深瞳工作室出品
科技日?qǐng)?bào)記者 楊雪 策劃 劉莉
作為地球上最獨(dú)特的地質(zhì)—地理—資源—生態(tài)單元，青藏高原被科學(xué)界稱作“天然實(shí)驗(yàn)室”。這里的冰層下封鎖著千萬年來氣候環(huán)境變化的蛛絲馬跡，湖底則記錄著滄海桑田的變遷……
冰川上白茫茫一片，科考隊(duì)員的紅色衣服格外醒目，一行十幾人步履蹣跚，喘著粗氣，回到位于海拔5600米的科考營地。11月中旬，第二次青藏科考總隊(duì)長姚檀棟院士帶領(lǐng)的科考小分隊(duì)，完成了又一次在拉薩河1號(hào)廓瓊崗日冰川區(qū)的考察任務(wù)。高原逐漸進(jìn)入嚴(yán)冬，科考工作將從大量出野外轉(zhuǎn)向以實(shí)驗(yàn)室為主，我國第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究也即將進(jìn)入第5個(gè)年頭。
科考隊(duì)員采集湖水樣品
有著“世界屋脊”“亞洲水塔”“地球第三極”之稱的青藏高原是我國重要的生態(tài)安全屏障和戰(zhàn)略資源儲(chǔ)備基地，也是亞洲眾多大江大河的發(fā)源地。同時(shí)，作為地球上最獨(dú)特的地質(zhì)—地理—資源—生態(tài)單元，青藏高原被科學(xué)界稱作“天然實(shí)驗(yàn)室”。這里的冰層下封鎖著千萬年來氣候環(huán)境變化的蛛絲馬跡，湖底則記錄著滄海桑田的變遷……
為探尋青藏高原蘊(yùn)藏的地球奧秘，在時(shí)隔近50年后，2017年我國啟動(dòng)了第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究。10大任務(wù)，260多家單位，7000多名科研人員，1500多個(gè)日日夜夜……科考隊(duì)員們?cè)诟呱缴吓辣P雪，在河谷中徒步前行，在湖泊中乘風(fēng)破浪。
他們是“第三極”上的探險(xiǎn)家，卻無暇欣賞風(fēng)景。
他們，正在破譯埋藏千萬年的“青藏密碼”。
科考隊(duì)員調(diào)查地質(zhì)災(zāi)害
“守護(hù)好世界上最后一方凈土”
2017年8月19日，由中國科學(xué)院青藏高原研究所牽頭，第二次青藏科考在拉薩正式啟動(dòng)。啟動(dòng)式上，一封特殊的來信令在場所有的科研人員沸騰——習(xí)近平總書記發(fā)來賀信，要求科考隊(duì)聚焦水、生態(tài)、人類活動(dòng)，著力解決青藏高原資源環(huán)境承載力、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、綠色發(fā)展途徑等方面的問題。并提出要“守護(hù)好世界上最后一方凈土”。
我國歷來高度重視青藏高原研究工作。1971年周恩來總理主持召開的全國科學(xué)技術(shù)工作會(huì)議上，制定了基礎(chǔ)研究八年科技發(fā)展規(guī)劃（1972—1980），青藏高原綜合科學(xué)考察研究是其中五個(gè)核心內(nèi)容之一；1980年鄧小平等黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人接見了出席首屆青藏高原國際科學(xué)討論會(huì)的中外科學(xué)家；2013年以來，習(xí)近平總書記就青藏高原生態(tài)環(huán)境多次作出重要指示：“保護(hù)好青藏高原生態(tài)就是對(duì)中華民族生存和發(fā)展最大的貢獻(xiàn)”“青藏高原生態(tài)十分脆弱，開發(fā)和保護(hù)、建設(shè)和吃飯兩難問題始終存在，在這個(gè)問題上，一定要算大賬，算長遠(yuǎn)賬，堅(jiān)持生態(tài)保護(hù)第一”。
20世紀(jì)70年代，我國開展了第一次大規(guī)模的青藏科考，全面完成了260萬平方公里的考察，取得了舉世矚目的成就。參與科考的劉東生、葉篤正、吳征鎰等先后獲國家最高科技獎(jiǎng)，有40余名科考隊(duì)員先后當(dāng)選為院士。
