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冰冻圈科学国家重点实验室:让“冷”学科拥有高热度

现代实验室装备网

2018-04-12 10:22  点击数:737

【导读】 中国科学家首先提出“冰冻圈科学”概念,将自然科学和可持续发展联系到一起。如今,冰冻圈科学成为全球可持续发展关注的热点之一。冰冻圈科学国家重点实验室是国际上第一个以冰冻圈科学命名的实验室,在该领域享有盛誉。
 

中国科学家首先提出“冰冻圈科学”概念,将自然科学和可持续发展联系到一起。如今,冰冻圈科学成为全球可持续发展关注的热点之一。冰冻圈科学国家重点实验室是国际上第一个以冰冻圈科学命名的实验室,在该领域享有盛誉。

 


▲冰冻圈科学国家重点实验室科研人员在新疆阿勒泰木斯岛冰川科考

 


▲冰冻圈科学国家重点实验室科研人员在野外采样

 

冰冻圈科学从名字上看,貌似是个偏门学科。但事实上,它可一点都不“冷”。近年来,在全球变暖背景下,冰冻圈科学相关研究受到前所未有的重视,成为气候系统研究中最活跃的领域之一,也是当前全球变化和可持续发展最关注的热点之一。

 

我国是地球上中低纬度地区冰冻圈最发育的国家,广泛分布的冰川、冻土和积雪不仅有重要的气候效应,还是维系干旱区绿洲经济发展和寒区生态系统稳定的重要保障。近日,经济日报记者来到位于甘肃兰州市的中科院西北生态环境资源研究院,走进冰冻圈科学国家重点实验室,探秘冰冻圈科学的研究与应用。

 

建设完整的学科体系

 

实验室完善了中国冰冻圈监测网络建设,在国际上率先提出了完整的冰冻圈科学研究体系

 

冰冻圈科学国家重点实验室是国际上第一个以“冰冻圈科学”命名的实验室,在国际上率先提出了完整的冰冻圈科学研究体系。

 

究竟什么是冰冻圈?“顾名思义,冰冻圈就是指地球表层水以固态形式存在的圈层,包括冰川、冻土、积雪、海冰、河冰、湖冰等等。”冰冻圈科学国家重点实验室主任康世昌告诉记者,作为一门新兴学科,冰冻圈科学研究其各组成部分的形成机理、演化规律、与其他圈层之间的相互作用,以及对经济社会的影响,“很多人没听说过冰冻圈,但都知道大气圈、水圈、岩石圈和生物圈,冰冻圈与这些圈层共同组成了气候系统五大圈层”。

 

冰冻圈科学国家重点实验室前身为始建于1991年的中科院冰川冻土研究所的冰芯实验室,其开创者是曾参加国际徒步横穿南极大陆科学考察的中科院院士秦大河,2007年成为国家重点实验室。发展至今,实验室研究方向也由最初的冰芯记录扩大到冰冻圈过程研究、冰冻圈环境记录研究、冰冻圈与气候模拟、冰冻圈与水资源、冰冻圈与寒区生态以及冰冻圈变化的影响、适应与对策综合评估等。

 

记者了解到,我国冰冻圈研究经历了从分支学科(冰川、冻土、积雪等)独立发展历程到侧重于冰冻圈记录研究,再到冰冻圈科学研究真正向体系化方向迈进,如今已形成一个完整的学科体系。本世纪初,中国科学家首先提出“冰冻圈科学”概念,将自然科学和可持续发展联系到一起。

 

冰冻圈科学国家重点实验室是国内该领域研究的领头羊,并在国际上享有盛誉。该实验室在冰冻圈与气候系统圈层相互作用的交叉领域构成冰冻圈科学新的发展方向,即冰冻圈变化的气候效应、水资源效应、生态效应、环境效应以及经济社会适应机理。

 

“实验室提出冰冻圈科学树,是对国际上冰冻圈科学研究的进一步提升,具有清晰而完善的学科内涵与外延。”冰冻圈科学国家重点实验室副主任王飞腾表示,依靠专业的科研队伍,实验室完善了中国冰冻圈监测网络建设,使我国西部冰冻圈观测向多圈层相互作用的方向发展,体现了气候系统的现代科学理念。

 

着眼前沿的全球视野

实验室科研人员通过研究冰冻圈灾害发生与防治的规律,为政府相关部门提供预警和对策

 

