國際冰川保護(hù)年：冰川加速融化，冰湖監(jiān)測有了新突破

　　今年是國際冰川保護(hù)年。隨著全球氣候變暖，人們對冰川的關(guān)注逐漸提升，但其消融的速度卻在加速。數(shù)據(jù)顯示，我國冰川60年間消失約26%，聯(lián)合國教科文組織報告提示，到2050年被列為世界遺產(chǎn)的冰川有三分之一將消失。

　　與此同時，冰川消融形成的冰湖持續(xù)增加，這些新生水體正迅速演變?yōu)楠?dú)特的高寒水生生態(tài)系統(tǒng)。如果它們發(fā)生潰決，可能對下游造成重大災(zāi)害;而冰川快速消融會導(dǎo)致冰湖和下游水質(zhì)突變，進(jìn)而對區(qū)域內(nèi)脆弱的生態(tài)產(chǎn)生影響;冰湖水體的鹽度、酸堿度的變化，還可能導(dǎo)致區(qū)域生物多樣性銳減。

　　厘清冰湖的水環(huán)境變化規(guī)律，是科學(xué)保護(hù)和系統(tǒng)管理這些脆弱水體、維系下游生態(tài)安全的基礎(chǔ)。但冰湖形成速度快、數(shù)量多、變化迅速，科學(xué)家對它們的規(guī)律了解卻才剛開始。如何找到有效、高效的監(jiān)測方法，是科學(xué)家們面臨的難題。

　　往天上“走”5公里

　　最怕沒采集到有效數(shù)據(jù)

　　“目前青藏高原上約有2萬個冰湖，還在不斷增加。”說這話時，張強(qiáng)弓有些迫切。他是中國科學(xué)院青藏高原研究所研究員，最初研究冰川和氣候環(huán)境變化，但隨著冰川消融，他發(fā)現(xiàn)自己的研究對象在逐漸消失。茫然中，他驚覺冰湖的變化蘊(yùn)含著許多未知的奧秘，和氣候環(huán)境變化有關(guān)。“同一個海拔下，已經(jīng)有下游的放牧業(yè)受到影響，牛羊吃草的地方越來越局限，帶來了很多的麻煩。而我們現(xiàn)在要做的是更多地走近冰湖、了解它們，才能知道如何去保護(hù)它們和生態(tài)。”

　　因此，張強(qiáng)弓研究小組需要定期趕到冰湖邊觀測點(diǎn)。“這些冰湖都發(fā)育在冰川的末端，一般海拔都在5000、5500米以上，相當(dāng)于往天上走5公里路。它們就在天上‘飄著’，初來者很難適應(yīng)這里的環(huán)境。”張強(qiáng)弓說道。每次出發(fā)，團(tuán)隊(duì)需要先輾轉(zhuǎn)抵達(dá)拉薩站點(diǎn)，再帶上監(jiān)測設(shè)備、用于湖水采樣的皮劃艇向冰湖深處前進(jìn)。湖中央的水質(zhì)相對穩(wěn)定，是關(guān)鍵樣本的來源，采集后還需長途轉(zhuǎn)運(yùn)，部分樣本甚至要跨越千里送到檢測中心，路途遙遠(yuǎn)、過程周折。

　　為期7天的強(qiáng)化觀測更是一場對身體和耐力的雙重考驗(yàn)。湖上天氣瞬息萬變，晴空下突降的狂風(fēng)暴雨是常態(tài)，組員需要7天7夜駐守冰湖，每隔數(shù)小時采集一次水樣，晝夜不停。張強(qiáng)弓研究小組博士研究生路子建記得，有次在納木錯監(jiān)測，一位師兄采樣時船身側(cè)翻，墜入數(shù)百米深的冰湖。還好同行中有北海來的隊(duì)員，憑借出色水性將人救起，上岸后兩人緩了好久。“那可是冰湖啊，透心涼，大家都嚇壞了。”