青藏高原研究之所以如此受關(guān)注，不僅因?yàn)樗赜械牡刭|(zhì)地貌和資源，還因?yàn)樗鼘?duì)周邊氣候甚至全球環(huán)境、資源等帶來的巨大影響。
姚檀棟這樣比較兩次青藏科考：第一次是發(fā)現(xiàn)，第二次是看變化。而近幾十年，這種變化之快，讓研究人員始料未及。
姚檀棟從學(xué)生時(shí)代第一次出野外，到如今擔(dān)任科考總隊(duì)長，已經(jīng)在青藏高原上行走了近半個(gè)世紀(jì)。他明顯感覺到，青藏高原正在變暖、變濕、變綠，降水多了，植被好了，也沒那么冷了。“過去60年來，我們經(jīng)歷了人類歷史上前所未有的氣候變暖，青藏高原作為地球‘第三極’，是全球氣候變化最敏感地區(qū)之一，其升溫率超過全球同期平均升溫率的兩倍。”
全球變暖，青藏高原氣候更宜人，難道不好嗎？但姚檀棟看到的卻是風(fēng)險(xiǎn)。
果然。
2016年7月，西藏阿里地區(qū)日土縣東汝鄉(xiāng)阿汝錯(cuò)湖區(qū)冰川群53號(hào)冰川發(fā)生冰崩。“它幾乎是飛下來的，冰體4分鐘內(nèi)向下移動(dòng)了5.7公里，形成冰崩扇前的速度約每小時(shí)90公里。”姚檀棟告訴科技日?qǐng)?bào)記者，碎冰沖入阿汝錯(cuò)掀起了10米高的巨大“湖嘯”，在湖對(duì)岸留下了清晰的沖刷痕跡，最遠(yuǎn)達(dá)到離岸250米處。
2個(gè)月后，53號(hào)冰川南側(cè)的50號(hào)冰川也崩了。阿里地區(qū)發(fā)生這樣的冰崩，在有記錄以來是聞所未聞的。姚檀棟解釋，不同于藏東南冰川的周期性運(yùn)動(dòng)，阿里地區(qū)的冰川是極穩(wěn)定的冰川，冰崩與氣候變暖直接相關(guān)。遙感數(shù)據(jù)顯示，從2011年開始，發(fā)生冰崩的兩個(gè)冰川都出現(xiàn)了上部冰體向下部快速遷移的現(xiàn)象，這說明冰崩的發(fā)生有一定積累過程。姚檀棟判斷，這種冰崩很可能繼續(xù)發(fā)生，他將這種冰崩看作一種新出現(xiàn)的冰川災(zāi)害。
氣候變暖導(dǎo)致“亞洲水塔”功能失調(diào)，帶來一系列生態(tài)災(zāi)害，冰崩只是“冰山一角”。2018年，雅魯藏布江下游加拉村附近色東普溝發(fā)生冰屑堵江；1981年和2016年，西藏聶拉木縣樟藏布冰湖發(fā)生潰決，對(duì)尼泊爾境內(nèi)造成重大影響……
短期看，是水患加劇，水多了。但據(jù)科研人員預(yù)測，到本世紀(jì)中葉，冰川對(duì)河流徑流的補(bǔ)給將在達(dá)到最大值后逐漸減少，長遠(yuǎn)看，將面臨水資源短缺。冰川融水一旦告急，下游干旱區(qū)的綠洲將難以為繼，氣候、環(huán)境、植被、資源、人的生產(chǎn)生活統(tǒng)統(tǒng)會(huì)發(fā)生改變。
“‘亞洲水塔’是亞洲人民的生命塔。”姚檀棟說，以青藏高原為核心向東西南北不同方向輻散，涵蓋青藏高原、帕米爾、興都庫什、伊朗高原、高加索、喀爾巴阡等山脈，面積約2000萬平方公里，可以稱之為泛“第三極”地區(qū)。這一區(qū)域關(guān)系到全球20多億人口的生存發(fā)展。
正如習(xí)近平總書記在西藏考察時(shí)指出的，保護(hù)好西藏生態(tài)環(huán)境，利在千秋、澤被天下。
第二次青藏科考聚焦冰川、積雪、凍土、湖泊和河流等關(guān)鍵過程的變化，探索多圈層相互作用的地球系統(tǒng)科學(xué)前沿問題，關(guān)系到整個(gè)泛“第三極”地區(qū)的民生福祉。
科考隊(duì)員采集巖石樣品
“第三極”探險(xiǎn)家的日常
第二次青藏科考設(shè)立了“亞洲水塔”變化與影響、高原生長與演化、生物多樣性保護(hù)與利用、人類活動(dòng)與生存環(huán)境安全等10大任務(wù)，每個(gè)任務(wù)下還有眾多專題。近5年的時(shí)間里，7000多名科研人員都在做什么？
11月初，在喜馬拉雅北坡希夏邦馬峰達(dá)索普冰川，隨著直升機(jī)運(yùn)下去最后一批冰芯樣品，中國科學(xué)院青藏高原研究所研究員徐柏青完成了今年最重要的野外任務(wù)。
