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警钟敲响:中国五分之一冰川消融 西北水危机严峻

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 冰川消融敲响白色警钟

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西藏阿里地区日土县东汝乡境内的拉布拉冰川。新华社发

11月4日,美国政府正式通知联合国,要求退出应对全球气候变化的《巴黎协定》。

4个月前,冰岛失去了奥克冰川。当地人聚集在一座碎石坡上,为它举办了“葬礼”。纪念碑上,刻着一封给未来的信:这是第一条痛失冰川地位的冰川。在接下来的200年里,我们所有的冰川都将遵循同样的灭亡路径……

事实上,冰川葬礼离我们并不遥远。2016年,西藏阿里地区的阿汝冰川发生两次冰崩事件;2018年,藏东南地区雅鲁藏布江色东浦沟发生两次冰崩堵江事件。根据中国两次冰川编目统计,自1970年前后到2010年,全国冰川面积减少了12442.4平方公里,占冰川总面积的20.6%。

1.我国五分之一冰川已消融

冰川,是气候变化的记录器和预警器。我国是世界上中低纬度冰川最发育的国家,其中以青藏高原为主体的第三极是除南北两极之外最重要的冰川富集地区。

中国科学院西北生态资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室副研究员郭万钦告诉记者,修订版的中国第一次冰川编目显示,中国总计有冰川48410条,总面积为60506平方公里。最新版中国第二次冰川编目显示,2010年左右,中国总计有冰川53778条,总面积48063.6平方公里。几十年间,我国冰川整体萎缩了12442.4平方公里,占总面积的20.6%,其中,约有8310条冰川完全消失。冰川面积萎缩幅度最大的是西藏自治区,冰川面积整体减少了7680.7平方公里,整体萎缩幅度达到27.7%。云南省则是冰川萎缩速率最快的省份,其冰川总面积减少了28.2%。

郭万钦表示,大型冰川的退缩是全国冰川面积大幅减少的主要原因。8310条消失的冰川以小型冰斗冰川和悬冰川为主。小型冰斗冰川大多只有一个分支,多坐落于小山谷中,形状类似簸箕。悬冰川贴于陡峭山坡之上,因为其冰舌较短,厚度较薄,只有几米到几十米不等,更容易受到区域气候变化的影响。

中国科学院青藏高原研究所研究员邬光剑告诉记者,近期青藏高原温度平均每10年上升0.4℃,升温速度是全球平均升温速度的两倍。以我国藏东南地区阿扎冰川为例,该冰川属于海洋型冰川,冰川末端海拔目前只有两千七百米左右。观测记录显示,该冰川末端每年退缩30至60米。

“人类排放的温室气体使全球气温升高是冰川消融的主要原因。”中国科学院青藏高原所副研究员杨威说。气温升高导致冰面消融加剧和积累量减少,同时引起冰温升高,冰裂隙增加,冰川破碎化加重,消融面增大等。冰川退缩也导致其“分解”,比如,喀喇昆仑山的音苏盖提冰川,到2010年已经分解成5条冰川。这也是在第二次冰川编目中,虽然冰川总体面积减少,冰川条数反而增多的原因。在冰川区降水的形式一般为固态,即降雪,但随着气温升高,在低海拔地区,冰川区降水中的降雨比例有所增加。降雨释放的潜热,也加速了冰川消融。

除此之外,黑碳气溶胶等工业污染沉降在冰川表面,造成冰川反照率降低,更容易吸收太阳辐射,这在一定程度上加速了冰川消融。而冰川的消融会使黑碳在冰川表面富集,吸收更多热量。

2.冰川消失后西北干旱区水危机严峻

“冰川面积缩小只是表面现象。实际上,冰量的变化反映了冰川水资源的损失。”中国科学院西北生态资源研究院研究员陈仁升说。冰川是一座“固体水库”,对河川径流起着重要的补充和调节作用。中国的冰冻圈是中国及周边国家重要大江、大河的发源地,更是“一带一路”干旱内陆河流域的水塔,滋养着流域中的众多人口。在全球变暖背景下,冰冻圈快速变化对中国特别是西部地区的水文过程与水资源具有较大的影响。

陈仁升表示,过去几十年来,冰冻圈的快速变化导致流域径流的改变,冰川融水量“先增后减”的拐点已经或即将出现。到20世纪末,中国冰川融水将明显减少,其中祁连山区减少80%以上,青藏高原东部和南部地区约减少50%~90%,天山地区约减少30%~50%。

从单条冰川看,我国多数小型冰川的融水径流量很可能已经出现了拐点,如祁连山宁缠河3号冰川。而面积相对较大的冰川很可能在最近出现径流峰值,如祁连山七一冰川。

在流域尺度上看,冰川覆盖率低、以小冰川为主的流域,冰川融水“先增后减”的拐点已经出现,如受东亚季风影响较大的河西走廊石羊河流域、西风带天山北坡的玛纳斯河和呼图壁河流域以及青藏高原的怒江源、黄河源和澜沧江源。部分流域在未来10~20年会出现冰川融水拐点,如天山南坡的库车河和木扎特河、祁连山黑河和疏勒河以及青藏高原的长江源等。具有大型冰川的流域,冰川融水拐点出现较晚。