前不久,国务院新闻办公室发表《中国的北极政策》白皮书,细心的王飞腾将其中涉及冰冻圈科学研究的内容一一勾画了出来,“这里面既有我们科研成果的体现,也是我们未来科研的重点方向”。

 

冰冻圈科学国家重点实验室虽然设在甘肃兰州市内的中科院西北生态环境资源研究院,但实验室的科研视野一直是全球范围内的。实验室老中青三代科研工作者多次前往南极、北极进行科考,是我国极地冰川学最早的开拓机构,也是将南北极冰冻圈考察研究作为其核心科研任务的唯一国家重点实验室。

 

记者了解到,由实验室主导的中国西部冰冻圈观测网络是全球冰冻圈观测要素最为全面、区域覆盖度大、代表性突出的区域观测体系,被全球冰冻圈观测(GCW)计划列为区域标准,作为参照站和超级站建设的示范。

 

随着全球气候变暖,冰川加剧消融和退缩,由此造成的冰川跃动、冰湖溃决等灾害日益增多。对此,实验室科研人员通过研究冰冻圈灾害发生与防治的规律,为政府相关部门提供预警和对策。

 

位于吉尔吉斯斯坦境内的麦兹巴赫湖曾多次发生溃决,引发洪水灾害,直接影响处于下游的我国新疆地区。实验室研究员结合相关卫星数据监测该冰湖面积的变化,准确预测冰湖溃决的具体时间和来水量,在溃决的前5天做出预警,当地政府提前采取了应对洪水的措施,避免了人员伤亡和财产损失。

 

此外,实验室还围绕天山冰川、积雪对气候变化影响等问题深入研究,预估了新疆不同地区冰川、积雪水资源的时空变化及其对水文、水资源的影响,为西北地区的水资源管理与高效利用、区域经济社会可持续发展战略规划提供了重要的科学依据。

 

“我国获得2022年冬奥会举办权后,在秦大河院士的带领下,我们开始关注冬奥会雪务保障技术。”王飞腾告诉记者,实验室目前有固定人员组成的团队与相关单位一起在张家口工作,通过专业化的场地观测试验、系统化的积雪能量和物质变化模拟分析,建设集成化的赛场监测平台。同时,结合气象滚动预测,利用积雪物理模型,建立雪道质量监测与预报方法,为冬奥会提供保障技术和决策服务。

 

冰天雪地中的“黄埔军校”

 

实验室科研人员必须去冰天雪地采集第一手的数据,逐渐成为冰冻圈科学领域的高水平人才

 

2014年年初的一次遇险经历让王飞腾至今记忆犹新。那是在新疆吉木乃县,王飞腾和同伴们登上木斯岛冰川取样,到了晚上,严重的“风吹雪”让他们完全找不到来时的路,近乎绝望。“在等待救援的时候,饥寒交迫的我们挤在一起抱团取暖。”王飞腾说,他每年都有100多天在野外工作,这是距离死亡最近的一次,但那次经历也让他收获不小,“此前对这片冰川的研究是空白的,那次通过研究采集到的雪冰化学样品,我们准确测出冰川的厚度和长度,推算出其含水量,获得第一手的研究资料”。

 

王飞腾的野外历险经历,实验室的科研人员几乎都曾遇到过。研究领域的特殊性决定了冰冻圈科学研究待在实验室里很难出成果,必须要去人迹罕至的冰天雪地采集第一手的数据。

 

“48571条冰川,总面积51480平方公里”,这是2014年12月冰冻圈科学国家重点实验室发布的我国现有冰川资源家底。这些看起来简单的数据,是科研人员历时8年对我国冰川分布现状进行的一次系统更新。在此之前,2002年完成的《中国冰川目录》,更是几代冰冻圈科研工作者历时20多年用脚步丈量出来的成果。

 

在过去一个时期内,冰冻圈科学国家重点实验室就是这一学科的代名词。如今,该实验室已成为我国冰冻圈科学领域高水平科研人才的培养基地,被誉为中国冰冻圈科学研究的“黄埔军校”。目前活跃在国内冰冻圈科学领域的中青年科学家,大多在实验室学习或工作过。

 

艰苦的工作条件和相对较低的收入使得实验室无法像东部地区那样对人才具有吸引力,只能靠“事业留人”“感情留人”。为了避免人才流失,王飞腾希望国家加大对偏远艰苦地区科研机构的投入,让人才能够更安心地留在科研一线。

 

关键词: 冰冻圈科学国家重点实验室

  来源:经济日报

 
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