零攝氏度之上①｜祁連山擺浪河21號冰川消融加劇，半世紀(jì)后或所剩無幾

【編者按】

2022年9月初，澎湃新聞記者跟隨中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍科學(xué)國家重點實驗室科考隊員，走進祁連山北麓中段地區(qū)，以第一視角實地記錄科考隊員對擺浪河21號冰川的日常監(jiān)測工作。

令人擔(dān)憂的是，祁連山每10年升溫幅度接近0.3攝氏度，冰川消融加速正處于全面退縮狀況。如果不通過保護來減緩冰川的消融速度，專家預(yù)計在2100年，這座小型冰川將永遠(yuǎn)消失在人類的視野中。

科考隊從2020開始對擺浪河21號冰川進行考察，希望通過對冰川全面和持續(xù)監(jiān)測，來探索區(qū)域應(yīng)對氣候變化的方式，尋找可以減緩冰川消融速度的辦法。

隨著午后氣溫不斷上升，冰川融化的水滴也越發(fā)緊密。在海拔4500米的祁連山擺浪河21號冰川，按照研究者們的監(jiān)測數(shù)據(jù)，這里夜晚溫度有時都在零攝氏度以上。

這意味著，即便在夜晚，祁連山擺浪河21號冰川也在慢慢消融。

“冰川退縮無法阻止，只能減緩。”中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室（下稱：冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室）主任康世昌告訴他的學(xué)生們。

在度過60年來最熱夏天之后，今年9月初，澎湃新聞（www.ditubang.cn）跟隨冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室考察團隊前往祁連山，記錄了考察團隊在擺浪河21號冰川開展的監(jiān)測工作。

科考隊員在海拔3900米處進行水文、氣象監(jiān)測。

“今年（冰川區(qū)的）氣溫很高。”冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室助理研究員陳記祖說，“（冰川退縮的）主要原因還是氣溫的升高。”連續(xù)十多天日最低溫都高于零度，這在往年是很罕見的。陳記祖介紹，擺浪河21號冰川目前全部是消融區(qū)。

氣溫上升帶來的消融加速，已不僅是祁連山這一處冰川面臨的問題。據(jù)公開資料，自上世紀(jì)50年代中后期以來，中國西部冰川呈萎縮態(tài)勢，面積縮小了18%左右。保護冰川減緩消融已經(jīng)迫在眉睫。

通過持續(xù)的監(jiān)測，康世昌表示，按照現(xiàn)在的消融速度，在未來50年到60年，擺浪河21號冰川將所剩無幾。

“可到達”的擺浪河21號

這是陳記祖和冰川打交道的第11個年頭，目前，他是冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室助理研究員，也是擺浪河21號冰川日常監(jiān)測與考察工作的主要負(fù)責(zé)人。

擺浪河21號冰川末端氣象站。

擺浪河21號冰川位于祁連山北麓中段，是典型的小型低緯度山地冰川。我國則是世界上中低緯度冰川最發(fā)育的國家之一，在西部隆起的高山區(qū)，有更多的小型冰川面臨著和擺浪河21號相似的挑戰(zhàn)。

2019年8月，陳記祖第一次到擺浪河21號冰川進行初步考察。兩年前，從西岔河村出發(fā)的盤山公路已經(jīng)完工，可以通向海拔約3900米的山腳，再步行約兩個多小時，可以到達海拔約4390米的冰川末端。

陳記祖認(rèn)為，“可到達”是落地擺浪河21號日常監(jiān)測的重要條件，“有些冰川由于后勤條件和路途太遠(yuǎn)，所以沒法監(jiān)測”。

最初，擺浪河21號冰川由于一次由民間登山隊組織的登山活動進入公眾視野。熱衷戶外運動的常小平是當(dāng)年前往冰川的登山隊員之一。2013年5月初，他和民間登山隊的另外7名同伴從西岔河村出發(fā)，花了三天時間，步行跨越了近3000米的海拔高度差，才到達擺浪河21號冰川。

這條位于祁連山腹地的冰川形似彎月，側(cè)臥在谷壁，天氣晴朗時，陽光在冰面和積雪上反射出耀眼的光線。

據(jù)張掖日報2013年6月報道，擺浪河21號冰川屬大陸型冰斗山谷冰川，冰川谷壁地勢高峻、中間低洼，面積1.51平方公里，長度約2.5公里，冰層平均厚度約40至50米，最高冰峰海拔5103米，冰舌前沿海拔4390米。

