青藏高原科學考察主題演變、主要成果及展望

胡 健,曹全恒,胡金嬌

(西南民族大學國家民委若爾蓋高寒草甸生態(tài)站,四川 成都 610041)

青藏高原地處亞洲大陸中部，總面積約為我國國土面積的1/4，平均高程超過4 000 m，是全球平均海拔最高的自然地理單元，被稱為“世界屋脊”.青藏高原特殊的地理環(huán)境使生態(tài)系統(tǒng)脆弱、穩(wěn)定性低，冰川縮減、土地退化、水土流失、生物多樣性損失、自然災害等生態(tài)環(huán)境問題突出，構建青藏高原區(qū)域生態(tài)安全屏障成為了國家戰(zhàn)略[1-3].冰川是全球淡水資源的主要來源，青藏高原及周邊地區(qū)的冰川在全球冰川聚集地中排名第二，是亞洲大河的源頭，被稱為“亞洲水塔”，其水源滋養(yǎng)著全球總人口的1/3，直接關系到中下游區(qū)域人民的福祉[4-5].

20世紀80年代以來，青藏高原增溫顯著，約為全球平均增溫速率的2倍，嚴重威脅著青藏高原的生態(tài)屏障作用[6-8].青藏高原在全球氣候變化背景下，冰川儲量迅速減少，冰線上移速率加快，湖泊面積擴張，河流徑流增加，改變陸地水循環(huán)格局，對水資源安全與社會經濟發(fā)展具有重要影響[9-11].氣候變化和人類活動使脆弱的青藏高原環(huán)境演變的不確定性增大，青藏高原區(qū)域的大氣環(huán)流、水汽循環(huán)、生態(tài)演變過程、生物多樣性等的變化帶來的相關影響將是大范圍或整個地球，成為了國內外科學界、政府和社會關注的熱點區(qū)域[3,12-13].第一次青藏高原綜合科學考察研究(簡稱“第一次青藏科考”)雖然已過去約半個世紀，但是它的實施和相關成果極大的推動了人們對青藏高原的初步認識，被評為中國科學院改革開放四十年40項標志性重大科技成果之一，為政府部門決策提供了重要支撐[14-20].青藏高原在第一次青藏科考后50年間仍然缺乏系統(tǒng)性、整體性的認識，中科院率先在2017年啟動了第二次青藏高原綜合科學考察研究(簡稱“第二次青藏科考”)，科技部-中科院相繼設置了第二次青藏高原綜合科學考察研究項目，其中包括十大任務、19個關鍵區(qū)[21].為了更好的理解第二次青藏科考在全面性、系統(tǒng)性和整體性認識青藏高原的重要性，本文對青藏高原研究的主題演變和重要成果進行了梳理，比較了第一次和第二次青藏科考的共性和差異，展望了第二次青藏科考帶來的機遇和挑戰(zhàn)，以期為青藏高原生態(tài)保護和生態(tài)文明建設提供支撐.

1 青藏高原研究的主題演變與主要成果

1.1 發(fā)文量時間趨勢分析

以“青藏高原”為主題詞，在中國知網搜索了1951年1月～2020年11月的相關文獻，共篩選文獻38 493篇.此外，在Web of Science核心數(shù)據庫，以“Tibetan plateau”“Tibet plateau”“Qinghai-Xizang Plateau”“Qinghai Tibet Plateau”為主題詞，檢索并篩選1951年1月～2020年11月文獻124 705篇.以1951～1972年、1973～1992年、1993～2016年和2017～2020年時間段分析了中英文發(fā)文量，青藏高原研究的發(fā)文數(shù)量經歷了緩慢起步-緩慢增長-快速增長-迅速增長4個階段.在1951～1972年為了解青藏高原資源環(huán)境狀況，開始了對青藏高原的探索，此階段處于提出問題，形成基本概念的階段；1973～1992年我國啟動了第一次青藏科考，關于青藏高原為主題的發(fā)文量開始緩慢增長，該階段對青藏高原進行了初步認識；1993～2016年“八五”、“九五”、“973”、“第三極環(huán)境計劃”等的實施，相關成果層出不窮，中國對青藏高原的研究逐漸引領國際前沿；2017～2020年，通過之前一系列項目和計劃的實施，對青藏高原的生態(tài)、經濟、資源、社會等方面有了進一步的認識，但是為了應對氣候變化和探索青藏高原50年來演變，2017年啟動了第二次青藏科考，我國開始了對青藏高原又一輪系統(tǒng)性的考察，發(fā)文量也迅速增加(圖1).

圖1 1951～2020年以“青藏高原”為主題詞的發(fā)文數(shù)量

1.2 青藏高原研究的主題演變

對以“青藏高原”為主題的文獻中關鍵詞進行分析，揭示青藏高原研究的主題演變.統(tǒng)計分析了中國知網篩選的38 493篇文獻的關鍵詞和詞頻情況(表1).1951～1972年研究主題主要是關于青藏高原植被、地形、資源的基礎研究，1973～1992年主要關注青藏高原隆升后大氣環(huán)流、熱力作用、年降水量等的變化以及對人類的影響，1993～2016年相關主題有氣候變化、生態(tài)環(huán)境、地球化學、可持續(xù)發(fā)展等，2017～2020年關注的主題有氣候變化、物種多樣性、人類活動、遙感等.

