四川日?qǐng)?bào) 2022年08月04日
每一個(gè)采樣點(diǎn)需要挖至20厘米深,。
中科院成都山地所研究員王文志在采集冷杉的年輪樣本,。
中科院成都山地所研究員王濤帶領(lǐng)博士生在雅家埂垂直地帶性觀測(cè)樣地采樣。
◎四川日?qǐng)?bào)記者 徐莉莎
盛夏時(shí)節(jié)，熱浪滾滾,。正值科考旺季，科技工作者紛紛出動(dòng),。在中國科學(xué)院貢嘎山高山生態(tài)系統(tǒng)觀測(cè)試驗(yàn)站,，研究人員已連續(xù)工作了一周多。
貢嘎山是橫斷山脈的最高峰,，有“蜀山之王”的稱譽(yù),，其峽谷高差世所罕見，從東坡大渡河谷底至主峰峰頂,，水平距離不過29公里,，相對(duì)高差達(dá)6500米，這也造就了類型多樣的生態(tài)系統(tǒng)景觀：亞熱帶常綠闊葉林、針闊混交林,、針葉林,、高山灌叢、高山草甸,、高山流石灘稀疏植被帶,、高山冰雪帶梯次分布……使這里成為研究山地動(dòng)植物、土壤,、水文,、氣候、冰川的“天然實(shí)驗(yàn)室”,。
7月10日至14日,，川觀科考隊(duì)來到這個(gè)建站已35年的國家級(jí)野外觀測(cè)站，跟隨不同研究方向的科研工作者進(jìn)密林,、走野路,、探冰川，以求從不同視角捕獲全球變暖的足跡,。
“本來可以避暑,，今年也變得熱起來了?！痹诤０?600米的磨西基地,，觀測(cè)站代理站長常瑞英說，氣候變化不僅影響陸地植被的適應(yīng)策略,，也深刻影響生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,，“這里是橫斷山區(qū)最為敏感的氣候變化‘指示器’?！?/p>
密林中的天然實(shí)驗(yàn)室
從磨西基地沿著景區(qū)公路向上攀行,。一路上，民居漸漸后退,，幽深的河谷,、連綿的群峰、神秘的原始森林,、奇特的冰川瀑布次第闖入視野,。
越野車車窗外，高聳的峨眉冷杉林向道路兩側(cè)逼近,，樹干上苔蘚密布,，枝干上包裹著、垂掛著松蘿,?！斑@是好空氣的標(biāo)志,。”常瑞英說,。當(dāng)越野車行駛到海拔3000米,，科考隊(duì)伍下車了。
沿著一條小徑,，走進(jìn)深邃的山林,，眼前出現(xiàn)一個(gè)天然實(shí)驗(yàn)室：地表網(wǎng)線縱橫，白色的管道把樣地圍成10米見方的樣方,，里面的每棵樹都被做了標(biāo)記,，“腰”間還捆扎著記錄生長情況的儀器，時(shí)刻記錄著它的生長,。
常瑞英說,，每年4月到5月雨水充足時(shí)，樹的直徑長得最快,；6月到10月則比較均勻,；11月以后，天氣轉(zhuǎn)冷,，準(zhǔn)備過冬的樹去掉了身體里多余的水分,，直徑反而會(huì)變小。
環(huán)視周遭,，這片0.6公頃的樣地里有不少水文觀測(cè)設(shè)備,，不管是穿透雨、樹干莖流,，還是地表徑流、壤中流,，都是監(jiān)測(cè)對(duì)象,。樹干上掛著的翻斗式計(jì)量儀，每裝滿一次水,，就記錄一次,，然后自動(dòng)翻蓋倒掉后重新收集，以此往復(fù)不停,。密林深處有一小木屋,，里面的電腦屏幕不斷閃動(dòng)，這是正在測(cè)量土壤—大氣碳氮交換量的裝置,。
“這是一個(gè)演替中期的森林觀測(cè)場(chǎng),。”常瑞英指著凹凸不平的地表,，上世紀(jì)30年代,，這里發(fā)生過大規(guī)模泥石流,，形成大塊巖石裸露、不平整的地形,。這些林相整齊的林子,，就是在泥石流跡地上形成的，據(jù)測(cè)算林齡有80多年,。
