文 ｜ 《中国科学报》 记者 冯丽妃

    “第二次青藏科考标志性科考活动守护‘水塔’——‘一原两湖三江’主体任务已经基本完成，这次科考从天到地、从冰到水取得了全方位的进展。”日前，第二次青藏高原综合科学考察研究（以下简称第二次青藏科考）队队长、中国科学院院士姚檀栋在海拔5400米的普若岗日冰原科考基地告诉《中国科学报》。

    “一原两湖三江”是“亚洲水塔”的关键核心区。“一原”是世界上中低纬度地区面积最大的普若岗日冰原；“两湖”是西藏的第一大湖色林错和第二大湖纳木错；“三江”是长江、怒江、雅鲁藏布江。

    第二次青藏科考队在过去7年的研究中发现，作为“亚洲水塔”的青藏高原正在变暖、变湿、变绿、变暗。为了守护“水塔”，科考队从今年8月18日开始在青藏高原高海拔地区展开“一原两湖三江”科考活动，有6个科考分队15个科考小组400多名科考队员参与了这场“世界屋脊”上的“攻坚战”。 

    姚檀栋（中）在普若岗日冰原向孙航（左）、朱彤介绍10号冰川的变化。冯丽妃/摄

    一原：“上天入地”新突破

    近日，记者跟随姚檀栋与中国科学院青藏高原研究所高级工程师王忠彦一行，沿着普若岗日冰原上的多个冰川徒步穿行10多公里。行程中可以看到，有些冰川融水形成涓涓细流在岩石间静静流淌，有些则形成汹涌澎湃的湍流、汇成瀑布沿着河谷峭壁飞流直下。

    普若岗日冰原位于羌塘国家级自然保护区的核心区域，是除南极、北极之外第三大冰原。这里的冰川变化是了解全球气候变化的一面镜子。

    今年8月，第二次青藏科考队在普若岗日冰原10号冰川末端两三公里处安营扎寨，开始科学考察。9月初，冰芯钻取科考小组攀上海拔6100米的冰川，通过雷达测厚在普若岗日冰原发现了目前青藏高原最厚的冰川——厚度接近400米。

    姚檀栋（左）、朱彤（中）、孙航（右）三位院士9月30日把从10号冰川上钻取的冰芯放入营地冰柜。冯丽妃/摄

    “此前最厚的冰川是1992年在西藏阿里地区西昆仑山脉中发现的，厚度为309米。”姚檀栋说，此次发现的厚冰层对于研究青藏高原气候环境变化具有重要意义。

    冰芯是探知地球气候变化历史的一把“钥匙”，从中可以洞察水汽、粉尘、孢粉等随大气环流输运而来的外源物质及其沉降到冰层时的气候环境。目前，科考队员正在普若岗日冰原10号冰川的两个冰芯钻取点钻取深冰芯，希望能获取接触到基岩的“透底冰芯”。

    科考队员还在10号冰川的5500米和5800米海拔处建立了观测站，对冰面水汽稳定同位素比率、臭氧含量和气象要素进行了为期一个月的连续观测，并成功采集冰川降水、积雪、融水等样品超过6000瓶。这些数据和样品将为科学家深入理解普若岗日冰原周边区域在季风期向西风期过渡期间的大气传输变化，以及冰川消融对区域大气、水体的影响提供重要的科学依据。

    在距离普若岗日冰原约90公里的双湖县科考营地，科考队员利用我国自主研发的“极目一号”浮空艇，首次对普若岗日冰原区冰川消融区域的大气关键指标开展了从地表至海拔6300米的全方位连续观测，包括大气水汽氢氧稳定同位素、黑碳、粉尘、二氧化碳、甲烷、臭氧、氮氧化物以及有机挥发物等。虽然观测期间雷电、暴雨、冰雹和大雪等天气过程密集出现，科考队员依然取得了10次升空观测的宝贵数据。

    “从大气观测角度来说，普若岗日冰原的地理位置十分独特，它位于藏北，受西风、季风和南亚大气的影响更突出，更能代表青藏高原腹地大气环境的特点。”中国科学院院士、北京大学环境科学与工程学院教授朱彤对《中国科学报》说。据悉，科考队员已经观测到季风传输向西风传输转换过程中大气物理和大气化学性质的转变，以及近地表与冰川所在海拔高度间各种关键指标的转变。

    为了解高原特殊环境暴露对常驻和短居人群心肺功能的影响机制，朱彤与科考小组的队员把自己当成实验对象，随时收集血液、尿样、唾液样本，测量血压、脉搏、心率……为高原人体适应与调控提供新的样本数据。