人們?yōu)檫@條冰川與城市的近距離激動不已。擺浪河21號冰川所處的肅南縣大河鄉(xiāng)西岔河村老虎石溝源區(qū)向東南約30公里，是肅南縣城，向東南約100公里，是張掖市區(qū)。2013年6月的發(fā)布會提及，中科院將在冰川區(qū)建立科學(xué)觀測點和研究基地，為今后冰川的合理利用提供科學(xué)依據(jù)。

“上冰川”

我國是世界上中低緯度冰川最發(fā)育的國家之一，據(jù)最新調(diào)查顯示，我國擁有冰川48571條，總面積約為51840.1平方公里，冰儲量約為4494立方千米。冰川也是我國極其重要的固體水資源，尤其是我國西北干旱區(qū)的水資源很大程度上依賴于冰川融水，因此冰川的研究保護一直以來備受關(guān)注。

冰川監(jiān)測主要有兩種方式，一是用衛(wèi)星遙感資料直接對冰川進行觀測，觀測范圍廣，但時間分辨率和空間分辨率都比較低；另一種是去實地對某一條冰川進行監(jiān)測，用物質(zhì)平衡花桿、無人機、3D掃描等進行實地測量。然而實地測量由于地形、天氣、人力、交通等原因，實施過程復(fù)雜困難。

2021年祁連山擺浪河21號冰川無人機航測。

9月8日，冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室一行十多人出發(fā)前往海拔4390米的擺浪河21號冰川末端，這次考察的成員包括西北所的研究員，還有幾名博士新生。一名博士后是第一次進行實地考察，他上到冰川末端時腳下一滑，踉蹌了一下。“原來下面真的是冰。”他說。

實地考察是冰川研究的重要方法，也是研究者傳承知識的必經(jīng)之路。從我國著名地理學(xué)家、“中國現(xiàn)代冰川學(xué)之父”施雅風(fēng)先生開始，一代代冰川學(xué)者往往需要在走上地理高處后才能得到更好的認(rèn)識，去看冰川運動留下的遺跡、侵蝕形成底部平緩的U型谷、沉積物堆積成的冰磧壟。

從2020年9月起，冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室正式開始對擺浪河21號冰川進行實地監(jiān)測，考察隊的成員將日常的監(jiān)測任務(wù)稱為“上冰川”。

“上冰川”也面臨著很多不確定風(fēng)險。山區(qū)的天氣變化難以預(yù)測，原本艷陽高照，也許五分鐘后就有云霧在山谷中彌漫開來。

“聽水聲，往低處走。”出發(fā)前，康世昌反復(fù)對學(xué)生們強調(diào)這句話。

在山區(qū)遇到大霧時，這是最有效的找路技巧。陳記祖記得，最初到擺浪河21號考察時，山間起了大霧，有次回程已經(jīng)日落，他對路還不太熟，在一個布滿石塊的斜坡上翻來翻去好幾次，才終于沿著水聲下山去，回到住處已是晚上九點多。

2020年，研究人員搬運氣象設(shè)備上山途中遇到風(fēng)雪。

2020年，陳記祖和同事、向?qū)畮讉€人，每個人背負(fù)了三四十斤的裝備，在冰川末端建設(shè)了自動氣象站，監(jiān)控降水、氣溫等數(shù)據(jù)，了解冰川與大氣之間的水熱條件關(guān)系；并在冰面布設(shè)了物質(zhì)平衡花桿，監(jiān)測冰川厚度和積雪厚度的變化情況。

架設(shè)只是第一步。物質(zhì)平衡花桿要求每個月測量一次，氣象站的雨量桶一年需要換兩次防凍液。除此之外，研究團隊成員們還需要在西岔河流域每周采集一次河水樣品，帶回實驗室做同位素、黑碳等化學(xué)指標(biāo)的分析。通過這些方式，研究者想去研究擺浪河21號冰川對當(dāng)?shù)貧夂蜃兓心男┯绊憽?/p>

據(jù)冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室副主任杜文濤介紹，目前在全國范圍內(nèi)，如天山、唐古拉山、玉龍雪山等區(qū)域，有三十多條冰川進行著持續(xù)定點監(jiān)測。他說，“我們希望通過定位監(jiān)測，能夠獲取一些連續(xù)的信息，結(jié)合遙感和模擬的手段，對于整個大范圍區(qū)域的雪冰變化和影響形成認(rèn)識。”

最熱的夏天

過去一年多里，陳記祖爬了十多次擺浪河21號冰川。春季五、六月是冰川上雪最厚的時段，冬季降雪積累下來，夏季融雪還未開始，人在積雪覆蓋的冰川表面走一步，整條腿都會陷下去。七八月份，冰川融水在末端靠近山體的一側(cè)形成一條水流，沖刷成溝渠。

