冰川融化怎麼辦?科學家建議「蓋被子」保保寒

2020-11-23 騰訊網

來源丨科學大院（ID：kexuedayuan）

作者丨王飛騰 陳治理

冰棍是很多人童年中涼爽而又甜蜜的回憶。小時候，經常能看到大街上推著自行車賣冰棍的身影。但是不知道大家發現沒有，推車賣冰棍的人，都會在冰棍外面裹上厚厚的一層棉被。為什麼要這樣做呢？難道不怕冰棍化嗎？

圖 | Pixabay

想要知道為什麼，就必須要知道棉被的作用。被子的作用是保溫，或者說是阻止熱傳遞。在冬天蓋著棉被暖和，不是因為棉被本身暖和，而是因為棉被蓋在身上，可以保持身體的熱度不流失。因此，棉被不僅能夠保暖，還可以用來保寒。

如果冰棍可以通過蓋被子來保寒，那麼冰川也可以蓋被子嗎？答案是肯定的。

等等！我們到底為什麼要給冰川蓋被子？這就要從冰川消融說起了。

冰川為什麼需要蓋被子？

根據《中國氣候變化藍皮書（2020）》書中介紹，2019年，全球平均溫度較工業化前水平高出約1.1攝氏度，是有完整氣象觀測記錄以來的第二暖年份。過去五年（2015~2019年）是有完整氣象觀測記錄以來最暖的五個年份。20世紀80年代以來，每個連續十年都比前一個十年更暖。

自1960~2019年來，全球山地冰川整體處於消融退縮狀態，2019年，全球冰川總體處於物質高虧損狀態，參照冰川平均物質平衡量達到–1131毫米，為1960年以來冰川消融最為強烈的年份。

圖 | Unsplash

在氣候變暖背景下，著名冰川學家施雅風院士等學者綜合考慮21世紀中國冰川對全球變暖響應，預計到2100年中國冰川面積和體積的減小率在30% 到67% 之間。尤其是中國的山地冰川在數量上以小冰川（面積小於1平方公裡）為主，佔到冰川總數的80%。數量眾多的小冰川應對氣候變暖，尤為脆弱。如不加人工幹預，一旦小冰川呈現全面消融，則難以逆轉最終消亡的現實。

首先，冰川大量消融，勢必造成全球海平面升高。冰川融化後暴露的陸地和水面就會吸收太陽熱量，從而導致冰體融化更多，加速地面增溫過程，加劇氣候變暖。

其次，冰川消融，冰水流入大洋，可能會使大洋環流模式遭到破壞，造成冬季嚴寒，暴風雪成災，夏季高溫不退，暴雨、颶風、洪水泛濫等極端天氣。

最後，冰川消融更會給局部地區帶來災害。如果喜馬拉雅山冰川如此融化，在5到10年內，會使尼泊爾、不丹境內近50個冰川湖決堤而引發洪水泛濫，夏季冰川快速消融也會引發印度境內印度河、恆河水位上漲而造成洪災。相反，隨著冰川的退縮，大部分以冰川融水為水源的地區將會嚴重缺水，如秘魯、印度北部就因冰川的加速消融而面臨著缺水危機。

圖 | Pixabay

因此應用科學的方法，緩解冰川消融和保持水資源的可持續利用，在當前區域迅速增溫、冰川快速退縮的情境下，顯得尤為重要。

我們該如何應對冰川消融？

目前對冰川的研究主要集中在變化過程、機理和未來變化預估等方面，但是，在應對冰川消融的工程措施方面，相關研究極少。

冰川的消融與冰川表面的能量平衡密切相關，當冰川表面獲得的能量大於釋放的能量，冰川開始融化或升華，而冰川表面的這種能量收支主要受控於輻射平衡。冰川消融主要發生在夏季，方式有冰面消融、冰內消融和冰下消融，以冰面消融為主，太陽直接輻射和近地層大氣湍流交換是引起冰川消融的主要熱源。

所以有關學者研究發現在冰面直接實施人工降雪不僅能直接增加雪物質，也能增大表面的反照率，或者在冰面阻擋太陽輻射和冰面的熱交換也能夠有效的減緩冰川消融。

圖 | Pixabay

奧地利的冰川滑雪場就是利用人造雪維持雪道。研究估算，相比於沒有人工管理的雪面，人造雪貢獻了20米厚的雪。值得一提的是瑞士針對減緩冰川消融的研究已有所嘗試，科學家利用計算機模型，模擬在當前的二氧化碳排放情境下，人工降雪減緩瑞士的Morteratsch冰川的退縮可達400-500米之多。同時，瑞士的科學家還將白色的羊毛毯覆蓋在瑞士的Rhone和Gurschengletscher冰川上，利用羊毛毯遮擋和反射太陽輻射來達到緩解冰川消融的目的。

