中国冰川往事

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发表于 2018-12-24 16:26:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
对大多数人来讲,冰川是熟悉的,却又是陌生的。

熟悉的是一些冰川触手可及。像贡嘎山下的海螺沟冰川,冰舌的最低海拔不足3000米,距离热闹繁华的成都市区也才300多公里,一年四季都有游客纷至沓来,领略它惊艳的美貌。

▼贡嘎山的海螺沟冰川,摄影师@姜曦

可是,中国的绝大多数冰川分布在西部的极高山上,那里冰雪覆盖,缺氧高寒,人迹罕至。我们对其样貌已不甚了解,对其科研价值更是陌生。

但偏偏有这样一群人,他们长期往返于雪域高原,亲近冰川,解读冰川,历经艰难险阻却从未止步。

那么,他们到底是一群什么人,又有什么样的故事呢?

I 初上雪山

说起这里,不得不提及一位先驱者,他就是施雅风,被尊称为“中国现代冰川之父”。而他与冰川的缘分,却开始于中国西北地区广袤的荒漠。

中国西北的干旱由来已久。仅在甘肃境内,自西向东,绵延千里,祁连山上冰雪遍布,而山下却是荒漠无尽。多少年来,这种现状一直困扰着当地的政府官员。

1958年,甘肃省和中国科学院商定,考察西北地区的水文状况,查明祁连山的冰雪分布,为实现大规模的融化冰雪,解决当地的干旱问题创造条件。

于是,在中科院地理研究所施雅风的主持下,中国第一支高山冰雪利用考察队由此建立,并在同年6月,向祁连山进发。

▼祁连山冰川考察基地,图片来源@中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

▼冰川考察队员攀登祁连山冰川,图片来源@中国科学院寒区旱区环境与工程研究所

可是,队里的大部分成员都是第一次见到冰川。面对这些个生疏的庞然大物,从哪里着手,要做些什么,队员们毫无头绪、一筹莫展。

直到苏联专家道尔古辛的加入,才解决了大家的燃眉之急。从基础知识到测量方法,道尔古辛现场教学,队员们“现学现用”,他们中的大多数人都成了国内第一批冰川专家。当时的那条教学冰川便是著名的“七一冰川”。

▼七一冰川位置图,制图@风沉郁/星球研究所,底图@Google Earth

祁连山风景震撼,风光无限。一个个尖顶山峰,好似刀刻一般,峻峭挺拔,直插云霄。

▼在飞机上拍摄的祁连山,摄影师@张扬的小强

一条条冰川,倾泻而下,气势磅礴。

▼祁连山的一组冰斗山谷冰川,摄影师@张在峰

但队员们的生活却异常艰苦。没有钉鞋,只能模仿猎人在鞋底绑上钉子;没有羽绒服,只能穿着粗布老棉袄;没有地形图,只能利用航空照片进行定位判断……为了在帐篷中取暖,队员们还自行发明了一种“土桑拿”:用柴火将大块石头烧烫,再把水浇到石头上,便能产生大量水蒸气。

即便如此,考察的进展还是突飞猛进,仅在3个月内,队伍就完成了900多条大小冰川的考察。之后不久,参照国际冰川研究的经验,考察队还在祁连山大雪山老虎沟冰川建立了第一个冰川观测站,以使野外调查工作转入到定位定量研究。

