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从“登山科考”转为“科考登山”

来源:人民网-人民日报点击: 发布时间:2022-07-25


科考队员在珠峰海拔8800米以上架设自动气象站。
新华社特约记者 索朗多吉摄

  “以前是登山队带着科考队,现在是科考队带着登山队。”日前在科技部与中科院联合举办的“巅峰使命”珠峰科考学术交流会议上,中国科学院院士、第二次青藏科考队队长、珠峰科考总指挥姚檀栋指出,本次科考实现了从“登山科考”到“科考登山”的模式转变,实现了从“我要征服你”到“我要了解你”的思路转变,实现了新技术和新手段的应用。

  今年5月,“巅峰使命2022——珠峰极高海拔地区综合科学考察研究”在西藏珠峰地区成功开展实施。这是第二次青藏科考启动以来,一次学科覆盖面广、参加科考队员多、仪器设备先进的综合性科考。

  本次科考有哪些亮点?取得了哪些成果?记者深入采访了相关专家。

  在不同海拔高度同时段获取冰芯样品,研究全球变暖对高海拔冰川的影响

  冰芯是研究青藏高原气候环境变化的密码。青藏高原的冰川一般有几百米厚,是积累了几千年甚至上万年才形成的,从中打出的冰芯,记载着青藏高原的气候和环境变化情况。

  极高海拔冰芯钻取小组组长、中科院青藏高原所研究员徐柏青说:“一根冰芯,从顶部到底部,代表着不同的年代。冰芯里面包含的各种物质都是研究的对象。”

  珠峰地区钻取冰芯并不是第一次,但今年科考队第一次在不同海拔高度同时段获取冰芯样品。

  为什么要这么做?徐柏青告诉记者:“不同海拔高度的大气环流形势是完全不一样的。我们通过从珠峰不同海拔高度获取冰芯,来回溯不同历史时期、不同海拔高度的环境变化。它可以直接反映在全球气候变化背景下,在不同的海拔梯度上,全球变暖对冰川消融过程的影响。”

  为了赶在季风来临前完成钻取和运送工作,保证冰芯的质量,此次珠峰科考的冰芯钻取工作都是在极寒的夜间进行,温度达到零下20多摄氏度,风力高达七八级。钻取完成后,科考队员会根据需要把冰芯剪成一段一段,用定制的塑料袋把它们封存起来,标注基本信息,连夜转运到海拔5200米的珠峰大本营,最终送至中科院青藏高原研究所拉萨部的冰芯库。

  经过科考团队的努力,此次珠峰科考共成功获取了3根分别来自海拔6500米、7028米和8848米的冰雪样品。

  “我们在海拔6500米的东绒布冰川钻取透底冰芯时发现,冰川底部的温度是零下8摄氏度,冰川表面的温度是零下4至5摄氏度,表面比底部高出3摄氏度左右。”徐柏青认为,这显示珠峰冰川上部温度升高,冰面消融加强,正在从冷冰川变成温冰川。

  徐柏青告诉记者,全球变暖对冰川里面的热结构产生了很重要的影响。“出现了一种倒置性的冰温结构,就是底部的冰温很低,反而越往上冰温越高。这样一来,对整个冰川的动力过程和消融过程都会产生很重要的影响。”

  在位于拉萨的冰芯库,专家们对珠峰采集的冰雪样品展开了初步的测量分析,发现峰顶冰雪样比想象中更湿润,极高海拔冰雪在加速暖化和融化。

  徐柏青说:“冰芯里面发育了大量的冰层,有的能达到一两厘米厚,而且粒雪非常湿,显示很强烈的消融。这也进一步证明,全球变暖对于整个中低纬度海拔七八千米以上冰川的影响应该是很强烈的。”

  此外,分析结果还显示,极高海拔环境变化具有显著的梯度特征。1860年以来,珠峰极高海拔地区印度季风降水变化幅度巨大,且自20世纪50年代以来持续降低,而人类活动的环境影响在持续加强。

  释放我国自主研发的臭氧探空气球、“极目一号”Ⅲ型浮空艇等,探索珠峰地区大气的演变规律

  青藏高原气候环境变化对世界其他地区而言,可谓“牵一发而动全身”。

  此次珠峰科考中,中国科学院院士、北京大学环境科学与工程学院院长朱彤带领珠峰大气与人体健康科考分队,在海拔5200米的珠峰大本营首次释放我国自主研发的臭氧探空气球,探空高度最高达到39.1公里。

  朱彤说:“平流层中间有部分臭氧,其浓度覆盖的高度在30到40公里。探空气球到达39公里,基本上覆盖了整个臭氧层的浓度,可以得到比较完整的数据。这个数据对我们了解整个青藏高原特别是珠峰地区大气的演变规律非常重要。”

