1997年中国十大科技进展之一_青藏高原海拔7000米冰芯的钻取及其意义

1997年中国十大科技进展之一_青藏高原海拔7000米冰芯的钻取及其意义 的第 9 项 , 即 “科学家在青藏高原钻取冰芯创多项 1997 年 7 月下旬至 10 月下旬 , 在国家攀登 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 世界之最”. 现将其主要过程和结果作一报道.和基金委资助下 , 由中国科学院兰州冰川冻土研究 ( 所组织的五国 中国 、美国 、俄罗斯 、秘鲁 、尼泊 1 架设南北极冰芯研究的 “桥梁” ) 尔希夏邦马峰达索普冰川冰芯科学考察队 , 战胜 冰川是自然界在特殊环境下的特殊创造物 , 也 重重困难 , 在海拔 7 000 m 处取得了冰川气象 、大气 是过去环境变化最可靠 、最保贵的天然档案馆. 科化学方面的宝贵资料 , 并钻取深孔冰芯 3 根 , 其中 学家已通过南北极冰芯研究 , 阐明了过去 20 万年 两根为透底冰芯 , 总计重量约 5 t . 以来气候环境变化特征. 但科学家们通过冰芯解释 这次希夏邦马峰考察是国际科学考察史中群体 科学家开展科研活动海拔最高的一次. 科考队员们 过去 20 万年来气候环境变化机制时 , 遇到了挑战. 这就是没有中纬度地区的冰芯研究作桥梁 , 两极地 在海拔 7 000 m 至 7 100 m 高度处连续工作 40 天 , 每 天工作 12 小时以上. 由于该处的氧气只有海平面处 区的冰芯研究就不能很好地联系起来 , 也就难以最 终解决气候环境变化的机制问题.的三分之一 , 每个队员都经历了从未有过的头痛 、 失眠 、食欲减退等症状 , 个别队员还伴随严重呕吐 ,青是中纬度冰芯研究最理想的地区. 经过对敦 由于滴食不进 , 严重者发展到呕吐绿水. 但 40 名科 德冰芯和古里雅冰芯的研究 , 科学家们发现 , 青藏 考队员团结一致 , 顽强拼搏 , 中方队员没有一个躺 高原和亚洲季风是整个北半球气候环境变化中的两 大关键因子. 而青藏高原又是亚洲季风的重要驱动 下 , 更没有一个离队. 因子. 亚洲季风演化的大量信息储存在青藏高原冰 美方队员 Shawn Right 年仅 26 岁 , 在从美国经 川中. 敦德冰芯和古里雅冰芯研究结果显示 , 喜马 尼泊尔 、中国樟木口岸及青藏高原南部到达达索普 冰川时 , 感染了一种致命细菌. 他虽然在野外时已 拉雅山地区是通过冰芯研究亚洲季风演化的关键地 区 . 经过多年前期科学考察 , 我们把这一关键地区 感不适 , 但起初以为是高山反应 , 仍与全体队员一 的关键点选定在希夏邦马峰的达索普冰川. 起在海拔 7 000 m 处战斗了十多天. 后来发现情况严 重 , 由美方队长 Lonnie Thompson 教授护送到拉萨并 2 跃上世界之最的新台阶 马上用专机转回美国治疗. 但所有抗菌药在这种细 1997 年 9 月 9 日在希夏邦马峰达索普冰川海拔 菌面前都失去效力 , 病魔最终夺去了他年轻的生命. 7 000 m大平台上矗起的冰芯钻塔是人类钻探史上的 我们将永远怀念这位可爱的小伙子. 美国俄亥俄大 7 000 m 以上连续工作的最长时间记录. 从 8 月 20 日 狂风怒吼 ,席卷希夏邦马峰各个山头 ,吹起积雪 ,犹 涉足海拔 7 000 m 深钻地点到 10 月 10 日最后撤离 , 如一条条巨龙 , 在空中飞舞. 因此 , 1997 年 9 月 22 五国科考队员在山上连续工作 40 天. 由于冰川上晚 日应是东南季风让位于西风环流的分界点. () 3观测了达索普冰川的冰川积累量和冰川变 间和早晨气温可低达 - 30 ?,长期呆在冰面 ,体内血 化 . 1996 年第一次考察达索普冰川时 ,在海拔 7 000 液循环迟缓 ,加之中方队员装备落后 ,一些队员脚腿 m 冰雪大平 台 上 设 了 积 累 量 观 测 花 杆 10 根 , 1997 冻肿 ,下山后一个月仍未完全痊愈. 在长期缺氧环境 年进行观测时 ,仍幸存 7 根 . 根据对这 7 根花杆一年 下工作 ,许多队员面部浮肿 ,下山后才慢慢消失. 几乎 积累量研究 ,年积雪深度都超过 250 cm , 折合水量 超过 1 000 mm. 1996 年在达索普冰川西北的一条 每个队员指甲盖下陷 ,现在仍未消失. 