四川日報 2022年08月04日
每一個采樣點需要挖至20厘米深。
中科院成都山地所研究員王文志在采集冷杉的年輪樣本。
中科院成都山地所研究員王濤帶領博士生在雅家埂垂直地帶性觀測樣地采樣。
◎四川日報記者 徐莉莎
盛夏時節，熱浪滾滾。正值科考旺季，科技工作者紛紛出動。在中國科學院貢嘎山高山生態系統觀測試驗站，研究人員已連續工作了一周多。
貢嘎山是橫斷山脈的最高峰，有“蜀山之王”的稱譽，其峽谷高差世所罕見，從東坡大渡河谷底至主峰峰頂，水平距離不過29公里，相對高差達6500米，這也造就了類型多樣的生態系統景觀：亞熱帶常綠闊葉林、針闊混交林、針葉林、高山灌叢、高山草甸、高山流石灘稀疏植被帶、高山冰雪帶梯次分布……使這里成為研究山地動植物、土壤、水文、氣候、冰川的“天然實驗室”。
7月10日至14日，川觀科考隊來到這個建站已35年的國家級野外觀測站，跟隨不同研究方向的科研工作者進密林、走野路、探冰川，以求從不同視角捕獲全球變暖的足跡。
“本來可以避暑，今年也變得熱起來了。”在海拔1600米的磨西基地，觀測站代理站長常瑞英說，氣候變化不僅影響陸地植被的適應策略，也深刻影響生態系統的結構和功能，“這里是橫斷山區最為敏感的氣候變化‘指示器’。”
密林中的天然實驗室
從磨西基地沿著景區公路向上攀行。一路上，民居漸漸后退，幽深的河谷、連綿的群峰、神秘的原始森林、奇特的冰川瀑布次第闖入視野。
越野車車窗外，高聳的峨眉冷杉林向道路兩側逼近，樹干上苔蘚密布，枝干上包裹著、垂掛著松蘿。“這是好空氣的標志。”常瑞英說。當越野車行駛到海拔3000米，科考隊伍下車了。
沿著一條小徑，走進深邃的山林，眼前出現一個天然實驗室：地表網線縱橫，白色的管道把樣地圍成10米見方的樣方，里面的每棵樹都被做了標記，“腰”間還捆扎著記錄生長情況的儀器，時刻記錄著它的生長。
常瑞英說，每年4月到5月雨水充足時，樹的直徑長得最快；6月到10月則比較均勻；11月以后，天氣轉冷，準備過冬的樹去掉了身體里多余的水分，直徑反而會變小。
環視周遭，這片0.6公頃的樣地里有不少水文觀測設備，不管是穿透雨、樹干莖流，還是地表徑流、壤中流，都是監測對象。樹干上掛著的翻斗式計量儀，每裝滿一次水，就記錄一次，然后自動翻蓋倒掉后重新收集，以此往復不停。密林深處有一小木屋，里面的電腦屏幕不斷閃動，這是正在測量土壤—大氣碳氮交換量的裝置。
“這是一個演替中期的森林觀測場。”常瑞英指著凹凸不平的地表，上世紀30年代，這里發生過大規模泥石流，形成大塊巖石裸露、不平整的地形。這些林相整齊的林子，就是在泥石流跡地上形成的，據測算林齡有80多年。
正是在這里，科學家搭建起了一個涵蓋水文、土壤、氣候和生物的全要素觀測系統。
山間氣候多變，不一會兒林間下起了大雨。“在你們來之前，這里已經連續一周大晴天，這在雨季是少見的。”常瑞英說，經過30多年的連續觀測，他們發現高山地帶增溫很快，同期降水在減少，他們稱這為“暖干化”趨勢。
“盡管現在山間大霧彌漫，但從遙感數據看，霧氣是在逐年減少的。”常瑞英感慨，這也會帶來系列影響，比如樹上的苔蘚，它的水分來源就是降水和霧氣。霧氣減少，對其生長也會有影響。
“全球變暖帶來的是多層次、綜合性影響。在這個影響下，生態系統能不能維持健康、穩定，還需要我們開展長期觀測研究，這也是設觀測站的目的之一。”
