重的头疼和巨大的压力让你难以承受。

寒风刺骨,冰天雪地,每一步都似乎要用尽全身力气,每一秒都似乎难以为继,每一刻却又丝毫不敢懈怠随意,一个滑倒,就有可能摔下陡峭的冰崖,一个趔趄,就有可能掉进几十米深的冰缝。施雅风院士曾经有言,冰川事业是豪迈的事业,是勇敢者的事业。在青藏高原高海拔地区开展野外科学研究不仅是对科学高峰的攀登,也是对一个人体力、智慧、胆识、意志的全面考验,是对人类生命极限的挑战。

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