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中國西藏網(wǎng) > 青藏光芒|馬麗華專欄 > 第3章

冰川凍土學(xué)的學(xué)科成長

馬麗華 發(fā)布時間:2019-07-12 11:04:00來源: 《青藏光芒》

  西藏素有“雪域”之稱?!把┯蛭鞑亍庇蟹路鸨槐┕袒说暮?。當(dāng)然那只是形容,玉潔冰清遙居群山之巔,通常分布在遠(yuǎn)離人間煙火的地方。青藏隊1970年代對西藏冰川的全面考察,實地踏勘范圍之廣,是空前的。

  從察隅美麗的阿扎冰川開始,李吉均率領(lǐng)冰川組遍訪了群山中的冰川,從古冰川到現(xiàn)代冰川,現(xiàn)代冰川中的大陸性冰川和海洋性冰川,都留下了他們手持冰鎬艱難攀登的身影。在冰川學(xué)家的眼中,多姿多彩的冰川不是冷冰冰的無情之物,它有生命,也有性格。感覺親切的是海洋性冰川,大都分布在藏東南和滇、川、藏結(jié)合地帶。依次考察過阿扎冰川、若果冰川、恰青冰川和古鄉(xiāng)冰川。其中恰青冰川為中國海洋型冰川之最:長達(dá)35公里。這種冰面在攝氏零度上下的“暖”性冰川,是溫潤的,總是從雪山之巔出發(fā),穿越林地,到達(dá)人類生活的村莊田園。冰川上微小生命麇集,冰蚯蚓,雪蚤,苔蘚類的“冰老鼠”;恰青冰川的冰面上,居然可以生長草本、木本植物呢!多年生的小柳樹把根部伸進(jìn)冰層,看上一眼直叫人驚嘆感動。阿扎冰川索性陪伴著鄉(xiāng)村日子,村民們說它,就像說起村中家院一棵樹那樣,牛羊走失了,就會說,到阿扎冰川找找去。相比較而言,大陸型冰川嚴(yán)峻許多,純粹冰世界,仿佛玉石質(zhì)地,當(dāng)然的冷性冰川了。大陸型冰川的樣貌有不同,壯觀的冰塔林是其特色,那是由于缺少了南亞季風(fēng)的照拂,水汽補(bǔ)充不足,而陽光又如刻刀般耐心雕琢的結(jié)果。


巨大體量的念青唐古拉東段冰川,是怒江和雅魯藏布江重要水資源補(bǔ)給地  楊勇/攝影

  冰川組一行十人,乘坐一輛人貨混裝的解放牌卡車,從一個冰川,到另一個冰川。在眾多學(xué)科考察的上限,開始了工作起點。安營扎寨,一住一兩個月,白天觀測冰川水文,運(yùn)動和消融,物理化學(xué)性質(zhì),晚間安臥側(cè)畔,以冰為床。那一回在若果冰川,冰川組兩位年輕人張文敬和單永翔同住一帳篷,扎帳在冰隙,焐化了冰層而不自知。半個月后的夜晚,兩人同時聽見從哪里傳來流水聲,遂起身四下里察看,無果。側(cè)耳辨音,找回帳內(nèi),待掀開床墊,赫然發(fā)現(xiàn)好深一個冰裂隙已然張開,裂隙下流水潺潺!

  還有一回,是在西藏中南部槍勇冰川,一行人初次進(jìn)入冰塔林腹地,忽然發(fā)現(xiàn)身臨絕境——迎面一堵數(shù)十米高的冰瀑布,在正午的陽光下,冰融水飛流直下,冰崩聲四下里作響,眼見危機(jī)四伏,李吉均當(dāng)機(jī)立斷:原路撤回。但來路不再——淺水灘頃刻間變成深水潭,剛剛崩塌的一座冰塔堵水為湖,水勢還在迅速增大加深。危急中,張文敬一眼看到小湖右岸一塊新崩塌的大冰塊,靈機(jī)一動,脫下棉衣,躍入冰水,踩著水推來了冰塊,示意上來兩個人。就這樣,來回五次“擺渡”,全部人馬上了岸。李吉均心疼地打量著這個嘴唇凍得青紫的學(xué)生,心里贊許,口中卻罵他太任性——這可是冰水??!

