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零摄氏度之上②｜给冰川“盖被子”

【编者按】

随着全球升温气候变化加剧，沉睡了数万年甚至几十万年的冰川开始加速消融。减缓冰川消融速度已迫在眉睫，数年来，我国的研究者们不断寻找办法来保护冰川。

在距离人类活动区域较近的四川达古冰川、新疆的乌鲁木齐河源1号冰川等地，研究团队在冰川上盖“被子”，通过人工降雨增雪以减缓消融速度。经过监测，效果显著，500平方米的试验场总消融量减少了34%。不过，即使目前所做的保护试验能减缓冰川消融，但在更多的人类不可到达的冰川上，仍无计可施。从长远来看，保护冰川尚还有很长的路需要走，也需要更多的关注和投入。

从2004年初次登上冰川后，中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室副主任王飞腾已经和冰川打了18年的交道。

2016年，他的研究重心从山地冰川基础研究转向冬奥会滑雪场的雪务保障工作。为了储蓄新雪，他和团队在冬天下的新雪上覆盖隔热反光的布料，为冬奥会滑雪场完成了储雪工作。

冬奥会的工作完成后，王飞腾转念一想，能否把这个办法用在冰川保护上？

他付诸了实践。2020年8月，王飞腾带着团队登上位于四川的达古冰川和新疆的乌鲁木齐河源1号冰川（以下简称“天山1号冰川”），分别做了减缓冰川消融实验。

达古冰川。本文图片均为受访者提供

实验结果证明，方法是有效的。仅过去两个月，冰川就减缓消融了一米多。王飞腾给这个实验取名叫“给冰川‘盖被子’”。

给冰川“盖被子”。

公开资料显示，我国拥有冰川48571条，总面积约51840.1平方千米，冰储量约有4494立方千米。但自20世纪90年代以来，受全球气候变暖影响，中国冰川呈现全面、加速退缩趋势。

在王飞腾看来，做冰川保护研究，更像是医生面对一位癌症患者，医生要做的就是给患者更多生存时间。而让他担心的是，国内更多分布在无人区的不可及冰川，保护工作如何推广？目前冰川保护投入力度还远远不够，如何获得更多社会关注和支持？这些都是未来冰川保护工作要思考的问题。

给冰川“盖被子”

王飞腾与达古冰川结缘，源于一次偶然。

2019年，因同事原计划要去达古冰川参加一个活动，但临时有事，让王飞腾代为参加。他到了达古冰川后感慨“这个地方太适合做冰川保护了！交通非常方便，离市区很近。”

达古冰川位于四川省阿坝州黑水县境内达古雪山上，冰川末端海拔5000余米，山顶终年积雪。雪山的北坡和南坡发育有厚60~200m的现代山地冰川，就是达古冰川。

它是青藏高原最东缘离大城市最近，可通达性最好的现代山地冰川。近年来，随着气候变暖、地震灾害和人为影响，它正在消融、变小、变形。

王飞腾至今都还记得，他来到达古冰川后，景区的人急迫地跟他说，“王老师，我们这个冰川过几年就要消失了，到时候我们的名字都要改了”。

权威数据显示，2016年，达古仅存13条冰川，总面积仅为1. 70平方千米，相比第二次冰川编目减少了4条冰川。1975—2017年期间，达古冰川面积减少75%（5. 094平方千米）。

“已经是迫在眉睫了。”次年，王飞腾购买好所有试验材料后，已经是夏季末期的8月。他记得很清楚，8月5日，他和团队登上达古冰川做了“盖被子”试验。

王飞腾团队监测“盖被子”试验数据。

王飞腾介绍，达古冰川面积小，按照当前的速度消融，未来5到10年，达古冰川或许会彻底消失，急需保护措施；同时，其可通达性好，能较好地展开试验。

王飞腾和团队在达古冰川选取了500平方米的试验场，覆盖单幅宽2米、长度为50米的6卷土工织物，通过在冰川表面铺设隔热和反光材料，增大冰川表面反照率，在冰面阻挡太阳辐射和冰川的热交换。

土工织物，也就是王飞腾口中的白色“土工布”，它具有较强的抗拉性，可以使冰川受荷载能力增强，成本较低，适合较大范围性应用。且因达古冰川区域地势险峻，常有泥石流、暴雨、滑坡等自然灾害，综合考虑导热系数、厚度、热容、成本等，王飞腾决定使用土工织物作为隔热材料。

