美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)校園內(nèi),有一家地下“冰川銀行”。那里,成千上萬(wàn)根閃亮的銀管整齊地?cái)[放在鋼架上,保存著地球上最豐富的冰芯“檔案”,記錄著過(guò)去70萬(wàn)年地球氣候變遷。
“冰川銀行”的負(fù)責(zé)人,是美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士、俄亥俄州立大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院教授朗尼·湯普森。這位戴著銀框眼鏡的科學(xué)家身材瘦高,待人彬彬有禮。說(shuō)起冰川時(shí),他總是滔滔不絕、如數(shù)家珍。
40多年前,當(dāng)大多數(shù)冰川學(xué)家的目光聚焦在南北極時(shí),湯普森極具遠(yuǎn)見地認(rèn)識(shí)到中低緯度冰川的重要性,先后帶領(lǐng)50支探險(xiǎn)隊(duì)前往近20個(gè)國(guó)家的偏遠(yuǎn)高地,收集和分析冰芯樣本,繪制出一幅全球過(guò)去氣候模式的地圖。湯普森因此被譽(yù)為中低緯度高山古氣候?qū)W的奠基人。
湯普森也是第一個(gè)到青藏高原開展科考的美國(guó)冰川學(xué)家、第一個(gè)在喜馬拉雅山冰川進(jìn)行鉆探的古氣候?qū)W家。1984年以來(lái),他先后29次到青藏高原進(jìn)行科考,被中國(guó)同行稱為中國(guó)冰川科考的“引路人”與“合作者”。
最早將高海拔冰芯鉆探技術(shù)引入中國(guó)
中低緯度也可以進(jìn)行冰川研究?
這對(duì)于上世紀(jì)70年代以前的冰川學(xué)家來(lái)說(shuō)是不可能完成的任務(wù)——中低緯度形成大型冰川的地區(qū)海拔太高,不適宜人類工作,且沒有合適的鉆探技術(shù)、設(shè)備和運(yùn)輸方式將冰川運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室。因此,長(zhǎng)期以來(lái),冰川學(xué)家的研究對(duì)象都集中在地球南北極。
在俄亥俄州立大學(xué)攻讀地質(zhì)學(xué)博士期間,湯普森意識(shí)到做兩極冰川研究的人太多了,要想有所突破,就得從中低緯度冰川入手。經(jīng)過(guò)不斷嘗試,他成功研制出低緯度高寒地區(qū)的冰芯鉆取設(shè)備——太陽(yáng)能鉆機(jī),并獲得美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的撥款,赴秘魯奎爾卡亞等中低緯度地區(qū)進(jìn)行冰川科考。此后,他和同事拖著6噸重的設(shè)備去了南美洲、非洲、亞洲和歐洲,從長(zhǎng)期形成的冰川中提取長(zhǎng)長(zhǎng)的圓柱形冰樣——冰芯。
冰芯,被稱為“無(wú)字的環(huán)境密碼檔案庫(kù)”,承載著幾千甚至百萬(wàn)年氣候環(huán)境變化留下的“史料”。冰芯不僅記錄著過(guò)去氣候環(huán)境自然變化的信息,還記錄著過(guò)去人類活動(dòng)對(duì)于氣候環(huán)境的影響。
對(duì)于那些能夠解讀冰層奧秘的人來(lái)說(shuō),每根冰芯都保存著一段獨(dú)特而引人入勝的歷史故事。通過(guò)秘魯南部的奎爾卡亞冰蓋,湯普森團(tuán)隊(duì)了解到導(dǎo)致前印加文明崩潰的干旱和洪水災(zāi)害;在印度尼西亞巴布亞省伊里安查亞冰川提取的冰芯中,他們發(fā)現(xiàn)厄爾尼諾現(xiàn)象對(duì)熱帶太平洋地區(qū)海面溫度升高的影響,重建了在1964年至2010年左右的熱帶太平洋地區(qū)氣候……各種信息被大自然裝訂成冊(cè),冰封在人跡罕至的極高之地。冰芯的每一層都包含著灰塵、火山灰和水化學(xué)的微妙變化,偶爾還有凍僵的昆蟲——這些共同形成了一份可供提取、保存和解讀的氣候和地質(zhì)變化記錄,好比是樹木的年輪。