  青藏隊的西藏冰川考察以蘭州大學(xué)地理系師生為主力,蘭州冰川所反而缺席,去哪兒了?原來是接受一項國際任務(wù),去了巴基斯坦北部的巴托拉冰川。1973年春夏之交,新建成不久的中(國)—巴(基斯坦)喀喇昆侖公路遭遇冰川洪水,一路段、兩座橋被毀。中巴雙方深為焦慮:原址修復(fù)呢還是改道,這是個問題。為科學(xué)決策,雙方議定由中方派出冰川考察組進(jìn)行研究論證,預(yù)報今后數(shù)十年間該冰川的進(jìn)退變化和冰川融水通道的可能變化。

  這一艱巨任務(wù)落在施雅風(fēng)肩頭。1974年4月率隊出發(fā),專家組十?dāng)?shù)人,野外工作一做兩年。實地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)這是一條正在緩慢前進(jìn)的冰川,自公路開建8年間,已經(jīng)前進(jìn)了90米。用重力法測定冰川厚度,觀察冰川運(yùn)動與消融狀況,結(jié)合水文氣象觀測,繪制出精密的全流域冰川地形圖;以首創(chuàng)的波動冰量平衡法和冰川末端運(yùn)動速度遞減法,經(jīng)過一系列復(fù)雜計算,預(yù)測出冰川前進(jìn)的極值和時間,尤其推斷出原建公路橋位附近不存在大量埋藏冰,凡此等等。最終結(jié)論為:公路無須改道,只需修改原設(shè)計方案,適當(dāng)改變橋位、加大橋梁孔徑。筑路工程指揮部采納了該建議,確保了1978年公路全線建成通車。

  成功預(yù)報,不僅使工程省時省力,為國家節(jié)約了巨額資金,還成為冰川學(xué)應(yīng)用研究的經(jīng)典案例。20年后的1994年,冰川所專家專程前往考察,證實了當(dāng)年的預(yù)估結(jié)論正確,或有一些誤差也不妨事:由于氣候變暖緣故,預(yù)測冰川由前進(jìn)轉(zhuǎn)為后退的時間提前了幾年。

  與境外巴托拉冰川考察同時進(jìn)行的,還有兩個凍土小組在高原:

  一組是吳紫旺、李樹德,穿了三年軍裝,與解放軍總后設(shè)計單位一起,負(fù)責(zé)為格爾木—拉薩輸油管線鋪設(shè)提供凍土層數(shù)據(jù)——1976年我們這批大學(xué)生進(jìn)藏時,這條全長1080公里的“青藏高原能源大動脈”的輸油管線剛好全線開通,我還記得西藏歌舞團(tuán)拿這一題材創(chuàng)作了一臺歡慶歌舞。

  另一組是程國棟、崔之久等人,與國家多部門合作,承擔(dān)青藏公路—青藏鐵路通過凍土區(qū)的線路選擇,解決凍土影響問題。從五道梁到唐古拉,不少路段選用不同材質(zhì)試驗,對公路是解決“翻漿”難題,對鐵路更其復(fù)雜,總之承擔(dān)的都是國計民生大工程。凍土專業(yè)全員出動,費盡心力,而我自己也因經(jīng)常往返青藏線,不意間成為一系列建設(shè)大項的見證者和受益者:從最初進(jìn)藏,火車終點站在甘肅柳園,改乘汽車到拉薩,一路走了十幾天;當(dāng)火車通到格爾木,再改乘客運(yùn)大車,到拉薩只需一晝夜;現(xiàn)在則是鐵路直通拉薩,又延伸至日喀則……


用重力儀測量巴托拉冰川厚度


訪問當(dāng)?shù)乩先?,了解冰川變?蘇珍/供圖


1975年的巴托拉冰川弧拱 蘇珍/攝影

  喀喇昆侖巴托拉冰川位于巴基斯坦北部,是一條長達(dá)59公里的積極活動的冰川,為全世界中緯度地區(qū)長度超過50公里的八大冰川之一。八大冰川全部集中在巴基斯坦北部及其相鄰地區(qū)。中國最長的冰川是位于喀喇昆侖主峰喬戈里峰北坡的音蘇蓋提冰川,長度為42公里,同時它也是我國面積和冰儲量最大的山谷冰川。

  凍土帶上不僅承載著西藏經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展大動脈,另有一條神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)穿行其間——蘭(州)—西(寧)—拉(薩)光纜。1997年我在藏北采訪時,沿公路一側(cè)還在開挖,風(fēng)雪中每見施工者身影;次年在蘭州采訪冰川所凍土研究重點實驗室主任程國棟院士時,這條光纜線已安然通過長達(dá)400余公里的多年凍土區(qū),全線完工;2000年在藏東采訪,就見“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”全覆蓋,光纜通信暢達(dá)縣鄉(xiāng)。

  凍土研究在應(yīng)用實踐中發(fā)展起來,成長歷程更多與工程項目相關(guān);直到接軌“全球變化”大題目,土壤學(xué)和凍土學(xué)以其特殊價值,主要是在溫室氣體二氧化碳的收與支、匯與源轉(zhuǎn)化過程中所扮演的角色,又增加了全新研究內(nèi)容,與冰川學(xué)一道,進(jìn)入冰凍圈科學(xué)范疇。