正是在這里,，科學(xué)家搭建起了一個(gè)涵蓋水文、土壤,、氣候和生物的全要素觀測(cè)系統(tǒng),。
山間氣候多變，不一會(huì)兒林間下起了大雨,?！霸谀銈儊碇埃@里已經(jīng)連續(xù)一周大晴天,，這在雨季是少見的,。”常瑞英說,，經(jīng)過30多年的連續(xù)觀測(cè),，他們發(fā)現(xiàn)高山地帶增溫很快，同期降水在減少,，他們稱這為“暖干化”趨勢(shì),。
“盡管現(xiàn)在山間大霧彌漫，但從遙感數(shù)據(jù)看,，霧氣是在逐年減少的,。”常瑞英感慨,，這也會(huì)帶來系列影響,，比如樹上的苔蘚，它的水分來源就是降水和霧氣,。霧氣減少,，對(duì)其生長也會(huì)有影響。
“全球變暖帶來的是多層次,、綜合性影響,。在這個(gè)影響下，生態(tài)系統(tǒng)能不能維持健康,、穩(wěn)定,，還需要我們開展長期觀測(cè)研究，這也是設(shè)觀測(cè)站的目的之一,?！?/p>
追林線的“年輪博導(dǎo)”和“泥巴化學(xué)家”
探尋氣候變化的蹤跡,，科研工作者們往往會(huì)進(jìn)到森林的更深處。
林線,，是山地垂直植被帶譜中,，森林分布的上限。林線上下,，色塊分明,，超過這條界限，針葉林就被適應(yīng)高寒環(huán)境的高山灌叢和高山草甸所替代,，墨綠色無縫連接著一片翠綠,，再往遠(yuǎn)處，藍(lán)天下貢嘎群山的冰雪之巔成了這道風(fēng)景線的背景,。
溫度,、降水，都是影響林線遷移的因素,。7月11日,，王文志和王濤的團(tuán)隊(duì)，就要趕往這里,。探尋氣候變化下,，貢嘎山林線附近植被、土壤的變化,。他們是2020年中科院引進(jìn)的人才,，這兩位“85后”研究員要在林線附近采集各自的樣品。
從磨西鎮(zhèn)出發(fā),，沿著瀘定通往康定的434省道蜿蜒而上,。車行一小時(shí)后，海拔上升到3400米,。這里是雅家埂的著名景區(qū)雅家情海,。研究人員顧不上打卡景點(diǎn)，開始往海拔3700米以上的林線進(jìn)發(fā),。
垂直距離只有300米,，但密林中的行進(jìn)并不容易,。在向?qū)ьI(lǐng)下,，王文志和其學(xué)生抵達(dá)了林線處，腳踩松軟的苔蘚,，他們展開作業(yè),。
在美國兩個(gè)國家實(shí)驗(yàn)室做過博士后，2020年回到中科院成都山地所的王文志,，被人稱為“年輪博導(dǎo)”,，10余年來,，其研究一直和年輪有關(guān)。年輪,，是時(shí)光留下的痕跡,。對(duì)他來說，年輪就是一個(gè)研究森林如何響應(yīng)氣候變化的窗口,。
王文志找到一棵個(gè)頭不高的冷杉,，拿出一根管狀的藍(lán)色生長錐——這是樹輪取樣的常用工具。在不破壞樹木生長的情況下,，通過鉆取樹木樹芯,，可分析確定這棵樹的年齡、生長速率,。
取出取樣鉆頭,，把鉆頭插入后擰緊螺絲，就成了一個(gè)T字形的生長錐,。王文志選準(zhǔn)樹木底部的點(diǎn)位,，將生長錐的鉆頭朝著樹干中心水平旋入，再插入抽芯器,，將中空椎體內(nèi)的樹芯取出——散發(fā)著新鮮木質(zhì)香味的樹芯,，形似一根細(xì)香煙。由于高海拔地區(qū)樹木生長緩慢,，年輪寬度窄,，一圈圈緊緊貼著?！俺醪脚袛?，這棵樹應(yīng)該有100多歲了?！?/p>
