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從青藏高原冰芯中找尋火的蹤跡
2018-05-14 11:10  

中國科學院青藏高原研究所的一項研究,從冰里“看”到了火的記錄。

5月11日,中科院青藏所助理研究員游超接受科技日報記者采訪時透露,根據冰芯里檢測到的左旋葡聚糖含量變化,發現1990年以來,亞熱帶亞洲地區生物質燃燒呈增強趨勢,他認為這主要由喜馬拉雅沿線地區的春季森林火災增加所致。

青藏高原的冰川和周邊地區的火活動有什么聯系?一切還得從冰芯說起。

冰芯里存著生物質燃燒留下的左旋葡聚糖

這次研究用的冰芯樣品來自藏色崗日冰川。這是一個中緯度冰帽型冰川,位于青藏高原北部羌塘高原腹地。“冰芯是姚檀棟院士團隊在2013年5月到6月期間,從海拔6070米處鉆取的,全長208.62米。”游超告訴科技日報記者,這是中國科學家用自主設備鉆取的最長的一支冰芯。

青藏高原周邊的南亞、東南亞和中亞地區是北半球生物質燃燒最旺盛的區域之一,其燃燒產生的煙塵氣溶膠通過大氣環流能夠被攜帶傳輸到青藏高原地區,最終沉降在冰川表面,年復一年,逐層積累。在高海拔的冰川積累區獲取冰芯,可重建過去的氣候和環境變化信息。

“先在拉薩的冷庫把冰芯劈開,一半存庫備用,另一半按2—3厘米的厚度切割分段,冷凍運回北京。”游超介紹,運回的固體冰芯樣品,分別用于測水體氫氧同位素、黑炭、粉塵、微生物、離子等指標。“這樣充分利用取之不易的冰芯,最后還可以系統地匯總各項指標,全面分析氣候和環境變化。”游超介紹,研究生物質燃燒檢測的指標是左旋葡聚糖。

為什么用左旋葡聚糖作為生物質燃燒的特征分子標志物?游超解釋,左旋葡聚糖是一種脫水單糖,只來源于植物體的纖維素和半纖維素物質燃燒的熱裂解過程,煤、石油等燃燒不會產生左旋葡聚糖。同時,它在環境中有極高的穩定性,可確保被大氣環流攜帶進行大尺度甚至全球尺度的傳輸。

還原“火歷史”,為植被火災預測提供參考

研究發現,藏色崗日冰芯中的左旋葡聚糖含量在2000年至2012年急劇升高。“藏色崗日冰川遠離人類活動區,初步可以判斷左旋葡聚糖信號主要來自青藏高原周邊地區,與局地燃燒排放無關。”游超指出,人類農業廢棄物燃燒等活動引起的火災規模通常較小,產生的煙塵氣溶膠等成分不易被遠距離傳輸。

根據衛星火點資料顯示,青藏高原上風向中亞地區的生物質燃燒在同時期呈現出減弱趨勢,而印度半島北部地區呈現出明顯的增強趨勢,尤其是喜馬拉雅山沿線地區春季強火災事件。“春季火災主要是森林火災等植被火災。”他解釋。

植被火災增多,降水變化是“幫兇”。游超說,一方面受印度夏季風減弱影響,喜馬拉雅山濕潤地區降水減少會引起干季延長;另一方面,印度半島西北部干旱半干旱地區降水增加,可供燃燒的生物量隨之增多,共同導致了火災增多。

目前,國外的研究團隊已經從南北極地區冰芯中還原了過去幾百年乃至數萬年時間尺度的生物質燃燒歷史。“但是南北極地區遠離生物質燃燒劇烈的中低緯度地區。”游超介紹,姚檀棟院士團隊前期的研究發現,青藏高原冰芯樣品中左旋葡聚糖濃度比南北極地區高,為在青藏高原開展相關研究打下了基礎。

青藏高原是反映亞熱帶亞洲地區生物質燃燒歷史的關鍵地區。國內利用冰芯開展生物質燃燒歷史相關研究起步較晚,“目前我們已獲取了古里雅、敦德等深孔冰芯樣品,等分析結果出來,有望提供過去數萬年以來的生物質燃燒歷史。”游超說,研究青藏高原冰芯里的“火歷史”與氣候變化之間的規律,可為研究亞洲地區區域碳循環、預測全球氣候變化情境下該地區植被火災的變化等提供科學參考。

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