    通过研究，他们发现高原大气臭氧暴露能显著增强常驻人群的机体缺氧状态，且显著影响人体的红细胞代偿功能与心血管功能。他们解析了极高海拔急进人群的生理适应和回到平原后恢复的生物学机制，发现血流动力学及相关通路的代偿性改变是急进高原人群适应高原环境的重要机制。

    除了“上天入地”测大气、钻冰芯外，由中国科学院院士、中国科学院昆明植物研究所研究员孙航牵头的科考小组采集了9000余份植物标本，初步鉴定出普若岗日冰原地区100余种植物，包括2个疑似新种和20多个区域新纪录种。

    目前，科考小组已经发现垫状物种如囊种草、藓状雪灵芝是冰缘生态系统中的关键物种，能改良局部微环境，形成“肥岛效应”，进而聚集其他物种生长在一起，形成微群落，使得茫茫冰缘极端环境呈现小的“绿岛”，对维持冰缘生态系统结构稳定以及增加物种多样性有重要作用。调查还发现，随着冰川的快速退去，物种也在向上扩散。

    “原来在这个区域几乎没有标本采集记录、没有系统的研究，我们的调查填补了这方面的空白。”孙航说，“下一步，我们将解析冰缘植物适应极端环境的分子机制，揭开冰缘植物进化和生存的奥秘，并探索冰缘植物对全球变暖的响应。” 

    9月30日，孙航（左）向姚檀栋（中）、朱彤（右）介绍普若岗日冰原10号冰川附近的冰缘植物。冯丽妃/摄

    两湖：“创纪录”的喜与忧

    在天光云影的掩映下，从深蓝逐渐过渡到碧绿的湖水浪赶浪地拍打着湖岸。站在色林错湖边望去，自然界的纯粹风光直击人心。

    20世纪70年代以来，由于气候变暖带来的降水增加和冰川融化，色林错一直在扩张。其湖面面积自1999年以来扩张近1/3，超过纳木错，成为西藏第一大湖。

    中国工程院院士、中国水利水电科学研究院正高级工程师王浩牵头的科考小组发现，这种“创纪录”的扩张带来的隐患亟须关注。“近10年，色林错平均每年增加4.6亿立方米水量和6平方公里的水面面积，水位平均每年上升20厘米。湖泊扩张迅速，已经对当地造成了显著影响。”王浩说，流域降水量增加是色林错扩张的主要原因，增温导致的冰川融水增加是色林错扩张的重要因素，湖泊扩张过程呈现出明显的阶段性特征。

    考虑到未来湖水位继续上涨的概率较大，科考小组建立了色林错水位实时观测站，提出应加强流域水循环全过程监测，预估湖泊的水量平衡点和水位上涨幅度，防范因湖泊出水口断面冲刷造成的水文风险，科学分析适应气候变化影响的调控策略。 

    湖面海拔4725米的纳木错是世界上最高的咸水湖，钻取纳木错湖泊岩芯是这次科考活动的重点任务。这一任务早在今年7月中旬就率先完成，中国科学院青藏高原研究所联合德国、瑞士、英国和美国等多国科学家及钻探技术人员共同实施的纳木错国际大陆科学钻探计划，创造了我国湖泊钻探最深纪录——深度超过400米的湖底沉积物钻取，为探究百万年来气候环境变化历史提供了关键的实物支撑。

9月30日，姚檀栋在普若岗日冰原考察冰川。冯丽妃/摄

    两湖周边，各类研究也如火如荼开展，成果频出。

    中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所研究员吴福元牵头的科考小组发现，距纳木错不远的念青唐古拉山主峰附近的高海拔地带（5200至5600米），存在大量富含稀有金属铍的矿物——绿柱石伟晶岩，标志着青藏高原核心区域稀有金属矿床勘查取得重要进展，进一步提升了我国稀有金属资源的战略储备。

    中国科学院院士、中国科学院青藏高原研究所研究员方小敏牵头的科考小组首次在色林错以东约60公里的伦坡拉盆地开展超千米钻探计划，截至9月29日钻探深度达915米，刷新了我国青藏高原环境科学钻探纪录。该钻探计划将首次获取青藏高原腹地晚始新世约4000万年以来的岩芯记录，揭示“亚洲水塔”的形成演化历史及青藏高原腹地构造、气候、环境和生物多样性协同演化的过程与规律。