这一次考察成果丰硕,基本摸清了祁连山冰川资源的分布和数量,同时中国第一部冰川学专著《祁连山现代冰川考察报告》成稿出版。

而就在祁连山冰川考察的前一年,一支登山科考队来到了中国西南地区,同样在这里拉开了冰川探索的大幕。这个故事要从北大的“冰川教授”崔之久讲起。

1957年,24岁的崔之久作为北大的研究生,正在做黄河方面的地貌研究,突然接到一份特殊的任务——参加新中国第一次独立组队登山行动。

登山目标选在了贡嘎山。原因很简单,距成都很近,交通方便。然而在当时,大家对这座雪山的攀登难度一无所知。

▼巍峨耸立的贡嘎山,图片来源@高江峰

临行之前,崔之久得到两件法宝。

一件是讲解珠峰攀登的英文书,由当时中科院副院长竺可桢所赠,扉页题词:之久同志将去贡嘎山,赠此书以壮其行。

一件是苏联专家编写的《现代冰川考察指南》,当时国内的唯一参考书。

队员们满腔热情,然而地形之复杂、气候之恶劣却大大出乎大家的意料,难以想象的困难接踵而至。

山上风雪肆虐,雪崩突现,冰裂缝随处可见,还有滑坠、雪盲。团队中4个年轻的同伴先后遇难,永远地倒在了大雪中。

▼贡嘎山勒多曼因冰川上的冰裂缝,摄影师@善友

即便如此,崔之久依然坚持完成了任务。

这次“死亡攀登”意义重大,中国第一篇研究现代冰川的论文《贡嘎山现代冰川初步考察》由此诞生。而文章的副标题更加令人动容——纪念为征服贡嘎山而牺牲的战友。

▼《贡嘎山现代冰川的初步观察》论文

然而,即便在这样的死亡经历后,崔之久却依然没有放弃对冰川的研究。

在慕士塔格峰(位于帕米尔高原的东部,海拔7546米)的冰川考察中,崔之久视力受到重创。而为了不漏掉每一个细节,他不断脱掉手套拍照记录,最终双手也被冻伤,右手的五个手指全部被切除。

拓荒之路总是充满艰辛,但是先驱者们从未退缩。

祁连山冰川考察之后的几年里,冰川考察的范围逐渐扩大,从天山山脉的主要山峰,到慕士塔格峰-公格尔山,再到青藏高原。

1964年,施雅风与登山队合作,再次率领科考队前往希夏邦马峰进行冰川考察。

希夏邦马峰位于喜马拉雅山脉的中段,西距珠峰120千米,是唯一一座完全在中国境内的8000米以上山峰,也是当时全球14座海拔8000米以上唯一的一座未登峰。

▼巍峨屹立的希夏邦马峰,摄影师@天书

这次的考察也没有让人失望,科考队在这里发现了一种特别的冰川景象——冰塔林。

▼希夏邦马峰北坡分布着星罗棋布的冰塔林,摄影师@小风

▼希峰北坡巨大的孤立冰塔,摄影师@小风

在《希夏邦马峰地区科学考察初步报告》中,针对冰塔林给出了这样的解释:

冰川表面发育的裂缝将冰川切成不同的块体。由于希夏邦马峰纬度低,高角度的太阳光可以照射到裂缝深处,裂缝不断加深,冰塔不断加高。希夏邦马峰可以看到三种类型的冰塔:刚形成的冰塔,底部连接的冰塔,孤立的冰塔。

