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洪冰:新疆地区变湿有利于丝绸之路经济带发展

2014/11/12 9:09:42

  自工业革命至今的200多年间,中国新疆地区的气候一直处在总体上急速变湿的过程中。这对新疆地区生态和环境质量的改善将起到积极的作用,同时也将有利于“丝绸之路经济带”的发展。

  在全球气候变化背景下,极端天气气候事件呈现频发、多发、重发的特征。然而,针对当今普遍的认识“湿的区域变得愈湿,干的区域变得愈干”,中国科学院地球化学研究所研究员洪冰课题组与法国、日本研究人员组成的联合研究小组提出了不同的看法:“自工业革命至今的200多年间,中国新疆地区的气候一直处在总体上急速变湿的过程中。”

  新疆地区处于我国西北部,沙漠化是一直困扰着新疆地区的一大难题。

  作为全球气候系统的重要组成部分,亚洲季风系统扮演着重要的角色。而远离海洋的新疆地区,除受到季风系统的影响外,还同时受到西风带的影响。

  研究显示,距今约一万年的时间里,新疆地区夏季降水量在千年时间尺度上有多次增加的现象。而这种现象与东亚夏季风同时期内的强度增强有较好的对应关系。新疆地区降水量急剧、明显增多的现象出现在公元1800年前后,即工业革命开始近40年之后。新疆地区降水量的变化,除了受到东亚夏季风和印度洋夏季风的影响之外,同时还与高纬度的北大西洋地区所发生的数次浮冰碎屑事件以及发生在赤道太平洋地区的厄尔尼诺 -南方涛动事件存在着相关性。

  根据研究结果,新疆地区降水量的增多,特别是自工业革命以来降水量的明显增多,还与大气中二氧化碳浓度的急剧增加有密切关联。随着大范围工业革命的开始,二氧化碳浓度急速增加,北半球平均气温快速攀升,由泥炭纤维素稳定碳同位素指示的新疆夏季降水量也突然明显增加,其增加的趋势持续到现代。

  作为科学研究,完整详实的观测数据如何获得?对于过去气候变化研究的关键是寻找高分辨率、时间跨度足够长的气候代用记录指标。而泥炭沉积正是记录过去气候变化的极佳地质档案。

  此项研究所选择的对象是泥炭沉积中的植物残体。研究小组在乌鲁木齐市东南方约45公里的柴窝堡采得泥炭柱样,从中提取出泥炭植物纤维素,测定了泥炭纤维素样本的放射性碳年龄和稳定碳同位素的组成,从而提取出当时的气象要素信息。新疆地区降水量增多趋势的判断正是在此工作基础上得出的初步结论。

  新疆柴窝堡泥炭纤维素碳同位素记录还揭示,自过去8500年以来,新疆地区的夏季降水量就呈现一种在波动中缓慢增加的趋势。在这一增加趋势上,还叠加有几个千年尺度的、突发的夏季降水量增加事件。这些长时间尺度的夏季降水量增加现象,可能与同期赤道太平洋出现的厄尔尼诺状态有关。它们导致东亚夏季风强度增强并向北和向西扩展,从而给中国西北部的干旱地区输送去更多水汽。

  这个发现突破了过去认为在全球变暖条件下“湿的区域变得愈湿,干的区域变得愈干”的传统认识。此观点由英国雷丁大学环境系统科学中心的Lennart Bengtsson(伦纳特·朋森)教授在综合分析本世纪以来多项关于全球气候变化与大气水循环研究工作的基础上提出。值得注意的是,他所引用的这些研究工作绝大部分是基于多种气候模型的研究,即利用当前广泛使用的一些气候模型来推演当前以及今后气候的演变趋势。

  不可否认的是,利用气候模型来研究当前及预测未来的气候变化是一种重要的科学手段。但即便如此,也需要结合更为客观的气象实测数据加以佐证。而针对过去气候变化研究,则需要利用更多高分辨率、长时间尺度和敏感的气候代用指标来加以研究。针对新疆地区降水量的研究,正是利用了泥炭植物残体纤维素的同位素这个敏感的气候代用指标,对新疆地区过去近1万年以来的降水量情况进行恢复和重建。这项研究工作也与一些全球气候模型新的模拟结果相一致。

  从另一个层面来说,这项研究有着极为重大的现实意义。6月22日,在卡塔尔多哈举行的第38届世界遗产大会上,由中哈吉三国联合申报的丝绸之路成功申报世界文化遗产,成为首例跨国合作、成功申遗的项目。

  而新疆地区夏季降水量的长期增加有利于改善区域生态和环境质量。比如,在距今约5000年前至4000年前期间的夏季降水量突然增加,就曾经使得新疆地区生态和环境质量得到显著改善。这点可以从塔克拉玛干沙漠中著名的小河墓地的考古发现中得到佐证。

  毫无疑问,在当前全球变暖的背景下,丝绸之路区域正在迎来一个气候变湿的历史机遇,这不但有利于干旱地区土壤中基本营养元素生物地球化学循环的平衡,也 有利于干旱和沙漠化的缓解,对新疆地区生态和环境质量的改善将起到积极的作用,同时也有利于“丝绸之路经济带”的发展。(洪冰,中国科学院地球化学研究所研究员)

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