航拍達(dá)古冰川。楊建 攝（C視覺）
冰川保護(hù)專家王飛騰（右）向達(dá)古冰川管理局技術(shù)人員講解冰川“蓋被子”的實(shí)驗(yàn)原理。楊建 攝（C視覺）
達(dá)古冰川管理局技術(shù)人員調(diào)試人工造雪設(shè)備。 楊建 攝（C視覺）
12月的達(dá)古冰川，正是旅游旺季。站在達(dá)古冰川的觀景臺(tái)上瞭望，天地遼闊、雪山巍峨。紛繁的雪花從天空中落下。如果不是用高清鏡頭捕捉，很難注意到冰川上覆蓋著的一層白色薄膜，這是緩解冰川消融的“被子”。
從2020年開始，一群人來到達(dá)古冰川，開啟為冰川“蓋被子”的實(shí)驗(yàn)。5年間，他們都做了啥？
冰川急劇消融帶來深遠(yuǎn)影響
如果在夏季來達(dá)古冰川研學(xué)，在探索冰緣帶高山植物、現(xiàn)代山地冰川地質(zhì)遺跡景觀等自然景觀之外，還會(huì)專門來到一處人造場(chǎng)景前，潔白的冰川表面，蓋著一層白色材料，就像是冰川的“被子”。
為啥要給冰川“蓋被子”？面對(duì)前來研學(xué)的小小“科學(xué)家”們的疑問，達(dá)古冰川風(fēng)景名勝區(qū)管理局（以下簡(jiǎn)稱“達(dá)古冰川管理局”）科研處副處長(zhǎng)張伏會(huì)展示一組圖片，這是達(dá)古17號(hào)冰川在不同時(shí)期的留影：在2005年7月，即使是盛夏，冰川也是身穿厚厚的積雪“外衣”，冰清玉潔透出冰藍(lán)色光澤。隨著時(shí)間的流逝，“外衣”越來越薄。10年后的8月，同樣的位置能看到裸露出的灰褐色巖石和下方的一汪湖水，視線再往上，才能看到一線雪白。
“在海拔4860米處的冰舌末端，達(dá)古冰川融水形成了一個(gè)湖泊，叫做淚湖，天藍(lán)色的湖水就像冰川流下的眼淚，這些年這汪湖水越來越大。”張伏說。
冰川是氣候的產(chǎn)物，對(duì)氣候變化的響應(yīng)非常敏感，是全球氣候變化的一個(gè)“顯示器”。由于全球氣候變暖，冰川消融的速度在加快?！犊茖W(xué)》（Science）雜志2023年的一篇研究文章，細(xì)致考察了全球21.5萬塊陸地冰川，認(rèn)為隨著氣候變化加劇，世界上接近83％的冰川到2100年可能會(huì)消失，大多數(shù)眾所周知的小型冰川正在消失。
地處青藏高原東南緣、海拔相對(duì)較低的達(dá)古冰川，就在消融路上疾步前行。根據(jù)最新研究數(shù)據(jù)，從1989年至2023年的34年間，達(dá)古冰川退縮了近76％，現(xiàn)有現(xiàn)代山地冰川10條，冰面積僅為0.5平方公里。
“以前的冰墻有幾層樓高。”張伏見證了近10年冰川的消融，“厚度每年減少1至2米。如果按照這種消融速度，冰川可能就存在5至10年。”
在氣候系統(tǒng)中扮演著重要角色的冰川急劇消融，就像蝴蝶撲動(dòng)翅膀，帶來一系列影響。帶給當(dāng)?shù)氐挠绊懽顬橹苯樱兄?ldquo;固體水庫”之稱的冰川消融到“拐點(diǎn)”，水補(bǔ)給不穩(wěn)定性增加，影響生態(tài)系統(tǒng)，成為地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)源頭。影響更在千里之外，引起海平面上升，帶來更深遠(yuǎn)影響。
2019年，中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院研究員王飛騰，因?yàn)闄C(jī)緣巧合來到達(dá)古冰川?；叵肫鸬谝淮蔚皆L的感受，從事冰凍圈科學(xué)研究已有10余年的王飛騰說，“冰川很小，一眼就能望到頭，也是進(jìn)行保護(hù)實(shí)驗(yàn)的好地方。”