冰芯，就是從冰川頂部自上而下打鉆得到的圓柱狀冰樣，它們是冰川研究者的“寶貝疙瘩”。在冰川頂部的積累區(qū)，越往下冰層形成的年代越久遠(yuǎn)。一層一層就像樹的年輪一樣，可以把地球環(huán)境變化信息記錄下來。徐柏青是第二次青藏科考中冰川與環(huán)境變化考察隊(duì)的負(fù)責(zé)人，他的任務(wù)是通過不同冰川的冰芯，揭示這一區(qū)域冰川變化和氣候變化特征。
冰芯來之不易。徐柏青告訴記者，打冰芯需要在帳篷里作業(yè)。但白天陽光一照，帳篷內(nèi)溫度能達(dá)到十幾度，打上來的冰芯會(huì)融化，所以只能夜里打。而冰川上光照尤其強(qiáng)，帳篷不能完全遮住光，晚上工作，白天補(bǔ)覺又困難，他們平均一天只能迷迷糊糊睡兩三個(gè)小時(shí)。
青藏高原有數(shù)以萬計(jì)的冰川，還有數(shù)以千計(jì)的就像“高原明珠”的湖泊。中國科學(xué)院青藏高原研究所研究員朱立平作為第二次青藏科考湖泊與水文氣象考察隊(duì)負(fù)責(zé)人，在給這些大大小小的“高原明珠”“做體檢”。
“用遙感技術(shù)可以知道湖面有多大，但湖水多深不知道，湖水是淡還是咸也不知道。所以，就要測量這些湖泊，進(jìn)而掌握儲(chǔ)水量、水質(zhì)等數(shù)據(jù)；再通過進(jìn)一步的研究，就能夠預(yù)測這些湖泊未來的變化。”朱立平說，他也需要打湖泊鉆——乘坐橡皮艇來到湖中央，爬上用浮筒或者浮箱搭建起來的約十幾平方米大、可載重3至5噸的作業(yè)平臺(tái)，把活塞采樣器放下水，穿進(jìn)湖底的泥里，得到一個(gè)巖柱。從這個(gè)巖芯中的湖底沉積物，可以讀取氣候變化信息。
中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所研究員鄧濤行走在古遺址中尋找化石證據(jù)，來還原遠(yuǎn)古時(shí)期動(dòng)物和人類的生活場景。
中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園研究員楊永平穿梭在森林和草原之間觀察花花草草，給高原珍稀植物建立檔案……
科考啟動(dòng)近5年來，來自260多家單位的科研人員在野外和實(shí)驗(yàn)室來回切換，中秋節(jié)、國慶節(jié)甚至春節(jié)都經(jīng)常是在野外的帳篷里過的。
科考隊(duì)估算了青藏高原儲(chǔ)水量——包括冰川水儲(chǔ)量、湖泊水儲(chǔ)量、主要河流徑流量，總和超過9萬億立方米。并預(yù)估21世紀(jì)末，如果將全球升溫控制在1.5攝氏度之內(nèi)，青藏高原將升溫2.1攝氏度，冰川將消融三分之一。
科考隊(duì)發(fā)現(xiàn)，橫斷山區(qū)—祁連山森林分布區(qū)過去100年樹線位置平均上升了29米，最大上升幅度80米。中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)教授樸世龍說，高山樹線上升增加了森林生物量，但壓縮了高寒灌叢、草甸的生存空間，增加了高海拔特有物種消失的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)受青藏高原增溫影響的還有藏族人民的主要食物青稞，2000年以來，溫度每升高1℃，每公頃青稞產(chǎn)量降低0.2噸。
科考隊(duì)在青藏高原白石崖溶洞土壤沉積物中，獲得一系列有關(guān)生活在上一個(gè)冰河時(shí)代的人類種群——丹尼索瓦人長期在青藏高原活動(dòng)的證據(jù)，將青藏高原史前人類最早活動(dòng)歷史推至距今19萬年。
……
近5年來，科考隊(duì)還做了大量基礎(chǔ)工作，利用系留浮空艇、無人機(jī)、水下機(jī)器人、直升機(jī)等，初步建成了山水林田湖草沙冰一體化保護(hù)與系統(tǒng)化治理地球系統(tǒng)科考平臺(tái)。“這是我們目前最先進(jìn)的科考平臺(tái)，大氣圈、冰凍圈、水圈、生態(tài)圈、巖石圈、人類圈所有這些圈層的變化過程，可以通過這一平臺(tái)在同一時(shí)間完整記錄下來。”姚檀棟說。
