“以前是登山隊(duì)帶著科考隊(duì)，現(xiàn)在是科考隊(duì)帶著登山隊(duì)。”日前在科技部與中科院聯(lián)合舉辦的“巔峰使命”珠峰科考學(xué)術(shù)交流會(huì)議上，中國(guó)科學(xué)院院士、第二次青藏科考隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)、珠峰科考總指揮姚檀棟指出，本次科考實(shí)現(xiàn)了從“登山科考”到“科考登山”的模式轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了從“我要征服你”到“我要了解你”的思路轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了新技術(shù)和新手段的應(yīng)用。
今年5月，“巔峰使命2022——珠峰極高海拔地區(qū)綜合科學(xué)考察研究”在西藏珠峰地區(qū)成功開展實(shí)施。這是第二次青藏科考啟動(dòng)以來(lái)，一次學(xué)科覆蓋面廣、參加科考隊(duì)員多、儀器設(shè)備先進(jìn)的綜合性科考。
本次科考有哪些亮點(diǎn)？取得了哪些成果？記者深入采訪了相關(guān)專家。
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在不同海拔高度同時(shí)段獲取冰芯樣品，研究全球變暖對(duì)高海拔冰川的影響
冰芯是研究青藏高原氣候環(huán)境變化的密碼。青藏高原的冰川一般有幾百米厚，是積累了幾千年甚至上萬(wàn)年才形成的，從中打出的冰芯，記載著青藏高原的氣候和環(huán)境變化情況。
極高海拔冰芯鉆取小組組長(zhǎng)、中科院青藏高原所研究員徐柏青說(shuō)：“一根冰芯，從頂部到底部，代表著不同的年代。冰芯里面包含的各種物質(zhì)都是研究的對(duì)象。”
珠峰地區(qū)鉆取冰芯并不是第一次，但今年科考隊(duì)第一次在不同海拔高度同時(shí)段獲取冰芯樣品。
為什么要這么做？徐柏青告訴記者：“不同海拔高度的大氣環(huán)流形勢(shì)是完全不一樣的。我們通過(guò)從珠峰不同海拔高度獲取冰芯，來(lái)回溯不同歷史時(shí)期、不同海拔高度的環(huán)境變化。它可以直接反映在全球氣候變化背景下，在不同的海拔梯度上，全球變暖對(duì)冰川消融過(guò)程的影響。”
為了趕在季風(fēng)來(lái)臨前完成鉆取和運(yùn)送工作，保證冰芯的質(zhì)量，此次珠峰科考的冰芯鉆取工作都是在極寒的夜間進(jìn)行，溫度達(dá)到零下20多攝氏度，風(fēng)力高達(dá)七八級(jí)。鉆取完成后，科考隊(duì)員會(huì)根據(jù)需要把冰芯剪成一段一段，用定制的塑料袋把它們封存起來(lái)，標(biāo)注基本信息，連夜轉(zhuǎn)運(yùn)到海拔5200米的珠峰大本營(yíng)，最終送至中科院青藏高原研究所拉薩部的冰芯庫(kù)。
經(jīng)過(guò)科考團(tuán)隊(duì)的努力，此次珠峰科考共成功獲取了3根分別來(lái)自海拔6500米、7028米和8848米的冰雪樣品。
“我們?cè)诤０?500米的東絨布冰川鉆取透底冰芯時(shí)發(fā)現(xiàn)，冰川底部的溫度是零下8攝氏度，冰川表面的溫度是零下4至5攝氏度，表面比底部高出3攝氏度左右。”徐柏青認(rèn)為，這顯示珠峰冰川上部溫度升高，冰面消融加強(qiáng)，正在從冷冰川變成溫冰川。
徐柏青告訴記者，全球變暖對(duì)冰川里面的熱結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了很重要的影響。“出現(xiàn)了一種倒置性的冰溫結(jié)構(gòu)，就是底部的冰溫很低，反而越往上冰溫越高。這樣一來(lái)，對(duì)整個(gè)冰川的動(dòng)力過(guò)程和消融過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生很重要的影響。”
在位于拉薩的冰芯庫(kù)，專家們對(duì)珠峰采集的冰雪樣品展開了初步的測(cè)量分析，發(fā)現(xiàn)峰頂冰雪樣比想象中更濕潤(rùn)，極高海拔冰雪在加速暖化和融化。
