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地理学漫步 | 冰川正在消失的原因、影响是什么?

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冰川,是全球气候变暖背景下敏感而脆弱的事物,正在加速消融。悲观估计,21世纪末,全球冰川将会消失。

本文内容主要涉及:冰川加速消融的现状、原因、影响、措施,冰川地貌科普图片

全球冰川分布地区

冰川在不断萎缩

青藏高原地区的显著自然特征为高寒、缺氧、冻土。而今,青藏高原,这个对全球变暖背景下环境变化不确定性最大的地区,出现了温暖湿润的趋势,绝非福音。青藏高原在过去50年,气候变暖幅度是同期全球平均值的2倍,其生态环境和水循环格局的重大变化,如冰川退缩、冻土减少、冰湖溃决、冰崩、草地退化、泥石流频发等,势必引发自然环境、社会经济环境造成重大影响。

过去50年来,青藏高原及其相邻地区冰川面积退缩了15%,高原多年冻土面积减少了16%;大于1平方公里的湖泊数量从1081个增加到1236个,湖泊面积从4万平方公里增加到4.74万平方公里;雅鲁藏布江、印度河上游年径流量呈增加趋势,中亚阿姆河、锡尔河和塔里木河数十条支流径流量增长更为显著。(2018年9月,第二次青藏高原综合科学考察研究首期成果报告会上,公布了冰川消融的相关数据和影响)

1960-2019年,全球山地冰川整体上处于退缩状态,特别是1985年之后,山地冰川加速融化。自1961年以来,全球冰川消融9.6万亿吨冰雪,足以给美国本土覆盖约1.2米厚的冰。与此相应的是,冰川的形成、侵蚀和沉积作用等都相对较弱。和1960年代相比,如今冰川消融速度加快了4倍。

瑞士特里夫特冰川2006年(左)和2015年(右),相比消融了1.17公里

2019年,全球冰川整体上处于冰川冰严重亏损状态,全球30条参照冰川平均物质平衡量达–1131毫米,为1960年以来冰川消融最为强烈的年份。

从空间上看,冰川消融速度最快的地区,主要分布在美国、加拿大西部、中欧、高加索地区、新西兰,以及热带地区附近。

格陵兰岛的融冰空间分布图

自1950年以来,南极气温平均每10年上升0.5摄氏度。研究人员对南极5处地点的苔藓样本进行分析后发现,苔藓生长速度增加4到5倍。瑞士苏黎世大学世界冰川监测研究所所长、研究第一作者迈克尔·曾普认为,按照目前的消融速度,可能它们在21世纪末之前全部消失。

冰川萎缩的原因

1 全球变暖

冰川消融与冰川表面的能量得失有关,而太阳辐射和近地层大气湍流交换是引起冰川消融的主要热源。夏季,白昼时间长、太阳辐射强度大,冰川表面所获得的能量多,冰川融化或升华的量比较大。

而据《中国气候变化蓝皮书(2020)》的数据,2019年,全球平均温度较工业化前水平高出约1.1℃,是有完整气象观测记录以来的第二暖年份。1980年代以来,每个连续十年都比前一个十年更温暖。人类生产生活消耗了大量的煤炭、石油、天然气,在释放热量同时,同时释放大量二氧化碳,致使温室效应加剧,全球气候变暖,加速了南北极、青藏高原的冰川消融速度。大气污染物排放促进冰川消融。

全球陆地-海洋温度指数(左侧坐标为温度异常变动,图中红线表示五年数值均衡所得,黑线上点为年平均值)

中国科学家康世昌及其团队主导“三极”——南极、北极、青藏高原地区气候环境的研究,证实了大气污染物与冰冻圈退缩存在重要关联。中低纬度地区冰川最为发育的区域以青藏高原为主。十年的研究数据表明,南亚等周边地区的大气污染物通过高空和山谷输入青藏高原并加速了冰冻圈消融。

2 气污染物加速消融

青藏高原冰川快速退缩、冻土显著退化,与黑碳、棕碳、粉尘及持久性有毒污染物等息息相关。这些大气污染物,降低了冰川的反射率,增强了冰川表面吸热能力,促进冰冻圈里冰川、冻土的消融。

阿拉斯加冰川上,固体污染物很明显

据研究团队2015年得到的数据,受黑碳和粉尘等大气污染物影响,对地处青藏高原东南的仁龙巴冰川等4条冰川消融的影响量可达15%,祁连山老虎沟12号冰川分别达22.3%和19.5%,天山乌鲁木齐河源1号冰川消融加剧约26%。

冰川萎缩的影响

大量冰川消融,裸露的地表会吸收更多太阳辐射热量,加速更多冰川融化。地面增温持续且加速,加剧气候变暖。全球气候变暖将会产生多米诺效应:海平面上升、沿海低地被淹没;极端天气增加,旱涝灾害频发,且强度增大;生态环境趋向恶化,生物多样性减少…… 冰川融水进入海洋,可能破坏现有全球洋流模式,引发极端天气增多。如同电影《The Day after Tomorrow》所呈现的那样,冬季严寒,暴风雪成灾,夏季高温不退,暴雨、飓风、洪水泛滥等极端天气防不胜防。

尼泊尔珠穆朗玛峰附近的昆布冰川by Ben & Gab.

