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逐冰而上⑦｜天山1号冰川，正离我们远去

澎湃新闻特派天山记者薛莎莎朱轩胥辉

2023-08-03 07:59

来源：澎湃新闻

在经历了又一个炎热夏季后，2023年4月下旬，中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室副主任、新疆天山冰川国家野外科学观测研究站（以下简称“天山站”）站长王飞腾和导师李忠勤，带领科考队再次登上新疆乌鲁木齐河源1号冰川（以下简称“天山1号冰川”），为它做全面的“体检”。

天山1号冰川末端海拔3850米。本文图片均由澎湃新闻记者胥辉薛莎莎朱轩摄

“20年退缩了近100米。”站在天山1号冰川末端裸露的岩石滩上，王飞腾颇有感慨。这让他想起10年前第一次来到这里的场景，彼时身边大片岩石滩“还都是冰面”。

全球变暖趋势下冰川加速消融退缩，已成为目前无法改变的事实。国内外学者们对全球40多条参照冰川进行了数十年不断监测研究，试图寻找到一个行之有效的方法来减缓冰川的消融速度。

但状况不容乐观。研究表明，近30年以来，40条参照冰川中有36条在观测时段内普遍退缩，全球冰川在2000年之后出现了加速消融的变化趋势。

天山1号冰川作为全球唯一一条位于中国境内的参照冰川，国内研究者对它进行了长达60年的持续观测，最终得到了一个令人担忧的预测：如果没有得到有效保护，天山1号冰川或许会在50年后消失。

“如果保护得好，它可以延长40年寿命。”李忠勤告诉澎湃新闻（www.thepaper.cn），即便如此，天山1号冰川和全球更多冰川仍会在未来离我们而去。

由于长期的消融，天山1号冰川在1993年分割为东支和西支。

冰川的物质平衡

每年的春季和秋季，科考队要对天山1号冰川各进行1次常规观测。

从新疆乌鲁木齐市区驾车出发，途经乌鲁木齐县和曾经的后峡工业区，约2个小时就来到了天山站。往常，天山站只有几位常驻工作人员，4月底这几天，站里“热闹”了起来。

科考队员们陆续赶来站上。李忠勤在天山站工作了近三十年，今年已经61岁的李忠勤，每逢春季、夏季和秋季的野外观测，他都会提前来站上，和王飞腾一起带队上天山。

天山山脉是亚洲内陆中部的著名山系，世界干旱区域的多雨山地之一，发育了现代冰川7900多条，面积达1万平方千米。天山1号冰川是其中一条，冰川末端海拔有3850米，最高海拔4484米，距离乌鲁木齐市约130公里，是世界上离大城市最近的冰川。

4月27日，阳光明媚。早饭过后，科考队员们排队领一份干粮。一张馕、一包牛肉干、两根肠，就是上山的午饭。

天山1号冰川

沿着蜿蜒的山路，从天山站到1号冰川，还有2个多小时路程。往天山1号冰川去，上山的部分路段只能徒步，设备靠人背肩扛，穿过荒芜的乱石山，再踏上没过膝盖的积雪，才能抵达。

这是一次常规的、系统性野外观测活动，由中科院天山冰川站、新疆自然资源厅测绘科学研究院、新疆气候中心、石河子大学、西北师范大学以及上海交通大学等多个单位联合开展，各组成单位分别完成不同的科考任务。

按照科考计划，科考队要采取花杆和RTK（Real Time Kinematic：全球定位系统实时动态测量）等方式进行冰川物质平衡观测及雪样的化学成份等。

他们要把五六米长的花杆打进冰川，等今年8月再来测量花杆的高度，获得的数据以和不同时期冰川物质平衡结果进行对比，了解冰川的消融变化状况。

冰川物质平衡即冰川的积累与消融，反映着冰川物质收入和支出的关系，是冰川的生命线。如果累积冰川物质平衡为负的状态，那就代表着冰川在持续退缩。

用蒸汽钻在厚厚的冰川上钻孔，再把多根细长的传统花杆插入孔内。

“一二三，起！一二三，起！” 在海拔3900米处，科考队员周平、林茂伟和陈浩“打花杆”的任务进行得似乎不太顺利。前一天已经调试好的蒸汽钻，在冰川上的低温环境下，效果并不理想。

天山1号冰川从1962年至2018年的对比。天山站提供

“水一直烧不热。”林茂伟有些发愁，该如何打出六米深的孔来？尝试多次后，终于钻出五六米深的孔来，周平、林茂伟和陈浩赶紧往孔里打花杆。三个人握着一根花杆使劲尝试着把花杆打得深一点、再深一点。然而刚打进五米深，花杆就再也打不进去了。

与此同时，寻找去年打进冰川的花杆这一任务也难以进行。王飞腾介绍，今年冬季气温反常，积累的新雪较厚，往年4月山上零下10℃，而今年气温更低一些，去年打下的花杆被雪掩盖，也很难找到。

