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从青藏高原冰芯中找寻火的踪迹

2018-05-14 12:39:40|来源:科技日报|编辑:薛维萌 |责编:韩东林

  中国科学院青藏高原研究所的一项研究,从冰里“看”到了火的记录。

  5月11日,中科院青藏所助理研究员游超接受科技日报记者采访时透露,根据冰芯里检测到的左旋葡聚糖含量变化,发现1990年以来,亚热带亚洲地区生物质燃烧呈增强趋势,他认为这主要由喜马拉雅沿线地区的春季森林火灾增加所致。

  青藏高原的冰川和周边地区的火活动有什么联系?一切还得从冰芯说起。

  冰芯里存着生物质燃烧留下的左旋葡聚糖

  这次研究用的冰芯样品来自藏色岗日冰川。这是一个中纬度冰帽型冰川,位于青藏高原北部羌塘高原腹地。“冰芯是姚檀栋院士团队在2013年5月到6月期间,从海拔6070米处钻取的,全长208.62米。”游超告诉科技日报记者,这是中国科学家用自主设备钻取的最长的一支冰芯。

  青藏高原周边的南亚、东南亚和中亚地区是北半球生物质燃烧最旺盛的区域之一,其燃烧产生的烟尘气溶胶通过大气环流能够被携带传输到青藏高原地区,最终沉降在冰川表面,年复一年,逐层积累。在高海拔的冰川积累区获取冰芯,可重建过去的气候和环境变化信息。

  “先在拉萨的冷库把冰芯劈开,一半存库备用,另一半按2—3厘米的厚度切割分段,冷冻运回北京。”游超介绍,运回的固体冰芯样品,分别用于测水体氢氧同位素、黑炭、粉尘、微生物、离子等指标。“这样充分利用取之不易的冰芯,最后还可以系统地汇总各项指标,全面分析气候和环境变化。”游超介绍,研究生物质燃烧检测的指标是左旋葡聚糖。

  为什么用左旋葡聚糖作为生物质燃烧的特征分子标志物?游超解释,左旋葡聚糖是一种脱水单糖,只来源于植物体的纤维素和半纤维素物质燃烧的热裂解过程,煤、石油等燃烧不会产生左旋葡聚糖。同时,它在环境中有极高的稳定性,可确保被大气环流携带进行大尺度甚至全球尺度的传输。

  还原“火历史”,为植被火灾预测提供参考

  研究发现,藏色岗日冰芯中的左旋葡聚糖含量在2000年至2012年急剧升高。“藏色岗日冰川远离人类活动区,初步可以判断左旋葡聚糖信号主要来自青藏高原周边地区,与局地燃烧排放无关。”游超指出,人类农业废弃物燃烧等活动引起的火灾规模通常较小,产生的烟尘气溶胶等成分不易被远距离传输。

  根据卫星火点资料显示,青藏高原上风向中亚地区的生物质燃烧在同时期呈现出减弱趋势,而印度半岛北部地区呈现出明显的增强趋势,尤其是喜马拉雅山沿线地区春季强火灾事件。“春季火灾主要是森林火灾等植被火灾。”他解释。

  植被火灾增多,降水变化是“帮凶”。游超说,一方面受印度夏季风减弱影响,喜马拉雅山湿润地区降水减少会引起干季延长;另一方面,印度半岛西北部干旱半干旱地区降水增加,可供燃烧的生物量随之增多,共同导致了火灾增多。

  目前,国外的研究团队已经从南北极地区冰芯中还原了过去几百年乃至数万年时间尺度的生物质燃烧历史。“但是南北极地区远离生物质燃烧剧烈的中低纬度地区。”游超介绍,姚檀栋院士团队前期的研究发现,青藏高原冰芯样品中左旋葡聚糖浓度比南北极地区高,为在青藏高原开展相关研究打下了基础。

  青藏高原是反映亚热带亚洲地区生物质燃烧历史的关键地区。国内利用冰芯开展生物质燃烧历史相关研究起步较晚,“目前我们已获取了古里雅、敦德等深孔冰芯样品,等分析结果出来,有望提供过去数万年以来的生物质燃烧历史。”游超说,研究青藏高原冰芯里的“火历史”与气候变化之间的规律,可为研究亚洲地区区域碳循环、预测全球气候变化情境下该地区植被火灾的变化等提供科学参考。(杨 雪)

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