王飞腾团队监测“盖被子”试验数据。

为了测量试验数据，覆盖好土工布后，王飞腾团队每周就进行一次冰川物质平衡观测，两周进行一次数据汇总。同年10月17日，他们移除土工布，试验结束。

“当时去看的时候，平均就减薄了1米左右，”让王飞腾和团队欣慰的是，数据显示，土工织物覆盖区域物质平衡消融速率明显低于未覆盖区域；500平方米的土工织物使总消融量减少了34%。

他称，因为购买材料耽误了时间，导致试验到8月才进行，如果试验在夏季初期进行，效果则会更好。

这一试验引发媒体纷纷报道，“盖被子”试验多次登上社交平台的热搜榜。王飞腾坦言，也正是在这个时候，保护冰川的概念较为广泛地走进公众视野。

“纳米材料”的引入

欣喜的同时，王飞腾及团队也看到了试验的局限性。

他透露，试验所用的土工布，是由6名工人组成的小组，花费1天时间覆盖在冰川上。出于环境因素考虑，夏季结束时，要从冰川表面移走土工布，无法再次利用；土工织物的表面会因自然灰尘沉积变黑，减少反照率，即使仍完好无损，也需要更换。这无形中就加大了保护成本。

另一个维度上，王飞腾介绍，整体来看土工布的反照率仅能达到80%，疏水性也较差。相比之下，“纳米材料”在反照率和疏水性都较好。

给冰川盖被子的对比试验，其中a是纳米材料，b是土工织物。

什么是“纳米材料”？据四川日报2021年10月报道，南京大学光热调控中心在研究面向冰川保护的辐射制冷技术过程中，研制出一款新材料“聚合物纳米纤维薄膜”，能够实现低于环境温度5℃至7℃的制冷效果。

2021年，南京大学朱嘉教授团队带着纳米材料找到王飞腾，两个团队一拍即合，在达古冰川2020年“盖被子”试验区域旁重新铺设两个500平方米左右的试验场进行对比实验。一块试验场铺设土工布，一块铺设“纳米材料”。

两个月后，王飞腾团队发现，去年实施的土工布区域减缓冰川消融厚度达29%；而运用纳米材料铺设的区域，试验效果更为显著，冰川融化量减少了56%。

使用纳米材料的试验，7月1日（a）、9日（b）、25日（c）和8月15日(d）。

虽然试验效果显著，但是总结两次试验，王飞腾仍然表达了他的担忧。

在试验的推广应用方面，王飞腾称，因达古冰川距离市区较近，且属于人类可及型冰川，所以可以进行“盖被子”试验，但国内48571条冰川，仅有四五十条是人类可以到达的冰川，“连千分之一都不到”。对于无法到达的冰川，该如何进行保护呢？王飞腾常常思考这个问题。

此外，综合两种覆盖材料，土工织物成本较低，购买方便，但反照率和疏水性相对较差；“纳米材料”虽然在反照率和疏水性能上表现更好，但一平米几百块钱的成本，也导致该试验很难更大范围地推广。

王飞腾感慨，“盖被子”冰川保护试验，虽然为以后进行工程类减缓冰川消融的试验奠定了基础，但还处于初步研究阶段。

降雨和降雪试验

我国对冰川的研究始于1958年。

那年，我国著名地理学家、“中国现代冰川学之父”施雅风先生组建了中国科学院高山冰雪利用研究队，共120多人，分成6个考察队，以查明祁连山冰川数量为目标，历时4个多月，步行2500千米，登山涉水、冒险攀登，考察了60多条冰川，连同部分山区航空像片判读，粗略登记了941条冰川。

1978年，我国系统地开展了中国冰川目录的编制工作，使中国冰川资源研究走上了一条正规、合理和有效的道路。2006年，利用现代遥感和地理信息系统技术，进行了第二次冰川编目的编制。

近年来，冰川保护也逐渐进入科研人员的研究中。在做给冰川“盖被子”试验之前，王飞腾团队还曾和气象部门合作，在新疆阿勒泰地区萨吾尔山脉木斯岛冰川开展降雨和降雪的对比试验。