追林線的“年輪博導”和“泥巴化學家”
探尋氣候變化的蹤跡，科研工作者們往往會進到森林的更深處。
林線，是山地垂直植被帶譜中，森林分布的上限。林線上下，色塊分明，超過這條界限，針葉林就被適應高寒環境的高山灌叢和高山草甸所替代，墨綠色無縫連接著一片翠綠，再往遠處，藍天下貢嘎群山的冰雪之巔成了這道風景線的背景。
溫度、降水，都是影響林線遷移的因素。7月11日，王文志和王濤的團隊，就要趕往這里。探尋氣候變化下，貢嘎山林線附近植被、土壤的變化。他們是2020年中科院引進的人才，這兩位“85后”研究員要在林線附近采集各自的樣品。
從磨西鎮出發，沿著瀘定通往康定的434省道蜿蜒而上。車行一小時后，海拔上升到3400米。這里是雅家埂的著名景區雅家情海。研究人員顧不上打卡景點，開始往海拔3700米以上的林線進發。
垂直距離只有300米，但密林中的行進并不容易。在向導帶領下，王文志和其學生抵達了林線處，腳踩松軟的苔蘚，他們展開作業。
在美國兩個國家實驗室做過博士后，2020年回到中科院成都山地所的王文志，被人稱為“年輪博導”，10余年來，其研究一直和年輪有關。年輪，是時光留下的痕跡。對他來說，年輪就是一個研究森林如何響應氣候變化的窗口。
王文志找到一棵個頭不高的冷杉，拿出一根管狀的藍色生長錐——這是樹輪取樣的常用工具。在不破壞樹木生長的情況下，通過鉆取樹木樹芯，可分析確定這棵樹的年齡、生長速率。
取出取樣鉆頭，把鉆頭插入后擰緊螺絲，就成了一個T字形的生長錐。王文志選準樹木底部的點位，將生長錐的鉆頭朝著樹干中心水平旋入，再插入抽芯器，將中空椎體內的樹芯取出——散發著新鮮木質香味的樹芯，形似一根細香煙。由于高海拔地區樹木生長緩慢，年輪寬度窄，一圈圈緊緊貼著。“初步判斷，這棵樹應該有100多歲了。”
在這里，王文志和學生至少要采集上百棵冷杉的樹輪樣本，以便帶回成都經處理后開展大樣本量的研究。通過研究，他們初步發現，隨著氣候變暖的加劇，高海拔地區的樹木年輪越來越寬，生長越來越快，低海拔年輪越來越窄，生長越來越慢。而王文志的目標，是探明這一現象背后的原理，結合模型預測未來氣候變化下山地森林帶譜如何變化，向人們預警氣候變化下我們的高山生態系統會走向何方。“目前才剛邁出第一步。”
王濤此行是采集土壤樣本。王濤被所里人調侃為“泥巴化學家”，從碩士階段，他就“栽進土里”。
西南地區是全國的第二大林區，今后可能是國家最大的陸地生態碳匯。而氣候變化下，土壤固碳能力有沒有變化，背后的機制是什么？這是王濤最近的課題。
常瑞英的研究為他打下了基礎。驅車來到貢嘎山北坡雅家埂海拔4000米處，爬過一個漫山亂石和野花的山埂，開闊平坦處有一方鐵絲圍起來的樣地——這里有常瑞英團隊布下的OTC增溫設施。這個六邊形的無蓋玻璃罩子，學名叫“開頂式同化箱”。它將地面釋放的長波輻射部分反射回植物和表層土壤，實現對箱內小生態系統的增溫。這樣的裝置，適用于無電力供應的苔原和草地。
開頂式同化箱內外的溫差在0.9攝氏度到1.5攝氏度之間，這是二三十年間氣候變化的溫差。通過比較內外土壤碳含量，能夠推斷增溫對土壤碳的影響。
在一個個箱體內外，王濤和博士生劉冬，固定出10厘米見方的樣方，向下整齊挖出20厘米的深度，將范圍內的植被、土壤一網打盡。標記、裝袋，帶回實驗室處理，測量出土壤中的碳含量。