　　辛苦之余，他們最擔(dān)憂的還是無功而返。冰湖的變化和高原的天氣一樣捉摸不透，水質(zhì)也跟著瞬息萬變，有可能駐守7天都無法捕捉到冰湖突變的過程。張強(qiáng)弓介紹：“研究冰川的時候，我們會取完整的冰芯回帶實(shí)驗(yàn)室，里面蘊(yùn)含著很多信息，但冰湖水樣是否有效就說不準(zhǔn)了。更何況廣袤高原上，成千上萬個冰湖亟待探索。全靠人工去做完冰湖監(jiān)測，太慢了。”

　　通過水色“看見”水質(zhì)變化

　　科技為研究萬個冰湖提供重要支撐

　　能不能用水色去解讀水質(zhì)?第一次冒出這個想法，張強(qiáng)弓正坐在飛機(jī)上看著下面一個又一個冰湖，每一個冰湖都很美，每一個的顏色都有所不同，變化多端。“我們看到的湖泊水色變化，是否就能反映出水質(zhì)的變化?”抱著這個看似天馬行空的想法，張強(qiáng)弓開始探究可行性，并翻閱大量資料，終于找到希望。

　　2022年起，張強(qiáng)弓研究小組聯(lián)合?？低昐TAR科技公益，開始實(shí)踐通過視頻感知設(shè)備監(jiān)測冰川消融和冰湖水環(huán)境變化，在廓瓊崗日、槍勇、珠峰絨布等典型冰川-冰湖區(qū)成功布設(shè)臻全彩視頻監(jiān)測設(shè)備，實(shí)現(xiàn)長期、實(shí)時、高分辨監(jiān)測冰湖變化。

　　“通過連續(xù)的高分辨率觀測，我們發(fā)現(xiàn)湖水顏色和實(shí)測水質(zhì)關(guān)聯(lián)特別強(qiáng)。”路子建清晰記得針對槍勇冰川冰湖在2024年5月與7月出現(xiàn)的觀測峰值。冰湖水色在這兩個月顯著改變，經(jīng)過反演模型分析，精準(zhǔn)捕捉到濁度變化。相比以往人工監(jiān)測的耗時費(fèi)力，這套遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)極大提升了效率。

　　“有時候冰湖結(jié)冰又融化，時間很快，顏色在幾小時內(nèi)就可能發(fā)生突變，這是人力蹲守觀測很難捕捉到的。”張強(qiáng)弓介紹，現(xiàn)在他們通過RGB 影像與深度學(xué)習(xí)模型協(xié)同的冰湖水質(zhì)監(jiān)測方法，得以洞察冰湖水質(zhì)的快速波動及其驅(qū)動因素。

　　“我們甚至可以有效地監(jiān)測最偏遠(yuǎn)的小型冰川湖，捕捉湖水環(huán)境的快速變化，并直接估算某些關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)，例如濁度。”張強(qiáng)弓研究小組發(fā)表在國際期刊學(xué)術(shù)的論文中提道，這一創(chuàng)新成果為探索高原生態(tài)環(huán)境變化提供了全新技術(shù)路徑。如此一來，該技術(shù)有望復(fù)制到數(shù)以萬計的冰湖監(jiān)測研究，更全面地研究氣候變化、區(qū)域小氣候及其對下游的影響。

　　科研是一段漫長的接力賽，一批又一批科研人員用研究結(jié)果為守護(hù)冰凍圈、保護(hù)氣候環(huán)境添磚加瓦。如今，張強(qiáng)弓研究小組已經(jīng)累積了上百T的數(shù)據(jù)，并在持續(xù)“解密冰湖”。有了科技加持，這段科研之路將更有底氣、更加高效，也更充滿希望。但不管科技怎么發(fā)展，他們的初心始終沒變——扎根雪域，用腳步丈量冰凍圈，以一份份縝密的研究成果守護(hù)生態(tài)，守護(hù)這片高原，讓人類與自然和諧共生的愿景更早一點(diǎn)照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。