这是全球第一次对冰塔林的成因进行讨论。

最终,登山队成功登顶,并精确测定了希夏邦马峰的高度——8012米(现在出版的地图多标注8027米)。

随着一系列冰川考察的成功,中国的冰川事业开始从空白变得精彩,而且还将走向世界的大舞台。

II 走向世界

中国究竟有多少冰川?世界向中国抛来了这样一个问题。

1978年,国际冰川编目工作会议召开,要求每个国家对各自冰川的位置、高度、面积和体积等40项参数进行规范编目。

当时的中科院兰州冰川冻土所作为名副其实的冰川研究国家队,自然承担了这项艰巨的任务。作为所长的施雅风,无疑承受了巨大的压力。

这是中国的冰川学第一次走向世界,接受考验。可是有太多的困难需要面对。

首先,当时除了祁连山完成大面积考察之外,其余山脉只有零星的研究成果。

其次,国际标准规范要求包括40项参数,都需要一一获取。

再有,当时技术手段的落后,使得很多工作只能进行手工量算和录入。

巨大的挑战落到了前几次大规模冰川考察培养出的专家们身上。他们如同星星之火,一系列的冰川考察随即轰轰烈烈地展开。

考察队从北向南,走遍了祁连山,阿尔泰山,天山,帕米尔,昆仑山,喀喇昆仑山,喜马拉雅山,念青唐古拉山,横断山……

这项工作持续了24年,前后野外考察30多次,《中国冰川目录》终于编制完成,收录我国境内 46377 条冰川。

这不仅仅是一个数字,这是中国人第一次认清了自己的冰川“家底”。中国也成为唯一一个全面完成冰川编目的国家,领先于美国、俄罗斯等冰川大国。

▼中国冰川分布图,制图@郑伯容/星球研究所,资料来源@第二次冰川编目

中国冰川研究的成果不断涌现,开始吸引了世界的关注。自1981年起,中国西部的冰川逐渐向全世界开放,一时间这里变成了国际合作的海洋。

1984年,中美的祁连山敦德冰帽考察。1986年,中德针对世界第二高峰喀喇昆仑山乔戈里峰(人们更习惯称呼它为K2)联合考察。1987年,中日联合考察队进行西昆仑山大型综合冰川考察……

另外,中国的冰川学家开始将目光触及到了遍布冰川的南极大陆。

1982年,谢自楚跟随澳大利亚的南极考察队前往南极,成为第一位踏上那片圣土的中国冰川学家,还促成了中国的第一个南极考察站-长城站的设立。

▼中国南极长城站外景,图片来源@wiki

至此,中国的冰川研究事业踏出国门,走向了世界。而关于冰川的研究价值,除了作为固体水库,提供水资源之外,是否还有其他?

Ⅲ 钻进深处

冰冻三尺非一日之寒,冰川亦如是。

冰雪沉降过程中,空气和粉尘等作为信息介质,也会随着冰雪积累下来,形成不同的冰层。如同树木的年轮,年复一年的冰层记录了不同年代的气候环境信息。

而从冰川内部钻取得到的冰层结构,称为冰芯。利用一定的技术手段,便可以再现过去的气候和环境变化,还可以预测未来的变化。

▼曾在美国自然历史博物馆展出的格陵兰冰芯样品,通过技术分析得到了11.5万年以来的大气温度变化规律。图片来源@美国自然历史博物馆

中国的冰芯研究开始于1987年的中美联合考察行动。当时的行动地点选在敦德冰帽(冰帽是像帽子一样扣在山头上的冰川)。敦德冰帽位于祁连山西部,打钻地点海拔5325米。考察队成功钻取了三支透底冰芯,成为当时世界上海拔最高的冰芯。

在中国的冰芯领域,冰川学家姚檀栋是冰芯研究的开拓者,他的导师正是“中国冰川之父”施雅风。

1997年,姚檀栋和他的冰芯团队前往希夏邦马峰的达索普冰川钻取冰芯,打钻地点海拔7000米。

和早期的冰川考察相比,虽说登山条件有所改善,可是雪山上的生活依旧和多年以前一样,风雪相伴,严寒相守。

雨鞋被冻得坚硬,袜子因融水进入也被冻住。为了测量冰层温度,一个点位一般都要等上一个小时。再加上不停吹来的刺骨寒风,挑战着每个人的身体极限。

还有,冰芯钻取需要特定的设备,得到的冰芯也需要运往山下,于是往返运输又成了新的困难。即便是被称为“高原之舟”的牦牛,其劳作上限也只能达到5800米,距离目标海拔还有1200米,再往上只能依靠人力运送。

▼珠峰上运送物资的牦牛,图片来源@VCG

然而海拔7000米已是生命的极限区,还要在这里完成负重行进,此种经历难以言说。

此外,为了防止冰芯融化,钻取工作都是在夜里进行。为了能够盯着整个钻取过程,冰芯人都养成了喝咖啡的习惯。

就这样连续工作40多天后,科考队钻取了3根冰芯,总长400多米,总重量多达5吨,实属世界之最。这些7000米海拔的冰芯也创造了新的最高海拔冰芯钻取纪录。

最为重要的是,通过分析冰芯气泡中包裹的气体成分,首次揭示了过去2000多年来,全球中低纬度大气中甲烷含量的变化。

其中直观的数据显示,甲烷作为一种温室气体,自1850年起,大气中的甲烷含量在150年里上升了1.4倍。

此次冰芯钻取荣获了1997年度中国十大科技进展。然而科学家在研究中也发现,这些记录和封存古代气候环境信息的冰川,正在逐渐消融和退缩。

Ⅳ 冰川危机

随着全球气候变暖,冰川的消融已然无法阻挡。

世界冰川监测局(WGMS)作为全球冰川监测的专门机构,对全球主要山脉的6000多条冰川进行持续监测,其中许多冰川的观测时间长达30年以上。

WGMS选取了全球19个主要山区参考冰川的质量数据(参考冰川是世界冰川监测局选定的一些极具代表性冰川,在全球范围内可做预测和对比),分析了世界冰川的质量变化情况。显而易见的是,1957-2017年间,全世界的冰川正在逐渐消退。

