減緩消融科學家給冰川蓋“被子” 不僅隔熱還能反光

過去的50年，全球大多數(shù)冰川在快速消融。為了阻止冰川融化，除了控制溫室氣體排放減緩溫室效應外，科學家們也開始從冰川本身入手。今年8月，中國科學院研究團隊給位于青藏高原東緣的達古冰川蓋上了一層500平方米的“被子”，試驗用人工手段減緩冰川消融。

10月17日，該項研究傳來了好消息。研究團隊前往達古冰川評估試驗成效?，F(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn)，“蓋被子”區(qū)域的冰體消融速度明顯減少。與未覆蓋區(qū)域的冰體相比，“蓋被子”能夠減緩冰川消融厚度達1米，初步估計能夠減緩70%左右的冰川消融。

蓋“被子”為什么會讓冰川減緩消融?給冰川蓋的“被子”到底什么樣?“蓋被子”的方法可以推廣到所有的冰川保護行動中嗎?記者就此采訪了中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室副主任王飛騰研究員。

冰川消融帶來一系列連鎖效應

冰川為什么需要蓋“被子”?談及這個話題，王飛騰引用了這樣一組數(shù)據(jù)。

根據(jù)《中國氣候變化藍皮書(2020)》介紹，2019年，全球平均溫度較工業(yè)化前水平高出約1.1℃，是有完整氣象觀測記錄以來的第二暖年份。過去5年(2015—2019年)，是有完整氣象觀測記錄以來最暖的5年。20世紀80年代以來，每個連續(xù)10年都比前一個10年更暖。

“而且，現(xiàn)在地球正處于相對溫暖的間冰期，冰川的生成、堆積和侵蝕作用等都相對較弱。”王飛騰說，從1960到2019年，全球山地冰川整體處于消融退縮狀態(tài)，特別是自1985年以來，山地冰川消融加速。2019年，全球冰川總體處于物質(zhì)高虧損狀態(tài)，全球30條參照冰川平均物質(zhì)平衡量達–1131毫米，為1960年以來冰川消融最為強烈的年份。

綜合考慮21世紀中國冰川對全球變暖響應，結(jié)合冰川學相關的預測模型，到本世紀末冰川仍將繼續(xù)退縮，特別是我國80%的山地冰川以小冰川(面積小于1平方公里)為主，應對氣候變暖，尤為脆弱。

大量冰川消融，勢必造成全球海平面升高。冰川融化后暴露的陸地和水面會吸收太陽熱量，從而導致更多冰體融化，加速地面增溫過程，加劇氣候變暖。冰川消融后的冰水流入大洋，可能破壞大洋環(huán)流模式，造成冬季嚴寒，暴風雪成災，夏季高溫不退，導致暴雨、颶風、洪水泛濫等極端天氣。

另外，冰川消融還會給局部地區(qū)帶來災害。例如，喜馬拉雅山冰川如果繼續(xù)融化，5到10年時間內(nèi)，會使尼泊爾、不丹境內(nèi)近50個冰川湖決堤進而引發(fā)洪水泛濫。而夏季冰川的快速消融則會引發(fā)印度境內(nèi)印度河、恒河水位上漲造成洪災。

與此同時，隨著冰川的面積消減，大部分以冰川融水為水源的地區(qū)將會嚴重缺水，如秘魯、印度北部就因冰川的加速消融面臨缺水危機。

這種“被子”不僅隔熱還能反光

冰川消融與冰川表面的能量平衡密切相關，當冰川表面獲得的能量大于釋放的能量時，冰川開始融化或升華。據(jù)了解，冰川消融主要發(fā)生在夏季，方式有冰面消融、冰內(nèi)消融和冰下消融，太陽直接輻射和近地層大氣湍流交換是引起冰川消融的主要熱源。

給冰川蓋“被子”的方式可以有效減緩消融嗎?在回答這個問題前，王飛騰首先分享了這樣一個生活經(jīng)驗。

在以前物質(zhì)比較匱乏、冰箱還不普及的年代，大街上經(jīng)常會見到推著自行車賣冰棍的人。賣冰棍的人會將冰棍裹在一層厚厚的棉被里。為什么要這樣做?不怕冰棍融化嗎?