一方面，達(dá)古冰川是海洋性冰川，這種發(fā)育于海洋性氣候的冰川補(bǔ)給多，消融也多，活動(dòng)性強(qiáng)，受氣候影響的變化很劇烈，小冰川面對(duì)氣候變暖尤為脆弱。另一方面，大部分冰山都在無人區(qū)，人力很難抵達(dá)，而達(dá)古冰川有“最近的遙遠(yuǎn)”之稱，從成都駕車前往僅4小時(shí)。
當(dāng)年9月，達(dá)古冰川管理局與中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院簽訂戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方約定在冰川變化監(jiān)測(cè)、冰川保護(hù)、冰川旅游及可持續(xù)發(fā)展等方面開展系列合作。隨后，一場(chǎng)為冰川“蓋被子”的實(shí)驗(yàn)緊鑼密鼓地籌備起來。
17號(hào)冰川的第一場(chǎng)實(shí)驗(yàn)
達(dá)古冰川，形成于第四紀(jì)冰河時(shí)期，距今200多萬年，是罕見的現(xiàn)代山地冰川。其中，17號(hào)冰川、16號(hào)冰川、14號(hào)冰川最為壯美，是整個(gè)景區(qū)的靈魂所在。
為冰川“蓋被子”的實(shí)驗(yàn)就選在17號(hào)冰川，這是達(dá)古冰川地勢(shì)相對(duì)較緩、最好進(jìn)入的冰川。每年7至9月，冰川表層積雪融化，露出古老冰川“肌理”，傳遞百萬年來氣候變化的訊息。
“17號(hào)冰川以前是山谷冰川，就像一只手，冰川自上而下消融，手指慢慢融化了?，F(xiàn)在只剩下‘手掌’，變成了冰斗冰川，繼續(xù)消融可能就剩下‘掌根’，變成‘嬰兒冰川’懸冰川，懸貼在山坡。”王飛騰說。
2020年盛夏，全國(guó)首個(gè)應(yīng)用“地球工程學(xué)”措施減緩冰川消融的實(shí)驗(yàn)在達(dá)古冰川展開。地球工程，即是人類對(duì)地球氣候系統(tǒng)進(jìn)行的大規(guī)模人為干預(yù)行為，以應(yīng)對(duì)全球變暖或部分抵消全球變暖的影響，主要運(yùn)用碳移除和太陽輻射管理等技術(shù)。17號(hào)冰川實(shí)驗(yàn)就是運(yùn)用的后者，通過人工干預(yù)，減少到達(dá)地球的太陽輻射，從而讓冰川“退燒”。
首個(gè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地計(jì)劃500平方米，選在“手掌”中下部的消融區(qū)，就像是夏天給雪糕裹棉被一樣，科研人員將從高海拔向低海拔鋪設(shè)土工織布，這是一種滌綸等高分子聚合物制成的合成纖維。
“原理很簡(jiǎn)單，就是利用光熱阻隔物，通過隔熱和反光材料，增大冰的表面反照率，阻擋太陽輻射和冰的表面熱交換，從而減緩冰川消融。”王飛騰說。
到達(dá)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地并非易事。海拔4680米的冰原之上，肩扛土工織布、背著觀測(cè)儀器的隊(duì)伍向著17號(hào)冰川緩慢前進(jìn)。兩人一組抬著幾十斤重的材料，1公里的距離，要走兩個(gè)多小時(shí)。鞋子很容易陷進(jìn)松軟的雪地里，然后很快濕透。走累的時(shí)候，一同前往的當(dāng)?shù)卮迕駧ь^唱起黑水民歌《納里西莫》，用這首也曾在珠穆朗瑪峰唱響的民歌，互相加油打氣。
幾天后，17號(hào)冰川蓋上了一層500平方米的“被子”，還插上了一些桿子，根據(jù)桿子露出長(zhǎng)短，判斷冰川消融的高度。后續(xù)分析數(shù)據(jù)結(jié)果表明“被子”有效：非覆蓋區(qū)平均消融1.34m，覆蓋區(qū)平均消融0.88m，減緩冰川消融0.46m，平均減緩了34％的冰川消融。
