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美国科学日报高度关注青藏高原研究
2009-12-16      

2009年1月14日,著名科学媒体-美国科学日报以“雪冰细菌可能记录气候变化”报道了中国科学家的青藏高原研究成果。12月15日,该媒体又以“喜马拉雅雪冰的沉积黑碳威胁世界‘第三极’”为题,报道了中国科学家及其合作者关于青藏高原研究的最新成果,引起国际广泛关注。以下是相关报道的译文:

 

美国科学日报1月14日讯:对于很多人而言,细菌和气候变化可能风马牛不相及:世界上最小的生命存活体对比地球上最大的现象之一。但不尽然。根据中国科学院青藏高原研究所的科学家及其合作者的最新研究,沉降在雪冰中的这些小虫子可能表明,我们的气候曾经如何变化。

 

姚檀栋院士进行野外科学考察

该项研究可能提出气候变化研究的一项新指标,该项指标在本质上不同于先前的任何物理或化学衡量标准。

该项研究的首席科学家是姚檀栋研究员。根据他的研究,冰芯中的细菌丰度会随着气候条件发生改变。姚檀栋和合作者一道,共同研究了各拉丹东山的郭曲冰川的雪冰样品,测量了存储在雪冰中的细菌在过去七十年的逐年丰度。他们的分析表明,细菌含量随温度和粉尘含量的增加而上升。专家发现,细菌丰度在1938年最低,1997年最高,而且随着稳定氧同位素值的增加而增加;后者被认为与温度存在很好的相关性,冰体中的稳定氧同位素值通常在较暖的年限里增加。

通过测量污化层中Ca的含量,科学家们还发现,细菌含量还随着冰芯中的粉尘含量增加。粉尘很可能是在春季沙尘暴季节传输到冰川上,并经过随后的冰雪消融而被固着在冰体内。

进一步的分析表明,季节性因素对细菌分异起到一定作用。在每年季风时节,微生物起源于特征迥异的环境,包括动物源和人类源;而在非季风时节,他们主要来源于附近的寒冷环境。

该项研究首次将细菌和气候变化结合,开启了利用此类方法进行生态研究的先河。在过去很长一段时期内,世界上的科学家曾将目光聚焦于两极地区,研究那里的细菌如何存活于长达千年的寒冷和黑暗的冰芯中。

从2002年以来,姚檀栋和其同事就转而研究青藏高原中部的马兰冰芯和普若岗日冰芯中微生物群体。此项关于各拉丹东冰芯的研究也是对其中细菌年际丰度的首次高分辨率重建。姚檀栋认为,科学家们还需要做更多的工作,以期量化上述相关性。

 

美国科学日报12月15日讯:据中国科学院和美国NASA科研工作者的最新合作研究,沉降在青藏高原冰川上的黑碳严重影响了世界上最大的非极地冰体。黑碳吸收太阳辐射,并随着其在雪冰表面的大量沉降而加速冰川的消融。

 

中国科学家在喜玛拉雅地区钻取高海拔冰芯

青藏高原,又被人们称为世界‘第三极’,在过去30多年的时间里以每十年增加0.3℃的速率变暖;这个增温速率相当于全球增温速率的两倍。最新野外观测和连续的量化模型表明,黑碳对高原上冰川的加热作用不亚于温室气体。

“西藏冰川目前的退缩速率惊人。”纽约城NASA戈达空间研究中心主任James Hansen教授说,“黑碳对冰川消融的作用可能占到1/2,剩下的1/2的贡献才是来自于温室气体。”

曹军骥研究员指出:“在过去的20年中,黑碳含量在1975年的基础上增加了两到三倍。”这项研究于12月7日发表于美国科学院院刊。

中国科学院青藏高原研究所所长姚檀栋院士认为:“青藏高原地区1950年至1980年间有50% 的冰川在消融,而消融冰川的所占比例在21世纪早期上升到95%。”研究人员还认为,有些冰川的消融异常迅速,甚至在本世纪中期有彻底消失的危险。

由于青藏高原的冰川融水补给了亚洲的几条重要河流,其中包括印度河、恒河、黄河和长江,冰川的大量流失可能严重影响下游地区数百亿人的淡水供应。在冰川融水枯水季,雨雪还可以补给亚洲的这些河流;但在某些严重缺水的地区,冰川的消融将改变淡水的供应时节,从而影响人们调控季节性水源供应的努力。

徐柏青研究员等科学家在青藏高原的不同地区钻取并分析了五条冰芯,研究了冰芯中黑碳(碳黑的一个关键成分)和有机碳组成。冰芯研究证实,喜马拉雅冰川的黑碳含量与欧洲和南亚的黑碳排放量密切相关。左求普冰川位于高原南缘,处于印度次大陆的下风向;对该冰川的研究发现,黑碳沉积量在1990年至2003年间增加了近30%。而随着欧洲在二十世纪70年代施行新的大气排放标准后,左求普冰芯中一直上升的黑碳含量出现了下降。

青藏高原的大部分黑碳来自于柴油机、煤炉火电厂、以及露天烹饪灶具。许多工业过程同时制造出黑碳和有机碳,但是两者的比例通常有差异。例如,燃烧的柴油主要产生的是黑碳,而木材燃烧产出的主要是有机碳。由于黑碳相对颜色更深,可吸收更多的太阳辐射,因而被认为比有机碳具有更强的加热效应。

为了增进人们对于黑碳对冰川影响的理解,科学家们正努力获取更有力的测量数据。“我们不能指望着仅此一项研究就彻底阐明黑碳对青藏高原雪和冰川的影响。”曹军骥如是说,“ 我们还需要做更多的工作,研究反射率、冰川消融速率,以及开展其他类型的勘测侦查工作。”

科学家们正在利用卫星工具,包括安装在NASA的Terra和Aqua两颗卫星上的中分辨率成像光谱仪(MODIS),提高对该地区反照率的认识。同时,NASA一颗名为“荣耀”的新式气候卫星将于2010年发射升空,该卫星将加载一种新型气溶胶传感器,可以比之前的仪器更准确地分辨不同气溶胶的类型。

Hansen说:“为了避免喜马拉雅冰川的消失,维持冰川对季节性淡水的供应,人们除了要减少温室气体排放外,可能还需要减少黑碳的排放量。”

 
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