“世界屋脊”拿什么破解气候密码？
我国科考队员在白雪皑皑的青藏高原进行野外考察
前不久，重庆遭遇62年来单日最大暴雨袭击。专家分析认为，大气环流在遭遇青藏高原和四川盆地这两个大的地形时，形成了有利于强对流天气发生的气象条件而导致暴雨产生。专家表示，由于青藏高原的特殊地形，加上处于季风和西风带的交汇处，因此，青藏高原既是天气系统形成的热力源，又是动力源，从而造成整个大气环流的复杂过程，经常对我国中东部地区造成影响。
日前，中科院200多位院士专家经过一年多的深入研究，综合判断认为，未来5至10年世界可能发生22个重大科技事件，以及中国可能实现的19个重大科技突破。
这其中就包含“青藏高原未来地球系统研究将成为地球科学研究突破点”。
突破点在哪儿?青藏高原作为未来地球系统研究有哪些优势?研究青藏高原又能为我们带来些什么?带着这些疑问，本期科技之谜采访了中科院院士、青藏高原研究所所长姚檀栋。
青藏高原为啥是科学探索“常争之地”?
当前我们正面临着一系列全球环境问题的挑战。对于科学家们来说，如何认识并预言地球环境的变化，也是他们所要面临的科学难题。
“这些问题实质上是由地球系统各圈层相互作用产生的。”姚檀栋介绍说，提到地球系统发展，首先应该了解地球系统的六大圈层。传统的五大圈层包罗地下的岩石圈、水圈、冰冻圈、生物圈、大气圈。而自17世纪中叶以来，由于人类活动的影响越来越强，又形成了一个新的人类圈(或智慧圈)。
据了解，青藏高原的隆起是几百万年以来地球历史上最重大的地质事件,构成了东亚以至全球独特的年轻高原。它以独特的自然地理环境,复杂的地质构造, 尤其是迄今仍在继续进行着的大陆碰撞运动，长期以来成为地球科学家们竞相探索的对象。科学家们认为，青藏高原是打开地球动力学的金钥匙和环境变化的天然实验室。
青藏高原何以成为地球科学家们探索的“常争之地”?它具有哪些研究优势?
“从地球系统科学或从圈层相互作用上讲，青藏高原是唯一可以集齐六大圈层的地区。同时也是圈层相互作用最强烈的地区。”姚檀栋说，“由于它的地势特别高，因此其动力学过程、地理过程、环境过程、生物过程以及影响性都十分特殊。此外，它的环境变化频率和幅度比低海拔地区大，其环境生态过程的阈值低、反应快，自身恢复能力差，可以说青藏高原地区既脆弱又敏感。青藏高原这些地质、地理、生态过程的特殊性都可以看作是青藏高原的研究优势。”
青藏高原研究如何改变我们的生活?
专家们认为，彻底弄清青藏高原地质、地理、环境、大气环流、生态系统等，将揭示出地球的许多奥秘，对人类生存有着极大的参考价值，可为改善人类生存环境提供诸多服务。
“首先可以通过研究青藏高原各圈层相互作用揭示其地表系统演化的基本规律，更好地认识、保护并发挥青藏高原的环境生态屏障作用，为地方可持续发展服务;其次，可以加强灾害预测，比如我们现在认为地震与青藏高原隆升过程存在联系，目前说法很多，在未来，如果将青藏高原深部过程了解清楚了，完全可以用来监测地震。”姚檀栋说，“此外，矿产资源的形成过程与深部过程存在关系，如深部过程了解清楚了，那对于矿产形成过程也是可以预测的。”
据了解，今年四月四川省芦山“4·20”7.0级地震发生后，中科院青藏高原研究所和地质与地球物理研究所科研人员联合发布“4·20”芦山地震震源破裂过程反演初步结果显示，芦山地震与汶川地震有密切关系，可视为汶川地震的强余震。
“实际上，青藏高原的研究跟现在人类生活活动、生产、社会发展是有密切联系的。在青藏高原的气象灾害中，低温霜冻对农牧业生产具有重大的危害，雪灾导致交通受阻或中断，家畜食物短缺而饿死，干旱气候和频繁的大风导致沙尘暴频发。”姚檀栋说，一个是长期效应，一个是短期效应，也就是说直接影响青藏高原本身或周边地区。
“譬如说，青藏高原地表变化会影响长江中下游地区的气候，在我国的气候预测模型中，已经将青藏高原的冰雪等地表过程等作为重要因子加以考虑。”姚檀栋说，“青藏高原冬春季大规模的积雪会影响夏季风的变化，使夏季风减弱，夏季风减弱后将影响整个中国东部降水过程。如果夏季风较强，便会更强地向北推进，导致北方降水多，但是如果夏季风减弱，则会更长地停滞在长江中下游地区，导致南涝北旱，甚至可能会产生洪水，1998年夏季长江中下游洪水就与青藏高原当年积雪奇高有很大的关系。”
青藏高原冰川会不会消失?
