冰川融化怎么辦？科學(xué)家建議“蓋被子”保保寒

王飛騰 陳治理

冰棍是很多人童年中涼爽而又甜蜜的回憶。小時(shí)候，經(jīng)常能看到大街上推著自行車(chē)賣(mài)冰棍的身影。但是不知道大家發(fā)現(xiàn)沒(méi)有，推車(chē)賣(mài)冰棍的人，都會(huì)在冰棍外面裹上厚厚的一層棉被。為什么要這樣做呢？難道不怕冰棍化嗎？

想要知道為什么，就必須要知道棉被的作用。被子的作用是保溫，或者說(shuō)是阻止熱傳遞。在冬天蓋著棉被暖和，不是因?yàn)槊薇槐旧砼停且驗(yàn)槊薇簧w在身上，可以保持身體的熱度不流失。因此，棉被不僅能夠保暖，還可以用來(lái)保寒。

如果冰棍可以通過(guò)蓋被子來(lái)保寒，那么冰川也可以蓋被子嗎？答案是肯定的。

我們到底為什么要給冰川蓋被子？這就要從冰川消融說(shuō)起了。

1、冰川為什么需要蓋被子？

根據(jù)《中國(guó)氣候變化藍(lán)皮書(shū)（2020）》書(shū)中介紹，2019年，全球平均溫度較工業(yè)化前水平高出約1.1℃，是有完整氣象觀測(cè)記錄以來(lái)的第二暖年份。過(guò)去五年（2015～2019年）是有完整氣象觀測(cè)記錄以來(lái)最暖的五個(gè)年份。20世紀(jì)80年代以來(lái)，每個(gè)連續(xù)十年都比前一個(gè)十年更暖。

自1960～2019年來(lái)，全球山地冰川整體處于消融退縮狀態(tài)，2019年，全球冰川總體處于物質(zhì)高虧損狀態(tài)，參照冰川平均物質(zhì)平衡量達(dá)到～1131毫米，為1960年以來(lái)冰川消融最為強(qiáng)烈的年份。

在氣候變暖背景下，著名冰川學(xué)家施雅風(fēng)院士等學(xué)者綜合考慮21世紀(jì)中國(guó)冰川對(duì)全球變暖響應(yīng)，預(yù)計(jì)到2100年中國(guó)冰川面積和體積的減小率在30%～67%之間。尤其是中國(guó)的山地冰川在數(shù)量上以小冰川（面積小于1km2）為主，占到冰川總數(shù)的80%。數(shù)量眾多的小冰川應(yīng)對(duì)氣候變暖，尤為脆弱。如不加人工干預(yù)，一旦小冰川呈現(xiàn)全面消融，則難以逆轉(zhuǎn)最終消亡的現(xiàn)實(shí)。

首先，冰川大量消融，勢(shì)必造成全球海平面升高。冰川融化后暴露的陸地和水面就會(huì)吸收太陽(yáng)熱量，從而導(dǎo)致冰體融化更多，加速地面增溫過(guò)程，加劇氣候變暖。

其次，冰川消融，冰水流入大洋，可能會(huì)使大洋環(huán)流模式遭到破壞，造成冬季嚴(yán)寒，暴風(fēng)雪成災(zāi)，夏季高溫不退，暴雨、颶風(fēng)、洪水泛濫等極端天氣。

最后，冰川消融更會(huì)給局部地區(qū)帶來(lái)災(zāi)害。如果喜馬拉雅山冰川如此融化，在5～10年內(nèi)，會(huì)使尼泊爾、不丹境內(nèi)近50個(gè)冰川湖決堤而引發(fā)洪水泛濫，夏季冰川快速消融也會(huì)引發(fā)印度境內(nèi)印度河、恒河水位上漲而造成洪災(zāi)。相反，隨著冰川的退縮，大部分以冰川融水為水源的地區(qū)將會(huì)嚴(yán)重缺水，如秘魯、印度北部就因冰川的加速消融而面臨著缺水危機(jī)。

因此應(yīng)用科學(xué)的方法，緩解冰川消融和保持水資源的可持續(xù)利用，在當(dāng)前區(qū)域迅速增溫、冰川快速退縮的情境下，顯得尤為重要。

2、我們?cè)撊绾螒?yīng)對(duì)冰川消融？

目前對(duì)冰川的研究主要集中在變化過(guò)程、機(jī)理和未來(lái)變化預(yù)估等方面，但是，在應(yīng)對(duì)冰川消融的工程措施方面，相關(guān)研究極少。

冰川的消融與冰川表面的能量平衡密切相關(guān)，當(dāng)冰川表面獲得的能量大于釋放的能量，冰川開(kāi)始融化或升華，而冰川表面的這種能量收支主要受控于輻射平衡。冰川消融主要發(fā)生在夏季，方式有冰面消融、冰內(nèi)消融和冰下消融。以冰面消融為主，太陽(yáng)直接輻射和近地層大氣湍流交換是引起冰川消融的主要熱源。

所以有關(guān)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)在冰面直接實(shí)施人工降雪不僅能直接增加雪物質(zhì)，也能增大表面的反照率，或者在冰面阻擋太陽(yáng)輻射和冰面的熱交換也能夠有效的減緩冰川消融。

