减缓消融,科学家给冰川盖“被子”

科技日报

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2020-10-29 09:56:03

  新华社记者 普布扎西摄

  过去的50年,全球大多数冰川在快速消融。为了阻止冰川融化,除了控制温室气体排放减缓温室效应外,科学家们也开始从冰川本身入手。今年8月,中国科学院研究团队给位于青藏高原东缘的达古冰川盖上了一层500平方米的“被子”,试验用人工手段减缓冰川消融。

  10月17日,该项研究传来了好消息。研究团队前往达古冰川评估试验成效。现场考察发现,“盖被子”区域的冰体消融速度明显减少。与未覆盖区域的冰体相比,“盖被子”能够减缓冰川消融厚度达1米,初步估计能够减缓70%左右的冰川消融。

  盖“被子”为什么会让冰川减缓消融?给冰川盖的“被子”到底什么样?“盖被子”的方法可以推广到所有的冰川保护行动中吗?记者就此采访了中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室副主任王飞腾研究员。

  冰川消融带来一系列连锁效应

  冰川为什么需要盖“被子”?谈及这个话题,王飞腾引用了这样一组数据。

  根据《中国气候变化蓝皮书(2020)》介绍,2019年,全球平均温度较工业化前水平高出约1.1℃,是有完整气象观测记录以来的第二暖年份。过去5年(2015—2019年),是有完整气象观测记录以来最暖的5年。20世纪80年代以来,每个连续10年都比前一个10年更暖。

  “而且,现在地球正处于相对温暖的间冰期,冰川的生成、堆积和侵蚀作用等都相对较弱。”王飞腾说,从1960到2019年,全球山地冰川整体处于消融退缩状态,特别是自1985年以来,山地冰川消融加速。2019年,全球冰川总体处于物质高亏损状态,全球30条参照冰川平均物质平衡量达–1131毫米,为1960年以来冰川消融最为强烈的年份。

  综合考虑21世纪中国冰川对全球变暖响应,结合冰川学相关的预测模型,到本世纪末冰川仍将继续退缩,特别是我国80%的山地冰川以小冰川(面积小于1平方公里)为主,应对气候变暖,尤为脆弱。

  大量冰川消融,势必造成全球海平面升高。冰川融化后暴露的陆地和水面会吸收太阳热量,从而导致更多冰体融化,加速地面增温过程,加剧气候变暖。冰川消融后的冰水流入大洋,可能破坏大洋环流模式,造成冬季严寒,暴风雪成灾,夏季高温不退,导致暴雨、飓风、洪水泛滥等极端天气。

  另外,冰川消融还会给局部地区带来灾害。例如,喜马拉雅山冰川如果继续融化,5到10年时间内,会使尼泊尔、不丹境内近50个冰川湖决堤进而引发洪水泛滥。而夏季冰川的快速消融则会引发印度境内印度河、恒河水位上涨造成洪灾。

  与此同时,随着冰川的面积消减,大部分以冰川融水为水源的地区将会严重缺水,如秘鲁、印度北部就因冰川的加速消融面临缺水危机。

  这种“被子”不仅隔热还能反光

  冰川消融与冰川表面的能量平衡密切相关,当冰川表面获得的能量大于释放的能量时,冰川开始融化或升华。据了解,冰川消融主要发生在夏季,方式有冰面消融、冰内消融和冰下消融,太阳直接辐射和近地层大气湍流交换是引起冰川消融的主要热源。

  给冰川盖“被子”的方式可以有效减缓消融吗?在回答这个问题前,王飞腾首先分享了这样一个生活经验。

  在以前物质比较匮乏、冰箱还不普及的年代,大街上经常会见到推着自行车卖冰棍的人。卖冰棍的人会将冰棍裹在一层厚厚的棉被里。为什么要这样做?不怕冰棍融化吗?

  王飞腾说,要想知道卖冰棍的人为什么这么做,必须先了解被子的作用。被子之所以能够为人体保暖,主要是因为它具有保温或者说阻止热传递的作用。我们冬天盖着棉被暖和,不是因为棉被本身暖和,而是因为棉被盖在身上,可以减少身体的热量流失。

  记者了解到,试验中研究人员给冰川盖的“被子”,是一种隔热和反光材料。这种材料主要是涤纶、腈纶、锦纶等高分子聚合物的合成纤维,具有良好的防水和保温作用,同时具有防紫外线、耐寒冻、抗化学腐蚀和抗生物破坏的能力。

  “我们采取在冰面覆盖隔热和反光材料的方式,以降低太阳对冰川的直接辐射和近地层大气湍流交换所产生的影响,白色覆盖物还可以增大冰川表面的反照率,以减缓冰川的消融。”王飞腾解释,换句话说,就是利用“被子”的保温能力,切断冰川与外部的热交换,使隔热和反光材料覆盖下的冰川表面能维持一个相对较低的温度,减缓冰川消融趋势。

  “在当前区域迅速增温、冰川快速退缩的情况下,运用科学方法缓解冰川消融、保持水资源的可持续利用,显得尤为重要。”王飞腾说。

  除了给冰川盖“被子”外,有关学者以往的研究发现,在冰面直接实施人工降雪,不仅能增加冰川上的积雪也能增大冰川表面的反照率。在瑞士,科学家利用计算机模型模拟发现,在当前二氧化碳排放的情境下,人工降雪可减少瑞士莫尔特拉齐冰川退缩达400—500米之多。科学家还将白色的羊毛毯覆盖在瑞士罗纳河和格胜冰河冰川上,利用羊毛毯遮挡和反射太阳辐射以达到缓解冰川消融的目的。

  “这些工作处于同类研究的最前沿,但很多仅停留于模型计算,没有通过实际观测加以验证。”王飞腾说。

  盖“被子”不适用于所有冰川

  据科研人员介绍,这次冰川消融实验是在四川省阿坝藏族自治州达古冰川进行的。

  该冰川属于海洋性冰川,受海洋性季风气候影响较大,当地降雨较多。与大陆性冰川相比,海洋性冰川累积或者消融的速度非常快,冰川运动相对频繁,冰川消退速度更快。

  据了解,达古冰川共有现代山地冰川19条,最为集中的区域在三达古源头,共13条。研究人员做实验的区域位于当前其已开发的17号冰川,该冰川呈月牙形,面积仅为0.17平方公里。在夏季消融区,17号冰川会分裂成3块。科研人员选择在面积最大的一块冰川上开展盖“被子”实验。

  “从实验结果来说,效果显著,减少了厚度接近1米的消融量,大大减缓了冰川在全球变暖背景条件下的变化;从试验成本和人力来说,投入并不高,完全可以大规模推广使用;从环境保护方面来说,实验材料可以回收利用,既节约了成本,又不会对周围环境产生影响。”王飞腾说,从目前来看,给冰川“盖被子”的做法可以推广到我国西部交通方便、比较容易到达的冰川。

  “但是对于人迹罕至、面积较大的冰川,从实际操作的角度来看,这种方法将有一定的局限性。利用人工降雪来增加冰川的反照率,效果会更好一些。”王飞腾解释说,虽然这些方法都能缓解冰川消融,但都有点治标不治本,要想从根本上挽救冰川,还是要从全球或区域尺度上进行节能减排、减缓全球变暖。

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