  冰川學(xué)凍土學(xué)成長階段,大致可以界定在青藏隊高原面上考察期間,持續(xù)到1992年喀喇昆侖—西昆侖收官之戰(zhàn)、青藏研究第一期結(jié)束時。本階段重要成果之一,體現(xiàn)在完成區(qū)域性和全國范圍的雪、冰、凍土編目填圖。以冰川編目為例,本來作為一項常規(guī)工作,從最初的祁連冰川、天山冰川開始,凡經(jīng)考察過的冰川相繼建檔,已有相當(dāng)積累,后來擴(kuò)大到全國范圍并被列入專項課題的促成因素,則有一個全球背景。聯(lián)合國教科文組織有個雪冰委員會,為掌握全球水循環(huán)及淡水資源,首次啟動創(chuàng)建國際數(shù)據(jù)庫計劃,擬于1978年在瑞士召開冰川編目會議,需要各相關(guān)國家配合。為此米勒主席致函中國科學(xué)院,邀請派員參會。院方重視,于是施雅風(fēng)、謝自楚、李吉均赴歐出席,此為“文革”結(jié)束后,從事青藏研究的科學(xué)家首次參赴國際會議。任務(wù)落實到冰川凍土所,1979年至2002年,以20世紀(jì)50—80年代航攝地形圖和航拍照片為主要數(shù)據(jù)源,以手工量算為主要手段,對中國西部46377條冰川,按照27項指標(biāo)(含19項參數(shù))進(jìn)行目錄編制。歷時23年,浩大工程竣工,《中國冰川目錄》22卷本出版。聯(lián)合國教科文組織對中國的工作深表滿意,是有比較的:有的國家出于多種原因沒能完成,有的國家因為不達(dá)標(biāo)被要求“返工”。所以2008年國際冰川學(xué)會為開展第二次世界冰川編目召集會議,會址就選定在中國蘭州,本身即是莫大肯定。該學(xué)會主席楚姆教授不吝贊詞,在會上一再表示,中國是該項目完成得最好的國家!

  第一次冰川編目由施雅風(fēng)先生掛帥,時任冰川室主任蘇珍具體負(fù)責(zé)。曾聽他講述這一漫長過程,如何使用最笨拙同時也是很靠譜的方法:人力,手工,畫方格、算面積。雖有航測圖和航空片做參照,但那是二維平面的,所有大中型冰川皆需親臨現(xiàn)場,實地觀測記錄溫度、運(yùn)動速度,以探地雷達(dá)測厚度?,F(xiàn)在第二次冰川編目速度快多了,由學(xué)生輩的劉時銀負(fù)責(zé),到2012年以5年時間完成,一本書倆光盤,全部容納。精度也提高了,利用衛(wèi)星圖片,分辨率高達(dá)0.5米。不過衛(wèi)片也有不足,像滇、川、藏交界處那些云遮霧繞的地方,難以露出真容。一句話,任何現(xiàn)代裝備高科技,都離不開野外實地勘察。

  冰川學(xué)成長階段的成果還要算上對于中國冰川從面貌到實質(zhì)的全面認(rèn)知。例如不同氣候模式影響下的季風(fēng)區(qū)暖性的海洋型冰川、西風(fēng)區(qū)冷性的大陸型冰川,以及介于兩者之間的過渡類型等等,這一分類法也是全世界獨有的。理論研究方面,至少初步解答了兩個科學(xué)問題的懸念。

  其一是國內(nèi)討論的中國第四紀(jì)冰川問題。有前輩學(xué)者曾推斷在地質(zhì)第四紀(jì)冰期中,長江南北廣泛發(fā)育冰川,這一假說影響頗廣。施雅風(fēng)、李吉均、崔之久則通過對廬山等地的實地考察,結(jié)合西藏經(jīng)驗,撰寫論文基本否定了這一論斷,證實原先被視為證據(jù)的冰磧物及其擦痕,實為泥石流堆積。

  其二是跨了國界的討論,一個曾經(jīng)的熱點話題。早在20世紀(jì)20年代,有人指稱第四紀(jì)冰期中,青藏高原盡被厚冰層覆蓋。50年代舊話重提;80年代,德國學(xué)者庫勒來青藏高原考察,進(jìn)一步提出兩萬多年前的末次冰期最盛期,青藏高原200余萬平方公里面積,皆被覆蓋在1400米厚度的冰蓋之下,僅有柴達(dá)木盆地和雅魯藏布江河谷等部分低地除外。

