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用“芯”记录青藏高原的“天然档案”丨开学第一课

发布日期:2022-09-02 来源: 字体:[ ]
  如果不看天气预报,你还记得一周前的今天是什么天气吗?40年,甚至100年前,夏天下雨多不多?冬天下雪多不多?
  为了破解人与自然、生命与环境气候的密码,有一群科学家一直行走在青藏高原上,默默担当着时光侦探,寻找大自然留下的气候环境档案。 
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  9月1日,第二次青藏高原综合科学考察研究队队长姚檀栋院士带领科考队员登上央视《开学第一课》的讲台,讲述青藏科考的故事,探究树芯、冰芯、岩芯中的气候档案,为全国中小学生上了一堂生动有趣的“科学第一课”。
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最年轻的档案——树芯
  树木是有生命的,它们从一颗很小的幼苗长成参天大树,需要几十年甚至上百年,树芯记录了它的成长过程。
  科研人员在距离地面1.3米的高度钻一个孔,钻取树木年轮的截面,也就是树芯。这种方法给树木留下的伤口只有钻孔大小,树木也会很快通过分泌树脂把伤口堵上,不会对树木造成伤害。
  通过树芯上的年轮宽度变化序列,科研人员可以获取树木的年龄和气候变化情况。如果树木生长普遍对温度敏感,年轮的宽窄变化就可以记录历史上的温度变化。宽的年轮代表它这一年长得很好,水热条件充足。窄的代表这一年气候较为寒冷。将树木年轮与样地调查相结合,可以反映过去森林高海拔边界的变化,是扩张了还是收缩了。比如我们发现了青藏高原过去100年森林边界最高上升了80米。这条边界向上推,代表树木的数量向上增长了,青藏高原的生态环境是向好的,森林面积是增加的。 
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无字天书——冰芯
  2022年5月,第二次青藏科考队在珠峰东绒布冰川海拔6500米钻取了140米的透底冰芯,大概可以记录过去两千年气候环境的变化。用肉眼观察冰芯,有的看上去特别干净,有的看起来有点脏。他们分别代表着过去怎样的气候环境?
  距今十万年前,地球正经历着寒冷的末次冰期,那时候气候又寒冷又干旱,大量沙尘沉降在冰川上,形成了看起来有些脏的冰芯。而在气候温暖湿润时,沙尘暴少,冰芯则变得很干净。
  仔细观察,冰芯中还有很多像针眼一样密集的小气泡,他们记录了当时的大气成分信息。雪降落在冰川上,慢慢压实成冰,也把当时的空气封闭在里面。科研人员将冰芯处理成小块儿放入不锈钢容器中,抽真空后升温融化,冰芯中的气泡就会被释放在不锈钢容器中。通过分析这些气泡,可以测量出当时青藏高原空气中存在的二氧化碳浓度是怎样的。利用冰芯融水氢氧同位素分析,我们还可以提取冰芯记录的温度变化指标。 
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天然地质书——岩芯
  地层岩芯也叫天然地质史书。历史书讲述人类发展历史,而地层岩芯可以告诉大家地球的演化历史。
  分析岩芯可以直观地观察颜色变化、颗粒大小、结构、物质组成等。比如,一根来自青藏高原的岩芯,它的下部偏红褐色,揭示地层沉积时是较浅水的干旱炎热氧化环境,而上部青灰色则表示是较深水的湿润环境。
  为什么同一个地方,忽然从一个干旱炎热的浅水环境变成湿润的深水环境呢?
  环境的转变还要从青藏高原没有形成之前说起。那时候,中国总体气候干燥炎热,地理环境基本与现在的撒哈拉沙漠类似。随着青藏高原逐渐隆起,印度季风慢慢形成并逐渐加强,印度洋的水汽在季风的带动下逐渐北上的。当高原隆起到一定程度,北上的水汽被挡住,大部分不能往北继续走,只能变换方向,向东绕行,再继续向北。从我国西南地区,逐渐北上。这个过程带来了大量的雨水,原来被沙漠覆盖的地方变成了现在的烟雨江南、鱼米之乡。因此岩芯的颜色也就从褐红色变成了青灰色。
  科研人员把岩芯带回实验室进行详细的科学研究,通过精密仪器设备进一步提取其记录的气候环境信息,了解岩芯地层形成时的古气候环境,就可以揭示地质历史上沧海桑田等的古气候环境演变过程。
 
  结语:
  青藏高原是一片圣土,它孕育了五千年中华文明,构筑了我国西南部的天然屏障,也滋养了土地肥沃、物产丰富的鱼米之乡。我们对它的探索永无止境,对它的保护也将一如既往。

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