在山系尺度上,以小型冰川为主的祁连山区,冰川融水径流量很可能已经于2000年左右达到峰值,目前冰川融水径流量已经呈现减少趋势,而昆仑山东部则可能在2040年左右才达到融水径流量峰值。

在中等排放情景下,全球平均温升2℃时,径流量将达到峰值。之后,部分流域径流量减少可达50%以上,将导致一些小型河流和过去以冰川融水为主要补给的河流断流,河川径流丰枯变化明显,局地性洪旱灾害加剧,在枯水季节或年份将可能出现区域性水危机。

大多数冰川消失以后,一旦降水量减少、气候变干,西北干旱区将会出现区域性的长期水危机。因此,将排放控制在中等排放情景内,全球气温控制在2℃温升以内,是保障西北干旱区河川径流稳定的关键。

3.青藏高原冰川灾害正在增加

2016和2018年,我国西藏地区共发生了多起冰崩事件,敲响了应对冰川消融的白色警钟。中国科学院青藏高原所参与了这些冰崩事件的应急考察工作,邬光剑介绍,中国冰川分布广泛,冰川类型与性质各不相同。2016年发生冰崩的阿汝冰川属于极大陆型冰川,而2018年发生冰崩的藏东南地区冰川属于海洋型冰川。这两种类型不同的冰川都发生了冰崩事件,很可能说明目前青藏高原的冰川整体处于不稳定的状态,而冰川灾害发生的范围正在逐渐扩大。

冰川在重力作用下失去稳定性是导致冰崩的直接原因,而更深层次的原因是气候变暖改变了冰川几何形态、物理性质、热力学结构和液态水含量,从而在整体上增加了冰川的不稳定性。邬光剑告诉记者,冰川一直处于变化中,之所以现在更受关注,是因为全球气候变暖加速了冰川的变化,并使得冰川灾害增加。除了冰崩,冰川灾害还包括冰川跃动、冰川泥石流、冰湖溃决洪水等。灾害往往不是单纯地发生,它容易诱发多种次生灾害,形成灾害链,从而延长灾害时间和放大灾害的后果。

目前,我国对冰川灾害的研究还比较薄弱,这也是正在进行的第二次青藏高原科考的重要内容之一。邬光剑认为,首先,要做好普查工作,搜集和整理过去的冰川灾害记录,理清冰川灾害的区域分布特征和发生规律。其次,应加强冰川变化和监测研究。通过遥感影像对灾害发生的重点区域进行普查,确定容易发生冰川灾害的重点对象,定期给这些冰川“体检”,开展详细的野外考察和监测,对易发生灾害的冰川进行测量,包括冰川的运动速度,每年亏损量、积累量,以及冰川周围的气象数据。由此,模拟冰川变化和冰川灾害过程,揭示冰川灾害的发生机理。最后,要建立完善的冰川灾害监测预警体系。

4.探究适应冰冻圈变化的路径

“冰冻圈是气候系统中变化最敏感、反馈最直接的圈层。”杨威说。联合国政府间气候变化专门委员会第五次评估报告指出,由于增温,全球范围的冰川持续退缩,多年冻土退化。在许多区域,冰冻圈消融正在改变区域内水文系统,影响当地水资源量和水质。在半干旱地区和以冰川融水为补给的区域,将会受到洪水和滑坡的威胁。

模拟预估显示,冰盖的损失可能会导致大规模、不可逆的海平面上升。极地地区冰川(冰盖)、冻土、淡水和海洋条件发生改变,使当地淡水资源和陆地生态系统、海洋生态系统面临风险,影响物种栖息地、数量、物候和繁殖力等。多年冻土退化导致陆路交通设施和建筑物等基础设施损毁,海冰消融给北极沿海居民带来更多暴风雨侵袭的风险。冰冻圈的这些变化正在或即将给全球生态和社会经济系统带来巨大威胁。

越来越多证据表明,从20世纪70年代开始,全球持续变暖,其影响范围和程度不断增加,由此引起的冰冻圈灾害在频率、强度和损失上都有增加趋势。我国冰冻圈的快速变化,对区域社会经济系统产生了广泛而深刻的负面影响,主要体现在对干旱区绿洲农业、寒区重大工程、寒区畜牧业、冰雪旅游业等产生综合影响。中国冰冻圈主要处在西部地区,经济水平较为落后,应对冰冻圈变化的能力有限。目前,适应仍然是应对冰冻圈变化的主要途径。冰冻圈变化对社会经济系统的综合影响分析是适应冰冻圈快速变化的基础,其适应性管理战略则是减轻冰冻圈快速变化的不利影响、降低自然和社会经济系统损失,进而减缓其不利影响的最终目标。

在全球变暖背景下,冰冻圈快速变化及其与生物圈、岩石圈、水圈、大气圈、人类圈之间的相互作用日趋加剧,特别是对水文水资源、生态系统、人类经济社会可持续发展带来广泛而深刻的影响。未来亟待开展对中国冰冻圈致灾致利效应、防灾减灾措施、风险评估及冰冻圈功能服务等方面的系统集成研究。

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