之前，政府间气候变化组织(IPCC)一份报告中指出，青藏高原冰川将于2035年消失。青藏高原冰川究竟会不会在2035年消失?科学家众说纷纭，却始终缺乏一个正确有力的科学结论。
“科学家用各种各样的方法研究，但都是片段的研究，东部，有的科学家专门去研究西部，就像盲人摸象，没有一个确定的科学结论。”姚檀栋说， “我们在基金委重大项目和中国科学院科技先导专项支持下，对青藏高原冰川进行了全局性和整体性研究，认为除了和气候变暖有关，还和季风变化过程密切联系。从而说明，它是一个圈层相互作用的结果。这也是从地球系统科学的角度给目前争论的诸多问题一个整体性的正面回应。”
具体有哪些结论?姚檀栋介绍称：“首先我们认为，青藏高原的冰川的确正在退缩;其次认为，青藏高原冰川退缩的幅度在不同地区不同，东南部退缩最大，内部变化的幅度减小，西部退缩幅度最小，甚至一些地区冰川是前进的。”
“该现象和现在印度洋季风和西风带的变化有密切关系。目前影响青藏高原的印度季风正在减弱，减弱后降水量减少;影响青藏高原的西风带是加强的，导致降水增加。青藏高原东南部和西北部冰川状态不一样，就是印度季风和西风带变化引起的降水变化对青藏高原冰川的驱动。”姚檀栋说。
■ 专家观点
中科院院士、青藏高原研究所所长姚檀栋
今后重大科学突破点： 青藏高原多圈层相互作用中季风和西风的驱动机制
在今年年初，中国科学院科技先导专项“青藏高原多层圈相互作用及其资源环境效应”第七次汇报会在京召开。会上以“印度与欧亚大陆碰撞时限、方式与过程”、“高原深部岩石圈组成、热状态及演化过程”、“高原隆升与大陆剥蚀风化及其环境效应”、“末次冰盛期以来特征时段气候环境空间格局及其多圈层相互作用过程”等课题实施方案进行了进一步研讨和细化了专项的实施方案。
青藏高原地球系统研究是一个很庞大的主题，“青藏高原多层圈相互作用及其资源环境效应”战略先导专项只是其中的一个研究分支。“过去变化的规律，现在变化的影响以及未来变化的适应是青藏高原地球系统研究的出发点和目标。”
“从地表系统来看，青藏高原多圈层相互作用中季风和西风的驱动机制，是今后的重大科学突破点，在这一科学突破点上可以产生引领国际青藏高原研究的重大科学成果;从深部地球系统来讲，和青藏高原的生长过程密切相关，究竟印度大陆与青藏高原的西部、东部、中部哪一部分首先发生碰撞?长江黄河是如何起源的?青藏高原隆升方式、隆升机制的众多假说能否有一中被最终全面证实?或者是否有一种新的理论能够全面解释目前困惑科学界的众多地质过程和现象?等等都是接下来青藏高原的研究重点。”
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