冰川消退会带来什么?
来源:中国气象报   发布时间:2018-12-04
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本文专家顾问 中国科学院西北生态环境资源研究院研究员 沈永平
中国气象报记者 唐淼

 

(来源:《中国气象报》2018年11月30日四版 责任编辑:李慧)

  气候变化敏感的“指示器”
  冰冻圈是地球表层的水以固态形式存在的圈层,包括冰川、冰盖、冻土、积雪、海冰等,储存着全球77%的淡水资源,对全球气候变化十分敏感。
  中国的冰冻圈主要分布在青藏高原、新疆北部以及黑龙江北部地区,而冰川是冰冻圈的重要组成部分,是地球上最大的淡水资源,也是地球上继海洋之后最大的天然水库。据第二次冰川编目数据统计,中国共有冰川48571条,总面积达5.18万平方公里,占全球中、低纬度冰川面积的30%以上。冰川在形成的过程中储存了极其丰富的冷能资源,在气候系统中扮演着调节气候的角色。在气候寒冷的情况下,它会吸收和储存更多的冷能;在气候变暖的情况下,冰川本身会及时地释放出冷能以调节和减缓气候的快速变暖。
  中国冰川的所在区域是集高寒、干旱、高湿、巨灾等特征共存的特殊环境区,由于所处地理位置特殊,生态环境较为脆弱。冰川的加速消融让我们以最直观的方式看到了气候变化带来的危害和影响。以乌鲁木齐河上游最大的冰川“乌鲁木齐河源1号”冰川为例,自1959年以来,“乌鲁木齐河源1号”冰川一直处于退缩状态。2001年冰川面积缩减至1.71平方公里,2008年缩减至1.59平方公里,2018年进一步缩小至1.51平方公里,2001年至今“乌鲁木齐河源1号”冰川面积减少11.7%。
  冰川对温度变化的情况最为敏感,可以当之无愧称为气候变化敏感的“指示器”。
  全球升温与冰川失稳
  气温升高是冰川加速消融的最重要原因。冰川的高度与面积并非一成不变,气温和降水是影响冰川物质收入与支出的重要参量,在一定温度下虽然冰川会慢慢消融,但降雪会让“变矮”的冰川恢复高度,只要冰川的积累量和消融量处于相对平衡的状态就不会面临加速消融的危机。但气候变化恰恰会打破平衡,引起冰川上积累量和消触量的变更,温度升高导致下雪几率变小从而造成冰川物质损耗,最终使冰川面积减少、末端位置消退。
  中国冰川所处的海拔高度是升温速率、极端降水强度和频率最大的区域,冰川会吸收更多热辐射,增加冰川温度、加速消融,并进一步导致冰川底部滑动和内部结构发生剧变。冰川稳定性结构失衡极易发生冰崩或冰川跃动等冰川灾害,跃动的冰川在数月或数年内大幅度前进,容易引发洪水、滑坡、泥石流等灾害。同时随着冰川消融的急剧增加,冰川洪水发生的频率和强度加大,冰川灾害的破坏性加剧。
  中国大多数山地冰川的消融都发生在夏季,这与夏季气温有着直接的联系,以“乌鲁木齐河源1号”冰川来说,夏季气温的升高加速了它的消融强度和速率。对于山地冰川来说,温升1℃的影响虽然不会立竿见影,但对冰川物质平衡的影响积累到一定程度时,会造成消融的非线性增长。
  今年夏天,中国西部就发生了两次严重的冰川灾害。8月份,新疆叶尔羌河流域受持续高温影响发生克亚吉尔冰川堰塞湖溃决。10月,冰崩引发了冰川泥石流和山体滑坡,约540万立方米的冰川泥石流加混冰碛物从冰川末端冲出沟谷,形成堰塞坝并将雅鲁藏布江主河道截断形成堰塞湖。
  全球升温已经使冰川稳定性结构失衡,因此会频繁发生冰崩和冰川跃动等灾害。随着冰川消融的急剧增加,冰川灾害的破坏性将会越来越大,气候变化影响下中国冰川面临失稳危机。
  冰川消融与水资源危机
  自20世纪90年代以来,冰川融水逐年增加,中国冰川呈现全面、加速退缩的趋势。冰川变化引发的水资源时空分布和水循环过程的变化无疑将给中国西部,尤其是西北干旱区的社会经济发展带来深刻影响。
  冰川加速消融的影响从短期来看将导致水资源时空分布变化和灾害风险上升。在山地流域,较高的气温加速了春季融雪的速率,缩短了季节降雪时间,导致更快、更早和更大的春季径流。冰雪消融时间的提前将导致洪峰在春季提前到来,冲毁渠系、水库,夏季需要灌溉时反而水资源会短缺,中国西部寒区旱区依赖冰川融水形成的绿洲经济将受到巨大的挑战。
  从长期来看,冰川融水径流的增加并不会一直持续下去,当冰川融水达到峰值后,剩余的冰川容量将不能维持径流的增加,冰川融水将急剧减少,冰川下游的人类生存将面临更加严峻的水资源短缺风险。在全球升温2℃情景下,大多数中国冰川融水径流将在2040-2070年达到峰值,随后将快速衰减,对冰川下游水资源供给造成严重影响。
  以中国新疆地区严重依赖冰川融水的阿克苏河流域绿洲为例,阿克苏河流域绿洲的水资源主要来自以冰川融水为补给的库马拉克河与台兰河,冰川融水分别占其总径流的52.4%和69.7%。随着冰川的加速消融,阿克苏河流域冰川融水对径流补给的快速增长使得这一区域绿洲经济快速发展成为可能。2000年至2018年,阿克苏河流域植被覆盖面积由10976.13平方公里增加到13065.00平方公里 ,增长19.03%,快速扩张的绿洲经济使得该流域对水资源的需求日益增长。然而气候变化导致了冰川融水径流的季节性错配和洪水溃决的频发,令阿克苏河流域的未来发展面临严重威胁。
  近20年来中国冰川的退缩速度令人震惊,而且这一趋势仍在加速。在全球升温的影响下,即使温度只升高1.5℃,亚洲高山冰川在本世纪末可能会消失三分之一。不断退缩的冰川是中国大河的源头,冰川的消失意味着“亚洲水塔”将面临失衡之危。
  冰川是地球上最大的淡水水库,全球70%的淡水都被储存在冰川中。我们不禁担忧,如果冰川都消失了,人类是否还会拥有淡水资源?
  如何拯救正在加速消融的冰川
  尽管有科学家认为地球上所有冰雪消融还需要至少5000年的时间,但假如我们继续增加碳排放,可能地球时隔3000万年会再次出现一个没有冰雪的世界。
  对于如何减缓冰川消融速度,沈永平给出建议,首先,要做好减排,限制温室气体排放,本世纪内要把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内,并为把升温控制在1.5℃内而努力。针对冰川灾害频发情况,我们应尽可能做好中国适应气候变化的工作,比如在新疆地区修建山区水库,调节水资源;在西藏灾害多发区加强监测、减缓危害。另外,可在冰川区域内进行人影作业,增加冬季山区积雪从而减缓冰川消退。同时,加强气候变化研究,尤其是加强对未来情景下气候变化的预估,可以更好地为减缓冰川消退提供对策。
  面对冰川消退的风险,各国政府需要采取更为积极的遏制气候变化的行动,进一步加强对气候变化和冰川变化的监测、评估和科学认知,在此基础上,全面推进区域适应性战略,开展灾害应急管理,制定可持续的水资源政策等长期风险规划。
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