奧地利的冰川滑雪場(chǎng)就是利用人造雪維持雪道。研究估算，相比于沒(méi)有人工管理的雪面，人造雪貢獻(xiàn)了20 m厚的雪。值得一提的是，瑞士針對(duì)減緩冰川消融的研究已有所嘗試，科學(xué)家利用計(jì)算機(jī)模型，模擬在當(dāng)前的CO2排放情境下，人工降雪減緩瑞士的Morteratsch冰川的退縮可達(dá)400～500m之多。同時(shí)，瑞士的科學(xué)家還將白色的羊毛毯覆蓋在瑞士的Rhone和Gurschengletscher冰川上，利用羊毛毯遮擋和反射太陽(yáng)輻射來(lái)達(dá)到緩解冰川消融的目的。

這些工作雖然處于同類(lèi)研究的最前沿，但前者僅停留于模型計(jì)算，而沒(méi)有實(shí)際觀測(cè)加以驗(yàn)證，后者用遮蓋的方法來(lái)緩解冰川消融的效果亦尚未見(jiàn)報(bào)。

3、中科院是如何給冰川蓋上被子的？

今年8月，中科院研究團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用人工措施減緩達(dá)古冰川冰川消融的試驗(yàn)中，就是采用在冰面覆蓋光熱阻隔物，從而阻擋太陽(yáng)輻射和冰面的熱交換。

研究團(tuán)隊(duì)給冰川蓋的“被子”，是一種隔熱和反光材料，主要是滌綸、晴綸、錦綸等高分子聚合物的合成纖維， 具有良好的防水和保溫作用。這種材料具有防紫外線、耐寒凍、抗化學(xué)腐蝕和抗生物破壞能力，同時(shí)對(duì)太陽(yáng)光具有較強(qiáng)的反照、輻射衰減能力和低導(dǎo)熱能力。

在冰川表面鋪設(shè)隔熱和反光材料，可以減小太陽(yáng)直接輻射和近地層大氣湍流交換對(duì)于冰川的影響，增大冰川表面的反照率。也就是像給冰棍保寒一樣，利用“被子”的保溫能力，阻止冰川與外部的熱交換，使隔熱和反光材料覆蓋下的冰川表面能維持一個(gè)相對(duì)較低的溫度，以此減緩冰川的消融。

此次給達(dá)古冰川覆蓋隔熱反光材料，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)說(shuō)，效果顯著，在兩個(gè)月內(nèi)減緩了接近一米的消融量，大大減緩了冰川在全球變暖背景條件下的變化。從試驗(yàn)成本和人力來(lái)說(shuō)，需求不高，完全可以大規(guī)模推廣使用。從環(huán)境保護(hù)方面，試驗(yàn)材料可以回收利用，既可以節(jié)約成本，又不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生影響。

在全球變暖的背景條件下，冰川消融趨勢(shì)已經(jīng)不可避免。如何減緩冰川對(duì)氣候變化的影響將會(huì)成為一個(gè)重要的議題，而覆蓋隔熱與反光材料肯定會(huì)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)、綠色的方式。面對(duì)中國(guó)西北冰川持續(xù)消融，給冰川“蓋被子”可以向西北部冰川推廣，以此來(lái)應(yīng)對(duì)氣候變暖條件下的冰川消融趨勢(shì)。

延伸閱讀

全球變暖影響變溫動(dòng)物壽命

據(jù)西方媒體稱(chēng)，魚(yú)類(lèi)、兩棲動(dòng)物和爬行動(dòng)物被稱(chēng)為變溫動(dòng)物，原因是它們無(wú)法主動(dòng)調(diào)節(jié)體溫，其體溫受環(huán)境溫度影響。氣候變化引發(fā)的升溫現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致這些生物體的體溫上升，進(jìn)而產(chǎn)生諸多后果。

據(jù)西班牙《公眾》日?qǐng)?bào)網(wǎng)站報(bào)道，近年來(lái)多項(xiàng)研究表明，環(huán)境變化正對(duì)這些動(dòng)物產(chǎn)生影響。溫度上升時(shí)，它們的生長(zhǎng)速度會(huì)變快，熱浪等極端現(xiàn)象會(huì)使變溫動(dòng)物出現(xiàn)熱應(yīng)激。

報(bào)道稱(chēng)，氣候變化引發(fā)的快速老化可能會(huì)對(duì)這些自然“居民”產(chǎn)生嚴(yán)重影響。相關(guān)科學(xué)家說(shuō)：“相當(dāng)明確的一點(diǎn)是，如果個(gè)體的壽命變短，其繁育后代的能力也可能受牽連?！?/p>

報(bào)道指出，當(dāng)動(dòng)物的有效生命縮短時(shí)，嚴(yán)重干旱、洪水、疾病或熱浪等任何外部現(xiàn)象都將降低它們的恢復(fù)能力，其繁育足夠多后代的時(shí)間也會(huì)縮短。此外，科學(xué)家稱(chēng)，對(duì)一個(gè)物種老化速度產(chǎn)生的影響還可能殃及該物種所在生態(tài)網(wǎng)中的其他物種，例如會(huì)影響獵物、競(jìng)爭(zhēng)者、寄生蟲(chóng)的數(shù)量等。

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