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Earth-Science Reviews: 珠峰地区气候与环境变化取得新认识

时间:  2022-01-20 19:02  点击:  
  位于喜马拉雅山脉中部的珠穆朗玛峰(简称:珠峰)是地球的最高峰(图1),珠峰地区主要包括北坡中国境内的“珠穆朗玛峰自然保护区”和南坡尼泊尔境内的“萨加玛塔国家公园”。珠峰地区地貌景观多样,冰川与冰湖分布集中,是气候变化较为敏感的地区之一。全球变暖和区域的人类活动对珠峰地区的影响如何是目前国内外科研人员和公众关注的热点。

  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康世昌团队联合中国科学院青藏高原研究所、中山大学、湖南科技大学、北京师范大学、美国缅因大学等的科研人员,基于文献综述并结合最新的各类数据资料以及模式模拟预估等,系统分析了珠峰地区的气候和环境变化,包括气温、降水、冰川和冰湖、河流和湖泊水质、大气环境以及植被物候的变化。

  依据冰芯和树木年轮重建的历史气温记录,揭示出20世纪珠峰地区气候变暖的显著特征。1961-2018年间的气象观测进一步证明,珠峰地区自1960年以来经历了显著的变暖(约0.33°C/十年),但降水相对稳定。不同气候变化情景下(RCP4.5和RCP8.5)的预估表明(2006-2099年),未来珠峰地区总体呈现变暖趋势,且冬季变暖幅度大于夏季(图2);而降水在时间和空间上没有明显的趋势。珠峰地区现有冰川面积约3266 km2,1970s-2010年间冰川面积呈显著减少趋势,珠峰南坡尼泊尔境内冰川面积减少约26%,珠峰北坡中国境内冰川面积减少约28%(图3)。冰川退缩导致河流径流增加,冰湖面积和数量增加显著,其中冰湖面积从1990年的106.11 km2增加到2018年的133.36 km2,冰湖数量从1990年(1275个)到2018年(1490个)增加了16.9%,且海拔5000-5300 m之间的冰湖增加最为显著(图4)。目前,珠峰地区约为95个冰湖具有潜在风险,其中17个冰湖具有高风险,59个冰湖具有中风险。这些发现均表明,该地区对全球气候变暖有显著的水文响应,并在未来几十年可能会加剧,对下游地区生态安全和社会经济可持续发展具有潜在的威胁。

  由于珠峰地处偏远,人类活动较少,目前的大气环境相对清洁。珠峰北坡台站记录的大气黑碳平均浓度为0.39 μg m-3,显著低于周边的城市区(加德满都:9.97 μg m-3;拉萨:3.15 μg m-3)。然而,来自南亚和中/西亚的大气污染物的远距离输送已经对珠峰地区产生了显著影响,导致自工业革命以来污染物(如黑碳)浓度不断增加。例如,冰芯黑碳记录显示,1975-2000年间黑碳浓度约为1860-1975年间的3倍。此外,人类活动也影响到珠峰地区的河流和湖泊水质,尤其是在下游地区。1982-2015年间,珠峰地区特别是较低海拔区,5-9月的植被指数呈增加趋势,但初级生产量变化并不明显。珠峰北坡地区海拔每升高100 m,植被生长季开始时间推迟1.85天、生长季结束时间提前0.54天;南坡的植被生长季结束时间变化微弱,植被生长季开始日期也没有明显变化(图5)。该研究进一步提升了我们对全球变暖下珠峰地区气候和环境变化的新认识。

  目前,仍缺乏极高海拔区第一手监测资料以及大气垂直监测数据,限制了我们对珠峰地区多圈层相互作用过程和机制的认识。珠峰地区气候、环境与生态综合且长期持续的监测系统的建立,将有助于我们对气候变暖及其对珠峰地区水文水资源和生态环境影响的综合评估。

  近日,该研究成果以“Warming and thawing in the Mt. Everest region: A review of climate and environmental changes”为题发表于地球科学TOP期刊《Earth Science Reviews》(中科院一区)。该研究得到第二次青藏高原综合考察研究项目(2019QZKK0605)、中科院先导专项(XDA19070501)、冰冻圈科学国家重点实验室自主课题(SKLCS-ZZ-2020)以及中科院“西部之光”等项目联合资助。

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图1. 珠峰地区位置图


图2. 珠峰地区不同气候变化情景(IPCC RCP4.5和RCP8.5)下2090−2099年相对于 1996−2005年的气温变化


图3. 1970s -2010年间珠峰地区冰川面积年均变化分布


图4. 珠峰地区冰湖面积变化沿海拔(100m)的分布


图5. 1982–2015年间珠峰地区植被指数年际变化. 1985-2015年生长季NDVI的(a)年际变化、(b)空间分布和(c)沿海拔分布;(d),(e)和(f) 为1982–2015年间生长季开始日期;(g),(h)和(i) 为1982–2015年间生长季结束日期;(j),(k)和(l)为生长季天数.

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