  通过对数据的初步分析,科研人员首次证实珠峰地球臭氧浓度高。“通过进一步分析,有望揭示青藏高原高臭氧浓度自平流层的垂直输送或西风带的水平输送,对高原大气氧化性起着决定作用。”朱彤说。

  青藏高原是季风和西风的巨型“调节器”。科考队在珠峰大本营和珠峰站不同海拔高度的样地开展了珠峰地区西风—季风协同作用及其影响强化探测试验。

  珠峰科考西风—季风协同作用及其影响分队长、中科院青藏高原研究所研究员马耀明说:“初步分析发现,珠峰大本营有非常强的冰川风存在,珠穆朗玛峰北坡地区强大的热力效应导致对周边大气的抽吸作用,是这一地区白天强风天气的主要驱动力。研究发现,5月初西风环流对喜马拉雅山大气边界层有显著影响。”

  长期以来,由于高原大气主要温室气体浓度的观测数据匮乏,相关研究工作缺乏足够的数据支持。本次科考利用直升机和浮空艇新平台,首次对珠峰地区二氧化碳、甲烷的垂直分布进行了测量,获取了珠峰地区二氧化碳、甲烷的地面浓度及其通量变化、柱浓度及其垂直分布特征。

  “目前,我们观测的初步结果是,拉萨到珠峰大本营大气中的二氧化碳和甲烷浓度是逐步下降的,但6500米至7000米左右甲烷浓度非常高,可能在高空存在外源甲烷输入。”中国科学院院士、珠峰科考生态系统分队长、中科院青藏高原研究所研究员朴世龙说,“这一研究成果有助于准确估算青藏高原生态系统碳源汇功能,为实现‘双碳’目标提供数据支撑。”

  地表和大气的相互作用影响气候、水、大气环流和空气质量等,其中一种过程的变化会影响其他过程变化。为准确揭示地表和大气的相互作用过程,为模型优化提供关键科学数据,此次科考中我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇发挥了关键作用。

  科考期间,浮空艇搭载多种观测仪器,成功完成10次升空大气科学观测,最高升空至9050米,超预期完成了观测任务。

  珠峰科考浮空艇综合垂直观测小组组长、中科院青藏高原研究所研究员高晶说:“我们首次在珠峰地区获得了地表至对流层上部的多项高空大气变化珍贵数据,包括水汽稳定同位素、黑碳浓度、粉尘含量、甲烷浓度、二氧化碳浓度和风温湿压等气象参数,为揭示西风传输影响下的青藏高原环境变化提供了重要科学依据,将为研究青藏高原、珠峰地区水循环和碳循环过程提供新的认识。”

  开展大规模人体极高海拔适应研究,获得宝贵的生物样本和环境数据

  在珠峰极高海拔地区工作、生活,人体会发生怎样的变化呢?此次珠峰科考,分别追踪在海拔5200米、5800米、6350米、8848米这4个高度活动的人群,开展高海拔缺氧的人体健康效应等科学问题研究。

  “我们重点是想探究在极高海拔区域,人类身体会产生什么剧烈的变化?如果在剧烈变化中,人体接触到一些污染物,比如空气污染等,这些又会对人体产生怎样叠加效应的伤害?”朱彤介绍。

  为获取一手数据,朱彤和部分科研团队成员亲自上场,佩戴测量血氧、心电监测的传感器,背着登山包,拄着登山杖,在珠峰登山大本营和绒布冰川之间来回徒步。拉练过程中,科考队员收集自身血样、尿样、唾液等标本,还要测量血压、监测脉搏波传导速度。出于研究需要,部分科考成员甚至要攀登到6350米甚至更高海拔处,为后续研究提供样本支撑。

  探寻低压缺氧和高浓度臭氧共暴露对高原急进人群的健康影响,也是此次科考研究的任务之一。团队首次对高原常驻和短居人群的健康影响开展人群研究,获得了宝贵的生物样本和环境数据。

  在长达一个多月的时间里,科考团队已完成5种生物样品、约200人次访视,共计约1000份生物样本的采集。

  朱彤说:“后续通过进一步分析获得的这些健康数据和样本,有望揭示低压缺氧和高浓度臭氧共暴露对急进高原人群的心肺健康以及血液循环、表观遗传、蛋白质合成修饰、代谢改变、免疫及生理功能改变等影响的机制。”

  由于课题周期长,许多研究数据还在收集和整理中。朱彤认为,随着获取更多的结果,有望从现象中总结出规律,进而为在高海拔区域生产生活或短期来访的人群,提供有针对性的预防和保护措施。


  《 人民日报 》( 2022年07月25日 19 版)

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