在這里,，王文志和學(xué)生至少要采集上百棵冷杉的樹輪樣本，以便帶回成都經(jīng)處理后開展大樣本量的研究,。通過研究,，他們初步發(fā)現(xiàn)，隨著氣候變暖的加劇,，高海拔地區(qū)的樹木年輪越來越寬,，生長越來越快，低海拔年輪越來越窄,，生長越來越慢,。而王文志的目標(biāo)，是探明這一現(xiàn)象背后的原理,，結(jié)合模型預(yù)測(cè)未來氣候變化下山地森林帶譜如何變化,，向人們預(yù)警氣候變化下我們的高山生態(tài)系統(tǒng)會(huì)走向何方,。“目前才剛邁出第一步,?！?/p>
王濤此行是采集土壤樣本。王濤被所里人調(diào)侃為“泥巴化學(xué)家”,，從碩士階段,，他就“栽進(jìn)土里”。
西南地區(qū)是全國的第二大林區(qū),，今后可能是國家最大的陸地生態(tài)碳匯,。而氣候變化下，土壤固碳能力有沒有變化,，背后的機(jī)制是什么,？這是王濤最近的課題。
常瑞英的研究為他打下了基礎(chǔ),。驅(qū)車來到貢嘎山北坡雅家埂海拔4000米處,，爬過一個(gè)漫山亂石和野花的山埂，開闊平坦處有一方鐵絲圍起來的樣地——這里有常瑞英團(tuán)隊(duì)布下的OTC增溫設(shè)施,。這個(gè)六邊形的無蓋玻璃罩子,，學(xué)名叫“開頂式同化箱”。它將地面釋放的長波輻射部分反射回植物和表層土壤,，實(shí)現(xiàn)對(duì)箱內(nèi)小生態(tài)系統(tǒng)的增溫,。這樣的裝置，適用于無電力供應(yīng)的苔原和草地,。
開頂式同化箱內(nèi)外的溫差在0.9攝氏度到1.5攝氏度之間,，這是二三十年間氣候變化的溫差。通過比較內(nèi)外土壤碳含量,，能夠推斷增溫對(duì)土壤碳的影響,。
在一個(gè)個(gè)箱體內(nèi)外，王濤和博士生劉冬,，固定出10厘米見方的樣方,，向下整齊挖出20厘米的深度，將范圍內(nèi)的植被,、土壤一網(wǎng)打盡,。標(biāo)記、裝袋,，帶回實(shí)驗(yàn)室處理,，測(cè)量出土壤中的碳含量,。
前期的研究表明,，海拔越高,，增溫速率越明顯。王濤站起身,，山對(duì)面的雪山下,，海拔4500米的地方，觀測(cè)站還布設(shè)了同樣的增溫設(shè)施,?！拔覀兙褪且闱宄@種增溫會(huì)對(duì)土壤碳庫產(chǎn)生什么影響,，影響的機(jī)制是什么,。”
冰川每年退縮超過五十米
河谷寬窄交替,、坡降大,，大渡河支流——冰川河的氣勢(shì)絕對(duì)算得上恢弘壯觀。這條源自海螺溝1,、2,、3號(hào)冰川的冰河，每秒流量15立方米,，夏季最高流量能達(dá)到每秒50立方米,。
沿著一路咆哮的冰川河溯流而上，河兩側(cè)是冰川側(cè)磧崩塌滾落的碎石,。一邊是沁人的冰河,，一邊是艷陽下曬得發(fā)燙的滾石，在經(jīng)歷了半小時(shí)心驚膽戰(zhàn)的翻行后,，記者隨觀測(cè)站副站長冉飛來到了海螺溝1號(hào)冰川的末端,。
眼前，冰川正在融化,，途經(jīng)的冰洞口,，還有正在滴落的融水，冰崖頂部不時(shí)有碎石滑落……這里的冰川并不是想象中的冰藍(lán)潔白,?？茖W(xué)家把冰川消融區(qū)形象地稱為“冰舌”。海螺溝的獨(dú)特之處,，在于冰舌深入到了森林線以下,，形成了冰川與森林交互的獨(dú)特景觀。冰舌表面基本被侵蝕搬運(yùn)攜帶的冰磧物所覆蓋,，外觀呈現(xiàn)灰色,。
