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正在破译的“青藏密码”

——第二次青藏高原综合科考首期研究成果发布

2018-9-14 9:24:16 作者:吕诺 王沁鸥 张宝亢

青藏高原为什么变绿,是不是生态趋好的信号?冰崩的成灾机制是什么,可否科学预警?冰川消融增加了多少水资源,对“亚洲水塔”弊大还是利大?喜马拉雅山与冈底斯山哪个先隆升,给生物演化带来怎样的影响?

被称为地球“第三极”的青藏高原,是我国重要生态安全屏障。2017年,我国时隔40多年再次启动青藏高原综合科学考察研究。一年来,科考队员开展冰川、湖泊、水文、气象、高寒生态与生物多样性、土地资源变化等多学科综合考察。2018年9月5日,第二次青藏高原综合科考的首期研究成果在拉萨发布,可以多角度解读气候环境的“青藏密码”。

变化的“亚洲水塔”

“20年前我第一次在色林错湖畔扎营的地方,如今已被湖水淹没。”中科院水生所研究员陈毅峰说。

据中科院地理科学与资源研究所研究员樊杰介绍,近年来,色林错湖区不断扩张,大约淹没了周边220多平方千米的牧场。

“长大”的不只是色林错。第二次青藏高原综合科考发现,过去50年来,青藏高原大于1平方千米的湖泊数量从1081个增加到1236个,湖泊面积从4万平方千米增加到4.74万平方千米;而青藏高原及其相邻地区冰川面积退缩了15%,高原多年冻土面积减少了16%。

第三极”是公认的“亚洲水塔”。中科院青藏高原研究所研究员徐柏青表示,印度河、雅鲁藏布江等10多条亚洲主要河流自此发源,总径流量超过4359亿立方米。体量庞大的水及其各种形式的循环,影响着高原及周边区域生态。

近年来,素以干燥寒冷著称的青藏高原正在变暖变湿,其增温速度是全球平均值的两倍。第二次青藏高原综合科考首席科学家、中科院院士姚檀栋认为,气温高了,水资源多了,但“亚洲水塔”原有的平衡被打破,一些灾害也随之而来。例如,2016年7月和9月,西藏阿里地区阿汝冰川发生冰崩。

在过去一年中,科考团队已初步揭示冰崩原因,并提出潜在冰崩的有效辨识指标。他们建议,建立冰崩科学预警体系,为应对措施提供科技支撑。

变绿的青藏高原

山上林木越长越高,地上植被返青越来越早——青藏高原在变绿,让人欢喜让人忧。

中科院青藏高原研究所生态实验室主任朴世龙表示,过去几十年内高原生态系统总体趋好,1980年代以来,青藏高原增温强烈,植被生长显著增加,但2000年之后,变绿速率有减缓趋势且空间分布不均,表现为高原西南地区植被生长下降,而东部地区仍增加。

植被覆盖对温室气体在大气中的浓度有直接影响。植物可通过光合作用吸收大气中的二氧化碳,并将其固定在植被和土壤中,从而减少温室气体在大气中的浓度。这种过程被称作碳汇。2000年以来,青藏高原生态系统每年净吸收0.51亿吨碳,占我国陆地生态系统碳汇的15%~23%。但持续快速增温可能导致青藏高原区域冻土融化,从而释放冻土中大量的“老碳”到大气中,加剧气候变暖。

青藏高原拥有热带雨林至高山草甸的完整植被垂直带,以及北半球最高海拔的高山树线。调查结果显示,过去100年,树线位置平均上升了29米,最大上升幅度80米。

“高山树线上升,增加了森林生物量,有利于提高生态系统的碳汇功能。”朴世龙说,“另一方面,也压缩了高寒灌丛-草甸的生存空间,增加了种群密度及其竞争,提高了高海拔特有物种消失的风险。”

对气候变暖敏感的,还有青藏高原的主要粮食——喜凉作物青稞。研究发现,气候变暖对青稞单产不利,这种影响将随着气候变暖而加剧。

“如何应对气候变暖带来的挑战,也是今后一段时间青藏高原农业重要而紧迫的工作。”朴世龙说。

还原的沧海桑田

青藏高原的“成长”史,是理解这片高原的关键之一。过去,人们对高原何时长到如此之高莫衷一是,第二次青藏高原综合科考重建了喜马拉雅山和冈底斯山6500万年以来完整的隆升历史。

“冈底斯山脉是青藏高原的第一座高大山脉。”中科院院士丁林表示,这座横亘在青藏高原西南部的东西向山脉,在距今5500万年前便隆升到现在的高度。

而第二次青藏高原综合科考发布的研究报告显示,同一时期,喜马拉雅山脉至少仍有一部分被海水覆盖,直到2400万至1500万年前才成为世界屋脊。它的隆升阻挡了南亚季风气团向北移动,高原内部逐渐干旱;但它的导流作用将季风送往东南部,造就了那里的一片鱼米之乡。

从热带平原到高寒草甸的巨变,也使高原有了生物演化“天然实验室”之美誉。越来越多的证据证明,青藏高原或为史前动物起源进化的“摇篮”。

据中科院古脊椎与古人类研究所所长邓涛介绍,高原隆升后,披毛犀、北极狐等哺乳动物的祖先在这里出现。第四纪大冰期来临时,已预先适应了寒冷环境的它们“走出西藏”向北迁徙,北极狐在北极圈附近留存至今;大型猫科动物的祖先——最早的雪豹也同期出现在高原,美洲豹、金钱豹、非洲狮等都是它的后裔。

此外,隆升前的藏北存在大片热带、亚热带森林。结合欧洲和北美的化石同类来看,青藏地区在新生代早期曾是植物扩散和交流的“枢纽站”。植物界的“拓荒者”们经由这里去往欧洲、北美,其后裔仍是今天热带和亚热带的常见物种。△

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