青藏高原是許多冰川學(xué)家一生夢(mèng)寐以求的科考圣地,但在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里,人類對(duì)這片土地上冰川的認(rèn)知極為有限。
湯普森大學(xué)時(shí)就在學(xué)術(shù)期刊上讀到過(guò)關(guān)于青藏高原冰川的內(nèi)容。青藏高原擁有全球中低緯度地區(qū)最大的冰川群,分布著超過(guò)4萬(wàn)條獨(dú)立冰川,冰川覆蓋面積約4.9萬(wàn)平方公里。作為亞洲季風(fēng)—高原季風(fēng)的策源地,它所包含的信息對(duì)于研究過(guò)去并預(yù)測(cè)未來(lái)亞洲及全球氣候環(huán)境變化具有重要意義。
為了實(shí)現(xiàn)到青藏高原進(jìn)行冰川科考的想法,湯普森曾給中國(guó)冰川學(xué)奠基人、時(shí)任中國(guó)科學(xué)院蘭州冰川凍土沙漠研究所所長(zhǎng)施雅風(fēng)寫信,討論在青藏高原冰原鉆探的可能性。
1984年,湯普森第一次來(lái)到中國(guó)開展科考工作,由此拉開了一場(chǎng)持續(xù)40多年的青藏高原冰川科考?xì)v程。第一次到青藏高原,湯普森一待就是3個(gè)月。由于語(yǔ)言不通以及缺乏準(zhǔn)確的地圖,有6周時(shí)間他都是在青藏高原東北緣祁連山脈的崇山峻嶺里跋涉。
“那個(gè)時(shí)候美中關(guān)系已經(jīng)正?;p方對(duì)于彼此各領(lǐng)域的發(fā)展都充滿好奇。我受邀來(lái)華科考,希望與中國(guó)同行一起在這片被冰雪覆蓋的高原上,研究全球氣候變化的特點(diǎn)。”湯普森回憶,他在這次訪問中結(jié)識(shí)了后來(lái)的重要合作伙伴姚檀棟。姚檀棟是中國(guó)科學(xué)院院士,曾任中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所(以下簡(jiǎn)稱“青藏所”)所長(zhǎng),當(dāng)年還在讀研究生,研究祁連山地區(qū)的水資源。
“我們每天一起走很遠(yuǎn)的路,探討冰川、氣候、科學(xué)和未來(lái)。在空氣稀薄、寒冷多風(fēng)的極端氣候環(huán)境下相處,你更能看清一個(gè)人的‘內(nèi)核’是什么樣的,建立下的友誼是深厚的、信任是堅(jiān)實(shí)的。”就這樣,湯普森與姚檀棟成為一生的摯友。此后,他與姚檀棟以及許多中國(guó)同行一道探索、發(fā)現(xiàn),破譯青藏高原冰川密碼。
“湯普森團(tuán)隊(duì)提供的太陽(yáng)能鉆機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備與冰芯分析技術(shù),奠定了中國(guó)冰川學(xué)研究的基礎(chǔ)?!币μ礂澔貞浀?,“那時(shí)中國(guó)的冰川學(xué)還處于起步階段,美國(guó)在設(shè)備和技術(shù)上都已經(jīng)比較先進(jìn)了。湯普森是最早將高海拔冰芯鉆探技術(shù)引入青藏高原的人,對(duì)中國(guó)冰川科考的作用堪稱‘引路人’與‘合作者’?!?/p>
兩國(guó)科學(xué)家共同創(chuàng)造許多“首次”
青藏高原海拔5500米以上的山口風(fēng)雪肆虐,這條冰雪之路上時(shí)常出現(xiàn)科考隊(duì)員的身影。十步一小歇,百步一大歇……科考隊(duì)員爬冰臥雪,在茫茫雪原上地毯式掃描,探尋冰層下封鎖著的有關(guān)氣候變化的蛛絲馬跡。