表1 四個時期關鍵詞及詞頻特征Table 1 Characteristics of key words and its frequency for four periods

1.3 青藏高原認識的主要階段與成果

上世紀五十年代以來對青藏高原的認識可以分為四個階段，包括大規(guī)模的自然資源綜合考察時期(1951～1972)、第一次青藏科考時期(1973～1992)、青藏高原的可持續(xù)發(fā)展時期(1993～2016)和第二次青藏科考時期(2017～2020)，在每個階段都取得了相應的研究成果.

(1)大規(guī)模的自然資源綜合考察時期(1951～1972)，該階段主要是摸清家底，指導發(fā)展的過程.1951年我國開始對青藏高原區(qū)域進行考察，打破了國外的壟斷[14].《西藏農業(yè)考察報告》和《西藏東部地質及礦產調查資料》的編著，為青藏高原后續(xù)的研究奠定了基礎[13].1958～1960年，第一次對珠穆朗瑪峰地區(qū)開展科學考察，編著了《珠穆朗瑪峰地區(qū)科學考察報告》和《高山生理和高山醫(yī)學論文集》，該成果在1987年獲得了中國科學院科學技術進步特等獎[15-16].在20世紀60年代，考察隊再次入藏，由于“大躍進”導致當時經濟困難，野外調查被迫終止，室內總結陸續(xù)編寫了青藏高原區(qū)域農業(yè)、畜牧業(yè)、水利、礦產等存在的問題及開發(fā)利用的初步意見[13,17].1972年底對1966～1968年的考察成果進行了全面系統(tǒng)的總結，出版了《珠穆朗瑪峰地區(qū)科學考察報告》[18].

(2)第一次青藏科考時期(1973～1992)，全面綜合系統(tǒng)考察，填補科研空白，是青藏科考的主要目標.1971年拉開了第一次青藏科考的序幕，1973年開始了第一次青藏科考[18].第一次青藏科考出版了《青藏高原綜合科學考察叢書》41部，該科研成果獲得了中國科學院科學技術進步獎特等獎、國家自然科學獎一等獎和陳嘉庚地球科學獎[19].1985年出版了《青藏高原(橫斷山區(qū))綜合科學考察叢書》和一部大型畫冊[13].第一次青藏科考成果累計包含87部專著和5本論文集，青藏高原形成的歷史與演化過程及資源環(huán)境等得到了初步的認識[17].

(3)青藏高原的可持續(xù)發(fā)展時期(1993～2016)，1993～2003年我國實施了一系列項目和計劃，在青藏高原地球動力學、隆升機理與演化過程、全球氣候環(huán)境變化帶來的響應以及生態(tài)系統(tǒng)等方面開展了深入研究，發(fā)表論文1 628篇，專著13部，論文集4部[19].2015年完成了《西藏高原環(huán)境變化科學評估》、《青藏高原環(huán)境變化科學評估》報告，對青藏高原過去與未來的環(huán)境變化做出了評估，為青藏高原的生態(tài)環(huán)境保護和建設提供了有力的科學依據和指導.該階段對青藏高原的研究不斷深入，成果不斷增多，在國際上逐漸引領前沿.

(4)第二次青藏科考時期(2017～2020)，2017年啟動了第二次青藏科考，2018年青藏高原科學考察研究作為面向國家重大需求的研究被評為中國科學院標志性重大科技成果之一[20-21].第二次青藏科考提出“走出西藏”和“高原樞紐”并存的生物演變模式[12].青藏高原區(qū)域溫度和降水量都有所增加，湖泊面積增大，水塔失衡加快，新災大災多發(fā)[2,22-24].證實了中國分布兩種小熊貓，雅魯藏布江最有可能是他們的分界線及喜馬拉雅小熊貓的有效性[25-26].2018年國務院發(fā)表《青藏高原生態(tài)文明建設狀況》[27].2019年關于夏河丹尼索瓦人的研究成果被《科學》雜志評為十大科學突破之一[28-29].第二次青藏科考重點關注水循環(huán)、生態(tài)環(huán)境變化和人類活動，通過綜合科學考察研究技術、手段和方法的創(chuàng)新，系統(tǒng)深入的調查研究，揭示環(huán)境變化機理及其對人類和社會的影響，推動青藏高原生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展，優(yōu)化國家生態(tài)安全屏障體系[30-31].

2 第一次與第二次青藏科考的比較

兩次科考總目標不同.第一次青藏科考以“發(fā)現(xiàn)”為總目標，第二次青藏科考以“變化”為總目標[32].建國初期，歷史上留下來的資料極少，新中國想發(fā)展就要發(fā)現(xiàn)資源分布情況，掌握大量的基本信息去指導經濟發(fā)展，因此第一次青藏科考以發(fā)現(xiàn)為主.隨著國家的不斷發(fā)展，對青藏高原的認識不斷加深，最近幾十年青藏高原發(fā)生了很多變化伴生一系列環(huán)境問題[33].為了應對新時期全球變化和青藏高原生態(tài)保護與修復等問題，第二次青藏科考主要以探索青藏高原變化及其應對策略為總目標.