  這一巨大冰蓋存在與否,關(guān)乎高原自身古氣候、古環(huán)境變遷,旁及動、植物生存演化等等客觀真實,也涉及對周邊地區(qū)乃至對全球氣候的影響。參與青藏科考的學(xué)者們認(rèn)真對待這一學(xué)術(shù)討論,紛紛出示來自古環(huán)境、古冰川、古生物方面的證據(jù),否定“統(tǒng)一大冰蓋”觀點。以施雅風(fēng)、李吉均、李炳元為代表的這一結(jié)論成為國內(nèi)學(xué)界主流觀點,國際著名冰川地貌學(xué)家布爾頓教授等人予以肯定,持相同觀點。

  不過爭論尚未結(jié)束,包括中國地質(zhì)學(xué)界傾向“大冰蓋說”者仍有其人,雙方還在各自尋找證據(jù)。這情形正如劉東生先生所說,爭論往往是理論突破的前奏,“新的更高層次的學(xué)術(shù)爭論有助于推動新的更高水平的研究”。

  《中國第四紀(jì)冰川與環(huán)境變化》作者合影。前排左起:鄭本興、施雅風(fēng)、崔之久、蘇珍。后排左起:焦克勤、周尚哲、易朝路、李世杰 劉時銀/供圖

  西藏地區(qū)科考8年,連同后來橫斷山、喀喇昆侖—昆侖山冰川考察的意義在于,是對前人所奠之基的進(jìn)一步夯實,更是領(lǐng)域的擴(kuò)展。若從孕育其中、派生而出、后來居上的冰芯科學(xué)的當(dāng)今眼光回望,中國冰川學(xué)最初三十年,皆為奠基時期;這一時期的躬行者,皆為開創(chuàng)者。

  《中國國家地理》做過一件很好的事情,2010年12期和2011年1期連發(fā)“冰川人生”(上、下)專輯,為這一英雄群體造像,將中國冰川學(xué)半個多世紀(jì)的歷程,通過團(tuán)隊骨干成員的事跡展現(xiàn)開來:創(chuàng)業(yè)一代有施雅風(fēng)、崔之久、李吉均、謝自楚、蘇珍、曾群柱、米德生,承前啟后一代有秦大河、姚檀棟、沈永平,新生代以易朝路、田立德為代表。其中四對“冰川夫妻”感人至深,謝自楚和馮清華,鄭本興和尹世瑽,曾群柱和楊針娘,蘇珍和劉桂英,均系蘭州冰川所初創(chuàng)元老,女將們分別從事冰川水文和繪圖專業(yè),唯有劉桂英工科出身,為野外一線服務(wù),研制便攜式儀器。按說前輩們年屆八旬上下,早已退休,可是當(dāng)我2015年再訪蘇珍和鄭本興先生,卻見他們依然在忙業(yè)務(wù),“冰芯樓”里留有辦公室——當(dāng)年小小冰芯實驗室已經(jīng)建成國家級的“冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室”,實驗室大樓號稱“冰芯樓”。蘇珍先生還在按時上下班,鄭本興先生剛從貢嘎山歸來不久,制作了海螺溝冰川的光盤送我,是由他親自解說的,科普作品。二老依然活躍,不時應(yīng)邀出席學(xué)術(shù)研討會,上一年就結(jié)伴去了臺灣,今年還要去。為什么?鄭先生自有道理:事關(guān)冰川學(xué)某一問題爭議,聽說某位持不同觀點的專家要去參會,所以才要去臨陣“交鋒”——必須的。

  附錄 冰川數(shù)據(jù)

  地球總水量中:海水約占97%,淡水約占3%。

  淡水中:液態(tài)汽態(tài)水約占15%,固態(tài)水約占85%。

  固態(tài)水中:格陵蘭約占10.9%,南極約占85.7%,山岳冰川約占3.4%。

  中低緯度山岳冰川中:中國約占30%,亞洲其他國家約占36%;南北美洲約占32%;歐洲、非洲、大洋洲合計約占2%。

  中國冰川集中在西部,青藏高原是我國現(xiàn)代冰川的主要分布區(qū)。據(jù)第一次冰川編目資料統(tǒng)計,中國西部46377條冰川,總面積59425平方公里,估計冰儲量約5600立方公里,青藏高原中國境內(nèi)冰川共計36793條,總面積4.9873萬平方公里,分別占全國冰川總條數(shù)和總面積的79.5%和84%。據(jù)第二次冰川編目數(shù)據(jù),2010年前后,中國西部有冰川48571條,總面積51766平方公里,估算冰川儲量為4494立方公里。按照冰川面積計算,其中西藏約占45.9%,新疆約占43.7%,青海約占7.6%,甘、滇、川分別約占1.55%、0.12%、1.06%。(相關(guān)數(shù)據(jù)綜合自王宗太、劉時銀、劉潮海、蒲建辰研究論文,游超整理)

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(責(zé)編: 胡瑛)

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