自然科普:減緩消融,科學家給冰川蓋“被子”
來源:科技日報
作者:陳 瑜
發布時間:2021-04-16
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  新華社記者 普布紮西攝

  

  科研人員正在試驗場地進行覆蓋材料鋪設

  受訪者供圖

  過去的50年,全球大多數冰川在快速消融。為(wei) 了阻止冰川融化,除了控製溫室氣體(ti) 排放減緩溫室效應外,科學家們(men) 也開始從(cong) 冰川本身入手。今年8月,中國科學院研究團隊給位於(yu) 青藏高原東(dong) 緣的達古冰川蓋上了一層500平方米的“被子”,試驗用人工手段減緩冰川消融。

  10月17日,該項研究傳(chuan) 來了好消息。研究團隊前往達古冰川評估試驗成效。現場考察發現,“蓋被子”區域的冰體(ti) 消融速度明顯減少。與(yu) 未覆蓋區域的冰體(ti) 相比,“蓋被子”能夠減緩冰川消融厚度達1米,初步估計能夠減緩70%左右的冰川消融。

  蓋“被子”為(wei) 什麽(me) 會(hui) 讓冰川減緩消融?給冰川蓋的“被子”到底什麽(me) 樣?“蓋被子”的方法可以推廣到所有的冰川保護行動中嗎?記者就此采訪了中國科學院西北生態環境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室副主任王飛騰研究員。

  冰川消融帶來一係列連鎖效應

  冰川為(wei) 什麽(me) 需要蓋“被子”?談及這個(ge) 話題,王飛騰引用了這樣一組數據。

  根據《中國氣候變化藍皮書(shu) (2020)》介紹,2019年,全球平均溫度較工業(ye) 化前水平高出約1.1℃,是有完整氣象觀測記錄以來的第二暖年份。過去5年(2015—2019年),是有完整氣象觀測記錄以來最暖的5年。20世紀80年代以來,每個(ge) 連續10年都比前一個(ge) 10年更暖。

  “而且,現在地球正處於(yu) 相對溫暖的間冰期,冰川的生成、堆積和侵蝕作用等都相對較弱。”王飛騰說,從(cong) 1960到2019年,全球山地冰川整體(ti) 處於(yu) 消融退縮狀態,特別是自1985年以來,山地冰川消融加速。2019年,全球冰川總體(ti) 處於(yu) 物質高虧(kui) 損狀態,全球30條參照冰川平均物質平衡量達–1131毫米,為(wei) 1960年以來冰川消融最為(wei) 強烈的年份。

  綜合考慮21世紀中國冰川對全球變暖響應,結合冰川學相關(guan) 的預測模型,到本世紀末冰川仍將繼續退縮,特別是我國80%的山地冰川以小冰川(麵積小於(yu) 1平方公裏)為(wei) 主,應對氣候變暖,尤為(wei) 脆弱。

  大量冰川消融,勢必造成全球海平麵升高。冰川融化後暴露的陸地和水麵會(hui) 吸收太陽熱量,從(cong) 而導致更多冰體(ti) 融化,加速地麵增溫過程,加劇氣候變暖。冰川消融後的冰水流入大洋,可能破壞大洋環流模式,造成冬季嚴(yan) 寒,暴風雪成災,夏季高溫不退,導致暴雨、颶風、洪水泛濫等極端天氣。

  另外,冰川消融還會(hui) 給局部地區帶來災害。例如,喜馬拉雅山冰川如果繼續融化,5到10年時間內(nei) ,會(hui) 使尼泊爾、不丹境內(nei) 近50個(ge) 冰川湖決(jue) 堤進而引發洪水泛濫。而夏季冰川的快速消融則會(hui) 引發印度境內(nei) 印度河、恒河水位上漲造成洪災。

  與(yu) 此同時,隨著冰川的麵積消減,大部分以冰川融水為(wei) 水源的地區將會(hui) 嚴(yan) 重缺水,如秘魯、印度北部就因冰川的加速消融麵臨(lin) 缺水危機。

  這種“被子”不僅(jin) 隔熱還能反光

  冰川消融與(yu) 冰川表麵的能量平衡密切相關(guan) ,當冰川表麵獲得的能量大於(yu) 釋放的能量時,冰川開始融化或升華。據了解,冰川消融主要發生在夏季,方式有冰麵消融、冰內(nei) 消融和冰下消融,太陽直接輻射和近地層大氣湍流交換是引起冰川消融的主要熱源。

  給冰川蓋“被子”的方式可以有效減緩消融嗎?在回答這個(ge) 問題前,王飛騰首先分享了這樣一個(ge) 生活經驗。

  在以前物質比較匱乏、冰箱還不普及的年代,大街上經常會(hui) 見到推著自行車賣冰棍的人。賣冰棍的人會(hui) 將冰棍裹在一層厚厚的棉被裏。為(wei) 什麽(me) 要這樣做?不怕冰棍融化嗎?

