青藏高原地表变暗了？会有什么影响？
转自：中国环境报
不久前，第二次青藏科考队队长、中国科学院院士姚檀栋代表科考队介绍了第二次青藏科考“十大进展”。其中，特别提及亚洲水塔区在变暖、变湿、变绿的同时，也在变暗。变暗将引起地球系统发生重大变化，不但引发亚洲季风环流调整，增加我国极端气候事件发生的频率，也将驱动跨南北半球的水分循环交换，加大青藏高原热力效应对全球气候变化的调制作用。作为亚洲水塔，青藏高原是我国乃至亚洲重要的生态安全屏障和生物多样性热点地区，具有重要生态价值。在第二次青藏科考所获得的研究成果基础上，科学家们如何继续研究、预测青藏高原所发生的变化？面对青藏高原地表变暗对极地气候、生态系统和全球气候所带来的影响，未来将通过哪些科学方法减缓其变暗的趋势？围绕这些问题，中国环境报记者专访了北京大学城市与环境学院博士汤舒畅，他也是第二次青藏科考队生态系统与碳循环科考分队队长、中国科学院院士朴世龙团队成员。中国环境报：第二次青藏科考进展成果显示亚洲水塔正在变暗，科研人员如何通过科学研究来预测和评估青藏高原地表变暗对气候的影响？汤舒畅：在第二次青藏科考期间，我们基于多源观测数据对青藏高原地表反照率的变化情况进行了评估。这些观测包括了野外站点的观测记录，以及基于各类卫星遥感的观测结果。这些多源观测数据表明，青藏高原的地表反照率近年来确实在逐渐降低，而且气候系统耦合模式相互比较计划（CMIP）第五阶段和第六阶段的平均结果也显示，青藏高原地表反照率的下降趋势在未来大概率将一直持续。这意味着青藏高原地表反射辐射比例降低，更多辐射将被地表吸收，如果从太空俯看，就是地表变暗了。目前，我们主要采用观测与模型结合的方式来评估青藏高原地表变暗对气候系统的影响。首先，借助地球系统模型，即构建一个虚拟的“数字地球”，通过复杂的计算机代码集，模拟地球系统中包括大气圈、水圈、冰冻圈、生物圈等各圈层内的活动，以及各圈层间复杂的相互作用。然后，将卫星遥感观测数据以及预估未来的青藏高原地表反照率数据，输入地球系统模式中，形成两个对比实验。这两个实验结果的差值，就可视为青藏高原地表反照率下降的程度，也能反映“青藏高原地表变暗”所带来的影响。在第二次青藏科考队分队队长朴世龙院士、队员兼中国科学院青藏高原研究所研究员汪涛、中国科学院大气物理研究所研究员李熙晨的共同指导下，我们借助观测与模型结合的方式，发现青藏高原地表变暗的影响不仅局限于高原及其周边区域，而且还会辐射至更遥远的极地，乃至对全球气候系统产生影响。中国环境报：青藏高原地表变暗对极地气候变化和全球气候有哪些影响？汤舒畅：对北极气候而言，青藏高原未来地表变暗将会导致北极靠近格陵兰岛的极地北大西洋及其周边地区变暖，而旁边的欧亚大陆高纬度地区变冷。这种偶极格局将在各季节存在，且冬季最强。在冬季，高原地表变暗将导致极地北大西洋气温显著上升约0.55摄氏度，占这一地区21世纪末近地表气温上升量的9.4%；而欧亚大陆高纬度地区气温则显著降低约1.61摄氏度，其数值相当于这一地区地表气温未来变化量的19.9%。这一结果表明，青藏高原对极地地区产生的远程气候效应不容忽视。在这一组实验的基础上，我们又开展了新一轮实验，来评估北极海温、海冰变化所带来的影响。研究结果表明，北极未来的海温上升与海冰消融会借助大气过程加热青藏高原。这两组实验揭示出，青藏高原地表变暗与北极气候变化之间存在着复杂的相互作用，即青藏高原地表变暗加热北极；北极海温、海冰变化后又会反过来加热青藏高原，造成高原植被变绿，冰川积雪退缩，这将导致高原地表进一步变暗。这也是第二次青藏科考的重要进展之一。除北极气候系统外，研究还发现青藏高原地表变暗对全球气候系统有着重要影响。譬如，青藏高原未来地表变暗会导致区域增温，且区域降水呈现“东增西减”的偶极变化格局，从而造成区域冰川尤其是高原西部冰川在未来大幅度退化。此外，青藏高原未来地表变暗会通过调节南亚高压、西太平洋副热带高压等影响亚洲夏季季风，造成南亚夏季季风降水增强，而东亚夏季“南涝北旱”现象加剧。