? 2008年7月24日，《自然》（NATURE）第454期以“世界第三極”的標題大幅報道了青藏高原氣候與環境研究的最新進展。中國科學家的研究工作是這一報道的主體。這充分說明了我國青藏高原研究受到了世界高度關注，也說明了中國青藏高原研究在國際科學研究的地位在進一步提高。以下是全文譯文（未刪減）。

世界第三極

?? 相對于南北兩極而言，世界對青藏高原的關注明顯小得多，但青藏高原卻蘊藏著世界上除兩極以外最大的冰雪儲量；而青藏高原的冰雪正在快速消融。在過去的半個世紀中，青藏高原的冰川退縮面積達82%（譯者注：此數據有誤）。在過去的十年中，高原上的凍土消失了10%。而氣候變化的加劇所帶來的影響將不僅僅限于青藏高原，它還將影響數十億人的正常生活所需的水資源，甚至改變北半球的大氣環流格局。

?? 高原的作用主要在于它的高度。它平均海拔在四千米以上，因而成為同緯度最冷的地區，也是極地以外最冷的地區。拉薩作為西藏自治區的首府，其海拔相對于整個西藏而言還是較低的，約為3650m。孰不知，這個高度比玻利維亞這個世界上最高的首都拉帕斯的高度還要高。拉薩的年均溫為8℃，而位于同緯度的休斯頓、德克薩斯的年均溫都在21℃。高海拔使西藏變冷，特別是冬季更為顯著；那里的雪和冰川反射太陽光，更加劇了寒冷的程度。高原隆升面積巨大，也影響了高空風的流動，同時，這樣的海拔使其地表更接近平流層。

?? 高原正在發生變化，其最直接的原因是溫度的升高。在過去五十年中，高原氣溫以每十年0.3℃的速率上升；這一速度相當于全球變暖速率的三倍。現在的問題在于，未來氣候還將發生什么變化，而這些變化又將如何影響全球總體的氣候格局。斯柯里普斯海洋研究所的大氣學家Veerabhadran Ramanathan認為：“如果不考慮青藏高原正在發生的變化，我們對全球氣候變化的理解將是不完整的。”

?? 青藏高原異常重要的意義、特別是它可能造成的影響還不為許多氣候學家所知。其中一個原因在于，相對于南、北兩極而言，從高原獲取的數據少之又少，而到高原上探尋自然奧秘的科學考察活動也十分貧乏。在高原上開展野外考察十分艱苦，高原的地理位置相對孤立，至少對西方科學家而言，還有政治上的挑戰。中科院青藏高原所所長姚檀棟指出：“青藏高原地處偏遠，海拔高，且氣候環境惡劣，在高原上作研究是很具挑戰性的。”

?? 姚檀棟和他的同事們應該知道：在上世紀八十年代，他們是在那樣艱苦的野外環境中堅忍不拔開展研究、努力獲取數據以重建高原古氣候的為數不多的科學家。他們在青藏高原上鉆取冰芯，最深可至300米，最高海拔可達7200米。“我們鉆取冰芯的工作都是人工完成的，隨后我們還得把它們從山上背下來。當時沒有直升機，也沒有什么大型器械。”姚檀棟說，“冰川上的溫度可達零下30攝氏度，風特別猛烈，毫不留情地吹到臉上，像刀割一樣。”這樣的艱苦工作最終有所回報：在與俄亥俄州立大學的冰川學家Lonnie Thompson的合作中，研究人員根據冰芯氧同位素資料恢復了青藏高原最全面的溫度記錄，從中發現，大范圍變暖趨勢開始于二十世紀，并隨著海拔的上升，變暖程度逐漸增大。他們的發現得到各氣象站從上世紀五十年代以來的連續觀測記錄的證實。

?? 在一個正在經歷溫室變暖的世界中，一些發現變化會在你的意料之中，但在青藏高原，一些區域因素加劇了這種變化。這一地區的沙漠在夏季卷起風沙，迎著高原沿南北坡向上運輸。根據近期的一項衛星觀測，高原上空存在從塔克拉瑪干大沙漠吹來的沙塵。蘭州大學的黃建平說：“在高原上發現如此巨量的沙塵，連我們自己都很驚奇。”沙塵層輸送到高達一萬米的地方，并在那里吸收和反射太陽光，從而改變到達高原表面的輻射。

?? 與沙塵共同作用、進而推動高原氣候變化的另一因素是“黑炭”，這些煙塵來自人們的生活，例如用木頭、莊稼桿和牦牛糞便等生物能煮飯等。包括喜馬拉雅山脈在內的亞洲東南部是世界上黑炭排放的熱點地區之一。通過無人飛機的觀測，Ramanathan及其同事量化了黑炭對太陽光的吸收量，發現黑炭可以吸收50%的太陽能，從而加熱大氣。他說：“這是該地區氣溫升高的第二大貢獻者，僅次于二氧化碳。”他估計，黑炭和溫室氣體的共同作用足以使喜馬拉雅山脈每十年增溫0.25℃；這大致也是目前該地區的觀測結果。

?? 一旦黑炭降落在喜馬拉雅冰川，它們就會使冰雪的顏色變暗，從而增強其吸收熱量的能力，使其溫度升高。青藏高原研究所研究員徐柏青說：“現在，高原的消融季節來得早，持續時間也較長。”位于高原邊緣的冰川比位于中部的消融更快；例如，一項研究表明，位于青藏高原東部的冰川在過去30年中退縮了17%，相當于中部高原的十倍。姚檀棟認為，如果現有趨勢持續發展，2/3的高原冰川面積將在2050年（譯者注：應為2100年）消失殆盡。

