“世界屋脊”拿什么破解氣候密碼？

我國科考隊員在白雪皚皚的青藏高原進行野外考察

　　前不久，重慶遭遇62年來單日最大暴雨襲擊。專家分析認為，大氣環流在遭遇青藏高原和四川盆地這兩個大的地形時，形成了有利于強對流天氣發生的氣象條件而導致暴雨產生。專家表示，由于青藏高原的特殊地形，加上處于季風和西風帶的交匯處，因此，青藏高原既是天氣系統形成的熱力源，又是動力源，從而造成整個大氣環流的復雜過程，經常對我國中東部地區造成影響。

　　日前，中科院200多位院士專家經過一年多的深入研究，綜合判斷認為，未來5至10年世界可能發生22個重大科技事件，以及中國可能實現的19個重大科技突破。

　　這其中就包含“青藏高原未來地球系統研究將成為地球科學研究突破點”。

　　突破點在哪兒?青藏高原作為未來地球系統研究有哪些優勢?研究青藏高原又能為我們帶來些什么?帶著這些疑問，本期科技之謎采訪了中科院院士、青藏高原研究所所長姚檀棟。

　　青藏高原為啥是科學探索“常爭之地”?

　　當前我們正面臨著一系列全球環境問題的挑戰。對于科學家們來說，如何認識并預言地球環境的變化，也是他們所要面臨的科學難題。

　　“這些問題實質上是由地球系統各圈層相互作用產生的。”姚檀棟介紹說，提到地球系統發展，首先應該了解地球系統的六大圈層。傳統的五大圈層包羅地下的巖石圈、水圈、冰凍圈、生物圈、大氣圈。而自17世紀中葉以來，由于人類活動的影響越來越強，又形成了一個新的人類圈(或智慧圈)。

　　據了解，青藏高原的隆起是幾百萬年以來地球歷史上最重大的地質事件,構成了東亞以至全球獨特的年輕高原。它以獨特的自然地理環境,復雜的地質構造, 尤其是迄今仍在繼續進行著的大陸碰撞運動，長期以來成為地球科學家們競相探索的對象。科學家們認為，青藏高原是打開地球動力學的金鑰匙和環境變化的天然實驗室。

　　青藏高原何以成為地球科學家們探索的“常爭之地”?它具有哪些研究優勢?

　　“從地球系統科學或從圈層相互作用上講，青藏高原是唯一可以集齊六大圈層的地區。同時也是圈層相互作用最強烈的地區。”姚檀棟說，“由于它的地勢特別高，因此其動力學過程、地理過程、環境過程、生物過程以及影響性都十分特殊。此外，它的環境變化頻率和幅度比低海拔地區大，其環境生態過程的閾值低、反應快，自身恢復能力差，可以說青藏高原地區既脆弱又敏感。青藏高原這些地質、地理、生態過程的特殊性都可以看作是青藏高原的研究優勢。”

　　青藏高原研究如何改變我們的生活?

　　專家們認為，徹底弄清青藏高原地質、地理、環境、大氣環流、生態系統等，將揭示出地球的許多奧秘，對人類生存有著極大的參考價值，可為改善人類生存環境提供諸多服務。

　　“首先可以通過研究青藏高原各圈層相互作用揭示其地表系統演化的基本規律，更好地認識、保護并發揮青藏高原的環境生態屏障作用，為地方可持續發展服務;其次，可以加強災害預測，比如我們現在認為地震與青藏高原隆升過程存在聯系，目前說法很多，在未來，如果將青藏高原深部過程了解清楚了，完全可以用來監測地震。”姚檀棟說，“此外，礦產資源的形成過程與深部過程存在關系，如深部過程了解清楚了，那對于礦產形成過程也是可以預測的。”

　　據了解，今年四月四川省蘆山“4·20”7.0級地震發生后，中科院青藏高原研究所和地質與地球物理研究所科研人員聯合發布“4·20”蘆山地震震源破裂過程反演初步結果顯示，蘆山地震與汶川地震有密切關系，可視為汶川地震的強余震。