在青藏高原上每走一步,都能感受到心臟與雙肺的重負(fù)。高山上風(fēng)雪又大又猛,紛揚(yáng)的雪不是從天上飄落的,而是從地面刮起來(lái)的。風(fēng)雪中開展的任何工作都更加困難。一個(gè)人挖坑采雪樣,得有好幾個(gè)人站在雪坑邊護(hù)衛(wèi),抵擋風(fēng)雪,不然頃刻間連人帶坑都會(huì)被埋在雪下。
為確保冰芯不融化,鉆取冰芯的工作通常是在夜間完成的,夏季晚上8時(shí)到第二天早上8時(shí)是最佳時(shí)機(jī)。“最佳”意味著溫度低,科考隊(duì)員們會(huì)用呼氣來(lái)判斷開工時(shí)間:能呼出“白氣”,溫度就低于零攝氏度了。夜間低溫狀態(tài)下工作,隊(duì)員們需要身著3公斤的厚重工作服作業(yè),每一個(gè)動(dòng)作都像在抵抗凝固的冷空氣,連最簡(jiǎn)單的器械操作、穿脫手套都遲緩而費(fèi)力。
缺氧、低溫,睡眠少、精神高度緊張……冰川科考的過(guò)程,就是與這些困難作斗爭(zhēng)的過(guò)程。湯普森說(shuō),冰川研究需要智慧,但在鉆取冰芯的過(guò)程中,尤其不可或缺的還有優(yōu)良的體質(zhì)和不畏艱險(xiǎn)的意志。
也有很多讓人目眩神迷的浪漫時(shí)刻。藍(lán)色天幕下,冰峰銀光閃閃,似流非流的冰舌向四下延伸,冰湖鑲嵌在遠(yuǎn)山之中。晚上吃飯前大家聚在帳篷門口,朝東看已是滿天繁星,朝西看仍是夕陽(yáng)余光下的湖光山色。
“在冰山雪原間,我們把一切看起來(lái)不可能的事情變成可能?!睖丈袊@。
在這片最接近天空的雪域高原,數(shù)十年的努力和堅(jiān)持收獲了許多沉甸甸的成果——
1987年,湯普森與姚檀棟等中美兩國(guó)科學(xué)家合作,在祁連山敦德冰帽完成了中國(guó)境內(nèi)第一根深孔冰芯鉆取工作。1989年,相關(guān)研究成果在全球頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志發(fā)表,引起國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的巨大轟動(dòng);
1992年,中美兩國(guó)科學(xué)家登上西昆侖山古里雅冰帽,鉆取了中低緯度地區(qū)當(dāng)時(shí)長(zhǎng)度最長(zhǎng)和截至目前記錄時(shí)間最長(zhǎng)的冰芯——長(zhǎng)308.6米、年代跨越超過(guò)70萬(wàn)年,詳細(xì)恢復(fù)自末次間冰期以來(lái)各種時(shí)間尺度上的氣候環(huán)境變化記錄;
1997年,在希夏邦馬峰,中美聯(lián)合科考隊(duì)獲取了全長(zhǎng)480米、總重量5噸的3根達(dá)索普冰芯,創(chuàng)造了世界冰芯研究界采樣點(diǎn)海拔最高(7200米)的世界紀(jì)錄;
…………
冰芯樣品被送到中美兩國(guó)的實(shí)驗(yàn)室,許多“首次”陸續(xù)問世。比如,首次確認(rèn)了在中緯度高山冰川上存在干雪帶——表明中緯度高山冰川也存在夏季不融化的雪,有利于冰芯內(nèi)部記錄的保存,提升了中低緯度冰芯的研究?jī)r(jià)值。
“我們從野外取回來(lái)的冰芯,一直是中美兩國(guó)一邊一半。”青藏所研究員鄔光劍表示,這么多年來(lái)大家已形成共識(shí),雙方的合作一定是平等的。
因人類共同的命運(yùn)而緊密相連
在同姚檀棟等中國(guó)科學(xué)家的合作中,湯普森也確信了一件事:“即使在極端氣候環(huán)境下,美中科學(xué)家都在朝著共同目標(biāo)努力。科學(xué)沒有國(guó)界,早晚有一天,全世界的人們都會(huì)聯(lián)合起來(lái),共同應(yīng)對(duì)氣候變化的挑戰(zhàn)?!?/p>
