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我相信隨著(zhù)物質(zhì)生活水平的提高，大家是有機會(huì )接觸到冰川的。比如，圖片中的云南玉龍雪山，我們可以坐著(zhù)纜車(chē)一直從山下上到4000多米高的冰川上，可以在冰川上行走甚至撫觸冰山。

玉龍雪山白水1號冰川

如果去瑞士，我們可以乘坐小火車(chē)，它會(huì )一直把大家帶到冰川的表面。這是瑞士著(zhù)名的少女峰，這是我們拍的阿萊奇冰川，這條冰川非常長(cháng)，像河流一樣在流淌。

瑞士阿萊奇冰川

對于我們做科研的人來(lái)說(shuō)，會(huì )有更多機會(huì )接觸到一些不常見(jiàn)的冰川，比如這條位于西藏東南部，名叫帕隆藏布4號的冰川。大家可以看到，這條冰川像一條瀑布一樣流淌下來(lái)，非常圣潔，非常壯美，如果你來(lái)到這兒，一定會(huì )拿起相機拍個(gè)不停。

藏東南帕隆藏布4號冰川

這是一條在甘肅青藏高原東北部的冰川，叫老虎溝12號，名字是冰川編目中給出的。它還有一個(gè)非常夢(mèng)幻的名字——透明夢(mèng)柯冰川，它的長(cháng)度有10.1千米?；蛟S大家覺(jué)得10.1千米已經(jīng)很長(cháng)了，但是在山地冰川界里，它只是一個(gè)小字輩。世界上最長(cháng)的山地冰川在帕米爾高原，是一條叫費德欽科的冰川，它的長(cháng)度超過(guò)70千米，那可真是一條長(cháng)冰川。

祁連山老虎溝12號冰川（透明夢(mèng)柯冰川）@杜文濤

講到這兒，大家可能會(huì )問(wèn)，冰川是否有記憶呢？如果它有記憶，我們又該如何找到這些記憶呢？

冰川實(shí)際是降水經(jīng)過(guò)多年累積形成的，所以會(huì )有非常明顯的層理，一層白一層灰，這就是冰川每一年年層的累積。這張照片是2008年我們在藏東南德木拉冰川的末端拍攝的。

藏東南德木拉冰川

我們在冰川上挖了一個(gè)一人多深的雪坑，里面有非常明顯的紋層，紋層中的灰色是沙塵。因為每年三四月份的氣候非常干燥，大氣里的沙塵沉淀下來(lái)，因此在冰川里形成了這樣的紋路。

鉆取冰芯

通過(guò)挖掘雪坑，我們可以看到冰川季節性的變化。我們還可以通過(guò)鉆取冰芯來(lái)觀(guān)察到冰川每年的變化。這張圖片顯示的是我們在冰川上用冰鉆打冰柱的情景。每鉆大概能打一兩米深，然后我們從冰孔中取出冰芯。照片中手持冰芯的是我的碩士和博士導師康世昌研究員，他正在檢查冰芯。

冰芯里到底有什么東西呢？我們怎么來(lái)看“冰川的記憶”呢？事實(shí)上有很多指標。比如，我們可以把冰融成水，測試里面的氫氧同位素比率，因為氫氧同位素的高低代表氣溫的波動(dòng)。

我們還可以把每年的冰融成水后測量水的體積，就能知道每年下了多少雨。當然，水里面還有很多化學(xué)指標，包括沙塵、離子、金屬等，都是大氣環(huán)境的指示。

解讀冰川記憶

我們看一下這個(gè)小冰塊，它里面有非常致密的小氣泡，這些氣泡就是下雪的當年被壓實(shí)在里面的，它們攜帶了遠古時(shí)代大氣成分的信息。

南極有世界上最大的冰蓋，冰蓋厚度超過(guò)3000米，科學(xué)家通過(guò)在南極鉆探冰芯，然后將3000米長(cháng)的冰芯從上到下排列，就可以看到80萬(wàn)年以來(lái)氣溫和大氣成分的變化。

冰芯中的氣泡：遠古空氣的記憶

我們可以看到，在自然歷史時(shí)期，冰芯里面的一些信號是波動(dòng)的，反映了冰期和間冰期旋回的現象。氣溫雖然也是波動(dòng)的，但總體很穩定。所以說(shuō)，冰川記錄了很多（氣溫）年代變化的信息。

冰芯記錄了氣溫和大氣成分變化

這是2000多年前古羅馬的斗獸場(chǎng)，古羅馬是一個(gè)偉大的帝國，它的繁盛是建立在強大生產(chǎn)力之上的，而強大生產(chǎn)力的標志之一，是它有著(zhù)非常成熟的冶金技術(shù)。

古羅馬

現在羅馬的博物館就陳列著(zhù)當年冶金時(shí)代留下的痕跡，比如鉛制的水管。當時(shí)鉛的使用規模非常大，在冶金和提煉鉛的過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量粉塵，并釋放到空氣中。

