1. 中國西藏網 > 青藏光芒|馬麗華專欄 > 第3章

            冰川凍土學的學科成長

            馬麗華 發布時間: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?。當然那只是形容,玉潔冰清遙居群山之巔,通常分布在遠離人間煙火的地方。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,李吉均率領冰川組遍訪了群山中的冰川,從古冰川到現代冰川,現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、藏結合地帶。依次考察過阿扎冰川、若果冰川、恰青冰川和古鄉冰川。其中恰青冰川為中國海洋型冰川之最:長達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,穿越林地,到達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冰層,看上一眼直叫人驚嘆感動。阿扎冰川索性陪伴著鄉村日子,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,大陸型冰川嚴峻許多,純粹冰世界,仿佛玉石質地,當然的冷性冰川了。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的照拂,水汽補充不足,而陽光又如刻刀般耐心雕琢的結果。


            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,運動和消融,物理化學性質,晚間安臥側畔,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。側耳辨音,找回帳內,待掀開床墊,赫然發現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,一行人初次進入冰塔林腹地,忽然發現身臨絕境——迎面一堵數十米高的冰瀑布,在正午的陽光下,冰融水飛流直下,冰崩聲四下里作響,眼見危機四伏,李吉均當機立斷: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,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:原址修復呢還是改道,這是個問題。為科學決策,雙方議定由中方派出冰川考察組進行研究論證,預報今后數十年間該冰川的進退變化和冰川融水通道的可能變化。

              這一艱巨任務落在施雅風肩頭。1974年4月率隊出發,專家組十數人,野外工作一做兩年。實地調查中發現這是一條正在緩慢前進的冰川,自公路開建8年間,已經前進了90米。用重力法測定冰川厚度,觀察冰川運動與消融狀況,結合水文氣象觀測,繪制出精密的全流域冰川地形圖;以首創的波動冰量平衡法和冰川末端運動速度遞減法,經過一系列復雜計算,預測出冰川前進的極值和時間,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。最終結論為:公路無須改道,只需修改原設計方案,適當改變橋位、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。

              成功預報,不僅使工程省時省力,為國家節約了巨額資金,還成為冰川學應用研究的經典案例。20年后的1994年,冰川所專家專程前往考察,證實了當年的預估結論正確,或有一些誤差也不妨事:由于氣候變暖緣故,預測冰川由前進轉為后退的時間提前了幾年。

              與境外巴托拉冰川考察同時進行的,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,與解放軍總后設計單位一起,負責為格爾木—拉薩輸油管線鋪設提供凍土層數據——1976年我們這批大學生進藏時,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拿這一題材創作了一臺歡慶歌舞。

              另一組是程國棟、崔之久等人,與國家多部門合作,承擔青藏公路—青藏鐵路通過凍土區的線路選擇,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試驗,對公路是解決“翻漿”難題,對鐵路更其復雜,總之承擔的都是國計民生大工程。凍土專業全員出動,費盡心力,而我自己也因經常往返青藏線,不意間成為一系列建設大項的見證者和受益者:從最初進藏,火車終點站在甘肅柳園,改乘汽車到拉薩,一路走了十幾天;當火車通到格爾木,再改乘客運大車,到拉薩只需一晝夜;現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


            訪問當地老人,了解冰川變化 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59公里的積極活動的冰川,為全世界中緯度地區長度超過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。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濟社會發展大動脈,另有一條神經網絡穿行其間——蘭(州)—西(寧)—拉(薩)光纜。1997年我在藏北采訪時,沿公路一側還在開挖,風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400余公里的多年凍土區,全線完工;2000年在藏東采訪,就見“神經網絡”全覆蓋,光纜通信暢達縣鄉。

              凍土研究在應用實踐中發展起來,成長歷程更多與工程項目相關;直到接軌“全球變化”大題目,土壤學和凍土學以其特殊價值,主要是在溫室氣體二氧化碳的收與支、匯與源轉化過程中所扮演的角色,又增加了全新研究內容,與冰川學一道,進入冰凍圈科學范疇。

