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第三極立體觀測(cè)布下“天羅地網(wǎng)”

2019-02-13 熱度:3224 ℃

  “監(jiān)測(cè)第三極水循環(huán),除了跟蹤氣溫、濕度、氣壓,降水、風(fēng)速等傳統(tǒng)氣象要素外,還需要通過測(cè)量大氣水汽中氫和氧穩(wěn)定同位素比率來獲得更多關(guān)于水循環(huán)的信息。”第二次青藏科考首席科學(xué)家姚檀棟院士表示,科考隊(duì)這次用“極目一號(hào)浮空艇”垂直上升3000米左右,抵達(dá)海拔6204米的高空,這是世界上首次利用浮空艇在如此高海拔測(cè)量高空水汽穩(wěn)定同位素。

  作為世界第三極,青藏高原是僅次于南極、北極的冰雪儲(chǔ)地。亞洲十多條大江大河發(fā)源于此,供養(yǎng)了世界上1/5的人口。姚檀棟表示,當(dāng)前第三極大部分冰川正在退縮,湖泊正在擴(kuò)張,氣候變化加速改變著這座“亞洲水塔”?!拔覀儽仨毟闱宄搮^(qū)域雪、冰、水的變化,監(jiān)測(cè)水循環(huán),以應(yīng)對(duì)各種災(zāi)害、風(fēng)險(xiǎn)?!?/span>

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  推進(jìn)三維系統(tǒng)觀測(cè)

  “過去沒有條件,靠腳步丈量冰川,只能獲取平面二維數(shù)據(jù)?,F(xiàn)在有了測(cè)繪無人機(jī)、浮空艇這些裝備,我們開始以三維視角研究水循環(huán)?!敝锌圃呵嗖馗咴芯克芯繂T鄔光劍說。依托“第三極環(huán)境計(jì)劃”(Third Pole Environment)和中科院絲路環(huán)境專項(xiàng),從2014年開始,科考隊(duì)已經(jīng)在第三極地區(qū)設(shè)置了11個(gè)水汽穩(wěn)定同位素觀測(cè)站,包括地表觀測(cè)和浮空艇高空觀測(cè)站。今后,浮空艇還將到珠穆拉瑪峰地區(qū)觀測(cè),抵達(dá)高度將超過海拔10000米,即超過珠穆拉瑪峰的高度。

  “我們通過監(jiān)測(cè)水中的穩(wěn)定同位素來了解大氣水汽如何通過西風(fēng)和季風(fēng)輸入第三極?!敝锌圃呵嗖馗咴芯克毖芯繂T高晶說,“這些數(shù)據(jù)揭示了空氣中的水分是如何遠(yuǎn)距離輸送,又在大氣邊界層經(jīng)歷了什么樣的變化過程?!?/span>

  但是不容忽視的是,依然有很多問題待解。高晶說:“例如不同過程在區(qū)域水循環(huán)中所發(fā)揮的作用還缺乏定量的理解,水在固、液、氣三相間轉(zhuǎn)化對(duì)該區(qū)域水循環(huán)有什么影響,以及氣溶膠和冰磧物對(duì)冰川的積累和融化有什么影響等。而這片區(qū)域復(fù)雜多變的地形使得這些問題更難解答。”

  要深入理解這些問題,必須從三維角度追蹤水循環(huán),即監(jiān)測(cè)地面和空中的液態(tài)水、冰和水汽的變化;必須建成系統(tǒng)的“星-空-地”水循環(huán)觀測(cè)網(wǎng),這對(duì)于廣袤、高海拔的第三極地區(qū)來說,難度可想而知。

  同時(shí),新型地球系統(tǒng)科學(xué)模型也需要根據(jù)區(qū)域具體情況構(gòu)建,才能做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。

  集成國(guó)際研究力量

  “當(dāng)前的氣候模型難以復(fù)現(xiàn)第三極的復(fù)雜氣候,這就需要使用新的模型和數(shù)據(jù)來優(yōu)化?!比鸬浠始铱茖W(xué)院院士、中科院外籍院士陳德亮近幾年經(jīng)常往來于中瑞之間。

  在陳德亮看來,模擬第三極氣候,先要把分辨率提上去,然后選擇某一個(gè)或幾個(gè)關(guān)鍵區(qū),讓國(guó)際上不同模型都參與進(jìn)來進(jìn)行探索研究?!安煌P陀胁煌膬?yōu)勢(shì)和弱點(diǎn),通過比較,我們可以找到改進(jìn)這些模型的方法?!?/span>

  為了驗(yàn)證這些模型并確定它們?cè)诤螘r(shí)或哪些方面模擬更準(zhǔn)確,觀測(cè)數(shù)據(jù)是關(guān)鍵。最重要的還是觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量,這就涉及到了觀測(cè)站的科學(xué)布點(diǎn)。但目前,只有很少量的冰川和湖泊設(shè)有觀測(cè)站,海拔高于5000米的地區(qū)連常規(guī)的氣象站都很少,更不用說其他數(shù)據(jù)的觀測(cè)站了。陳德亮表示,要為模型提供理想的觀測(cè)數(shù)據(jù),下一步需要在關(guān)鍵區(qū)域增設(shè)觀測(cè)站點(diǎn),要覆蓋不同海拔高度、不同氣候類型地區(qū)、不同植被區(qū)域等。當(dāng)然,這些觀測(cè)站的建設(shè)和維護(hù)成本也非常高。

  “這些數(shù)據(jù)可以為發(fā)展第三極地球系統(tǒng)科學(xué)模型、增加我們對(duì)相關(guān)過程的理解及預(yù)測(cè)未來服務(wù)?!标惖铝吝€期待觀測(cè)與模擬的有機(jī)結(jié)合將帶來更多科學(xué)發(fā)現(xiàn)。


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