用“芯”記錄青藏高原的“天然檔案”丨開學(xué)第一課

如果不看天氣預(yù)報，你還記得一周前的今天是什么天氣嗎？40年，甚至100年前，夏天下雨多不多？冬天下雪多不多？

為了破解人與自然、生命與環(huán)境氣候的密碼，有一群科學(xué)家一直行走在青藏高原上，默默擔(dān)當(dāng)著時光偵探，尋找大自然留下的氣候環(huán)境檔案。

9月1日，第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究隊隊長姚檀棟院士帶領(lǐng)科考隊員登上央視《開學(xué)第一課》的講臺，講述青藏科考的故事，探究樹芯、冰芯、巖芯中的氣候檔案，為全國中小學(xué)生上了一堂生動有趣的“科學(xué)第一課”。

最年輕的檔案——樹芯

樹木是有生命的，它們從一顆很小的幼苗長成參天大樹，需要幾十年甚至上百年，樹芯記錄了它的成長過程。

科研人員在距離地面1.3米的高度鉆一個孔，鉆取樹木年輪的截面，也就是樹芯。這種方法給樹木留下的傷口只有鉆孔大小，樹木也會很快通過分泌樹脂把傷口堵上，不會對樹木造成傷害。

通過樹芯上的年輪寬度變化序列，科研人員可以獲取樹木的年齡和氣候變化情況。如果樹木生長普遍對溫度敏感，年輪的寬窄變化就可以記錄歷史上的溫度變化。寬的年輪代表它這一年長得很好，水熱條件充足。窄的代表這一年氣候較為寒冷。將樹木年輪與樣地調(diào)查相結(jié)合，可以反映過去森林高海拔邊界的變化，是擴張了還是收縮了。比如我們發(fā)現(xiàn)了青藏高原過去100年森林邊界最高上升了80米。這條邊界向上推，代表樹木的數(shù)量向上增長了，青藏高原的生態(tài)環(huán)境是向好的，森林面積是增加的。

無字天書——冰芯

2022年5月，第二次青藏科考隊在珠峰東絨布冰川海拔6500米鉆取了140米的透底冰芯，大概可以記錄過去兩千年氣候環(huán)境的變化。用肉眼觀察冰芯，有的看上去特別干凈，有的看起來有點臟。他們分別代表著過去怎樣的氣候環(huán)境？

距今十萬年前，地球正經(jīng)歷著寒冷的末次冰期，那時候氣候又寒冷又干旱，大量沙塵沉降在冰川上，形成了看起來有些臟的冰芯。而在氣候溫暖濕潤時，沙塵暴少，冰芯則變得很干凈。

仔細(xì)觀察，冰芯中還有很多像針眼一樣密集的小氣泡，他們記錄了當(dāng)時的大氣成分信息。雪降落在冰川上，慢慢壓實成冰，也把當(dāng)時的空氣封閉在里面?？蒲腥藛T將冰芯處理成小塊兒放入不銹鋼容器中，抽真空后升溫融化，冰芯中的氣泡就會被釋放在不銹鋼容器中。通過分析這些氣泡，可以測量出當(dāng)時青藏高原空氣中存在的二氧化碳濃度是怎樣的。利用冰芯融水氫氧同位素分析，我們還可以提取冰芯記錄的溫度變化指標(biāo)。

天然地質(zhì)書——巖芯

地層巖芯也叫天然地質(zhì)史書。歷史書講述人類發(fā)展歷史，而地層巖芯可以告訴大家地球的演化歷史。

分析巖芯可以直觀地觀察顏色變化、顆粒大小、結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成等。比如，一根來自青藏高原的巖芯，它的下部偏紅褐色，揭示地層沉積時是較淺水的干旱炎熱氧化環(huán)境，而上部青灰色則表示是較深水的濕潤環(huán)境。

為什么同一個地方，忽然從一個干旱炎熱的淺水環(huán)境變成濕潤的深水環(huán)境呢？

環(huán)境的轉(zhuǎn)變還要從青藏高原沒有形成之前說起。那時候，中國總體氣候干燥炎熱，地理環(huán)境基本與現(xiàn)在的撒哈拉沙漠類似。隨著青藏高原逐漸隆起，印度季風(fēng)慢慢形成并逐漸加強，印度洋的水汽在季風(fēng)的帶動下逐漸北上的。當(dāng)高原隆起到一定程度，北上的水汽被擋住，大部分不能往北繼續(xù)走，只能變換方向，向東繞行，再繼續(xù)向北。從我國西南地區(qū)，逐漸北上。這個過程帶來了大量的雨水，原來被沙漠覆蓋的地方變成了現(xiàn)在的煙雨江南、魚米之鄉(xiāng)。因此巖芯的顏色也就從褐紅色變成了青灰色。

科研人員把巖芯帶回實驗室進行詳細(xì)的科學(xué)研究，通過精密儀器設(shè)備進一步提取其記錄的氣候環(huán)境信息，了解巖芯地層形成時的古氣候環(huán)境，就可以揭示地質(zhì)歷史上滄海桑田等的古氣候環(huán)境演變過程。

結(jié)語：

青藏高原是一片圣土，它孕育了五千年中華文明，構(gòu)筑了我國西南部的天然屏障，也滋養(yǎng)了土地肥沃、物產(chǎn)豐富的魚米之鄉(xiāng)。我們對它的探索永無止境，對它的保護也將一如既往。

來源：中國科學(xué)院青藏高原研究所、央視新聞