冰川消融还会给局部地区带来灾害。冰川湖泊是许多地方最主要的淡水来源,但大量的融雪水也可能会引发洪水,冲毁附近的村庄和道路。冰川湖泊数量增长最快的地方是纳维亚半岛、冰岛和俄罗斯。而全世界冰川融水形成的湖泊数量过去几十年大幅增长。从 1990 -2018 年,冰川湖泊数量、面积分别增长了 53%、 51%。研究人员推测,冰川湖泊的体积增长了 48%,达 156.5 立方千米。在此期间,湖泊数量增加了一倍以上。

未来5-10年间,尼泊尔、不丹境内近50个冰川,会随着喜马拉雅山冰川持续融化,湖水决堤泛滥。南亚地区,冰川快速消融,叠加南亚雨季的强降水,则会引发印度境内印度河、恒河水位暴涨发生洪涝。秘鲁、印度北部等以冰川融水为水源的大多数地区,将会出现水资源严重不足。

威胁生物多样性。全球变暖,让北极熊原本6-8个月的冬眠时间缩短。而北极冰川减少和无冰期延长,北极熊只能待在岸上,缺乏足够食物,让北极熊就难以获得对其足够的脂肪储存,进而降低北极熊的繁殖、哺育的能力。充足的证据证实,北极熊的生育率下降了15%。

此外,源自青藏高原古里雅冰川、南极的冰芯中,已经发现了许多冰封的病毒。冰川融化后,古老病毒释放释放。会出现什么样的结果,很难想象。

采取什么措施?

冰岛纪念一个消亡的冰川

2019年8 月 18 日冰岛纪念 Okjökull 冰川的消亡。科学家在 2014 年宣布它正式死亡,曾经的巨大冰川,只剩下不大的冰块覆盖在火山口上。

NASA的卫星照片显示了冰岛中西部奥乔库尔冰川的缩小。左:1986年9月14日;右:2019年8月1日,图源:美联社

冰岛举行纪念仪式,放置一块铜匾:致未来的一封信:

Okjökull 是第一个痛失冰川地位的冰岛冰川。未来 200 年,我们所有的冰川预计都将走它一样的道路。这个纪念牌匾就是为了承认我们知道目前正在发生的情况,承认我们知道需要做些什么。如果我们曾经有所作为,Ok 冰川你不会消失。

给冰川加“被子”

中国研究人员给四川省西部的达古冰川盖的“被子”,取得了显著效果:减少了厚度近 1 米的冰川消融量,大大减缓了冰川在全球变暖背景条件下的退缩。达古冰川属于海洋性冰川,与大陆性冰川相比,受海洋性季风气候影响较大,其累积或者消融的速度非常快,冰川运动相对频繁,冰川消退速度更快。从原理上看,并不复杂——白色覆盖物增大冰川表面的反照率,减少冰川与太阳辐射、近地面大气湍流的热交换,将冰川表面维持一个相对较低的温度,减缓冰川消融速度。

这种特制的材料是涤纶、腈纶、锦纶等高分子聚合物的合成纤维,隔热、反光、防水、保温,同时防紫外线、耐寒冻、抗化学腐蚀和抗生物破坏的能力。更重要的是,实验成本和人力投入成本低,可以大规模推广使用;且材料环保,可回收利用,投入少,对周围环境产生影响弱。

局限性在于,给冰川“盖被子”的做法推广到我国交通不便、面积较大的冰川,实际操作难度会明显上升。
人工降雪挽救冰川
相比盖“被子”,瑞士科学家的以人工降雪来缓解冰川消融速度的设想,或许,实用性更强。冰川表面直接人工降雪,增加冰川上积雪量,增大冰川表面的反射率。尝试将白色的羊毛毯覆盖在瑞士罗纳河和格胜冰河冰川上,削弱太阳辐射以缓解冰川消融。利用计算机模拟,瑞士科学家发现,在当前二氧化碳排放水平下,人工降雪可减少瑞士莫尔特拉齐冰川退缩达400~500米之多。
相比盖被子,利用人工降雪来增加冰川的反照率,效果会更好。但与其扬汤止沸,不如釜底抽薪——全球气候变暖的趋势得到控制,才是控制冰川加速消融的灵丹妙药。

缓解气候变暖 全球协作,共同治理。气候变化是一项跨越国界的全球性挑战,需要在各个层面进行协调,需要国际合作,帮助各国向低碳经济转型。《巴黎协定》包括所有国家对减排和共同努力适应气候变化的承诺,并呼吁各国逐步加强承诺。协定为发达国家提供了协助发展中国家减缓和适应气候变化的方法,同时建立了透明监测和报告各国气候目标的框架。
生物措施。植树造林,并保护现有森林,吸纳温室气体。
节能减排。优化能源消费结构,提高清洁能源比重;大力调整经济结构,合理控制温室气体高排放量的产业发展,是从源头上节能减排的根本举措;推广高效节能产品、技术、理念;推动循环经济发展,提高节能减排责任目标。要想从根本上挽救冰川,还是要从全球以及区域尺度上进行节能减排、减缓全球变暖。

冰川地貌科普

  • 参考资料:
    《第二次青藏高原科考首期成果发布》.科学网

    http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2018/9/417291.shtm
    美媒:全球冰川正加速消融 每年失去3690亿吨冰雪http://www.cankaoxiaoxi.com/science/20190411/2377011.shtml
    冰川湖泊增加

    https://www.theguardian.com/environment/2020/aug/31/satellite-images-show-rapid-growth-glacial-lakes
    全球气候变暖威胁北极熊的生存

    https://www.un.org/chinese/unworks/environment/animalplanet/polarbear.html

    冰川地质知识科普 https://www.dgbc.cn/glacier/geology/3478-2018-04-04-08-12-10

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