“得益于青藏所牽頭開展的區(qū)域冰川研究計(jì)劃,‘第三極’冰川研究的前景令人鼓舞。該研究所與鄰近的中亞國(guó)家同行合作,幫助塔吉克斯坦、尼泊爾和巴基斯坦建設(shè)新的研究站?!泵绹?guó)《科學(xué)》雜志在《“第三極”冰川研究獲得中國(guó)的大力支持》一文中這樣評(píng)價(jià)。
自2003年12月青藏所建所以來(lái),湯普森一直擔(dān)任學(xué)術(shù)副所長(zhǎng),直接參與了該所學(xué)術(shù)方向的確定和野外臺(tái)站的建設(shè)規(guī)劃工作,利用遠(yuǎn)程視頻技術(shù)為中國(guó)研究生和共建“一帶一路”國(guó)家學(xué)生講授古氣候?qū)W課程。
由于時(shí)差關(guān)系,湯普森的課開始時(shí)往往已是北京時(shí)間晚上9點(diǎn)了,但學(xué)生們的熱情非常高,對(duì)很多問題有著強(qiáng)烈的好奇心和探索欲。這些年來(lái),湯普森教過(guò)的學(xué)生超過(guò)200名。
“40多年前,我與姚檀棟在甘肅蘭州點(diǎn)著煤油燈的小飯館里邊吃拉面,邊探討青藏所成立的可能性?,F(xiàn)在這個(gè)想法不僅變成了現(xiàn)實(shí),還走得越來(lái)越遠(yuǎn)?!睖丈f(shuō),“這些年我們最重要的工作,就是聯(lián)合培養(yǎng)青年冰川學(xué)家,我認(rèn)為這是一種雙贏的選擇?!?/p>
從20世紀(jì)80年代末期開始,湯普森就用自己的研究經(jīng)費(fèi)作為獎(jiǎng)學(xué)金,邀請(qǐng)中國(guó)科學(xué)家到其所在的美國(guó)伯德極地與氣候研究中心交流訪學(xué)。這些年,湯普森同中國(guó)研究人員共同在美國(guó)《自然》等具有國(guó)際影響力的學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表文章超過(guò)30篇,極大提高了中國(guó)科學(xué)家在該領(lǐng)域的國(guó)際學(xué)術(shù)影響力。
中國(guó)藏族女科學(xué)家德吉曾赴伯德極地與氣候研究中心訪學(xué)。她在那里學(xué)到了在“冰芯同位素與氣候信號(hào)關(guān)聯(lián)分析”中的創(chuàng)新方法,這些經(jīng)驗(yàn)后來(lái)直接應(yīng)用到回國(guó)后的冰川研究中。課上使用的分析軟件,至今仍是她用于驗(yàn)證冰芯記錄重復(fù)性的核心工具。
湯普森曾參與過(guò)中國(guó)科學(xué)院組織的一次征文活動(dòng),手書了長(zhǎng)達(dá)6頁(yè)紙的投稿。他這樣寫道:“我們?cè)趦?yōu)越和惡劣的條件下都一同工作過(guò),在此過(guò)程中我一直堅(jiān)信人類精神的美好與偉大。雖然我們居住在不同的地方,擁有不同的文化和精神信仰,但我們因人類共同的命運(yùn)而緊密相連?!?/p>
中國(guó)冰川研究實(shí)現(xiàn)歷史性飛躍
中國(guó)科學(xué)家2024年在普若崗日冰原海拔6100米處,利用國(guó)產(chǎn)鉆探設(shè)備成功鉆取到一根長(zhǎng)達(dá)324米的冰芯,這是在全球中低緯度冰川鉆取的最長(zhǎng)冰芯;中國(guó)科學(xué)家提出了西風(fēng)季風(fēng)協(xié)同作用是驅(qū)動(dòng)青藏高原冰川變化區(qū)域差異的重要機(jī)制,撰寫的《第三極環(huán)境科學(xué)評(píng)估報(bào)告》在聯(lián)合國(guó)環(huán)境署發(fā)布;中國(guó)科學(xué)家參與聯(lián)合國(guó)冰凍圈科學(xué)十年行動(dòng)計(jì)劃5個(gè)綱領(lǐng)性文件中科學(xué)計(jì)劃的制定,提出的亞洲水塔冰川保護(hù)與發(fā)展主題成為聯(lián)合國(guó)冰凍圈科學(xué)十年行動(dòng)計(jì)劃的重要內(nèi)容……