一年后，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)又在17號(hào)冰川鋪設(shè)了第二片實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，并架設(shè)氣象自動(dòng)站，利用3D激光掃描雷達(dá)對(duì)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行了精準(zhǔn)測(cè)量，更好地收集數(shù)據(jù)，掌握冰川保護(hù)狀況。隨著時(shí)間推移，實(shí)驗(yàn)也暴露出局限性，土工織物表面會(huì)因自然灰塵沉積變黑，減少反照率，即使材料完好無損，也需要更換。
好在這場(chǎng)為冰川“蓋被子”的實(shí)驗(yàn)，逐漸吸引了廣泛關(guān)注。2022年，南京大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)帶來了新的“涼被”——一種具有輻射制冷性能的納米薄膜材料。
優(yōu)化迭代的保護(hù)“工具箱”
輻射制冷材料，是一種日常生活中很常見的材料，用在建筑屋頂、汽車貼膜等，發(fā)揮著降溫節(jié)能的功用。
南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院博士后研究員曹寧寧，沒有想到自己研究的這種材料還會(huì)用在冰川保護(hù)上。
不過針對(duì)冰川保護(hù)的輻射制冷材料，還會(huì)有一些特殊要求。“首先就是光譜特性，太陽光波段反射率和中紅外波段發(fā)射率要到達(dá)一定標(biāo)準(zhǔn)，以確保獲得高的制冷功率，更好地延緩冰層或者積雪的融化。”曹寧寧介紹，用在冰川保護(hù)上，材料還要環(huán)境友好，表面抗污性好，能生物降解、易鋪設(shè)回收。
這種輻射制冷材料主要通過兩種機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)冰川的全天候高效降溫：較高的太陽光反射率，材料就像鏡子一樣，可以將太陽光反射回大氣，阻擋熱量輸入；較高的中紅外發(fā)射率，材料通過大氣透明窗口（8微米至13微米），將熱量不斷自發(fā)輻射出去，達(dá)到降溫效果。
2022年8月，進(jìn)入達(dá)古17號(hào)冰川保護(hù)實(shí)驗(yàn)第三年，南京大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行小規(guī)模鋪設(shè)，將一塊塊特制的白色薄膜蓋在200平方米的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)。
實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)土工織布，50天冰層增厚50厘米；輻射制冷材料，50天冰層增厚140厘米。隨后，科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步優(yōu)化輻射制冷材料。“我們提高了材料機(jī)械性能和光譜性能，最新材料太陽光反射率達(dá)到94％，中紅外波段發(fā)射率達(dá)到92％，材料的韌性指標(biāo)也有所提升。”曹寧寧說。
今年，運(yùn)用輻射制冷材料的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地?cái)U(kuò)大至1200平方米左右，并且“蓋被子”的時(shí)間提前到5月，此時(shí)積雪還沒有融化。“之前鋪設(shè)材料在夏天，雪已經(jīng)化了，材料主要用于保護(hù)露出來的老冰。這次提前幾個(gè)月鋪設(shè)，就是看能否多保留積雪，讓老冰的消融減緩甚至實(shí)現(xiàn)正增長(zhǎng)。”曹寧寧說。