圖 | Unsplash

這些工作雖然處於同類研究的最前沿，但前者僅停留於模型計算，而沒有實際觀測加以驗證，後者用遮蓋的方法來緩解冰川消融的效果亦尚未見報。

中科院是如何給冰川蓋上被子的？

今年8月，中科院研究團隊應用人工措施減緩達古冰川冰川消融的試驗中，就是採用在冰面覆蓋光熱阻隔物，從而阻擋太陽輻射和冰面的熱交換。

達古冰川「蓋被子」試驗區 | 畢研群 拍攝

研究團隊給冰川蓋的「被子」，是一種隔熱和反光材料，主要是滌綸、腈綸、錦綸等高分子聚合物的合成纖維， 具有良好的防水和保溫作用。這種材料具有防紫外線，耐寒凍，抗化學腐蝕和抗生物破壞能力，同時對太陽光具有較強的反照、輻射衰減能力和低導熱能力。

科研成員現場觀測 | 謝宜達 拍攝

在冰川表面鋪設隔熱和反光材料，可以減小太陽直接輻射和近地層大氣湍流交換對於冰川的影響，增大冰川表面的反照率。也就是像給冰棍保寒一樣，利用「被子」的保溫能力，阻止冰川與外部的熱交換，使隔熱和反光材料覆蓋下的冰川表面能維持一個相對較低的溫度，以此減緩冰川的消融。

此次給達古冰川覆蓋隔熱反光材料，從實驗結果來說，效果顯著，在兩個月內減緩了接近一米的消融量，大大減緩了冰川在全球變暖背景條件下的變化。從試驗成本和人力來說，需求不高，完全可以大規模推廣使用。從環境保護方面，試驗材料可以回收利用，既可以節約成本，又不會對周圍環境產生影響。

「蓋被子」後平均減緩冰川消融1米 | 謝宜達 拍攝

在全球變暖的背景條件下，冰川消融趨勢已經不可避免。如何減緩冰川對氣候變化的影響將會成為一個重要的議題，而覆蓋隔熱與反光材料肯定會是一個經濟、綠色的方式。面對中國西北冰川持續消融，給冰川「蓋被子」可以向西北部冰川推廣，以此來應對氣候變暖條件下的冰川消融趨勢。

本文由科普中國融合創作出品，中國科學院西北生態環境資源研究院王飛騰、陳治理製作，中國科學院計算機網絡信息中心監製，「科普中國」是中國科協攜同社會各方利用信息化手段開展科學傳播的科學權威品牌。