和以往安装的传统花杆不同，这次春季冰川野外观测，科考队还带来了一项新技术成果——智能花杆。徐春海和其他几位队员的任务就是安装智能花杆。

在海拔3900米左右，他们把今年冬季积累的新雪铲掉，挖出一块安装智能花杆的区域，再用蒸汽钻在冰川上钻孔，而这个孔正是用来放置智能花杆的探头的。

“这是中国第一台智能花杆。”李忠勤介绍，这台机器架起来后，就可以定期直接获取数据。它的“智能”体现在两个方面，一是节省了人力，二是这台机器可以把测试时间设定为几分钟、几十分钟，来观测冰川的积累和消融，“这对模型研究、模拟预测冰川的变化，以及对冰川和水资源、水循环都有重要意义。”

当晚回到站上，科考队紧急开会，商讨对策。最终决定，等到天气转暖时，再上山测量去年的花杆，打进新花杆。

科考队登上天山1号冰川进行观测

持续60多年观测

向天山而行途中，有一条潺潺溪流。

这水便是从天山1号冰川而来，流向有四百多万常住人口的乌鲁木齐市。夏季，冰川融化，水面变宽，冰川融水成为乌鲁木齐市重要城市补给。

在全球范围内，世界冰川监测服务处（WGMS）选定的参照冰川只有40多条，分布在亚洲、欧南美、北美等19个地区，用以代表全球山地冰川。

天山1号冰川即是其中之一，也是全球唯一一条位于中国境内的参照冰川。

“WGMS提出的参照冰川的标准极为严格。” 中国科学院西北生态环境资源研究院工程师牟建新介绍，其中一条标准就是要求物质平衡观测序列长度超过了 30 年，且具有持续（近2年）的基于冰川学方法的物质平衡观测；观测缺失年份不超过10% ，重新建立的观测必须超过数据缺失序列长度的50% 。

天山1号冰川正好满足WGMS的这些严格标准。

我国对于天山1号冰川的观测始于1959年，已持续60多年。1958年，著名地理学家、“中国现代冰川学之父”施雅风组建了中国科学院高山冰雪利用研究队，共120多人，分成6个考察队，以查明祁连山冰川数量为目标，历时4个多月，步行2500千米，登山涉水、冒险攀登，考察了60多条冰川，连同部分山区航空相片判读，粗略登记了941条冰川。

不同的是，当时研究目的是如何有效利用高山区冰雪资源。王飞腾介绍，通过对这些冰川的考察观测，施雅风看到了冰川的重要作用，并以此为基础，建立了中科院兰州冰川冻土研究所。

因为天山1号冰川的可及性，施雅风在1959年倡议并组织建立天山站。它的建立，标志着中国冰川学研究从无到有，从野外考察走向定位观测试验。1号冰川也成为我国监测时间最长、资料最为系统的冰川。

王飞腾和学生

每说到这，李忠勤都倍感骄傲。面对镜头，他对天山1号冰川观测取得的荣誉如数家珍，比如，1981年，天山站进入世界冰川监测网络（WGMS），成为全球重点观测的十条冰川之一，1988年成为中国科学院首批对外开放台站，2000年成为首批国家重点野外试点站，2006年成为国家重点站。

除了对天山1号冰川持续观测，天山站还承担着冰川学人才培养的任务。

在施雅风之后，我国又出现谢自楚、秦大河院士及姚檀栋院士等著名冰川学者。

但国内冰川学的研究者还是很稀缺。每年的春季和秋季观测，多个高校的学生来到天山，实地考察学习。对于冰川这一学科，还没入学的席芸芸似乎了解不多。在登上冰川、实地科考后，她仍然迷茫自己是否会选择这一方向。

李忠勤做老师的这些年，带出的学生有100多名，但真正从事冰川及相关工作的也就30多个。

“从事这个职业的人，比考古学还要稀罕，很多学生考研考博后，不知道这个专业……现在加上学生，全国搞冰川研究的，也就不超过50个人。”王飞腾说。

一方面是“苦寒”的冰川学，一方面又身处西部地区，如何留住人才？李忠勤说，想了一些办法，“用感情留人，用事业留人，包括王飞腾，老家在山东，也是留下来了。”

科考队维修气象站

不断后退的冰川末端

数十年持续对天山1号冰川的观测，为世界积累了宝贵的研究数据。

4月28日傍晚，在天山站的院子里，中国科学院西北生态环境资源研究院工程师牟建新带着几名学生，正在研究明天科考要用到的设备RTK。

我国目前拥有冰川48571条，总面积约51840.1 km²，冰储量约有4494 km3。自20世纪90年代以来，受全球气候变暖影响，中国冰川呈现全面、加速退缩趋势。

天山1号冰川作为世界上离大城市最近的冰川，是天然的“试验场”。“通过这样的试验，将来推广到更多的冰川上去，做更多的工作。”李忠勤说。

RTK测量技术，是全球卫星导航定位技术与数据通信技术相结合的载波相位实时动态差分定位技术，能实时提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果。