2022年8月，全球經(jīng)歷了60年來最熱的夏天。

9月8日，山上的天氣變化多端，冰川末端突然下雪了。

在蘭州的家里，陳記祖也感受到了溫度的異常，9月8日，在擺浪河21號冰川末端的氣象站，他從溫度曲線的記錄里直觀地看到了這種異常。“七八月份里連續(xù)十多天日最低溫都高于零度，在往年是很罕見的。”他說，“晚上的溫度都高于零度，說明可能在夜里冰川都在消融。”

在連續(xù)兩年同期的兩張照片中，2021年8月，擺浪河21號冰川表面大多被積雪覆蓋，而在2022年8月的照片上，冰面上散落著黑色的碎石，崖壁裸露在外。一名考察隊成員回憶起今年8月冰川消融的跡象時說，“水（冰川旁的融水）很大。”

9月9日，擺浪河21號冰川海拔4400米處有冰雪融水。

冰川被稱為氣候變化的哨兵。專家團隊通過測量和分析冰川的物質(zhì)平衡來量化冰川的變化。在一條不可見的物質(zhì)平衡線以上為“積累區(qū)”，一層一層的多年降雪不斷積累壓實，形成粒雪，再變質(zhì)形成冰川冰；平衡線以下為“消融區(qū)”，冰體逐漸融化為液態(tài)水，往往注入河流。

陳記祖介紹，擺浪河21號冰川目前全都是消融區(qū)，而冰川消融的原因主要還是溫度的升高。目前擺浪河21號冰川的消融具有面積基本不變，以減薄為主的特征。

在實地觀測中，打進冰川里的花桿是觀察冰川變化的其中一項依據(jù)。2020年，陳記祖和團隊成員在海拔4800米處的冰體打下了長度約4米的花桿，今年5月測量時花桿已經(jīng)全部滑出了冰體。這意味著，在約兩年的時間里，擺浪河21號冰川厚度減薄了近4米。

康世昌表示，擺浪河21號冰川2020年至2021年間的物質(zhì)平衡為負(fù)平衡，這表明冰川物質(zhì)在強烈虧損。“2020到2021年整個（擺浪河21號）冰川的物質(zhì)平衡是負(fù)的600毫米水當(dāng)量。”他表示，這是一個非常巨大的數(shù)字，按照這樣的速度，在未來的50年到60年，擺浪河21號冰川可能所剩無幾。

康世昌介紹，在過去的幾十年里，祁連山的升溫非常顯著，每10年升溫幅度接近0.3攝氏度，雖然區(qū)域降水略有增加，但冰川仍處于全面退縮狀況，冰川面積退縮在百分之十以上。“因為氣候變暖，就算是增加微弱的降水量，也沒有彌補冰川物質(zhì)損失。”康世昌說。

全球升溫下的冰川

目前，升溫已是世界范圍內(nèi)公眾最關(guān)注及面臨的最為緊迫的氣候問題。

聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）于2021年發(fā)布的報告指出，自1850年至1900年以來，人類活動產(chǎn)生的溫室氣體排放導(dǎo)致全球平均溫度上升了1.1攝氏度，并且未來20年的平均氣溫很可能將超過《巴黎協(xié)定》將全球變暖控制在比工業(yè)化前水平高1.5攝氏度以內(nèi)的目標(biāo)。

康世昌回憶，他第一次注意到氣候變化的討論是在1995年。他在做碩士論文時發(fā)現(xiàn)，青藏高原的一些氣象站年平均氣溫有所升高。他記得，那時候科學(xué)界對全球變暖已經(jīng)有一些討論，但并未引起廣泛的關(guān)注。

進入21世紀(jì)，氣候變化逐漸成為全球共識，其對冰川的影響才逐步引起關(guān)注。“到本世紀(jì)，許多冰川的物質(zhì)平衡支出大于收入，每年基本上都接近負(fù)平衡，所以大家也越來越關(guān)心冰川的退縮和氣溫升高。”康世昌說。

冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室提供的數(shù)據(jù)顯示，祁連山共發(fā)育2693條冰川，面積約為1598平方公里，平均厚度40.4米。在1950到2015年間，冰儲量減少21.2立方千米，變率為27.4%，面積減少217.8平方公里，變率為13.6%。

目前，冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室對祁連山區(qū)十多條冰川進行著實地監(jiān)測，包括七一冰川、老虎溝12號冰川等。其中，老虎溝12號冰川是冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室長期監(jiān)測的對象，它的命運也許預(yù)示著大多數(shù)低緯度山區(qū)冰川的未來。