本文經授權轉載自中科院官方科普微平臺科學大院（ID：kexuedayuan），如需二次轉載請聯繫原作者

相關焦點

  • 我國科學家給冰川「蓋被子」,結果令人驚喜!
    在今年的8月份，我國科學家來到了達古冰川，位於青藏高原，他們進行了一次大型的戶外試驗，選取了500平方米的冰川，他們嘗試想要給這些冰川鋪上一層「被子」，然後通過實驗結果來判斷人為手段是否能夠發揮作用。科學家的實驗結果前段時間，科學家已公布了這項實驗的結果，事實證明給冰川蓋一層被子的方法還是非常有效的，因為有了被子的阻隔，冰川融化的速度也在明顯減弱。很多人都會有疑問，科學家冰川所鋪的被子究竟是什麼東西呢？為什麼就能夠減緩冰川融化的速度呢？
  • 為緩解冰川消融,我國科學家給它蓋上「被子」,被稱讚為不錯點子
    中科院給冰川「蓋被子」據報導，從今年8月份開始，中國科學院的科學家團隊，就來到青藏高原的達古冰川，為其蓋上了「被子」。整塊「被子」的大小約為500平方米，科學家們之所以這麼做，也是希望可以找到一種減緩冰川融化的辦法，畢竟目前人類徹底消除溫室效應，是不可能的事情，只能通過人工手段，來讓冰川留存的時間更久一點。
  • 中科院給冰川蓋「被子」減緩消融,網友想到了雪糕箱子上...
    過去50年來，全球大多數冰川快速消融。今年8月，中科院研究團隊給位於青藏高原東緣的達古冰川蓋上了一層500平方米的「被子」，試驗人工手段減緩冰川消融。日前，研究團隊測量，「蓋被子」區域的冰體消融速度明顯減少，在兩個月內綜合減少了1米的消融量。
  • 給冰川蓋被子試驗效果顯著,冰川消融太快了
    【給達古冰川「蓋被子」：全國首個試驗效果顯著，預計可減緩70%冰川消融】8月5日，一個20人的小分隊登上了四川阿壩的達古冰川，進行了一次給冰川「蓋被子」減緩其消融速度的試驗。本次現場考察發現，兩個月期間內，「蓋被子」區域的冰體消融速度明顯減慢。經過兩個月時間，「蓋被子」區域的冰體消融速度明顯減少，與未覆蓋區域的冰體相比，「蓋被子」能夠減緩冰川消融厚度達到1米，初步估計能夠減緩70%左右的冰川消融，因此試驗效果顯著。
  • 冰川融化速度加快 盤點全球冰川現狀
    以下是一組有關全球冰川現狀的照片：1、南極冰川融化速度加快這是一幅美麗的南極風景圖，遠處有皚皚的雪峰，天空有奇妙的雲彩，還有近端的海岸冰川。科學家們認為，冰川融化的直接原因是空氣和海洋海水的溫度上升。海水比冰顏色暗，所以吸收了更多的陽光，而這又加劇了全球氣候變暖。
  • 南極冰川融化,遠古病毒或將重現地球,科學家對此感到十分擔憂
    不過，也有人認為，溫室效應沒有什麼不好的，畢竟，這可以幫助我們將南極地區的冰川融化掉。眾所周知，南極冰川中佔據大量的淡水資源，大約是全球淡水資源總量的70%，如果南極冰川全部融化掉，或許可以有效的緩解水資源匱乏的問題。
  • 萬年前古老病毒釋放, 1.5萬億噸冰川融化...
    要知道, 南極擁有「世界冷極」「世界風極」和「世界旱極」等一系列的極端稱號最低溫度為-89.2℃年平均氣溫為-50℃而此時此刻, 它的溫度竟然達到了驚人的20.75攝氏度而氣溫上升帶來的自然就是大面積的冰川融化
  • 科學的探索者:冰川融化加快,沿海城市將提前被淹沒
    而在南北極的冰川在逐漸升高的溫度之中融化，以此抬升了海平面的高度。在科學家們的統計中，冰川融化的速度呈幾何倍數的增加，這也就意味著海平面上升的速度遠超我們的想像，沿海城市將提前被淹沒。據美國的科研組織數據統計分析顯示，1979年到1989年這十年之中，每年南極冰川都會融化400億噸，而最新的數據則顯示，從2009年到2017這八年裡，這個融冰量已經達到了原先的六倍以上，這也就意味著冰川融化已經成了不可挽回的趨勢。而南極的冰川美融化3610億噸，海平面就會上升10釐米。也就是說現在全球的海平面在不斷上升。
  • 格陵蘭島冰蓋融化程度達臨界點 科學家:將不可逆轉!
    最近格陵蘭的冰川由於其前所未有的消融速度引起了科學家和環境保護者廣泛關注，格陵蘭的冰川面積非常龐大，覆蓋著冰原的面積超過170萬平方公裡，這幾乎與墨西哥的國土面積相差無幾，更重要的是它的冰殼厚度達到了三千米，科學家預測格陵蘭冰川一旦完全融化，它將使海平面上漲7米，這樣的後果可以說是非常嚴重的地。
  • 喜馬拉雅山冰川融化,驚現神秘的湖泊,裡面的東西如今無法解釋!
    喜馬拉雅山冰川融化，驚現神秘的湖泊，裡面的東西如今無法解釋！小編今天要說的是喜馬拉雅山冰川融化，驚現神秘的湖泊，裡面的東西如今無法解釋！你可知道這是怎麼一回事，這些年來由於環境汙染生態被破壞等原因，使得大氣層變得越來越稀薄，全球氣候也在不斷變暖，而這樣來也導致了很多的冰川雪出現了融化的現象，隨著冰川雪山的不斷融化，原本很多被冰蓋的地方慢慢的露了出來，而喜馬拉雅山作為一座冰山。