王飛騰說，要想知道賣冰棍的人為什么這么做，必須先了解被子的作用。被子之所以能夠為人體保暖，主要是因為它具有保溫或者說阻止熱傳遞的作用。我們冬天蓋著棉被暖和，不是因為棉被本身暖和，而是因為棉被蓋在身上，可以減少身體的熱量流失。

記者了解到，試驗中研究人員給冰川蓋的“被子”，是一種隔熱和反光材料。這種材料主要是滌綸、腈綸、錦綸等高分子聚合物的合成纖維，具有良好的防水和保溫作用，同時具有防紫外線、耐寒凍、抗化學腐蝕和抗生物破壞的能力。

“我們采取在冰面覆蓋隔熱和反光材料的方式，以降低太陽對冰川的直接輻射和近地層大氣湍流交換所產(chǎn)生的影響，白色覆蓋物還可以增大冰川表面的反照率，以減緩冰川的消融。”王飛騰解釋，換句話說，就是利用“被子”的保溫能力，切斷冰川與外部的熱交換，使隔熱和反光材料覆蓋下的冰川表面能維持一個相對較低的溫度，減緩冰川消融趨勢。

“在當前區(qū)域迅速增溫、冰川快速退縮的情況下，運用科學方法緩解冰川消融、保持水資源的可持續(xù)利用，顯得尤為重要。”王飛騰說。

除了給冰川蓋“被子”外，有關學者以往的研究發(fā)現(xiàn)，在冰面直接實施人工降雪，不僅能增加冰川上的積雪也能增大冰川表面的反照率。在瑞士，科學家利用計算機模型模擬發(fā)現(xiàn)，在當前二氧化碳排放的情境下，人工降雪可減少瑞士莫爾特拉齊冰川退縮達400—500米之多。科學家還將白色的羊毛毯覆蓋在瑞士羅納河和格勝冰河冰川上，利用羊毛毯遮擋和反射太陽輻射以達到緩解冰川消融的目的。

“這些工作處于同類研究的最前沿，但很多僅停留于模型計算，沒有通過實際觀測加以驗證。”王飛騰說。

蓋“被子”不適用于所有冰川

據(jù)科研人員介紹，這次冰川消融實驗是在四川省阿壩藏族自治州達古冰川進行的。

該冰川屬于海洋性冰川，受海洋性季風氣候影響較大，當?shù)亟涤贻^多。與大陸性冰川相比，海洋性冰川累積或者消融的速度非?？?，冰川運動相對頻繁，冰川消退速度更快。

據(jù)了解，達古冰川共有現(xiàn)代山地冰川19條，最為集中的區(qū)域在三達古源頭，共13條。研究人員做實驗的區(qū)域位于當前其已開發(fā)的17號冰川，該冰川呈月牙形，面積僅為0.17平方公里。在夏季消融區(qū)，17號冰川會分裂成3塊?？蒲腥藛T選擇在面積最大的一塊冰川上開展蓋“被子”實驗。

“從實驗結(jié)果來說，效果顯著，減少了厚度接近1米的消融量，大大減緩了冰川在全球變暖背景條件下的變化;從試驗成本和人力來說，投入并不高，完全可以大規(guī)模推廣使用;從環(huán)境保護方面來說，實驗材料可以回收利用，既節(jié)約了成本，又不會對周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。”王飛騰說，從目前來看，給冰川“蓋被子”的做法可以推廣到我國西部交通方便、比較容易到達的冰川。

“但是對于人跡罕至、面積較大的冰川，從實際操作的角度來看，這種方法將有一定的局限性。利用人工降雪來增加冰川的反照率，效果會更好一些。”王飛騰解釋說，雖然這些方法都能緩解冰川消融，但都有點治標不治本，要想從根本上挽救冰川，還是要從全球或區(qū)域尺度上進行節(jié)能減排、減緩全球變暖。(記者 陳 瑜)

關鍵詞： 科學家 冰川