冰川，對(duì)許多人來說既熟悉又陌生，地球上的水資源,、生態(tài)環(huán)境,、氣候變化都與冰川息息相關(guān)。
貢嘎山的冰川屬于典型的海洋性冰川,。多年來專注于冰川觀測(cè)研究的觀測(cè)站研究員劉巧說,，海洋型冰川對(duì)氣候變化更敏感，通過與上世紀(jì)30年代的照片對(duì)比,，現(xiàn)在的海螺溝冰川已強(qiáng)烈退縮與減薄,。
乘坐景區(qū)纜車，我們來到海拔3600米的平臺(tái)上,，在這里可以更清晰地看到冰川的全貌,。遠(yuǎn)處，貢嘎主峰的雪頂連接著粒雪盆,。氣勢(shì)磅礴的冰川順著山谷一瀉而下,，在陡壁上形成了著名的大冰瀑布，這里的垂直落差有1080米之巨,，比黃果樹瀑布還大,。
劉巧告訴記者，由于冰體減薄和冰川物質(zhì)加速虧損,，著名的大冰瀑布近年來也漸漸與其下部的冰舌分離,。
今年4月30日，一段海螺溝景區(qū)的監(jiān)控視頻傳遍社交媒體,。海螺溝大冰瀑布發(fā)生大規(guī)模冰崩,，冰川如瀑傾瀉而下，雪霧磅礴,，整個(gè)冰崩過程持續(xù)時(shí)間3分多鐘,。
冉飛說，2021年2月,，印度查莫利北部里希恒河發(fā)生大規(guī)模的泥石流造成兩百多人死亡,。究其原因，是里希恒河上游朗提峰附近的一塊厚達(dá)20米,、寬度約為550米的三角形冰川體連帶底部約180米厚度的基巖崩裂,，崩滑沿途裹挾大量積雪、巖石和碎屑物質(zhì)以及冰雪融水,，形成冰巖崩—泥石流—洪水災(zāi)害,，墜下高度超過1600米，直達(dá)谷底,。
“這也是為什么我們要監(jiān)測(cè)冰川的變化,，以便及時(shí)發(fā)出防災(zāi)減災(zāi)的預(yù)警。”冉飛說,，建設(shè)氣象,、水文監(jiān)測(cè)站、布設(shè)花桿,、自動(dòng)相機(jī)、結(jié)合無人機(jī)航拍和衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)……觀測(cè)站已對(duì)海螺溝冰川進(jìn)行了長達(dá)30年的監(jiān)測(cè),。
9點(diǎn)半,，云霧上山。貢嘎主峰和大冰瀑布漸漸被遮擋,?！俺弥芸矗嗫磶籽??！比斤w這話不僅說被遮擋的雪山，更說的是氣候變化下的冰川,。
根據(jù)劉巧的多年觀測(cè),，海螺溝冰川呈加速退縮趨勢(shì)。自小冰期以來,，冰川后退距離超過2公里,，1966年—2009年間觀測(cè)到冰川平均每年后退約25—30米，而近期2016年—2020年間退縮速率超過了50米/年,，冰舌厚度減薄速率高達(dá)2—3米/年,，其加速退化趨勢(shì)較我國典型的大陸性冰川更快。
同冰川長度和面積的減少比例相比,，冰川消融區(qū)的厚度減薄更為明顯,。最近兩年的無人機(jī)高分辨率航測(cè)發(fā)現(xiàn)，僅2018年—2021年三年間,，海螺溝冰川的冰舌段平均累計(jì)減薄高達(dá)14米,，而末端減薄了近60米，劉巧說：“冰川減薄是海洋性冰川響應(yīng)氣候變暖而快速消退的重要過程,?！?/p>
（圖片均由四川日?qǐng)?bào)全媒體記者 李強(qiáng) 攝）
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