  王飛騰說,要想知道賣冰棍的人為(wei) 什麽(me) 這麽(me) 做,必須先了解被子的作用。被子之所以能夠為(wei) 人體(ti) 保暖,主要是因為(wei) 它具有保溫或者說阻止熱傳(chuan) 遞的作用。我們(men) 冬天蓋著棉被暖和,不是因為(wei) 棉被本身暖和,而是因為(wei) 棉被蓋在身上,可以減少身體(ti) 的熱量流失。

  記者了解到,試驗中研究人員給冰川蓋的“被子”,是一種隔熱和反光材料。這種材料主要是滌綸、腈綸、錦綸等高分子聚合物的合成纖維,具有良好的防水和保溫作用,同時具有防紫外線、耐寒凍、抗化學腐蝕和抗生物破壞的能力。

  “我們(men) 采取在冰麵覆蓋隔熱和反光材料的方式,以降低太陽對冰川的直接輻射和近地層大氣湍流交換所產(chan) 生的影響,白色覆蓋物還可以增大冰川表麵的反照率,以減緩冰川的消融。”王飛騰解釋,換句話說,就是利用“被子”的保溫能力,切斷冰川與(yu) 外部的熱交換,使隔熱和反光材料覆蓋下的冰川表麵能維持一個(ge) 相對較低的溫度,減緩冰川消融趨勢。

  “在當前區域迅速增溫、冰川快速退縮的情況下,運用科學方法緩解冰川消融、保持水資源的可持續利用,顯得尤為(wei) 重要。”王飛騰說。

  除了給冰川蓋“被子”外,有關(guan) 學者以往的研究發現,在冰麵直接實施人工降雪,不僅(jin) 能增加冰川上的積雪也能增大冰川表麵的反照率。在瑞士,科學家利用計算機模型模擬發現,在當前二氧化碳排放的情境下,人工降雪可減少瑞士莫爾特拉齊冰川退縮達400—500米之多。科學家還將白色的羊毛毯覆蓋在瑞士羅納河和格勝冰河冰川上,利用羊毛毯遮擋和反射太陽輻射以達到緩解冰川消融的目的。

  “這些工作處於(yu) 同類研究的最前沿,但很多僅(jin) 停留於(yu) 模型計算,沒有通過實際觀測加以驗證。”王飛騰說。

  蓋“被子”不適用於(yu) 所有冰川

  據科研人員介紹,這次冰川消融實驗是在四川省阿壩藏族自治州達古冰川進行的。

  該冰川屬於(yu) 海洋性冰川,受海洋性季風氣候影響較大,當地降雨較多。與(yu) 大陸性冰川相比,海洋性冰川累積或者消融的速度非常快,冰川運動相對頻繁,冰川消退速度更快。

  據了解,達古冰川共有現代山地冰川19條,最為(wei) 集中的區域在三達古源頭,共13條。研究人員做實驗的區域位於(yu) 當前其已開發的17號冰川,該冰川呈月牙形,麵積僅(jin) 為(wei) 0.17平方公裏。在夏季消融區,17號冰川會(hui) 分裂成3塊。科研人員選擇在麵積最大的一塊冰川上開展蓋“被子”實驗。

  “從(cong) 實驗結果來說,效果顯著,減少了厚度接近1米的消融量,大大減緩了冰川在全球變暖背景條件下的變化;從(cong) 試驗成本和人力來說,投入並不高,完全可以大規模推廣使用;從(cong) 環境保護方麵來說,實驗材料可以回收利用,既節約了成本,又不會(hui) 對周圍環境產(chan) 生影響。”王飛騰說,從(cong) 目前來看,給冰川“蓋被子”的做法可以推廣到我國西部交通方便、比較容易到達的冰川。

  “但是對於(yu) 人跡罕至、麵積較大的冰川,從(cong) 實際操作的角度來看,這種方法將有一定的局限性。利用人工降雪來增加冰川的反照率,效果會(hui) 更好一些。”王飛騰解釋說,雖然這些方法都能緩解冰川消融,但都有點治標不治本,要想從(cong) 根本上挽救冰川,還是要從(cong) 全球或區域尺度上進行節能減排、減緩全球變暖。

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