經(jīng)過(guò)幾十年積淀,特別是近年通過(guò)第二次青藏科考國(guó)家重大科技任務(wù)和中國(guó)科學(xué)院“絲路環(huán)境”A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)等的實(shí)施,中國(guó)科學(xué)家對(duì)青藏高原冰川的研究已躋身國(guó)際先進(jìn)行列,取得了一系列世界原創(chuàng)成果,實(shí)現(xiàn)了從跟跑到并跑再到部分領(lǐng)域領(lǐng)跑的歷史性飛躍。
湯普森見證了在中國(guó)大地發(fā)生的巨大變化,看到了中國(guó)政府對(duì)青年科研人才培養(yǎng)和科學(xué)設(shè)備的投入?!爸袊?guó)冰芯研究實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備越來(lái)越先進(jìn),還在西藏拉薩和北京建起新的科研園區(qū)。我看到中國(guó)在治理氣候系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)方面投入了真正的資源。華盛頓的政客常有一種誤解,認(rèn)為中國(guó)政府和人民不關(guān)心環(huán)境問題,事實(shí)恰恰相反?!睖丈f(shuō)。
2024年是中美聯(lián)合冰川科考40周年,已經(jīng)76歲的湯普森重訪青藏高原??粗殬I(yè)生涯早期鉆探過(guò)的地方,他感嘆道:“那時(shí)候來(lái)這里可不容易。路很泥濘,卡車上裝滿了設(shè)備,我們不得不鋪上路墊,以免車輛陷進(jìn)泥里。我們費(fèi)了九牛二虎之力,推著拉著才勉強(qiáng)到達(dá)目的地。如今的情況完全不同,一路都是柏油路,酒店是全新的,研究基地設(shè)備齊全?!?/p>
如今,青藏高原已成為繼南北極之后,國(guó)際冰芯研究又一個(gè)新的競(jìng)技場(chǎng)。
湯普森依然致力于推動(dòng)中美冰川領(lǐng)域的科技合作,并幫助中國(guó)冰川研究快速融入國(guó)際科學(xué)共同體。為了推動(dòng)中國(guó)科學(xué)家發(fā)起的“第三極環(huán)境”國(guó)際計(jì)劃(TPE)在國(guó)際上獲得更多國(guó)家的支持,湯普森利用自己的影響力在俄亥俄州立大學(xué)建立TPE美國(guó)分中心,積極參與歷屆第三極環(huán)境資深專家研討會(huì),并在會(huì)上呼吁第三極地球科學(xué)家聯(lián)合優(yōu)勢(shì)力量、共同應(yīng)對(duì)氣候變化的挑戰(zhàn)。此外,他還介紹《紐約時(shí)報(bào)》等媒體訪問青藏所并作相關(guān)報(bào)道,讓世界更好地了解中國(guó)冰川學(xué)和西藏的發(fā)展。
湯普森經(jīng)常將高原上的冰川比作礦井里的金絲雀。“當(dāng)金絲雀停止鳴叫時(shí),礦工們就知道該離開礦井了。就像金絲雀一樣,冰川也在警告我們危險(xiǎn)的溫室氣體的積聚。”他說(shuō),“冰川融化不會(huì)因?yàn)閲?guó)界而止步。每一次上冰,都是在與時(shí)間賽跑,與冰川消融的速度賽跑。期待與中國(guó)科學(xué)家一起,在青藏高原書寫更多精彩的科考故事,共同保護(hù)我們的地球。”
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