在这次科考中，牟建新要带着他们完成冰川末端变化的监测任务。除了完成科考任务，他的另一任务是教学生们使用RTK监测冰川末端变化。

把RTK搬到天山1号冰川东支和西支之间一块较高的岩石坡上，三“脚”放平保持稳定，连接电池，牟建新一边缓慢转动RTK上方的螺丝，一边调试参数。

岩石坡本身不平稳，加上呼呼的大风，调试结果一直不理想。

安装花杆时，钻孔遇阻。

“别动别动，这边对着呢，再别动了。”近半个小时后，RTK终于调试好了，牟建新赶紧让学生们来看一看结果。

设备调试好后，下一步就是在冰川末端寻找标记物，记录下标记物到冰川末端的距离。

“上次找的石头是2018年，甚至还有2014年的，（由于冰川消融）现在距离太远了，本来拉尺子（测量）就有误差，如果太远了，加上方向有偏差，误差就更大了。”带着学生们踏过岩石滩，牟建新找了一块大石头，测量结果显示，这块石头距离冰川末端有16.45米。

他在石头上标记上方向和年份。到今年夏季的8月份，科考人员会按照相同方向再测量一次，两次距离相减，得出的数值就是冰川末端的消融量。

“10年前布的点，（现在距离）已经有八九十米了，消融得很多。”牟建新称，今年要多标记几块石头。

基于近年来的多个研究显示，过去50年，乌鲁木齐河流域冰川面积缩小了19%。而天山1号冰川近30年来呈现加速退缩趋势，2012年至2018年期间，天山1号冰川面积减少0. 07平方公里，末端变化退缩幅度更为显著。

国内第一台智能花杆

这一趋势与全球参照冰川基本一致。分析数据显示，1980年至2000年全球参照冰川物质均处在亏损状态，年代际物质平衡变化较小，冰川消融速率也较小，但在2000年以后冰川消融量不断增大，消融速率明显上升。40条参照冰川中的36条在观测时段内处于累积物质平衡为负的状态，普遍在退缩，尤其在中纬度比较强烈。

一项研究表明，20世纪以来，随着全球性升温和降水变化，世界上大多数山岳冰川都处于不同程度的退缩状态，而且这一退缩在最近二三十年来又出现了强烈的加速趋势。

李忠勤曾在论文中提到了他的担忧：我国这些高海拔山地冰川，目前的规模仍然未能与当前气候状况达到平衡，即便气候条件不再发生变化，还将持续退缩，到21世纪末，冰川条数会减少70％以上。

科考队员们抬土工织布上冰川

加速消融的现状

减缓消融速度以拯救冰川已到了刻不容缓的地步。

坚持观测天山1号冰川的20多年里，李忠勤曾肉眼目睹到冰川的消融，尤其在冰川末端，一直在退缩。

2004年，王飞腾考入中科院，成为李忠勤的硕士研究生。那年暑假，李忠勤就带着王飞腾来到天山1号冰川。

从老家山东来的王飞腾到达乌鲁木齐后，再从市区来到天山1号冰川脚下，他才真切地感受到山高谷深、一天四季。如今，从事冰川研究19年的他，也目睹了1号冰川的变化。

“这个水就是冰川融水，等到夏天时这个融水就会变大，不光是这个地方，下面也会流，所以说冰川真是无时无刻不在消融。当时，从这个地方就可以上冰川了。”王飞腾指向不远处的流水，又指了指脚下的岩石滩称，这19年，1号冰川每年都在后退。

他感到心痛，“就像一个病人得了癌症，（我们）想了很多办法，但只能延缓（冰川消融）。”

更直观的是数据。

在冰川上覆盖提高土工织布

1962年，天山1号冰川面积是1.95km²；2009年是1.65 km²，47年间共减小了0.3 km²（15.4%）。从减小速率上看1986-2009年为0.0086 km²/a，比 1962-2009年的0.0062 km²/a高出38.7%。厚度测量结果表明，1号冰川平均厚度在1981年为55.1 m，2001年为51.5 m，到2006年减小到48.4m。

历史数据显示，上世纪60年代到80年代中期，1号冰川的物质平衡量有正有负，变化相对平稳。直到1993年，1号冰川消融得分割成东、西两支。90年代中期后，消融速度更加明显。

1996年至1997年间，1号冰川加速消融，物质平衡出现更大负值。而现在以每年5-7m的速度退缩。

放眼全国，过去50年，全国冰川平均退缩了18%；过去五六年，国内的冰川已经消失了8310条。

“这个数据是非常非常震撼的，包括乌鲁木齐河流域，也有10条冰川已经消失了。”王飞腾称，全世界有20亿人受冰川变化的影响，最大的影响是水资源短缺，其次，冰川的变化也将导致局地的气候环境变化。

该如何保护冰川？这个问题一直困扰着王飞腾。

2020年，他开始探索冰川保护方法，开启“给冰川盖被子”试验。实践证明，方法是有效的。仅过去两个月，冰川就减缓消融了一米多。

为了保护冰川，中国的科学家们也尝试在冰川上进行人工降雪试验。