祁連山老虎溝12號冰川是祁連山區(qū)域最大的冰川，屬于相對穩(wěn)定的極大陸型冰川。然而自1990年以來，該冰川呈現(xiàn)出持續(xù)退縮的態(tài)勢。自2006年至2018年，祁連山老虎溝冰川由20.42平方公里，縮減至20.2平方公里，冰舌末端長度退縮達170.5米。

在我國更高海拔的山區(qū)，冰川也未能免于受到升溫的影響，甚至更加脆弱。2018年9月，第二次青藏高原綜合科考發(fā)布的結(jié)果顯示，過去50年，青藏高原氣候變暖超過全球同期平均升溫率的2倍，達到每10年0.3攝氏度至0.4攝氏度。青藏高原及其相鄰地區(qū)冰川面積退縮了15%，高原多年凍土面積減少了16%。

消融的未來

“8月水太大，橋被沖走了。”康世昌指了指西岔河河岸，一段兩三米長的浮木和幾段鐵欄桿糾纏在一起，被水流沖到岸邊亂石上。

9月10日，冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室考察隊對擺浪河21號冰川下游的西岔河進行水文測量，包括流速、寬度、深度等。

從河岸往遠(yuǎn)處看，能看見祁連山區(qū)高山山頂?shù)姆e雪。在降水少、處于干旱區(qū)的河西走廊，冰川作為“固體水庫”，其變化與下游的水文情況有著緊密的聯(lián)系。冬季，河流處于枯水期，底部的石頭露出水面；到夏季，冰川強烈消融，來水增加，河水變寬變深，水流湍急。

賀建橋維護氣象站。

長期從事水文研究的冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室副研究員賀建橋介紹，河西走廊有黑河、疏勒河、石羊河三條內(nèi)流河，通過對水樣進行同位素分析，他們發(fā)現(xiàn)黑河流域冰川融水在出山口徑流比重占10%左右，在疏勒河流域則在40%以上。

“這說明冰川對這個區(qū)域的用水來說是非常關(guān)鍵的……出山口的水對下游的社會生活也是至關(guān)重要的。”賀建橋說。

康世昌解釋，如果祁連山冰川在本世紀(jì)中期到本世紀(jì)末期急劇減少，這將對于祁連山的水資源，特別是對地處干旱區(qū)的河西走廊水資源產(chǎn)生巨大影響：一是水文、季節(jié)調(diào)節(jié)方面，當(dāng)前冰川給下游地區(qū)持續(xù)、穩(wěn)定地提供著水資源；二是水資源總量方面，按照現(xiàn)有預(yù)估資料，冰川在未來急劇退縮，則水量補給也會急劇減少；另外，根據(jù)目前資料預(yù)估，將來祁連山區(qū)域的降水有可能增加，但降水的極端事件會增大，這可能會導(dǎo)致洪水災(zāi)害。

在全球范圍內(nèi)，高山地區(qū)冰川退縮帶來的水文影響也已經(jīng)引起關(guān)注。IPCC于2019年9月發(fā)布的《氣候變化中的海洋和冰凍圈特別報告》顯示，冰凍圈及其相關(guān)的水文變化影響了高山和極地地區(qū)的陸地和淡水物種及生態(tài)系統(tǒng)，表現(xiàn)在先前被冰覆蓋的陸地露出地面、積雪變化以及多年凍土的融化等。這些變化促進了季節(jié)性活動、對生態(tài)、文化和經(jīng)濟上重要的動植物物種的豐度和分布、生態(tài)干擾和生態(tài)系統(tǒng)功能等方面的變化。

報告提及，過去幾十年來，由于人口增長、旅游業(yè)和社會經(jīng)濟發(fā)展，人類和基礎(chǔ)設(shè)施遭受自然災(zāi)害的暴露度在增加。在安第斯山脈、亞洲高山、高加索和歐洲阿爾卑斯山等區(qū)域，一些災(zāi)害與冰凍圈的變化有關(guān)。

報告還指出，在許多高山地區(qū)，預(yù)計冰川退縮和多年凍土融化將進一步降低斜坡的穩(wěn)定性，而冰川湖的數(shù)量和面積將繼續(xù)增加。預(yù)計在新的地點或不同的季節(jié)將會出現(xiàn)由于冰湖潰決或雨雪混合、滑坡和雪崩引起的洪水。

康世昌說，“（地質(zhì)災(zāi)害）是未來我們最大的擔(dān)憂之一，我們希望盡量在祁連山做更多的監(jiān)測，以提高我們的模擬、預(yù)估能力，希望把祁連山打造成一個應(yīng)對氣候變化的示范區(qū)。”