小冰川上进行了冰川变化标志布点 ,1997 年对这些 这次希夏邦马峰考察创下了科学考察史上高海标志点再 进 行 测 量. 结 果 是 : 1996 年 8 月 17 日 至 拔地区人力搬运科考物资和样品重量的最高记录. 科 考队员不仅吃住和工作在高海拔地区 ,而且要把 5 t 1997 年 8 月 27 日 ,达索普冰川退缩 3,4 m. 该冰川重的仪器和设备从海拔 5 800 m 背到 7 000 m ,工作 1968,1997 年退缩 120 m ,平均每年约 4 m.结束以后 ,又背回到 5 800 m. 同时 ,在海拔7 000 m处 ( ) 4测量了冰川温度. 对 3 个冰芯孔都进行了冰 钻取的 5 t 冰芯样品也要背到海拔5 800 m. 这就是 温测 量 , 在 深 160 m 以 下 的 冰 川 底 部 冰 温 仍 为 - 说 ,在海拔5 800 m和海拔7 000 m间 ,要靠肩背手提 13 ?左右. 这是目前测到的冰床最低温度.完成 15 t 重的仪器设备和样品的搬运. 科考队员们背 负几十斤重的东西“, 十步一小歇 ,百步一大歇”,凭着 () 5完成了海拔 7 000 m 处冰雪中有机质气候环境 顽强的意志 、毅力和勇气 ,圆满完成了任务. 冰塔林和 信息的提取. 通过艰苦努力 ,这次从希夏邦马峰带回了 冰裂缝 ,一个是天然屏障 ,一个是地下死神 ,自始至终 都是这次考察的“天敌”. 重负在身 ,爬上坡度 40?的陡 峭冰塔 ,小心翼翼 ,仍未能避免被滑倒、 摔下冰塔林的 (经过富集的样品 ,以分析冰雪中各类有机质 脂肪酸 、 恶运 ,一个个摔得脚歪腿跛. 在考察中 ,先后有两人和 ) 正构烷烃 、总抽提物的丰度 、碳数分布范围 、主峰碳数300 kg 冰样掉进冰裂缝 ,但由于安全措施得力 ,人和 () () C、碳优势指数 CPI、正构烷烃的 Norm/ Hump 、脂 max 冰样都被抢救了上来. 肪酸的 Sat/ Unsat 等所记录的气候环境信息. () 6收集了海拔 7 000 m 处的大气气体样和海 拔 7 000 m 处 10 m 深处和 15 m 深处粒雪层孔隙中 的气体 ,以分析大气中的 CO, CH以及二氧化碳中 2 4 3 获得和将要获取多项重要成果 13 15 18 δδδ的C ,氮气中的N 以及氧气中的O . 通过以 这次希夏邦马峰考察共完成了以下科研工作 : 上研究 ,建立青藏高原现代大气中温室气体浓度的 () 1首次在海拔 7 000 m 高 处 钻 取 深 孔 冰 芯 3 本底值 ,并评估工业革命以来冰芯气泡所记录的温 根 ,分别长 159. 62 m ,149. 23 m 和 167114 m. 其中两 室气体的增长速率. 根穿透冰川底部 ,到达冰床. 由于每年的冰层厚度在() 7我们在 1996 年达索普冰川考察时 ,就已发 1 m 以上 ,所以每一年层中可分析几十个样品 ,能详 现该冰川上有重结晶带存在 ,这是首次在中纬度高 细研究每年所发生的各种天气事件. 过去 2 000 年气 山冰川上发现有重结晶带的存在 ,发展了冰川成冰候环境变化的最佳记录将从这个冰芯产生. 通过对这 作用带的理论. 3 根冰芯的分析研究 ,可以揭示过去冬夏季风演化 、 () 8通过气象观测研究 ,我们发现尼泊尔方向的 大气成分变迁以及温室气体与气候变化的关系. 水汽可通过 海 拔 7 100 m 垭 口 直 接 到 达 达 索 普 冰 () 2首次获取海拔 7 000 m 处的地面气象观测 川 ;同时也发现希夏邦马峰冰芯所记录的降水变化与 资料. 从 9 月初至 10 月初 ,在海拔 7 000 m,7 100 同期印度西北部的降水量变化一致. 这两者说明 ,印 () m 处观测 87 次 风向 、风速 、温度. 这一时期正好是 度的水汽可通过高山垭口直接到达喜马拉雅山北坡. 西南季风和西风环流的转换季节. 我们的实地观测 希夏邦马峰冰芯的钻取成功和最初研究成果 , 只是发现 ,9 月 6 日以前 ,海拔 7 000 m 处风向以东南风 一出长剧中的第一幕. 从整个希夏邦马峰冰芯 研究为主. 9 月上旬 ,西风已开始建立. 但在 9 月 21 日以 进程看 ,目前完成的工作量只是整个工作量的 前 ,风速相对较小. 9 月 22 日以后 , 风速突然加大 , () 60 % ,还有 40 %的工作 主要是实验室工作有待今整日大风不止 ,特别是傍晚时分 , 风速可达 7 m/ s. 后加倍努力实施.