徐柏青說(shuō)：“冰芯里面發(fā)育了大量的冰層，有的能達(dá)到一兩厘米厚，而且粒雪非常濕，顯示很強(qiáng)烈的消融。這也進(jìn)一步證明，全球變暖對(duì)于整個(gè)中低緯度海拔七八千米以上冰川的影響應(yīng)該是很強(qiáng)烈的。”
此外，分析結(jié)果還顯示，極高海拔環(huán)境變化具有顯著的梯度特征。1860年以來(lái)，珠峰極高海拔地區(qū)印度季風(fēng)降水變化幅度巨大，且自20世紀(jì)50年代以來(lái)持續(xù)降低，而人類活動(dòng)的環(huán)境影響在持續(xù)加強(qiáng)。
釋放我國(guó)自主研發(fā)的臭氧探空氣球、“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇等，探索珠峰地區(qū)大氣的演變規(guī)律
青藏高原氣候環(huán)境變化對(duì)世界其他地區(qū)而言，可謂“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。
此次珠峰科考中，中國(guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)朱彤帶領(lǐng)珠峰大氣與人體健康科考分隊(duì)，在海拔5200米的珠峰大本營(yíng)首次釋放我國(guó)自主研發(fā)的臭氧探空氣球，探空高度最高達(dá)到39.1公里。
朱彤說(shuō)：“平流層中間有部分臭氧，其濃度覆蓋的高度在30到40公里。探空氣球到達(dá)39公里，基本上覆蓋了整個(gè)臭氧層的濃度，可以得到比較完整的數(shù)據(jù)。這個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)我們了解整個(gè)青藏高原特別是珠峰地區(qū)大氣的演變規(guī)律非常重要。”
通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的初步分析，科研人員首次證實(shí)珠峰地球臭氧濃度高。“通過(guò)進(jìn)一步分析，有望揭示青藏高原高臭氧濃度自平流層的垂直輸送或西風(fēng)帶的水平輸送，對(duì)高原大氣氧化性起著決定作用。”朱彤說(shuō)。
青藏高原是季風(fēng)和西風(fēng)的巨型“調(diào)節(jié)器”?？瓶缄?duì)在珠峰大本營(yíng)和珠峰站不同海拔高度的樣地開展了珠峰地區(qū)西風(fēng)—季風(fēng)協(xié)同作用及其影響強(qiáng)化探測(cè)試驗(yàn)。
珠峰科考西風(fēng)—季風(fēng)協(xié)同作用及其影響分隊(duì)長(zhǎng)、中科院青藏高原研究所研究員馬耀明說(shuō)：“初步分析發(fā)現(xiàn)，珠峰大本營(yíng)有非常強(qiáng)的冰川風(fēng)存在，珠穆朗瑪峰北坡地區(qū)強(qiáng)大的熱力效應(yīng)導(dǎo)致對(duì)周邊大氣的抽吸作用，是這一地區(qū)白天強(qiáng)風(fēng)天氣的主要驅(qū)動(dòng)力。研究發(fā)現(xiàn)，5月初西風(fēng)環(huán)流對(duì)喜馬拉雅山大氣邊界層有顯著影響。”
長(zhǎng)期以來(lái)，由于高原大氣主要溫室氣體濃度的觀測(cè)數(shù)據(jù)匱乏，相關(guān)研究工作缺乏足夠的數(shù)據(jù)支持。本次科考利用直升機(jī)和浮空艇新平臺(tái)，首次對(duì)珠峰地區(qū)二氧化碳、甲烷的垂直分布進(jìn)行了測(cè)量，獲取了珠峰地區(qū)二氧化碳、甲烷的地面濃度及其通量變化、柱濃度及其垂直分布特征。
“目前，我們觀測(cè)的初步結(jié)果是，拉薩到珠峰大本營(yíng)大氣中的二氧化碳和甲烷濃度是逐步下降的，但6500米至7000米左右甲烷濃度非常高，可能在高空存在外源甲烷輸入。”中國(guó)科學(xué)院院士、珠峰科考生態(tài)系統(tǒng)分隊(duì)長(zhǎng)、中科院青藏高原研究所研究員樸世龍說(shuō)，“這一研究成果有助于準(zhǔn)確估算青藏高原生態(tài)系統(tǒng)碳源匯功能，為實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)提供數(shù)據(jù)支撐。”