王飞腾介绍，很多人都以为降雨和降雪对冰川消融的影响是相同的，这是一个误区；另一个误区是，认为在冰川上进行的降雨一定会变成降雪。

实际上，他称，冰川区的平均气温低于-2度时，降雪的概率会非常高，要是高于负-2度，有80%的概率会降雨。

2018年8月，他和团队联合气象部门，分别在木斯岛冰川进行了两次人工降水试验。

试验结果显示，在冰川上降雪的效果好于降雨，大概减缓冰川接近50%左右的消融量。

王飞腾告诉澎湃新闻，降雪会使冰川变白，增加冰川的物质量，同时也会提高冰川的反照率，反照率增高，消融则减慢，而降雨则会降低反照率，加速消融。

是否还有其他的办法减缓冰川消融？王飞腾一直在思考这一问题。目前，他和团队想尝试把在冰川融水形成的冰湖上“做文章”。

“把造雪机拉到冰川上，用造雪机把湖水直接造成雪（返回冰川）。”王飞腾称，他已经联系好造雪机厂家，时机成熟时就在达古冰川展开试验。之所以选择达古冰川，仍然是出于交通便利考虑，这一试验很难在遥不可及的无人区冰川展开。

“我们就像是医生，给冰川开了药方。”王飞腾称，即便如此，还是阻断不了冰川消亡，“这个病人原来能活到80岁，经过我们的治疗后，现在能活到85岁或90岁”。

冷学科

这是一门“冷”学科，与冰川打了18年交道的王飞腾总结。

他初次接触冰川是在2004年。那时，他刚考上中国科学院的研究生，误打误撞进入了冰川学方向。当年8月，导师就带着他们几个学生直奔新疆天山冰川观测站。

“见到天山，才知道什么叫做丘陵，”王飞腾说，天山山高谷深，落差非常大，越接近冰川气温越低，一天之内，感受到了一年四季的变化。

真正学起来冰川知识，光是成冰过程就学了两三年。在山地冰川，500g的新雪，最终保留在冰川中的可能只有20g至30g。这个过程就要3年。他们先是在冰川上挖一个雪坑，每层做标志，每个星期上一趟冰川，观察记录。

“整天观察这个成冰过程有啥用呀？”那时，王飞腾对此充满了困惑。他认为这与经济社会、人类活动挂不上钩。直到几年后，他来到新疆阿勒泰地区的吉木乃县。该县位于阿勒泰地区西南部，辖7个乡（镇），全县总人口3.87万人，水资源主要来自于冰川融水。当时的县委书记向王飞腾诉苦，“吉木乃县是一方水土不能养活一方人”。他这才意识到，原来冰川对经济社会有如此重要的作用。

冬奥会的筹备期间，他又运用了新雪变成冰川冰的知识，而冬奥会滑雪场的筹备工作又给日后开展给冰川“盖被子”保护试验奠定了基础。

近些年，随着全球气温变暖、冰川消融速度加快，冰川保护也逐步被重视。

联合国官网信息显示，为应对气候变化，197个国家于2015年12月12日在巴黎召开的缔约方会议第二十一届会议上通过了《巴黎协定》。协定旨在大幅减少全球温室气体排放，将本世纪全球气温升幅限制在2℃以内，同时寻求将气温升幅进一步限制在1.5℃以内的措施。

公开资料显示，2016年4月23日报道，我国签署了《巴黎协定》。为应对气候变化，2020年9月，我国提出将采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，简称“双碳目标”。

近几年，我国设立多个冰川类的国家地质公园、保护区，也旨在对冰川做出保护。

而着眼于冰川保护的研究层面，王飞腾又表达了他的担忧。即使目前所做的保护试验能减缓冰川消融，但在更多人类不可到达的冰川上，仍无计可施。

除此之外，缺少科研人员也是冰川保护面临的一大难点。他称，目前国内以冰川研究为职业的人，也就二三十人。每年招生时，报考这一方向的学生也不多，在仅有的学生中，毕业后把冰川研究当做职业的更是屈指可数。“很多人听冰川这个名字就吓跑了。”他感慨，这归根结底还是对冰川不了解。

与此同时，缺少做试验的经费，也让王飞腾头疼。2020年，在达古冰川做“盖被子”试验时，购买材料的费用是其他科研项目剩下的经费。针对试验结果，他组织了一场专家研讨会，而邀请专家的费用也是他自掏腰包。2021年，有公司关注到他们在冰川保护方面的科研工作，给予了一些经费支持，解了燃眉之急。

王飞腾感慨，做冰川保护研究，需要更多的关注和投入。

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