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登顶珠峰!探索第三极黑碳气溶胶如何影响全球气候环境
发布时间:2020-05-29 浏览量: 扫码访问

2020年5月27日11点整,八名中国珠峰高程测量登山队队员成功登顶“世界之巅”--珠穆朗玛峰!时隔15年将以中国力量重新定义世界海拔最高点。
今年是人类首次从北坡成功登顶珠峰60周年,也是中国首次精确测定并公布珠峰高程45周年,值此之际,我们向登山勇士们表示热烈祝贺并致以崇高的敬意!
赛克玛人将学习中国攀登者征服珠峰的精神,勇攀大气监测高峰,用专业技术和赤诚服务的态度助力蓝天保卫战,以不言放弃和矢志不渝的姿态挑战极限,探索未知!

登顶成功!引自[人民日报新媒体]

作为世界海拔最高的珠穆朗玛峰,位于被誉为“世界屋脊”和“第三极”的青藏高原南巅边缘,青藏高原具有平均海拔4000米以上的高度,250万平方公里的辽阔面积,拥有世界上最多、最壮丽的雪山和冰川;它是地球上一个独特的地理单元,也是黄河、长江、澜沧江、雅鲁藏布-布拉马普特拉河、恒河和印度河等大河的发源地;它居于大气对流层最活跃处,以自身强大的热力和地形动力作用,深刻影响着东亚大陆、南亚次大陆、中亚与西伯利亚广大范围内的气候和环境。
由于毗邻南亚和东亚两个全球最大的碳质气溶胶排放区,其中是南亚大气棕色云的北侧,以青藏高原为主体的第三极被认为是世界上最容易受碳质气溶胶影响的区域之一,这里的冰川消融和气候变化对世界有着重要的影响,所以对青藏高原气候和冰川的监测研究一直是中国科学家的研究重点,也吸引着全球的关注。近年来,青藏高原的黑碳气溶胶影响已成为新的研究热点。
科考队行进路上,仁龙巴冰川末端表层雪较脏,消融强烈,引自文章《翻越世界屋脊——黑碳气溶胶对气候的影响(康世昌,张玉兰)》

黑碳气溶胶是大气气溶胶的重要组成部分,主要由化石原料(煤、石油)和生物质燃料(秸秆焚烧、森林火灾)等富含碳的物质不完全燃烧产生。
黑碳气溶胶对气候的影响体现在多方面:首先,黑碳气溶胶具有吸光性,可强烈吸收太阳短波辐射,同时释放红外辐射,加热周边大气,因而具有显著的温室效应作用;其次,黑碳对太阳辐射的吸收也可进一步降低云的相对湿度、加速云滴蒸发、降低云的反照率,从而影响气候变化;第三,黑碳气溶胶经由大气进行长距离传输,并通过降雨、降雪等方式沉降至地表,沉降到冰冻圈表面的黑碳可显著降低冰雪反照率,从而导致雪冰加速消融,进而影响气候。
黑碳在气候系统中的循环作用

除了丈量珠峰新高度外,考察珠峰地区生态环境变化也是人类科学认识珠峰的任务之一,自1959年以来,我国先后对珠峰地区进行了六次较为系统的考察研究。其中的第六次是在2018-2019年,第二次青藏科考队组织了珠峰地区综合科学考察。由于南支西风和季风是将南亚黑碳气溶胶传入青藏高原的重要途径,队伍在珠峰地区开展了大气黑碳含量垂直分布观测。除此之外,此次科考同时在不同海拔架设温度计,气象站,黑碳仪,水汽稳定同位素分析仪,进行大气环境海拔梯度观测,并利用探地雷达对珠峰冰川进行测厚。
本次考察行动中值得关注的是,科考队首次使用系留气艇观测水汽稳定同位素和黑碳浓度,研究珠峰地区水汽稳定同位素和黑碳含量的垂直变化,从而揭示西风-季风影响下,水汽和南亚污染物如何传输到青藏高原。

科学家在珠峰地区使用系留气艇进行观测,引自《让我们一起看看珠峰新变化(公众号:第三极大本营)》

随降雪等过程沉降到冰川的黑碳为多种化学反应提供了合适的界面,但是因为化学性质稳定,黑碳本身并不参与反应,其含量等可以保持数千年稳定。基于这一特点,科学家依据雪冰中保存的黑碳,可以分析推测气候与环境变化的重要信息。过去数十年来,中国科学院西北生态环境资源研究院的康世昌副院长团队对青藏高原不同区域的冰川进行了考察,采集了表层雪冰以及冰芯样品,为认识该地区的黑碳气溶胶现状积累了重要资料。
中科院珠穆朗玛大气与环境综合观测研究站上布设的大气环境观测仪器,引自《让我们一起看看珠峰新变化(公众号:第三极大本营)》

进入工业时代以来,大量化石燃料的使用产生了大量黑碳气溶胶,它们进入大气后,最终通过降雨和降雪等过程进入雪冰中并保存下来。因此,冰芯中的黑碳含量变化很大程度上反映了人类活动强度的变化。通过对青藏高原大范围冰芯的提取和分析,可以进一步认识过去数百年来青藏高原雪冰中黑碳含量的时空变化特征。
OT21光学吸收黑碳仪的应用案例

采集的珠峰冰芯记录显示,珠峰地区大气中人类来源的重金属和持久性有机污染物等自工业革命以来呈增加趋势,过去60年更是显著增加,源自人类活动释放的黑碳在1970年以来显著增加近2倍!这与南亚地区增强的工农业活动密不可分。黑碳是不完全燃烧产生的吸光性物质,进入大气后会吸收太阳辐射加热大气,沉降到冰川表面,会降低反照率而吸收热量,是一种促进冰川消融的加速剂,导致珠峰地区冰川进一步加速消融。
研究人员正在观察刚钻取出的冰芯,引自《让我们一起看看珠峰新变化(公众号:第三极大本营)》

康院长曾发表文章表明,沉降到雪冰中的黑碳的气候效应目前也存在很大不确定性,亟需将大气圈与冰雪圈列入到大气辐射平衡计算中,从而更好地揭示黑碳在雪冰中的一系列气候与环境效应。准确模拟与预测黑碳气溶胶对冰川消融过程的影响,对提升冰川对气候变化的响应以及水资源效应的认知水平具有重要的现实和科学意义。
附着大量黑碳污染物的冰川表面正在消融,引自文章《翻越世界屋脊——黑碳气溶胶对气候的影响(康世昌,张玉兰)》

北京赛克玛环保仪器有限公司(以下简称,赛克玛)一直致力于环境空气碳气溶胶监测领域,系统提供专业的解决方案和先进的分析仪器,采用热光反射法、光学吸收法、热氧化-光吸收法和智能扫描电镜分析法等多种技术方法,科学组合气溶胶采集、实验室离线分析、现场分析等监测分析方式,实现碳气溶胶来源解析、走航观测、垂直监测、生物质(包括农作物)燃烧、冰雪表面及冰芯中碳气溶胶分析等各类研究应用,为广大相关科研工作者提供坚实的支持和便利的服务。


文章中内容节选自
  • 期刊《大自然》2016年第1期,《翻越世界屋脊——黑碳气溶胶对气候的影响(康世昌,张玉兰)》
  • 公众号“第三极大本营”原创文章,《让我们一起看看珠峰新变化(康世昌,姚檀栋等)》