              冰川學凍土學成長階段,大致可以界定在青藏隊高原面上考察期間,持續到1992年喀喇昆侖—西昆侖收官之戰、青藏研究第一期結束時。本階段重要成果之一,體現在完成區域性和全國范圍的雪、冰、凍土編目填圖。以冰川編目為例,本來作為一項常規工作,從最初的祁連冰川、天山冰川開始,凡經考察過的冰川相繼建檔,已有相當積累,后來擴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。聯合國教科文組織有個雪冰委員會,為掌握全球水循環及淡水資源,首次啟動創建國際數據庫計劃,擬于1978年在瑞士召開冰川編目會議,需要各相關國家配合。為此米勒主席致函中國科學院,邀請派員參會。院方重視,于是施雅風、謝自楚、李吉均赴歐出席,此為“文革”結束后,從事青藏研究的科學家首次參赴國際會議。任務落實到冰川凍土所,1979年至2002年,以20世紀50—80年代航攝地形圖和航拍照片為主要數據源,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(含19項參數)進行目錄編制。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,有的國家因為不達標被要求“返工”。所以2008年國際冰川學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先生掛帥,時任冰川室主任蘇珍具體負責。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場,實地觀測記錄溫度、運動速度,以探地雷達測厚度?,F在第二次冰川編目速度快多了,由學生輩的劉時銀負責,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,利用衛星圖片,分辨率高達0.5米。不過衛片也有不足,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,任何現代裝備高科技,都離不開野外實地勘察。

              冰川學成長階段的成果還要算上對于中國冰川從面貌到實質的全面認知。例如不同氣候模式影響下的季風區暖性的海洋型冰川、西風區冷性的大陸型冰川,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問題的懸念。

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

              其二是跨了國界的討論,一個曾經的熱點話題。早在20世紀20年代,有人指稱第四紀冰期中,青藏高原盡被厚冰層覆蓋。50年代舊話重提;80年代,德國學者庫勒來青藏高原考察,進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,關乎高原自身古氣候、古環境變遷,旁及動、植物生存演化等等客觀真實,也涉及對周邊地區乃至對全球氣候的影響。參與青藏科考的學者們認真對待這一學術討論,紛紛出示來自古環境、古冰川、古生物方面的證據,否定“統一大冰蓋”觀點。以施雅風、李吉均、李炳元為代表的這一結論成為國內學界主流觀點,國際著名冰川地貌學家布爾頓教授等人予以肯定,持相同觀點。

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

              《中國第四紀冰川與環境變化》作者合影。前排左起:鄭本興、施雅風、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一步夯實,更是領域的擴展。若從孕育其中、派生而出、后來居上的冰芯科學的當今眼光回望,中國冰川學最初三十年,皆為奠基時期;這一時期的躬行者,皆為開創者。

              《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“冰川人生”(上、下)專輯,為這一英雄群體造像,將中國冰川學半個多世紀的歷程,通過團隊骨干成員的事跡展現開來:創業一代有施雅風、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元老,女將們分別從事冰川水文和繪圖專業,唯有劉桂英工科出身,為野外一線服務,研制便攜式儀器。按說前輩們年屆八旬上下,早已退休,可是當我2015年再訪蘇珍和鄭本興先生,卻見他們依然在忙業務,“冰芯樓”里留有辦公室——當年小小冰芯實驗室已經建成國家級的“冰凍圈科學國家重點實驗室”,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,不時應邀出席學術研討會,上一年就結伴去了臺灣,今年還要去。為什么?鄭先生自有道理:事關冰川學某一問題爭議,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 冰川數據

              地球總水量中:海水約占97%,淡水約占3%。

              淡水中:液態汽態水約占15%,固態水約占85%。

              固態水中: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,青藏高原是我國現代冰川的主要分布區。據第一次冰川編目資料統計,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和總面積的79.5%和84%。據第二次冰川編目數據,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%。(相關數據綜合自王宗太、劉時銀、劉潮海、蒲建辰研究論文,游超整理)

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            (責編: 胡瑛)

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