    中国工程院院士、中国气象科学研究院研究员徐祥德牵头的科考小组首次在色林错、纳木错周边和长江源头等区域开展了无人驾驶垂直探测平台野外试验，在高原恶劣环境条件下对大气温、湿廓线等垂直结构进行了24小时连续观测，有效弥补了大气三维高空探测空间不连续、时间跨度大等不足，为灾害性天气发生发展过程研究提供了重要的科学依据。

    三江：追本溯源做“体检”

    长江、雅鲁藏布江、怒江是惠及全球最多人口的大江大河源头，针对这些生命源区的考察，也在通过“拉网式”“滚地毯式”科考全面、深入展开。

    长江源是亚洲最重要的“水塔”之一，其源头冰川的稳定性直接影响着下游生态以及水资源安全。冬克玛底冰川是长江源支流布曲的源头之一，最高海拔6074.8米。第二次青藏科考队队员通过搭载有探地雷达的大型无人机，结合地面三维激光扫描、遥感观测技术，为冬克玛底冰川做了一次全方位“体检”。

    “我们把这部分工作定名为给长江源头冰川‘做CT’，旨在为青藏高原的气候变化、水资源管理、环境保护、区域发展提供本底数据。”中国科学院西北生态环境资源研究院唐古拉山冰冻圈与环境观测研究站站长何晓波说。

    他表示，冬克玛底冰川的监测是两代青藏科考人的一场“接力赛”。1989年，我国科学家首次对冬克玛底冰川进行考察，35年后，第二次青藏科考队发现大小冬克玛底冰川退缩了400多米，整个冰川减薄了9米。

    此外，科考队员在长江源沱沱河流域将定期采集和不定期加密采样相结合，研究干湿季节不同水体的稳定同位素和水化学时空特征；在雅鲁藏布江源区拉萨河流域廓琼岗日冰川，开展径流泥沙变化过程加密观测；在怒江源区布加岗日冰川、错那湖，进行各种水体的水样采集与分析……以此了解三江源头的径流变化，采取科学的保护措施。

    引人注目的是，科考队员还在廓琼岗日冰川开展了人工增雪试验，并在试验区及下游观测云结构与增雪效果，评估人工增雪对冰川保护的成效。

    攻坚：用科技守护绿色发展

    青藏高原是地球第三极，科考队的每一项突破，都是在高寒、缺氧环境中不懈攻坚的结果。

    科研攻坚旨在守护绿色发展。“我们要努力取得重大科研突破，为青藏高原经济社会发展和生态环境保护提供决策依据。”姚檀栋说。

    在“一原两湖三江”科考活动中，科考队以国家公园建设为抓手，深入开展羌塘国家公园考察研究；建立山水林田湖草沙冰地球系统综合观测平台，分析地球系统多圈层链式响应过程机理；核算拉萨城市圈资源环境承载力，提出拉萨城市圈绿色发展模式。

    例如，青藏高原国家公园群科考分队对藏北那曲国家公园涉及区域进行再次科考，发现当地的生态环境保护、城乡建设面貌、旅游产业发展、人民生活水平等发生了巨大变化，但“一刀切”过度保护问题未得到有效解决，一味强调“最严格”保护导致自然保护地可以开展的绿色产业受到绝对限制。

    “我们建议西藏在‘十五五’发展规划谋划中，以高品质国家公园为主体的自然保护地体系建设进一步夯实生态安全基础，以高水平国家公园群绿色产业发展链培育开辟高质量发展新赛道，推动高品质保护与高质量发展良性互动。”中国科学院地理科学与资源研究所研究员樊杰说。

    今年9月是青藏高原生态保护法实施一周年。第二次青藏科考实施7年来，科考队用一项项成果全过程科学支撑了青藏高原生态保护立法，阐明了气候变化影响下“亚洲水塔”失衡特征和影响，提出了水资源与水安全的科技发展战略。

    10月的西藏，5000米到6000多米的高海拔地区气温已降至零摄氏度以下，许多科考队员依然坚守在科考一线，为守护“水塔”贡献力量。

    普若岗日冰原科考营地东侧，白雪在消融的10号冰川上形成一个苹果形图案，姚檀栋看到有一朵白鸽一样的祥云挂在冰川上，他用手机相机抓拍到了那一刻。

    国庆当天，他在微信朋友圈留下祝福：“平安中国，和祥华夏！”

普若岗日冰原10号冰川上的“苹果形”图案与空中云朵形成的“白鸽”。姚檀栋/摄

    《中国科学报》 (2024-10-15 第1版 要闻)

    编辑 | 赵路

    排版 | 郭刚