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(guó)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(chēng)譽(yù)，其峽谷高差世所罕見(jiàn)，從東坡大渡河谷底至主峰峰頂，水平距離不過(guò)29公里，相對(duì)高差達(dá)6500米，這也造就了類(lèi)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(lái)到這個(gè)建站已35年的國(guó)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(lái)可以避暑，今年也變得熱起來(lái)了。”在海拔1600米的磨西基地，觀測(cè)站代理站長(zhǎng)常瑞英說(shuō)，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(chē)車(chē)窗外，高聳的峨眉冷杉林向道路兩側(cè)逼近，樹(shù)干上苔蘚密布，枝干上包裹著、垂掛著松蘿。“這是好空氣的標(biāo)志。”常瑞英說(shuō)。當(dāng)越野車(chē)行駛到海拔3000米，科考隊(duì)伍下車(chē)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(xiàn)縱橫，白色的管道把樣地圍成10米見(jiàn)方的樣方，里面的每棵樹(shù)都被做了標(biāo)記，“腰”間還捆扎著記錄生長(zhǎng)情況的儀器，時(shí)刻記錄著它的生長(zhǎng)。
常瑞英說(shuō)，每年4月到5月雨水充足時(shí)，樹(shù)的直徑長(zhǎng)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(guò)冬的樹(shù)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(shù)干莖流，還是地表徑流、壤中流，都是監(jiān)測(cè)對(duì)象。樹(shù)干上掛著的翻斗式計(jì)量?jī)x，每裝滿(mǎn)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(guò)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?lái)之前，這里已經(jīng)連續(xù)一周大晴天，這在雨季是少見(jiàn)的?！背Ｈ鹩⒄f(shuō)，經(jīng)過(guò)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(chēng)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?！背Ｈ鹩⒏锌@也會(huì)帶來(lái)系列影響，比如樹(shù)上的苔蘚，它的水分來(lái)源就是降水和霧氣。霧氣減少，對(duì)其生長(zhǎng)也會(huì)有影響。
“全球變暖帶來(lái)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(kāi)展長(zhǎng)期觀測(cè)研究，這也是設(shè)觀測(cè)站的目的之一。”
追林線(xiàn)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(xiàn)，是山地垂直植被帶譜中，森林分布的上限。林線(xiàn)上下，色塊分明，超過(guò)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(wú)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(xiàn)的背景。
溫度、降水，都是影響林線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(chē)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(kāi)始往海拔3700米以上的林線(xiàn)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(xiàn)處，腳踩松軟的苔蘚，他們展開(kāi)作業(yè)。
在美國(guó)兩個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室做過(guò)博士后，2020年回到中科院成都山地所的王文志，被人稱(chēng)為“年輪博導(dǎo)”，10余年來(lái)，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(lái)說(shuō)，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(zhǎng)錐——這是樹(shù)輪取樣的常用工具。在不破壞樹(shù)木生長(zhǎng)的情況下，通過(guò)鉆取樹(shù)木樹(shù)芯，可分析確定這棵樹(shù)的年齡、生長(zhǎng)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(zhǎng)錐。王文志選準(zhǔn)樹(shù)木底部的點(diǎn)位，將生長(zhǎng)錐的鉆頭朝著樹(shù)干中心水平旋入，再插入抽芯器，將中空椎體內(nèi)的樹(shù)芯取出——散發(fā)著新鮮木質(zhì)香味的樹(shù)芯，形似一根細(xì)香煙。由于高海拔地區(qū)樹(shù)木生長(zhǎng)緩慢，年輪寬度窄，一圈圈緊緊貼著。“初步判斷，這棵樹(shù)應(yīng)該有100多歲了。”
在這里，王文志和學(xué)生至少要采集上百棵冷杉的樹(shù)輪樣本，以便帶回成都經(jīng)處理后開(kāi)展大樣本量的研究。通過(guò)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(shù)木年輪越來(lái)越寬，生長(zhǎng)越來(lái)越快，低海拔年輪越來(lái)越窄，生長(zhǎng)越來(lái)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(lái)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(guó)的第二大林區(qū)，今后可能是國(guó)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(méi)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(chē)來(lái)到貢嘎山北坡雅家埂海拔4000米處，爬過(guò)一個(gè)漫山亂石和野花的山埂，開(kāi)闊平坦處有一方鐵絲圍起來(lái)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(wú)蓋玻璃罩子，學(xué)名叫“開(kāi)頂式同化箱”。它將地面釋放的長(zhǎng)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(wú)電力供應(yīng)的苔原和草地。
開(kāi)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(guò)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(jiàn)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。“我們就是要搞清楚，這種增溫會(huì)對(duì)土壤碳庫(kù)產(chǎn)生什么影響，影響的機(jī)制是什么?！?/p>
冰川每年退縮超過(guò)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(yáng)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(zhǎng)冉飛來(lái)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(chēng)為“冰舌”。海螺溝的獨(dú)特之處，在于冰舌深入到了森林線(xiàn)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(lái)說(shuō)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(lái)專(zhuān)注于冰川觀測(cè)研究的觀測(cè)站研究員劉巧說(shuō)，海洋型冰川對(duì)氣候變化更敏感，通過(guò)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(chē)，我們來(lái)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(shù)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(lái)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(guò)程持續(xù)時(shí)間3分多鐘。
冉飛說(shuō)，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(guò)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(shuō)，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(wú)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(zhǎng)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?，多看幾眼。”冉飛這話(huà)不僅說(shuō)被遮擋的雪山，更說(shuō)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(lái)，冰川后退距離超過(guò)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(guò)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(guó)典型的大陸性冰川更快。
同冰川長(zhǎng)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(wú)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(shuō)：“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(guò)程。”
（圖片均由四川日?qǐng)?bào)全媒體記者 李強(qiáng) 攝）
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