兩次青藏科考的任務及基礎條件不同.第一次青藏科考新中國處于發(fā)展初期，需要依靠國家現(xiàn)有的資源去發(fā)展經濟，所以第一次青藏科考的中心任務主要是摸清資源本底的分布及如何有效利用資源，關注青藏高原隆升和形成對環(huán)境和人民生活的影響[19,33].第二次青藏科考十大任務分別是西風-季風協(xié)同作用及其影響、亞洲水塔動態(tài)變化與影響、生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)安全、生態(tài)安全屏障功能與優(yōu)化體系、生物多樣性保護與可持續(xù)利用、人類活動與生存環(huán)境安全、高原生長與演化、資源能源現(xiàn)狀與遠景評估、地質環(huán)境與災害、區(qū)域綠色發(fā)展途徑，任務完整性和系統(tǒng)性更強[21,34].青藏高原區(qū)域環(huán)境惡劣，第一次青藏科考存在道路狀況差、交通工具少、科學技術受限、工作與生活保障不足等困難，由地方政府、部隊和當?shù)厝罕娞峁┤肆Α⑽锪桶踩矫娴谋Ｕ蟍35].經過近半個世紀的發(fā)展，第二次青藏科考擁有實力雄厚的青藏高原研究科技隊伍，包括40多位院士和其他100多名領軍人才，浮空艇、無人機、無人船、遙感飛機等先進科考儀器設備，顯著提高了科考能力[34-37].

3 第二次青藏科考新的機遇和挑戰(zhàn)

中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項和科技部-中科院第二次青藏科考的啟動將推動人才的培養(yǎng)、科學的進步和社會的發(fā)展.第二次青藏科考隊伍龐大，隊員來自多個單位和學科，科考隊伍組織、管理和學科交叉增加了青藏科考的難度.第二次青藏科考通過日志、科普、成果、新聞傳播等多種形式的媒介加快和擴大科考最新進展的傳播，增強了人們對青藏高原新的認識.隨著第二次青藏科考的進行，青藏科考與社會廣眾密切相關，將促進青藏高原文化的傳播，為高原社會經濟的發(fā)展提供政策建議.

雖然第二次青藏科考的意義重大，但是整個過程也充滿了挑戰(zhàn).青藏高原與南極相比海拔較高，科考隊員需克服因嚴酷環(huán)境而導致的身體不適，在爬雪踏冰中艱難的獲取樣品，野外試驗與觀測困難重重.第二次青藏科考的目標、定位和任務涉及到青藏高原氣候系統(tǒng)、資源與環(huán)境、生態(tài)安全、人類活動與生存、地質災害和綠色發(fā)展等方方面面，科考中如何將大量的科考數(shù)據匯總整理與儲存，最終轉化成對青藏高原可持續(xù)發(fā)展與利用的政策建議至關重要，如科考報告和政策咨詢報告.為了應對國家生態(tài)文明建設總體要求，如何整合現(xiàn)有監(jiān)測站點，完善生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系，提升青藏高原監(jiān)測能力[38-41].隨著《全國重要生態(tài)系統(tǒng)保護和修復重大工程總體規(guī)劃(2021～2035年)》、《黃河流域生態(tài)保護和高質量發(fā)展》、《長江經濟帶發(fā)展規(guī)劃綱要》等國家戰(zhàn)略和需求的提出，第二次青藏科考將會扮演更加重要的角色，在未來的研究中，仍需要重點關注：(1)青藏科考需要形成面向國家戰(zhàn)略需求的成果體系，為國家戰(zhàn)略發(fā)展提供科學依據，如科學評估與咨詢報告、數(shù)據、圖集、樣品、綜合觀測體系、災害預警示范工程與防治科學支撐、示范基地與工程、規(guī)劃與區(qū)劃等；(2)青藏科考需要增強創(chuàng)新意識，引領國際研究前沿，加強國際間交流合作，取得原創(chuàng)和國際頂尖的研究成果；(3)加強對青藏高原大氣圈、土壤圈、水文圈和巖石圈等多圈層和水、土、氣、生等多要素的監(jiān)測體系建設，為青藏高原應對全球氣候變化提供長期有效的數(shù)據支撐；(4)加強科學數(shù)據數(shù)據庫建設，加大數(shù)據共享力度，構建青藏科考的科技資源服務平臺，如國家青藏高原科學數(shù)據中心；(5)加大青藏科考過程、成果等全方位的宣傳與傳播力度，創(chuàng)新傳播方式，提高公眾的參與程度，為政府部門、企事業(yè)單位及社會大眾進行科普宣傳，形成科技成果服務于生態(tài)文明和美麗中國建設的知識傳播體系.