“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(guò)測(cè)量大氣水汽中氫和氧穩(wěn)定同位素比率來(lái)獲得更多關(guān)于水循環(huán)的信息?！钡诙吻嗖乜瓶际紫茖W(xué)家姚檀棟院士前幾天剛從西藏林芝科考現(xiàn)場(chǎng)回來(lái)，他告訴科技日?qǐng)?bào)記者，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。 

　　青藏高原作為世界第三極，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)了世界上五分之一的人口。姚檀棟說(shuō)，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”。“我們必須搞清楚該區(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)?！?nbsp;

 推進(jìn)三維系統(tǒng)觀測(cè)

浮空器等待升空  高晶攝 

　　
 　　“過(guò)去沒(méi)有條件，靠腳步丈量冰川，只能獲取平面二維數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在有了無(wú)人機(jī)、浮空艇這些裝備，我們開(kāi)始以三維視角研究水循環(huán)?！?/span>中科院青藏高原研究所研究員鄔光劍告訴科技日?qǐng)?bào)記者。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(kāi)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，浮空艇還將到珠峰地區(qū)觀測(cè)，抵達(dá)高度將超過(guò)海拔10000米，即超過(guò)珠峰的高度。

　　“我們通過(guò)監(jiān)測(cè)水中的穩(wěn)定同位素，來(lái)了解大氣水汽如何通過(guò)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(shuō)，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(guò)程。

　 　但還有很多問(wèn)題待解。高晶說(shuō)，例如不同過(guò)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；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(wèn)題更難解答。 

　　要深入理解這些問(wèn)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(lái)說(shuō)，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)?！　?br> 

集成國(guó)際研究力量 

浮空器等待升空  高晶攝 

　　“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(lái)優(yōu)化。”瑞典皇家科學(xué)院院士、中科院外籍院士陳德亮近幾年經(jīng)常往來(lái)于中瑞之間。26日，他又來(lái)到中科院青藏所組織的“第三極冰凍圈和水循環(huán)觀測(cè)—模擬集成研究國(guó)際研討會(huì)”，與來(lái)自美國(guó)、法國(guó)、瑞士等十多個(gè)國(guó)家的科學(xué)家一同討論氣候模擬方面的問(wèn)題。 

　　在陳德亮看來(lái)，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(lái)探索研究。“不同模型有不同的優(yōu)勢(shì)和弱點(diǎn)。通過(guò)比較，我們可以找到改進(jìn)這些模型的方法。” 

　　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(shuō)其他數(shù)據(jù)的觀測(cè)站了。陳德亮說(shuō)，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(guò)程的理解及預(yù)測(cè)未來(lái)服務(wù)。”陳德亮還期待觀測(cè)與模擬的有機(jī)結(jié)合將帶來(lái)更多科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

　?。?span>來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)  中科院青藏所供圖）