前期的研究表明，海拔越高，增溫速率越明顯。王濤站起身，山對面的雪山下，海拔4500米的地方，觀測站還布設了同樣的增溫設施。“我們就是要搞清楚，這種增溫會對土壤碳庫產生什么影響，影響的機制是什么。”
冰川每年退縮超過五十米
河谷寬窄交替、坡降大，大渡河支流——冰川河的氣勢絕對算得上恢弘壯觀。這條源自海螺溝1、2、3號冰川的冰河，每秒流量15立方米，夏季最高流量能達到每秒50立方米。
沿著一路咆哮的冰川河溯流而上，河兩側是冰川側磧崩塌滾落的碎石。一邊是沁人的冰河，一邊是艷陽下曬得發燙的滾石，在經歷了半小時心驚膽戰的翻行后，記者隨觀測站副站長冉飛來到了海螺溝1號冰川的末端。
眼前，冰川正在融化，途經的冰洞口，還有正在滴落的融水，冰崖頂部不時有碎石滑落……這里的冰川并不是想象中的冰藍潔白。科學家把冰川消融區形象地稱為“冰舌”。海螺溝的獨特之處，在于冰舌深入到了森林線以下，形成了冰川與森林交互的獨特景觀。冰舌表面基本被侵蝕搬運攜帶的冰磧物所覆蓋，外觀呈現灰色。
冰川，對許多人來說既熟悉又陌生，地球上的水資源、生態環境、氣候變化都與冰川息息相關。
貢嘎山的冰川屬于典型的海洋性冰川。多年來專注于冰川觀測研究的觀測站研究員劉巧說，海洋型冰川對氣候變化更敏感，通過與上世紀30年代的照片對比，現在的海螺溝冰川已強烈退縮與減薄。
乘坐景區纜車，我們來到海拔3600米的平臺上，在這里可以更清晰地看到冰川的全貌。遠處，貢嘎主峰的雪頂連接著粒雪盆。氣勢磅礴的冰川順著山谷一瀉而下，在陡壁上形成了著名的大冰瀑布，這里的垂直落差有1080米之巨，比黃果樹瀑布還大。
劉巧告訴記者，由于冰體減薄和冰川物質加速虧損，著名的大冰瀑布近年來也漸漸與其下部的冰舌分離。
今年4月30日，一段海螺溝景區的監控視頻傳遍社交媒體。海螺溝大冰瀑布發生大規模冰崩，冰川如瀑傾瀉而下，雪霧磅礴，整個冰崩過程持續時間3分多鐘。
冉飛說，2021年2月，印度查莫利北部里希恒河發生大規模的泥石流造成兩百多人死亡。究其原因，是里希恒河上游朗提峰附近的一塊厚達20米、寬度約為550米的三角形冰川體連帶底部約180米厚度的基巖崩裂，崩滑沿途裹挾大量積雪、巖石和碎屑物質以及冰雪融水，形成冰巖崩—泥石流—洪水災害，墜下高度超過1600米，直達谷底。
“這也是為什么我們要監測冰川的變化，以便及時發出防災減災的預警。”冉飛說，建設氣象、水文監測站、布設花桿、自動相機、結合無人機航拍和衛星遙感監測……觀測站已對海螺溝冰川進行了長達30年的監測。
9點半，云霧上山。貢嘎主峰和大冰瀑布漸漸被遮擋。“趁著能看，多看幾眼。”冉飛這話不僅說被遮擋的雪山，更說的是氣候變化下的冰川。
根據劉巧的多年觀測，海螺溝冰川呈加速退縮趨勢。自小冰期以來，冰川后退距離超過2公里，1966年—2009年間觀測到冰川平均每年后退約25—30米，而近期2016年—2020年間退縮速率超過了50米/年，冰舌厚度減薄速率高達2—3米/年，其加速退化趨勢較我國典型的大陸性冰川更快。
同冰川長度和面積的減少比例相比，冰川消融區的厚度減薄更為明顯。最近兩年的無人機高分辨率航測發現，僅2018年—2021年三年間，海螺溝冰川的冰舌段平均累計減薄高達14米，而末端減薄了近60米，劉巧說：“冰川減薄是海洋性冰川響應氣候變暖而快速消退的重要過程。”
（圖片均由四川日報全媒體記者 李強 攝）
