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世界屋脊是气候指示器
2009-05-15      

 

按:作为青藏高原所重点推动的国际合作工作之一,中德青藏高原国际合作研究取得了长足进展。2004年,中德双方开启了高层互访,推动青藏高原合作研究。同年,中科院(CAS)-德意志研究联合会(DFG)共同签署了共建青藏高原研究所备忘录。此后,双方连续举行了五届中德青藏高原研究学术研讨会,并开展了大规模的野外联合科学考察,促成了实质性国际合作项目-DFG推动的TIP计划的实施。2008年,德国科学家Antje Schwalb等人在DFG会刊《GERMAN RESEARCH》上撰写了“世界屋脊是气候指示器”的文章,这是继2005年德方首席科学家Volker Mosbrugger撰文之后,德方科学家再次重申了青藏高原的重要国际地位,文章还高度赞扬了中国科学家取得的成绩。译文如下:
 
 

 
文章原文
 
Antje Schwalb等:青藏高原幅员辽阔,是世界上面积最大的高原。这使它成为基础信息研究的关键区域,提供了山脉和高原形成的信息,以及这些变化如何与地球表面的气候和环境变化相互作用的信息。在过去的五千万年里,高原的形成一直是全球气候变化的决定性影响因子,启动了季风系统。由于青藏高原是环境变化的敏感指示器,全球变化可能导致高原上敏感生态系统的急剧变化。
青藏高原和珠峰一起构成大江大河的源区,这些江河主要是由冰川上的融水补给的,它们供养了占世界一半人口的人们的饮用水、农业灌溉用水。然而,冰川在过去的二十年里急剧退缩。随着全球变暖的继续,冰川融水将会增多,随后急剧减少,进而威胁未来水资源的供应,构成农业减产的危险。更有甚者,高原上过度放牧,还将进一步加大高原生态系统的压力。
在国际合作研究项目—‘青藏高原—地球动力和环境演变’(TiP)—开展期间,研究重点放在过去百万年的气候发展史,同时关注人类在环境演变史上的角色。科学家还着重研究了季风系统的发展和变化,以及对其起关键作用的过程探讨。
该研究工作是在DFG(德意志研究联合会)和中国科学院青藏高原研究所的合作备忘录的指导下开展的。中德在青藏高原联合开展的野外活动开始于2005年8月,当时的考察区域是纳木错,这是高原第二大盐水湖,仅次于青海湖。纳木错距拉萨市约四小时车程,其面积约相当于康斯坦斯湖的四倍。念青唐古拉山如巨墙一般耸立在湖的南岸,其最高峰高达7000米。
湖泊及其流域盆地的湖泊沉积可以存储高分辨率的气候和环境变化信息,因而在古气候研究方面有巨大的优势。埋藏在湖泊沉积中的气候和环境指示剂包括微观有机物、藻类、孢粉、微粒岩石和植物碎屑,它们就像报纸一样,对它们的解读就像在进行通往过去的旅行。这些气候和环境指示剂被用于查找季风和冰川动力学变化的蛛丝马迹。
和中国合作者的联合野外考察在北京和拉萨的专家研讨会上就已决定。任何认为中国只是一个正在崛起的国家的人在这次访华后都会改变看法。配备国际顶尖水平仪器的崭新试验室向世人宣告,中国明显已经拥有了科学进步的优先权。我们的中国合作伙伴还组织了进行野外活动的进藏证的审批工作,在纳木错建立了占地120m2、配有会议室、卧室、厨房、会客厅和厕所的研究观测站。
为了从站上出发,考察纳木错湖南岸地区,德国科学家成为在这里住宿的首批人。几天后,野外工作重新部署在湖泊东北角附近背风的地方,科学家在此搭起了帐篷。我们的研究计划从那里开始水路并进。
科学家在到达的第一天夜晚就经历了实用气象学的教训:连绵大雪落在帐篷上,第二天,我们的帐篷就全都掩盖在一片白色中了。此后,我们意识到,帐篷入口应该尽可能的不向西开,因为亚洲东南季风通常从西边到达这里。纳木错的年均降水量高达500mm,但当地的蒸发量是降水量的5倍。夏季,亚洲东南季风给纳木错带来大量降水,而东亚季风对该地的影响则微乎其微。冬季,亚洲冬季季风带来干燥的天气;湿润的西风只能到达中国的北部地区。众所周知,在过去,亚洲东南季风的极端波动带来旱涝灾害,甚至最终导致整个文化的灭亡。
这就是我们开始思考如下问题:气团之间的相互关系是怎样的,过去的降水和蒸发通过哪些过程、最终是如何变化的。其中尤其令人感兴趣的问题是,单个气团的活动影响能否从沉积物中鉴别出来,某个特定气团的主导影响是否影响了冰川的前进,人类从何时开始、如何影响这个系统,其后果又是怎样的。要回答上述问题,我们必须了解和认知相关现代过程。对现代过程的研究会产出独特的数据库,可用于分辨记录在沉积物中的气候和环境信息。
    考察计划还包括对土壤的采集。可以利用土壤样品中的孢粉测定现代植被在地表的遗迹。在这方面,有个尤其令人感兴趣的问题,即在过去是否有某个阶段,湖波流域盆地是被森林覆盖的。
另一个野外考察小组以悬崖绝壁作为古代高湖面的证据,从而认定古湖岸线的位置,同时为末端冰碛物定位,把它作为古冰川扩张的指示因子。科学家还在湖面上使用地震测量方法来考察纳木错沉积盆地和湖底,沉积盆地现在扩大了200余平方公里。采集的数据表明,纳木错是由多个盆地组成的,其中最大盆地的深度约为100米,这些盆地富含沉积物,他们的厚度从10米到20米不等。科考队员还在深度为24至31米的湖面上钻取了长达5米的沉积岩芯。表层水温为12摄氏度,到了水下20至25米处,温度降为5摄氏度。而对于康斯坦斯湖而言,尽管湖面温度在夏季可能高出10摄氏度左右,而在类似的深度,水温同样下降。虽然高原的夏季相对较短,但是由于强烈的日照,湖泊显然有足够的时间在湖面形成相对温暖的层面。
乍一看,沉积岩芯只显示出含砂层,这可能是湖面低水位的表现。现在的工作是要确定这个低水位出现的时间,湖面低水位是迅速突然出现,还是缓慢持续形成,以及在到达低水位阶段后,湖泊重新恢复高水位的速度如何。这是否表明季风活动在某个特定时期内有所减弱?利用微化石中获取的植被遗体和贝壳中的所谓同位素信号,我们将开展研究,测定过去湖水的组成成分,同时还将结合不同的研究方案确定降水的来源,回溯过去的季风和冰川融水动力学。
中德合作卓有成效。在中方对德的一次访问中,可以清晰地感受到,中国同事对德国的深刻了解,尤其是对德国的地理和历史。在访问德方试验室的过程中,中国科学家对于试验设备的陈旧深感惊讶,但对于如此陈旧的机器仍然稳定的工作而惊叹不已。
在合作研究的第一阶段,野外样品在德国和中国同时分析,以确保分析和试验工作的可比性。未来的样品分析将在两国研究小组之间有效分配。我们还将拓展研究项目的考察空间,以更好的理解季风系统的空间分布格局。在接下来的工作中,我们将对比已经获取的结果和气候模型,以更好地分辨驱动和控制季风系统的过程。如果成功的话,模型可以更准确的预测气候变暖的区域效应,从而使人类更好地适应与变化中的环境。

 

 
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