洪澇災害和干旱事件

?? 冰川的消融會形成危險的冰川湖，這是因為冰川后退留下的冰磧物堆積而成的大壩內側蓄積起了水體。科學家已經認定，喜馬拉雅山北坡存在34座這樣的冰川湖，同時，在過去50年中，記錄了20次壩體崩潰湖水外泄而成的洪澇災害。

?? 洪水的危險是短期的，但從長遠角度看，冰川退縮形成的高原上水源供應問題則是長期的，而且更為嚴重。青藏高原的徑流補給了東南亞的許多大型河流，包括長江、黃河、湄公河、恒河和印度河。如果冰川持續退縮，數十億群眾就會面臨缺水的危機。

?? 凍土的處境也很危險，因為溫度上升將造成“活動層”增厚，所謂“活動層”是指每年都會經歷凍結和消融的土層。活動層變化最終影響地表和大氣間熱量與水汽的流動，進一步干擾這一系統。凍土的退縮不僅使青藏鐵路陷入危境，還會危及高原的高寒生態系統，因為這些生態系統依靠固結于凍土表層的水得以生長，否則植物在這樣的海拔很難生長。中科院地理與資源環境所副所長歐陽華指出：“凍土的大規模消融將造成土壤含水量的減少，從而帶來生態危機。”由于凍土儲存了全世界1/3的碳儲量，植被的減少將向大氣釋放大量的碳，進一步加劇全球變暖。

競爭力量

??? 青藏高原正在經歷各種變化：氣候變暖、冰川退縮、凍土退化，以及高寒生態系統退化。這對于地區和全球的環境有什么意義嗎？首當其沖的受害者可能是印度季風。印度季風是陸地和海洋之間的熱力性質的差別造成的。夏季，廣闊的亞洲地表比印度洋加熱更快，形成地表低壓，海洋向陸地輸送大氣和水汽。青藏高原的隆升始于五千百萬年前，加劇了季風的效應。由于地表比大氣吸收的太陽光多，青藏高原廣闊的地表比同海拔的大氣更熱，從而增大了海洋―陸地氣壓梯度，加強了印度季風。

??? 一些氣候模型表明，全球變暖將使高原表面溫度比海洋更大幅度地上升，從而增大季風強度。另一方面，有些模型提出，氣溶膠吸收太陽輻射，加上對地區內的土地利用的改變，將最終減弱季風。Ramanathan認為，“季風的強度很可能取決于這兩種競爭力量的對決”。

??? 一些研究表明，使季風減弱的力量可能占上風，或者至少在過去三百年中占主導地位，盡管原因不清楚。來自蘭州寒區旱區研究所的段克勤和他的同事通過分析達索普冰川的冰芯，重建了過去300年的冰雪積累史， 并指出，那里的冰川完好地保存了季風在喜馬拉雅山脈的變化情況。“我們發現，氣溫越高，季風強度越弱。”段克勤說。一般而言，溫度每上升0.1℃，就會造成冰雪積累量減少100mm。但他同時指出，還需要在青藏高原其他地區開展類似研究，以進一步證實這些結論。

??? 佐治亞技術所的Rong Fu指出，“印度季風的變化不是亞洲對全球氣候造成的唯一威脅”。她的研究表明，青藏高原上部的對流運輸水汽和污染物到平流層，平流層直接位于對流層上部，包含了地球的大部分臭氧。“平流層空氣的強烈水平運動將隨后拓展全球的水汽和污染物的分布范圍。”Fu說。

??? 水汽可能比二氧化碳產生更大的溫室效應，但它通常位于平流層以下，高度不會超過一兩千米。這在高原上則是另外一種情形，對流層在高原上被進一步提升近六公里，結果它的上部邊界高度約為18公里，位于平流層下部。此外，青藏高原上空的對流層較薄，表層釋放的熱量將到達更高的高度，使得平流層底的大氣變暖。Fu說：“如此一來，越來越多的水汽得以到達平流層，而不會形成冰凍或降水。”高原上溫度較高，造成冰川消融加劇，水汽輸送增強，最終造成強烈對流，進而向上攜帶更多的水汽。“一想到有很多水汽到達平流層，就令人非常擔憂。”她說。

??? “令人擔憂”最好地體現了如今正在進行青藏高原研究的科學家的心情。他們希望開展大范圍的綜合研究，從中獲取盡可能多的研究數據。“關于青藏高原，我們知道的很少，理解的就更少了。”姚檀棟說。現在正在進行的一項研究是對中國所有冰川編目，記錄它們的方位、面積、長度、厚度和雪線的位置。中國科學家們曾在1978年至2002年開展了類似的研究，他們認為這可以提供研究的參考基點，進而揭示冰川的主要變化。此外，冰川學家不斷查明、并密切觀測具潛在危險性的冰川湖，以期應對任何潰堤造成的洪澇災害。

快速解決方案

??? 同時，還有人關注更大的情景，即如何解決整個亞洲地區的污染問題。徐柏青指出：“減少溫室氣體和黑炭的排放將是當務之急。”Ramanathan認為，減少黑炭的排放量將是“一條快速理出頭緒的方案”，因為黑炭在大氣中的半衰期為15―20天，而二氧化碳的半衰期則為一個世紀。根據他的模擬，只要不用燃燒木炭、牦牛糞便和莊稼秸稈這樣的傳統方法做飯，就可以減少40―60%的黑炭排放量。相對于減少二氧化碳排放量而言，這將是“既便宜又快捷的一項短期解決方案，且方便易行。”他補充道：“關鍵在于讓村民使用更清潔的能源。”

??? 最后，青藏高原可能作為關鍵的實驗場地，檢驗在全球變暖的背景下，人與環境如何相互作用。如何保護世界的第三極？“但愿青藏高原現在的變化只是一個短暫過程，”姚檀棟說，“現在所做的將可能決定青藏高原環境的未來走向。”

附：