　　“實際上，青藏高原的研究跟現在人類生活活動、生產、社會發展是有密切聯系的。在青藏高原的氣象災害中，低溫霜凍對農牧業生產具有重大的危害，雪災導致交通受阻或中斷，家畜食物短缺而餓死，干旱氣候和頻繁的大風導致沙塵暴頻發。”姚檀棟說，一個是長期效應，一個是短期效應，也就是說直接影響青藏高原本身或周邊地區。

　　“譬如說，青藏高原地表變化會影響長江中下游地區的氣候，在我國的氣候預測模型中，已經將青藏高原的冰雪等地表過程等作為重要因子加以考慮。”姚檀棟說，“青藏高原冬春季大規模的積雪會影響夏季風的變化，使夏季風減弱，夏季風減弱后將影響整個中國東部降水過程。如果夏季風較強，便會更強地向北推進，導致北方降水多，但是如果夏季風減弱，則會更長地停滯在長江中下游地區，導致南澇北旱，甚至可能會產生洪水，1998年夏季長江中下游洪水就與青藏高原當年積雪奇高有很大的關系。”

　　青藏高原冰川會不會消失?

　　之前，政府間氣候變化組織(IPCC)一份報告中指出，青藏高原冰川將于2035年消失。青藏高原冰川究竟會不會在2035年消失?科學家眾說紛紜，卻始終缺乏一個正確有力的科學結論。

　　“科學家用各種各樣的方法研究，但都是片段的研究，東部，有的科學家專門去研究西部，就像盲人摸象，沒有一個確定的科學結論。”姚檀棟說， “我們在基金委重大項目和中國科學院科技先導專項支持下，對青藏高原冰川進行了全局性和整體性研究，認為除了和氣候變暖有關，還和季風變化過程密切聯系。從而說明，它是一個圈層相互作用的結果。這也是從地球系統科學的角度給目前爭論的諸多問題一個整體性的正面回應。”

　　具體有哪些結論?姚檀棟介紹稱：“首先我們認為，青藏高原的冰川的確正在退縮;其次認為，青藏高原冰川退縮的幅度在不同地區不同，東南部退縮最大，內部變化的幅度減小，西部退縮幅度最小，甚至一些地區冰川是前進的。”

　　“該現象和現在印度洋季風和西風帶的變化有密切關系。目前影響青藏高原的印度季風正在減弱，減弱后降水量減少;影響青藏高原的西風帶是加強的，導致降水增加。青藏高原東南部和西北部冰川狀態不一樣，就是印度季風和西風帶變化引起的降水變化對青藏高原冰川的驅動。”姚檀棟說。

　　■ 專家觀點

　　中科院院士、青藏高原研究所所長姚檀棟

　　今后重大科學突破點： 青藏高原多圈層相互作用中季風和西風的驅動機制

　　在今年年初，中國科學院科技先導專項“青藏高原多層圈相互作用及其資源環境效應”第七次匯報會在京召開。會上以“印度與歐亞大陸碰撞時限、方式與過程”、“高原深部巖石圈組成、熱狀態及演化過程”、“高原隆升與大陸剝蝕風化及其環境效應”、“末次冰盛期以來特征時段氣候環境空間格局及其多圈層相互作用過程”等課題實施方案進行了進一步研討和細化了專項的實施方案。

　　青藏高原地球系統研究是一個很龐大的主題，“青藏高原多層圈相互作用及其資源環境效應”戰略先導專項只是其中的一個研究分支。“過去變化的規律，現在變化的影響以及未來變化的適應是青藏高原地球系統研究的出發點和目標。”

　　“從地表系統來看，青藏高原多圈層相互作用中季風和西風的驅動機制，是今后的重大科學突破點，在這一科學突破點上可以產生引領國際青藏高原研究的重大科學成果;從深部地球系統來講，和青藏高原的生長過程密切相關，究竟印度大陸與青藏高原的西部、東部、中部哪一部分首先發生碰撞?長江黃河是如何起源的?青藏高原隆升方式、隆升機制的眾多假說能否有一中被最終全面證實?或者是否有一種新的理論能夠全面解釋目前困惑科學界的眾多地質過程和現象?等等都是接下來青藏高原的研究重點。”