南极冰盖是过去全球气候

环境变化最好的记录载体

                   秦大河

   什么是冰冻圈

  冰冻圈，是指地球表面水以固态形式存在的部分，包括所有种类的冰、雪和冻结土，如冰川（包括山地冰川、冰帽、极地冰盖、冰架等）、积雪、冻土（多年冻土和季节冻土）、海冰、河冰、湖冰等。冰冻圈由于对气候的高度敏感性和重要的反馈作用而与大气圈、水圈、岩石圈（陆地表层）、生物圈一起，被认为是影响气候系统的五大圈层。    

  人类活动引起的全球气候系统变暖已成为21世纪全球可持续发展的一个重大问题。IPCC(政府间气候变化专门委员会)第四次评估报告明确指出：在过去的一个多世纪中，100年（1906-2005）里全球平均地表温度上升了0.74摄氏度，与此同时，海水温度升高、大范围积雪融化、冰川退缩以及海平面上升等都表明气候系统的变暖是毋庸置疑的，而人类活动“很可能”是气候系统变暖的主要原因。    

  地球表层发育的冰川（盖）、积雪、冻土、江、河、湖、海冰，以及大气圈中的固态水组成了地球冰冻圈。我国冰冻圈分布广泛，不仅有重要的气候效应，还是干旱区和绿洲经济发展以及保障寒区生态系统稳定的重要水源，关系到西部大开发战略实施和国家重大工程建设的安全。中国冰冻圈还是亚洲大江大河的源头区域，直接滋润着流域内27亿人口。在全球变暖、冰冻圈退缩的背景下，冰冻圈科学受到前所未有的重视，已成为国际气候系统及全球变化研究中最活跃的领域之一，也是当前全球变化和可持续发展研究领域关注的热点。    

我国冰冻圈特点

  我国是中、低纬度地区冰冻圈最发育的国家，冰冻圈的状态与我国的水安全息息相关。我国冰川面积达59425平方公里，占全球中、低纬度冰川面积的50%以上；多年冻土区面积约220万平方公里；稳定积雪区（积雪日数超过60天）面积约420万平方公里。冰雪和冻土的广泛发育，对我国乃至亚洲众多大江大河都有重要影响。    

  冰川是我国极其重要的固体水资源，冰储量约为5600平方公里，折合水量约为50000×108立方米，相当于5条长江年径流量以固态形式储存于西部高山。通过冰川不断的补给和消融，调节着西部的江河径流，每年平均冰川融水量约为600×108立方米。    

  实际上，正是由于众多冰川的存在，才使得我国深居内陆腹地的干旱区形成了许多人类赖以生存的绿洲，也使得我国干旱区有别于世界上其他地带性干旱区。这种冰川-绿洲景观及其相关的水文和生态系统稳定和持续存在的核心是冰川，没有冰川就没有绿洲，也就没有在那里千百年来生息的人民。    

  冰冻圈变化对亚洲和我国的水安全有突出影响。我国冰冻圈作用区是亚洲10条大江大河（长江、黄河、塔里木河、怒江、澜沧江、伊犁河、额尔齐斯河、雅鲁藏布江、印度河、恒河等）的源区，冰川、冻土和积雪对这些江河水资源的形成与变化有着十分重要的影响。冰川变化对水资源的影响表现为：短期内，冰川的加速萎缩可导致河川径流增加，随着冰川的大幅度萎缩，势必引发河川径流的持续减少，不仅减少水资源量，更使冰川失去对河川径流的调节作用，导致水资源－生态与环境恶化的连锁反应，进而影响人类发展。同时，冻土的水资源效应也应给予高度重视并展开研究。    

  冰冻圈维系着我国西部高寒和干旱区生态系统的稳定。以冰川、冻土和积雪为核心要素构成的我国冰冻圈系统对高寒和干旱区生态系统有重要影响。冰川变化影响寒区和干旱区河川径流、湖泊湿地等水域的变化，通过水循环的改变，影响生态系统的变化。由于冻土分布面积广阔，冻融过程中的水量、能量循环对水文、生态和气候的影响十分显著。    