羅馬帝國時(shí)期的鉛制水管

那么，這種空氣是否會(huì )隨著(zhù)大氣環(huán)流飄到全球各個(gè)角落呢？冰芯給出了相應的答案。這張圖顯示了過(guò)去幾千年來(lái)冰芯中鉛含量的變化值。鉛含量的峰值恰恰對應了羅馬帝國最為興盛的時(shí)期，而當羅馬帝國的鉛礦開(kāi)采量下降以后，曲線(xiàn)也隨之下降了，所以冰芯完好地記錄了人類(lèi)活動(dòng)的歷史。

格陵蘭冰芯

Hong et al., 1994

進(jìn)入近代，人類(lèi)活動(dòng)更為劇烈。舉一個(gè)例子，1944年原子彈誕生，1945年美軍在比基尼島進(jìn)行了兩次核爆炸試驗，其中一次是水下核爆炸。核爆炸以后，大量的放射性元素隨著(zhù)大氣環(huán)流進(jìn)入到全球各個(gè)地區。

二戰后期和冷戰時(shí)期密集的核試驗

這張表記錄了1945～2018年世界主要核試驗的次數，其中1958年、1962年和1963年全球進(jìn)行核試驗的次數最多。我們可以看到，中國是在1964年進(jìn)行了第一次核爆炸。

1945-2018期間世界主要核試驗

這跟冰芯有什么關(guān)系？沒(méi)錯，核爆炸產(chǎn)生的相關(guān)信號都會(huì )沉降在冰川中，從我們鉆出來(lái)的冰芯里也可以看到些信號。比如這支采自新疆和蒙古交界處的冰芯。大家看，圖中綠色和紅色的峰值處，大概對應的是10～20米深的冰層，這個(gè)地方也指向了1963年——核爆炸次數最多的時(shí)期。圖中藍色代表什么信號呢？其中一個(gè)坐標軸表示非陸源的硫酸根，這是一種火山的信號。

標志層（Reference Layer）

Herren et al., 2013

如果說(shuō)冰芯是一本沒(méi)有頁(yè)碼的書(shū)，那么我們就可以找到標志性的層位，從而把它的年齡序列建立好。所以，冰芯所反映出的核試驗峰值和火山爆發(fā)峰值非常重要，它會(huì )協(xié)助我們對這支冰芯進(jìn)行完整地定年，然后再恢復其他的指標。

所以說(shuō)，冰川是有記憶的，它將氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)完整地冰封起來(lái)，可以說(shuō)是一份完整又高清的檔案。事實(shí)上，中國青藏高原和它周邊的一些山體是非常大的冰川儲庫，占據了中低緯度冰川2/3以上的數量和面積。

這是我國第二次冰川編目時(shí)做出的統計數據，我們有48000多條冰川，面積超過(guò)5萬(wàn)平方千米，它給我們做冰川研究提供了非常好的材料。

中國冰川情況

2004年我作為首批學(xué)生進(jìn)入剛剛成立的中國科學(xué)院青藏高原研究所進(jìn)行學(xué)習。這之前，我的導師康世昌研究員一直在從事冰芯的研究。

這張照片記錄了2003年他率隊在西藏中南部的念青唐古拉山鉆取冰芯的情景。照片上高高的像屋檐一樣的就是念青唐古拉山的主峰，它有7000多米高，打鉆的位置看上去非常平坦，但高度也有5800米左右。

2003年 念青唐古拉主峰 海拔7162米

這就是當時(shí)工作的場(chǎng)景，最終他們鉆取了一支120多米長(cháng)的冰芯。

海拔5800處鉆取了124m冰芯

2004年我入學(xué)以后，隨著(zhù)隊伍又去了一次青藏高原，因為大家覺(jué)得高原中部?jì)H有一支冰芯的話(huà)，空間代表性不夠。那次我們走到了長(cháng)江的源頭——唐古拉山脈主峰格拉丹東峰，這個(gè)主峰的高度有6000多米。

這是早上我們的車(chē)隊在距離格拉丹東峰三四十千米的地方拍攝的一張照片?？瓷先サ缆愤€挺平坦，但實(shí)際上，拍照后我們整整花了三天的時(shí)間才到達冰川末端，因為行進(jìn)過(guò)程中不僅沒(méi)有路，還有很多沼澤，車(chē)陷進(jìn)沼澤很長(cháng)時(shí)間，所以才會(huì )這么艱難地到達冰川末端。

2005年  格拉丹東峰 海拔6621米

我們在冰川末端大概海拔5100米的地方搭建了營(yíng)地——三頂鮮艷的小帳篷。背上一些食物和設備，我們就向冰川進(jìn)發(fā)了。

野外營(yíng)地 海拔5100米

大家可能感覺(jué)冰川末端看起來(lái)很小，但當我們走近后，才發(fā)現上面有很多巨大的冰塊。

冰川末端

大家看，我手里拿的這支竹竿有五六米長(cháng)，主要用來(lái)測量冰川流動(dòng)的速度（和冰面變化），對比一下就能知道，我背后的這個(gè)冰塊有十幾米高。