科考隊(duì)員背著鉆取的冰芯樣品下山
傳承“青藏科學(xué)精神”
守護(hù)這方凈土不是件容易的事，甚至應(yīng)該說，太難了。
直升機(jī)運(yùn)輸，是近兩年才在希夏邦馬達(dá)索普冰川和阿尼瑪卿唯格勒當(dāng)雄冰川用上的。此前打冰芯，全靠人力運(yùn)輸。徐柏青說，他們通常要往返于海拔5000多米的前進(jìn)營地和海拔7000多米的冰芯鉆探營地之間，送上去物資，帶下來冰芯。
靜謐的高原湖泊也不是想象的那般風(fēng)平浪靜。朱立平說，打湖泊鉆，如果遇上大浪一起，人在作業(yè)平臺(tái)上就站不住了，遇上風(fēng)浪最大的一次，回程時(shí)船是呈45度角“切”著浪走的，“學(xué)生在船頭拿盆不停往外舀水，我在船尾開船，最怕發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，給油要恰到好處，油加太多會(huì)‘憋死’，油不夠就會(huì)熄火”。回到岸邊營地時(shí)，他們的沖鋒衣、抓絨衣、秋褲等里里外外的衣服全部都濕透，就像剛從水里撈出來一樣。
針對(duì)2018年雅魯藏布江下游加拉村附近色東普溝發(fā)生的冰崩堵江事件，2019年10月，中國科學(xué)院青藏高原研究所研究員楊威和同事徒步進(jìn)入雅魯藏布大峽谷的原始森林，在堵江事發(fā)地安裝了10米高的監(jiān)測塔，前后在野外住了十多天。“西藏東南部地區(qū)很潮濕，蟲子很多。夜里睡覺時(shí)，要在帳篷外再罩一層塑料布，但還是總被蜱蟲咬。”楊威說，蜱蟲跟螞蟥一樣，往肉里鉆，得拿煙頭燙一下才能把整只蜱蟲拔出來，否則頭留在肉里不好辦。
……
盡管新時(shí)代的青藏科考有一系列新科技裝備加持，但高原反應(yīng)、極端的野外環(huán)境、種種危險(xiǎn)等客觀困難是必須靠人來克服的，而進(jìn)入冰川、湖泊、森林開展考察工作，人力始終是不可替代的。最令人惱火的是，儀器也有“高原反應(yīng)”。受高原特殊的氣壓、濕度、溫差等氣候環(huán)境影響，很多儀器上了高原就會(huì)失靈，有時(shí)候，科考隊(duì)員辛辛苦苦采集的數(shù)據(jù)，說沒就沒了。
記者采訪過的每一位在青藏高原做研究的科研人員，身上都有一種相通的氣質(zhì)：樂觀、豁達(dá)、熱愛野外、特別能吃苦。他們腳踏實(shí)地，勇于探索，協(xié)力攻堅(jiān)，勇攀高峰，這是我國老一輩行走在青藏高原上的科學(xué)家開創(chuàng)的、并一代一代薪火相傳的青藏科學(xué)精神。
新中國成立伊始，青藏高原研究還是一片空白。當(dāng)時(shí)對(duì)青藏高原地區(qū)的科學(xué)研究，只有極少數(shù)的外國探險(xiǎn)家和傳教士收集過一些零星資料。從那時(shí)起，青藏高原研究就成為我國國家戰(zhàn)略層面的科研任務(wù)。科學(xué)考察工作也從20世紀(jì)50年代起陸續(xù)展開，對(duì)局部地區(qū)自然條件、地質(zhì)、農(nóng)牧等進(jìn)行了一些專題性科考。
1973年，第一次青藏科考大幕拉開，由著名地理學(xué)家、土地資源學(xué)家孫鴻烈主持。基礎(chǔ)條件差、物資匱乏的歲月，400多人毅然投身科考事業(yè)，啃壓縮餅干，喝水壺里已經(jīng)涼掉的水，就是一頓午飯；最好的投宿地是部隊(duì)的兵站或地方的運(yùn)輸站，住雙層大通鋪；無數(shù)次前方無路，無數(shù)次下河推車……4年時(shí)間，從喜馬拉雅山脈到藏北無人區(qū)，從橫斷山脈到阿里高原，科考隊(duì)員幾乎用腳步丈量了青藏高原全境。
這支特別能吃苦的青藏科考國家隊(duì)，開拓了青藏高原的科學(xué)大發(fā)現(xiàn)，也為爾后的青藏高原研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)不僅是科研工作本身，還包括工作方式和精神面貌。