  冰冻圈是气候系统的重要组成部分，其变化对我国及周边地区的气候有重要影响。冰冻圈作为冻结的水体，对气候变化十分敏感，气候变化影响冰冻圈的变化，反之，冰冻圈通过其反照率、温室气体源汇、气溶胶等作用影响气候变化，冰冻圈的扩展或萎缩会导致参与局地、区域或全球能水循环的能量和水量减少或增加，并伴随着能水平衡的改变使其与气候、水文、环境和生态等之间产生一系列相互作用过程。    

  我国是受冰冻圈灾害影响最为严重的国家之一。随着全球变暖，冰川的加速融化和冻土的退化，已引起了与之相关的冰湖溃决、洪水/泥石流、冰崩、雪崩以及冻土热融等各类冰冻圈灾害发生频率、强度、范围的增加，严重威胁到人民生命财产的安全以及交通、建筑、信息等的畅通。同时，青藏高原和东北多年冻土区工程众多，如青藏公路、青藏铁路、格－拉输油管线、兰－西－拉光缆线等。随着气候变暖，冻土的热融等灾害问题将会越来越突出，直接威胁着我国多年冻土区工程的建设、安全运营与维护。因此，为了保障我国西部地区经济社会发展和国家信息安全及畅通，冰冻圈灾害问题已成为值得关注的重大问题。    

  “冰芯”:无言的诉说

  冰冻圈变化是气候变化的敏感指示器。储存于冰冻圈内的气候环境信息十分丰富，如积雪、河湖海冰、冰川与极地冰盖的范围与冰量变化、冰层内物理化学生物等浓度、冰缘地貌、泥炭沉积、地下冰、钻孔温度等均能反映不同时间尺度上的气候变化。因此，冰冻圈介质，尤其是冰芯，可为全球变化研究提供丰富的、高分辨率的气候环境记录，深化全球变化的认识水平，成为各国科学家“抢手”的研究对象。    

  2006年1月24日，日本第47次南极观测队在“富士圆顶”观测点成功钻取到南极冰盖以下3028.5米的一块100万年前的冰芯样本。    

  对这块百万年冰的研究发现，目前南极的二氧化碳和甲烷浓度比过去65万年里任何时候都要高。日本的研究小组还希望通过这个冰芯样本，研究冻在里面的微生物进化情况。

  “欧洲南极冰芯钻探项目”科考小组于1995年着手钻取的第一个南极冰芯长3190米，可以重现80万年前南极洲温度变化和温室效应引起的大气组成成分变化。2001年第二个冰芯以详细形式显示了南北半球气候的接合。    

  我国科学家在冰芯钻探方面也取得了令人瞩目的进展——2006年3月25日，中国第21次南极考察队顺利凯旋。此次考察的最大收获之一是在南极冰盖最高点domeA上，成功钻取了长达135米的冰芯，成为世界上迄今为止在南极冰盖最高点区域获取的惟一一支冰盖顶点冰芯。    

  南极冰山大都是由降雪积压生成，南极内陆降的雪变成冰山的时间，平均超过1万年。因此，南极冰山又称为“万年冰”，具有很高的科学研究价值。    

  极地地区对全球气候变化有“放大器”的作用。历史和现代的观测结果都表明，极地气候变化的幅度是中/低纬度地区的2倍，这说明在极地更易于监测到在中、低纬区不易察觉到的细微变化。    

  南极冰盖是过去全球气候环境变化最好的记录载体。南极冰盖以其沉积连续、单位时间内沉积量大、后生受到的干扰较少，保存了过去气候、环境变化高分辨率、连续的记录。在过去几十年到几十万年气候环境变化的研究中，南极冰芯研究占有独特地位。这也是各国争先在南极开展冰(雪)芯研究的主要原因。

           ——2008年第17期《新华文摘》