  • NASA檢測到末日冰川,融化速度加劇,4億人或因此受到影響
    前段時間，來自NASA的專家表示，他們在進行南極檢測時，意外發現冰川的融化速度已經比預想中的快了很多。這意味著不久之後，位於南極的登曼冰川（又被稱作末日冰川）很有可能即將全部融化，這將導致地球的生態臨界點到來。同時，伴隨著海平面上漲，很多陸地也都會被海水淹沒，至少有4億人的生活會因此而受到影響。那麼，末日冰川究竟有多可怕呢？
  • 冰川現在也在融化了!不該現世的東西也出來!學者:要注意了!
    近年來，隨著溫度的升高，南極冰川和北極冰川融化的速度越來越快，人們還可以感受到氣候的異常變化。這種趨勢可以說是非常危險的。一旦北極和南極的冰川融化，就有可能導致海平面上升。那時，一些小島國將很快面臨被淹沒的威脅。因此，北極和南極的冰雪融化也引起極大關注。範，不久前，隨著南極洲冰雪融化，科學家發現了一種不應在南極洲發生的現象。南極洲東部有大小水坑！
  • 如果冰川全部融化,海平面上升66米,一線城市還能剩幾個?
    上升66米是兩極冰川融化之後的海平面，如果兩極冰川都融化了，雪山上的冰雪基本上也保不住了，海平面將會上升至70米。我國主要的經濟城市都在沿海，一線城市，北上廣深都離海不遠。當海平面上升1米，上海、江蘇、天津部分沿海灘涂就開始消失，因為上海的平均海拔只有4米，寧波平均海拔4.2米、天津平均海拔3.3米。
  • 因冰川融化而形成的湖泊,裡面存在的東西,專家至今無法解釋
    因冰川融化而形成的湖泊，裡面存在的東西，專家至今無法解釋我們中國幅員遼闊，也是世界上河流最多的國家之一，我們境內不僅擁有很多的河流，還有很多的名山大川。下面小編就給大家來說一說喜馬拉雅山川，由於受到了全球氣候變暖的影響，融化之後露出了一塊非常神秘的湖泊。這個湖泊裡面的東西，現在至今沒有人能夠解釋清楚，這事怎麼一回事呢？現在世界上各個國家都在努力的建設自己的經濟，於是就導致二氧化碳的排放量越來越多，現在全球變暖的現象越來越嚴重。很多的冰川他們都在不斷的融化，這也導致了海平面上升了不少。
  • NASA發出警告:南極冰川融化速度加快,霍金預言或成真
    最近，美國宇航局就發表了一份研究報告，認為在全球氣候變暖的趨勢下，南極洲的冰川融化速度正在加快，未來隨著南極冰川的融化，全球海平面將會上升1米以上。，如果全部融化的話，將直接導致全球海平面上升5英尺，大約為1.5米。
  • 喜馬拉雅山在「融化」?
    聯合國環境規劃署的科學家花了三年的時間研究地形圖、衛星照片和大氣照片，發現尼泊爾20座冰川湖、不丹24座冰川湖正處在危險中。科學家認為，全球氣候變暖造成了冰川湖水位上升。科學家警告說，如果爆發冰川湖大洪水，數萬人的生命將受到威脅。聯合國環境規劃署警告，如果喜馬拉雅山冰川湖水衝破湖岸，洪水將攜帶泥沙一路向下衝擊，將造成數百萬美元的經濟損失。
  • 冰川融化速度有多快?這些畫家知道
    全球性氣溫上升和海水變暖，導致冰川融化，海平面上升，但我們依然無法確定，這究竟會給我們的生活帶來多麼大的影響。為了了解冰川融化的速度，更好地應對全球變暖帶來的氣候問題，科學家們展開了許多研究。但藝術家們也沒有閒著，用自己的方式解讀著歷史上的氣候變化。狄亞哥阿狄格（Diego Arguedas Ortiz）寫道，藝術史學家正通過氣候的角度來研究他們的藏品，揭示被我們所忽略的過去與現在之間的聯繫。
  • 南極冰川融化速度是80年代6倍
    【新華社微特稿】美國《國家科學院學報》月刊14日發表研究報告，顯示南極冰川融化速度是20世紀80年代的6倍，加劇全球海平面上升風險。1979至2017年，南極冰體融化導致全球海平面平均上升超過1.4釐米。按照一些科學家先前預測，假如氣候變暖趨勢不緩解，部分地區到2100年將出現海平面上升1.8米的極端情況，淹沒不少沿海城市，殃及數以百萬計人口。
  • 冰雪融化,格陵蘭的未來又是什麼
    這種大面積的融化進一步導致了複雜的效應，這些效應就形成了反饋循環。其中一種反饋循環就是凍融循環，它產生的冰粒更圓潤，比新雪吸收更多的熱量。此外，由於冰蓋上的溫度較高，人們擔心類和微生物會大且繁殖，使冰蓋表面額色變深。
  • 如果兩極冰川徹底融化,你知道有哪些地方會被淹沒嗎?
    全球氣候變暖導致南北兩極冰川融化，海平面也在逐漸上升，相信大家對這件事已經屢見不鮮了吧。那你們是否思考過，如果兩極冰川徹底融化，我們會被淹沒嗎，哪些地方會被淹沒呢？對於這件事，科學家曾經預測，如果兩極冰川徹底融化，海平面將上升60米以上，也就是說，現在海拔60米以下的地方會被徹底淹沒。20世紀以來，全球海平面已經上升了10-20釐米，每年也在緩慢增加，科學家預計在未來的100到200年裡，海平面將上升至少一米。