我們找到了一條比較好走的路，可以直達冰川表面。一路上我們一直拖著(zhù)設備，到了5600多米高的位置后，終于找到了一個(gè)適合打鉆的平坦區域。

海拔5250米

海拔5650米

冰芯鉆取點(diǎn) 海拔5750米

可能有觀(guān)眾會(huì )問(wèn)，5100米高的地方就有冰，為什么不在那打鉆，非要去那么高的地方打鉆？這是因為冰川的下部是消融區，它每年積累的雪會(huì )小于消融的雪，而冰川上部氣溫很低，每年會(huì )積累很多雪，因而叫作積累區，我們只有在積累區打下冰鉆，才能獲得完整的記錄。比如，我們2005年在這里打鉆，那么冰芯頂部記錄的就是2005年的自然資料，然后一直往下數，大概能追溯到兩千多年前。

我們在格拉丹東峰工作了一個(gè)多星期，取出了一支147米長(cháng)的冰芯。

海拔5800處鉆取了147m冰芯

在牦牛的幫助下，我們把冰芯運回到底部的營(yíng)地，最后成功運回到實(shí)驗室。我們把147米長(cháng)的冰芯鋸成了3000多個(gè)小塊，再將外層的一些污染物質(zhì)刮掉。

牦牛托運冰塊

實(shí)驗室

實(shí)際上，這就是高分辨率的歷史記錄了。我們把樣品水送到實(shí)驗室，得到了一些化學(xué)指標?，F在只差一步就可以得到完整的歷史記錄，那就是年代。

萬(wàn)事俱備，只差定年

剛才已經(jīng)提醒了大家，我們需要找到核爆炸還有火山爆發(fā)等事件對應的年代。在我們的預想中，這些數值大概會(huì )在冰芯10～20米的地方出現，但我們反復找，還是沒(méi)有找到對應的數值。難道是我們找的地方不對？于是我們向上找，沒(méi)有找到，向下找，還是沒(méi)有找到。難道從念青唐古拉山和格拉丹東峰取回的兩個(gè)冰芯都沒(méi)有記錄核爆炸事件嗎？

經(jīng)歷了大概兩年的時(shí)間，找了各種指標，最后我們終于找到了。圖中紅色數值線(xiàn)對應的是格拉丹東峰的冰芯，我們預期峰值應該出現在20米左右的地方，事實(shí)上在5米的地方就出現了。不過(guò)，我們還是沒(méi)有在念青唐古拉山的冰芯中找到對應核爆炸的數值，這給我們帶來(lái)了很大的困擾，問(wèn)題到底出在哪里？

2014年，我把冰芯帶到了瑞士的保羅希爾研究所，這里是世界上最大的核能、化工實(shí)驗室。在這里，我們測試了冰芯中的一些放射性同位素，將其與之前獲得的相關(guān)信息進(jìn)行研究。

瑞士Paul Scherrer Institute

研究最終確定，格拉丹東這支冰芯的頂部對應的是1982年，也就是我出生的年份?？墒沁@支冰芯是2005年打出來(lái)的，按理說(shuō)，冰芯的頂部對應的應該是2005年，怎么會(huì )是1982年呢？換言之，格拉丹東冰芯1982～2005年的記錄都不見(jiàn)了！而念青唐古拉冰芯的信息損失量更大，記錄最多就停留在1950年，冰川最近幾十年的記憶都消失了！到底發(fā)生了什么？

我們來(lái)看看過(guò)去這些年到底發(fā)生了什么事情吧。

聯(lián)合國氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )每五年會(huì )組織一次評估。這是2013年發(fā)表的一份評估報告。報告顯示，從1980年開(kāi)始，全球的氣溫持續升高，并且升高速度非?？?。

在這種情況下，冰川會(huì )發(fā)生什么？沒(méi)錯，冰川融化的速度也會(huì )加快。這是珠穆朗瑪峰的絨布冰川1921年和2007年的對比圖以及阿爾卑斯某冰川1933年和2012年的對比圖。

事實(shí)上，2018年11月中國科學(xué)院西北院聯(lián)合綠色和平組織發(fā)布了一個(gè)報告，說(shuō)明了中國冰川過(guò)去這些年發(fā)生的情況。報告顯示，黃河源頭的阿尼瑪卿哈龍冰川在最近十年退縮了500多米，退縮速度非?？?。而且基于我的研究，我想提醒大家，冰川不僅僅在退縮，而且它的表面積在縮小，厚度也在減薄。

沈永平 等 2018

這張圖顯示了1970年以來(lái)，冰山每年減薄的過(guò)程，其中青藏高原和阿爾卑斯山地區的冰川，每年減薄的速度都非?？?。這才是我今天要強調的重點(diǎn)，那就是冰川不斷退縮，而且不斷減薄。

打個(gè)形象的比喻，以前的冰川就像長(cháng)發(fā)的貝克漢姆，非常飄逸、非?？∶?，退縮的冰川就像短發(fā)的貝克漢姆，而變薄的冰川就像剪了板寸的貝克漢姆。