当然，全球气候系统也不仅包含上述区域，我们也正在进行后续的研究与分析，评估青藏高原地表变暗对其他区域的气候效应，并希望借此更为深入地理解青藏高原对全球气候系统的重要影响。中国环境报：青藏高原地表变暗对当地生态系统有哪些具体影响？我们该如何保护脆弱的生态系统？汤舒畅：青藏高原地表变暗的影响绝不仅限于气候领域，也会对当地的生态系统产生影响。但需要强调的是，高原地表变暗本身就源于当地植被生长增强与变绿，所以，这里所说的高原地表变暗对生态系统的影响指的是在高原植被向好造成地表变暗的背景下，对生态系统反向影响程度，即高原地表变暗对生态系统的反馈。第二次青藏科考研究结果表明，未来青藏高原地表变暗情景下，当地叶面积指数略有上升，总初级生产力(在单位时间和单位面积上，绿色植物通过光合作用所固定的有机碳总量)也有所增加，最终会导致高原陆地碳储量增加约0.81PgC，占当前高原陆地碳储量的1.5%。总体而言，青藏高原地表变暗将有利于当地生态系统。不过，从空间上看，由于降水减少及增温效应加剧了土壤水分匮缺，将不利于藏西南干旱区的植被生长。面对这一挑战，需要提前准备好应对措施来保护当地脆弱的生态系统。例如，可以进一步建立健全青藏高原生态保护相关的法律与规定，在不影响当地牧民生活的前提下，合理控制当地牲畜数量，达到草畜平衡；也可以在高原上构建监测网络以预警高原将面临的极端气候事件与自然灾害；新建一批水利设施，通过调控径流等方式，为高原受干旱影响的生态系统补充足够的水分。中国环境报：如何通过科学方法减缓青藏高原地表变暗的趋势？汤舒畅：想缓解青藏高原地表变暗的趋势，首先需要了解青藏高原为什么变暗。研究结果表明，冰川积雪的减少、植被生长的增强、土壤湿度的变化、快速的城市化、气溶胶浓度的变化等，都会影响青藏高原的反照率。在这些影响因子中，有一些是有利的，如高原植被向好。还有一些是可以通过科学方法缓解的，如黑碳气溶胶是化石燃料及生物质燃料不完全燃烧的产物，具有强烈的吸光性，也是高原地表变暗的重要影响因子。而青藏高原的碳气溶胶以外源输入为主。因此，可以与周边国家一起合作，共同减少黑碳排放，控制黑碳浓度，以保护“亚洲水塔”的稳定，缓解变暗趋势。此外，通过减少温室气体排放，持续推动“双碳”战略，并与国际上其他国家一道，遏制当前全球变暖的趋势，减少高原上具有高反射率的冰川积雪的消融，也能缓解青藏高原地表变暗的趋势。中国环境报：近年来，极端气候事件频发，与全球气候变暖和青藏高原地表变暗都有着千丝万缕的联系，我们应如何科学认知这一现象，并采取有效缓解措施？汤舒畅：目前已有许多研究表明，当前全球热浪、洪水等极端气候事件频率和强度的增强，与全球气候变暖尤其是与南极、北极、青藏高原的“变暖放大效应”有一定程度的关联。而青藏高原地表过程变化也与周边地区乃至欧亚大陆的极端气候事件频率和强度有着千丝万缕的联系。我们正在进行相应的研究，希望能尽快弄清楚两者间的联系，为理解极端气候事件发生机制，以及青藏高原对地球系统的重要作用提供新视角。至于缓解措施，可以将其分为两个部分，其一是遏制极端气候事件发生频率与强度增长趋势，另一部分是增强人类对极端气候事件的适应能力。具体而言，首先，要减少温室气体排放，早日实现“双碳”目标，并借助国际谈判等措施，与其他国家一道，遏制甚至逆转当前全球变暖的趋势，从而在源头上降低极端气候事件的发生频率与强度。其次，要提高全社会对极端天气频发态势及其严重危害的认知，进一步完善和优化当前的应急管理体系。如早日建立完善的气候变化监测与风险评估体系，借助雷达、卫星遥感等先进的监测仪器，实行动态、实时监测。此外，还要健全极端气候事件的公众宣传及早期预警机制，在极端气候事件发生时，借助电视广播、互联网、短信等媒介将预警进行全方位传播，提高公众对极端气候事件的应对能力，减少因此带来的生命财产损失。
来源：中国环境报
编辑：宋芳