▼1957-2017年,全球参考冰川的质量平衡变化图。浅蓝色代表冰川质量损失数,深蓝色代表冰川质量增加数。制图@郑伯容/星球研究所,数据来源@WGMS

就中国而言,和上世纪50年代相比,中国有82%的冰川处于退缩状态,总面积缩小了18%左右。一些具体的研究结果显示,中国冰川在近些年来的变化简直令人震惊!

比如,位于青海省东南部阿尼玛卿雪山的哈龙冰川。1987-2006年,哈龙冰川的冰舌末端后退750米,后退速率达39.5米/年。2006-2017年,冰舌末端后退450米,后退速率增加至40.9米/年。

哈龙冰川地处黄河源头,是黄河流域最大、最长的冰川。它的加速消融,后果难以想象。

▼1981-2018年青海哈龙冰川的面积变化,图片来源@绿色和平

情况类似的还有位于乌鲁木齐市西南部的天山1号冰川。它是乌市主要水源乌鲁木齐河上游最大的冰川,自1959年起,天山冰川观测站便开始对其定量观测。观测结果显示,60年来,天山1号冰川一直处于退缩状态。

原先的一整条大冰川,不断消融退缩,在1993年,彻底分裂成了东西两支。截至2018年,东支末端共退缩了90.63米,西支退缩了119.16米。

对于冰川的面积变化,当地人会有更加直观的感受,也曾有这样的一个比喻:多年前这里的冰川是个“西瓜”,今天却只是个“馒头”。

▼2001-2018年新疆天山1号冰川的面积变化,图片来源@绿色和平

毋庸置疑的是,中国的冰川呈现出全面退缩,而且加速退缩的态势。随之而来的后果,必将是水资源危机和冰川灾害的逐渐加剧。

相关统计结果显示,中国的年平均冰川融水径流量在逐年增加。从1960年代的518亿立方米,到1980年代的615亿立方米,再到2001-2006年的795亿立方米。冰川融水径流的增加并不可持续,当冰川融水达到“峰值”后,剩余冰川容量将不能维持径流的增加,融水将急剧减少,冰川下游的人类生存将面临严峻的水资源短缺风险。

新疆喀什地区叶尔羌河附近的冰湖,因冰川融水增加在近年来频繁溃决。就在今年8月份,喀喇昆仑山无人区的克亚吉尔冰川发生堰塞湖溃决,导致当地突发3500万立方米的融雪性洪水。10月份,雅鲁藏布江流域发生冰崩,引起山体滑坡,堵塞河道,形成堰塞湖,致使上万人紧急撤离……

为了应对不断加速的冰川消融,人们必须采取行动。

2014年,新疆建立了天山1号冰川保护区,全面取缔冰川旅游,限制放牧和采矿,保护当地的生态环境和水资源稳定。2017年6月,中科院启动了第二次青藏大规模综合型科考,对冰川、湖泊等生态环境保护提供方案。甘肃于2017年12月开始全面封闭保护老虎沟12号冰川。但人们需要做的、能做的,还有更多。

今天,中国的冰川学走过了60年。一代代冰川人前仆后继,从拓荒,到追赶,直至走向世界;人们对于冰川的态度也逐渐从认知,到开发,再到保护。而冰川的未来在哪里?这个问题不只是等待科学家们去解答,也值得每一个普通人关注和思考。

▼西藏“40冰川”,位于中国与不丹的边界,摄影师@索以



P.S.   感谢中科院西北生态环境资源研究院沈永平老师和绿色和平组织对本文的大力支持

P.P.S.   学术审校:风沉郁



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