科考隊(duì)員進(jìn)行高寒草甸調(diào)查
“第三極”研究看中國
青藏高原這塊土地的神秘曾被瑞典探險(xiǎn)家斯文·赫定在他的著作《亞洲腹地旅行記》中這樣形容：“到1907年1月為止，我們對(duì)行星面上的這部分（青藏高原）與對(duì)月球背面同樣一無所知。”100多年后的今天，在科學(xué)家們的探尋和儀器設(shè)備的測量下，青藏高原漸漸揭開神秘的面紗。
從新中國成立之初一窮二白、無力組織大規(guī)模科考，到如今組織數(shù)千人、預(yù)計(jì)長達(dá)10年的第二次大規(guī)模青藏科考。今天，中國的青藏高原研究走上了世界舞臺(tái)，并敞開懷抱，與全球各國科研機(jī)構(gòu)攜手。
改革開放后，一大批受益于各項(xiàng)中外聯(lián)培計(jì)劃的科研人員，為青藏高原各研究領(lǐng)域帶來新的研究思路和方法。面向國際研究的前沿領(lǐng)域，我國青藏高原研究開始從以定性為主轉(zhuǎn)向定量、定性相結(jié)合，從靜態(tài)轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)、過程和機(jī)制，從單一學(xué)科轉(zhuǎn)向綜合集成，從區(qū)域轉(zhuǎn)向與全球環(huán)境變化相聯(lián)系。
隨著我國科研人員對(duì)青藏高原環(huán)境變化及其在全球生態(tài)環(huán)境中重要性認(rèn)識(shí)的不斷深入，2009年，姚檀棟聯(lián)合國內(nèi)外“第三極”研究科學(xué)家共同發(fā)起“第三極環(huán)境”國際計(jì)劃，致力于推動(dòng)“第三極”地球系統(tǒng)多圈層研究，服務(wù)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。
美國伯德極地研究中心朗尼·湯普森教授是“第三極環(huán)境”的聯(lián)合主席之一。這位“第三極”的“好朋友”，疫情之前幾乎每年都要上青藏高原野外考察，盡管已經(jīng)70多歲，還做過心臟搭橋手術(shù)。另外兩位聯(lián)合主席是德國國家自然博物館館長、古生物學(xué)家福克·莫斯布魯格教授和姚檀棟。
“第三極環(huán)境”每年開一次例會(huì)，約定往后在尼泊爾、印度、美國、德國開，各國輪流做東。但2011的年度例會(huì)竟然是在冰島開的。原來，冰島總統(tǒng)聽說了這一計(jì)劃，希望與北極研究結(jié)合起來，特發(fā)出邀請(qǐng)。
這種跨國家、跨地域、跨學(xué)科聯(lián)合研究的方式，把歐美研究者擅長的模型、方法引入“第三極”地區(qū)，同時(shí)共享更多野外一手?jǐn)?shù)據(jù)，推動(dòng)研究領(lǐng)域整體發(fā)展。
近年來，中國科學(xué)家對(duì)青藏高原的研究論文數(shù)量和引用率穩(wěn)居世界第一。世界極地科學(xué)圈中，由中國科學(xué)家主導(dǎo)的“第三極”研究作為一支崛起的力量備受關(guān)注。
全球都在關(guān)心氣候變化，科學(xué)共同體期待來自“第三極”的聲音。接下來，第二次青藏科考將繼續(xù)聚焦“變化”，回答一系列問題：如何整合各類觀測與模型，預(yù)測氣候變暖下亞洲水塔未來的命運(yùn)？青藏高原環(huán)境變化給周邊地區(qū)帶來什么影響，如何應(yīng)對(duì)？青藏高原是怎樣響應(yīng)全球變化的？高原生態(tài)演化與人類活動(dòng)之間有什么關(guān)系……
青藏高原地球系統(tǒng)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、青藏科考數(shù)據(jù)共享平臺(tái)、青藏科考地球系統(tǒng)多圈層綜合觀測平臺(tái)等也都在建設(shè)中。
科研人員們還將繼續(xù)在這塊神秘的土地上探索，努力解開藏在這里千萬年的秘密。
（文中圖片均由受訪者提供）
