減緩消融,科學家給冰川蓋“被子”
2020年10月29日08:12

原標題:減緩消融,科學家給冰川蓋“被子”

原標題:減緩消融,科學家給冰川蓋“被子”

過去的50年,全球大多數冰川在快速消融。為了阻止冰川融化,除了控制溫室氣體排放減緩溫室效應外,科學家們也開始從冰川本身入手。今年8月,中國科學院研究團隊給位於青藏高原東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”區域的冰體消融速度明顯減少。與未覆蓋區域的冰體相比,“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”為什麼會讓冰川減緩消融?給冰川蓋的“被子”到底什麼樣?“蓋被子”的方法可以推廣到所有的冰川保護行動中嗎?記者就此採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。

冰川消融帶來一系列連鎖效應

冰川為什麼需要蓋“被子”?談及這個話題,王飛騰引用了這樣一組數據。

根據《中國氣候變化藍皮書(2020)》介紹,2019年,全球平均溫度較工業化前水平高出約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,每個連續10年都比前一個10年更暖。

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

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(面積小於1平方公里)為主,應對氣候變暖,尤為脆弱。

大量冰川消融,勢必造成全球海平面升高。冰川融化後暴露的陸地和水面會吸收太陽熱量,從而導致更多冰體融化,加速地面增溫過程,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,造成冬季嚴寒,暴風雪成災,夏季高溫不退,導致暴雨、颶風、洪水氾濫等極端天氣。

另外,冰川消融還會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,會使尼泊爾、不丹境內近50個冰川湖決堤進而引發洪水氾濫。而夏季冰川的快速消融則會引發印度境內印度河、恒河水位上漲造成洪災。

與此同時,隨著冰川的面積消減,大部分以冰川融水為水源的地區將會嚴重缺水,如秘魯、印度北部就因冰川的加速消融面臨缺水危機。

這種“被子”不僅隔熱還能反光

冰川消融與冰川表面的能量平衡密切相關,當冰川表面獲得的能量大於釋放的能量時,冰川開始融化或昇華。據瞭解,冰川消融主要發生在夏季,方式有冰面消融、冰內消融和冰下消融,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?在回答這個問題前,王飛騰首先分享了這樣一個生活經驗。

在以前物質比較匱乏、冰箱還不普及的年代,大街上經常會見到推著自行車賣冰棍的人。賣冰棍的人會將冰棍裹在一層厚厚的棉被里。為什麼要這樣做?不怕冰棍融化嗎?

王飛騰說,要想知道賣冰棍的人為什麼這麼做,必須先瞭解被子的作用。被子之所以能夠為人體保暖,主要是因為它具有保溫或者說阻止熱傳遞的作用。我們冬天蓋著棉被暖和,不是因為棉被本身暖和,而是因為棉被蓋在身上,可以減少身體的熱量流失。

記者瞭解到,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。

“我們採取在冰面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生的影響,白色覆蓋物還可以增大冰川表面的反照率,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,切斷冰川與外部的熱交換,使隔熱和反光材料覆蓋下的冰川表面能維持一個相對較低的溫度,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,顯得尤為重要。”王飛騰說。

除了給冰川蓋“被子”外,有關學者以往的研究發現,在冰面直接實施人工降雪,不僅能增加冰川上的積雪也能增大冰川表面的反照率。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。

“這些工作處於同類研究的最前沿,但很多僅停留於模型計算,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。

該冰川屬於海洋性冰川,受海洋性季風氣候影響較大,當地降雨較多。與大陸性冰川相比,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。

據瞭解,達古冰川共有現代山地冰川19條,最為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當前其已開發的17號冰川,該冰川呈月牙形,面積僅為0.17平方公里。在夏季消融區,17號冰川會分裂成3塊。科研人員選擇在面積最大的一塊冰川上開展蓋“被子”實驗。

“從實驗結果來說,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;從環境保護方面來說,實驗材料可以回收利用,既節約了成本,又不會對周圍環境產生影響。”王飛騰說,從目前來看,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。

“但是對於人跡罕至、面積較大的冰川,從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,要想從根本上挽救冰川,還是要從全球或區域尺度上進行節能減排、減緩全球變暖。

(責編:趙竹青、呂騫)

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