地表和大氣的相互作用影響氣候、水、大氣環(huán)流和空氣質(zhì)量等，其中一種過(guò)程的變化會(huì)影響其他過(guò)程變化。為準(zhǔn)確揭示地表和大氣的相互作用過(guò)程，為模型優(yōu)化提供關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)，此次科考中我國(guó)自主研發(fā)的“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
科考期間，浮空艇搭載多種觀測(cè)儀器，成功完成10次升空大氣科學(xué)觀測(cè)，最高升空至9050米，超預(yù)期完成了觀測(cè)任務(wù)。
珠峰科考浮空艇綜合垂直觀測(cè)小組組長(zhǎng)、中科院青藏高原研究所研究員高晶說(shuō)：“我們首次在珠峰地區(qū)獲得了地表至對(duì)流層上部的多項(xiàng)高空大氣變化珍貴數(shù)據(jù)，包括水汽穩(wěn)定同位素、黑碳濃度、粉塵含量、甲烷濃度、二氧化碳濃度和風(fēng)溫濕壓等氣象參數(shù)，為揭示西風(fēng)傳輸影響下的青藏高原環(huán)境變化提供了重要科學(xué)依據(jù)，將為研究青藏高原、珠峰地區(qū)水循環(huán)和碳循環(huán)過(guò)程提供新的認(rèn)識(shí)。”
開展大規(guī)模人體極高海拔適應(yīng)研究，獲得寶貴的生物樣本和環(huán)境數(shù)據(jù)
在珠峰極高海拔地區(qū)工作、生活，人體會(huì)發(fā)生怎樣的變化呢？此次珠峰科考，分別追蹤在海拔5200米、5800米、6350米、8848米這4個(gè)高度活動(dòng)的人群，開展高海拔缺氧的人體健康效應(yīng)等科學(xué)問(wèn)題研究。
“我們重點(diǎn)是想探究在極高海拔區(qū)域，人類身體會(huì)產(chǎn)生什么劇烈的變化？如果在劇烈變化中，人體接觸到一些污染物，比如空氣污染等，這些又會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生怎樣疊加效應(yīng)的傷害？”朱彤介紹。
為獲取一手?jǐn)?shù)據(jù)，朱彤和部分科研團(tuán)隊(duì)成員親自上場(chǎng)，佩戴測(cè)量血氧、心電監(jiān)測(cè)的傳感器，背著登山包，拄著登山杖，在珠峰登山大本營(yíng)和絨布冰川之間來(lái)回徒步。拉練過(guò)程中，科考隊(duì)員收集自身血樣、尿樣、唾液等標(biāo)本，還要測(cè)量血壓、監(jiān)測(cè)脈搏波傳導(dǎo)速度。出于研究需要，部分科考成員甚至要攀登到6350米甚至更高海拔處，為后續(xù)研究提供樣本支撐。
探尋低壓缺氧和高濃度臭氧共暴露對(duì)高原急進(jìn)人群的健康影響，也是此次科考研究的任務(wù)之一。團(tuán)隊(duì)首次對(duì)高原常駐和短居人群的健康影響開展人群研究，獲得了寶貴的生物樣本和環(huán)境數(shù)據(jù)。
在長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多月的時(shí)間里，科考團(tuán)隊(duì)已完成5種生物樣品、約200人次訪視，共計(jì)約1000份生物樣本的采集。
朱彤說(shuō)：“后續(xù)通過(guò)進(jìn)一步分析獲得的這些健康數(shù)據(jù)和樣本，有望揭示低壓缺氧和高濃度臭氧共暴露對(duì)急進(jìn)高原人群的心肺健康以及血液循環(huán)、表觀遺傳、蛋白質(zhì)合成修飾、代謝改變、免疫及生理功能改變等影響的機(jī)制。”
由于課題周期長(zhǎng)，許多研究數(shù)據(jù)還在收集和整理中。朱彤認(rèn)為，隨著獲取更多的結(jié)果，有望從現(xiàn)象中總結(jié)出規(guī)律，進(jìn)而為在高海拔區(qū)域生產(chǎn)生活或短期來(lái)訪的人群，提供有針對(duì)性的預(yù)防和保護(hù)措施。