9月，研究團(tuán)隊(duì)前來查看實(shí)驗(yàn)效果，結(jié)果讓人驚喜。肉眼明顯就能看到，蓋“涼被”的冰面有一定厚度的隆起。相較于非覆蓋區(qū)，覆蓋區(qū)減緩冰川消融2.2米。“明年計(jì)劃進(jìn)一步擴(kuò)大鋪設(shè)面積，優(yōu)化鋪設(shè)位置，固定‘最會(huì)跑’的冰川。”曹寧寧說。
5年間，科研團(tuán)隊(duì)持續(xù)探索冰川保護(hù)最佳方案。今年9月，一臺(tái)槍式造雪機(jī)在達(dá)古冰川淚湖邊進(jìn)行設(shè)備測(cè)試實(shí)驗(yàn)，探索通過人工造雪，將部分融化的冰水轉(zhuǎn)換成雪，增加冰川物質(zhì)，減緩冰川消融。
冰川未來有了更多守護(hù)人
進(jìn)入給冰川“蓋被子”的第五年，張伏將自己的微信名改為“冰川蓋被子專業(yè)戶”。在達(dá)古冰川管理局工作快10年，一些美麗冰川的身影，只能在手機(jī)相冊(cè)中看見。
冰川很大，人類很小。從天空俯瞰，冰川的“被子”——一塊塊白色材料，就像廣袤冰川上小小的“創(chuàng)口貼”。不免讓人疑問，人工干預(yù)冰川退化有用嗎？500平方米的試驗(yàn)場(chǎng)，能否移植到幾十倍甚至上百倍大的冰川？
5年間，王飛騰來達(dá)古冰川快20次，對(duì)達(dá)古冰川變化了然于心，每次來都有變化。“不能阻止它消融，但希望能讓消融速度變得更慢一點(diǎn)。”
這是一種使命感，與持續(xù)變化的氣候做對(duì)抗，讓冰川的美麗留得更久一點(diǎn)。雖然看起來無異于西西弗斯推巨石上山，但在大家心中，這是一項(xiàng)困難但正確的工作。為冰川“蓋被子”這5年，科研團(tuán)隊(duì)不止一次遇到素不相識(shí)的當(dāng)?shù)卮迕癖磉_(dá)感謝，冰川直接關(guān)系到當(dāng)?shù)厝说纳睢?/p>
回望達(dá)古冰川保護(hù)實(shí)驗(yàn)開展的5年，最讓王飛騰感慨的是，冰川保護(hù)隊(duì)伍逐漸壯大，不僅有中科院的科研團(tuán)隊(duì)和達(dá)古冰川管理局的保護(hù)團(tuán)隊(duì)，各行各業(yè)的人都開始關(guān)注和參與冰川保護(hù)。
“冰川保護(hù)是一個(gè)大課題，達(dá)古冰川的保護(hù)實(shí)驗(yàn)就像點(diǎn)點(diǎn)星火，喚起大家的環(huán)保意識(shí)，呼吁更多人保持低碳生活，這或許比實(shí)驗(yàn)本身的意義還要重要，冰川的未來有了更多守護(hù)人。”王飛騰說。
達(dá)古冰川管理局相關(guān)負(fù)責(zé)人也有類似感受。這幾年，達(dá)古冰川先后推出“看冰山”科學(xué)探索營(yíng)，“讓冰山退燒”等冰川特色研學(xué)旅游產(chǎn)品，越來越多的游客來到達(dá)古冰川開展研學(xué)旅游活動(dòng)，置身冰川之中，真切體會(huì)到氣候變化帶來的影響。
更多的意義在未來。5年間，黑水縣冰川保護(hù)人才港、達(dá)古冰川專家工作站建立，來自各地的專家聚集在這里，持續(xù)開展人工增雪對(duì)減緩冰川消融的效應(yīng)、添加遮蓋物對(duì)減緩冰川消融的效應(yīng)研究、高海拔地區(qū)人工增雪的最佳冰川氣候?qū)W時(shí)間等多項(xiàng)研究。通過對(duì)達(dá)古冰川動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行系統(tǒng)、全方位的觀測(cè)、深入分析，形成完整并系統(tǒng)的觀測(cè)、應(yīng)對(duì)與保護(hù)方案，也將為冰川保護(hù)帶來更多思路。
京公網(wǎng)安備 11010102003982號(hào)