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「地理学诺贝尔奖」今年颁给了一位了不起的中国科学家

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姜大伟,构造地质

我还是觉得姚院士叫地质学家好一些……得奖当然是实至名归,做的是最艰苦的工作,带的是战斗力最强的队伍。青藏高原研究所的野外工作危险系数挺高,听说做冰川的要是出意外掉冰缝里,尸体弄不上来。

我就服干起活来玩命撸的老前辈,都是行走着的教课书啊。我记着以前上课时候听古气候,老师提及冰芯就会提到施雅风、姚檀栋,施先生之后就自然是姚院士扛大旗了。青藏高原是座宝库,总得需要大师找到钥匙。国内做冰芯的被关注度也不够高,得了奖正好吸引一下大家目光。

说起冰芯,我刚看了点早期的资料发现还挺有意思,就想说一说。冷战时期美国在北极圈修了一系列的雷达站,组成了一个最北的警戒线(Distant Early Warning Line,DEW),俗称 the Wall,专门抵抗野人和白鬼……不是,专门应对前苏联在军事上的威胁。

而 DEW 向东延伸到格林兰南部的区域,也有几个雷达站。上世纪 70 年代一批以欧洲为主的古气候学家在其中一个雷达站开始了 Dye3 钻孔,取了 300 多米的冰芯,并从此开始 GISP(Greenland Ice Sheet Project)的早期工作。之后的近十年期间在附近区域陆续又打了 20 多口钻,钻取平行冰芯补全沉积序列,但最深的也就 400m,毕竟是冰盖边缘。

得到的冰芯按序列测量一系列指标作为古气候的替代指标,包括 18O,CH4,粉尘等,不仅能重建古气温,还能反映古大气成分。沉积速率快的冰芯可以精细记录到年纹层,例如这段十几厘米长的冰芯分辨率极高,白色的是夏季降雪层,深蓝的是冬季降雪层,吊的简直要爆炸。

到了上世纪 90 年代的时候,美国开始要大搞,有钱,就在格陵兰冰盖峰顶区域开钻,开始了 GISP2 计划,花了 5 年时间直接钻了 3053 米。欧洲人在旁边开了一个平行钻,取名 GRIP 计划。

这是维基上的 GRIP 项目部照片...挺酷的

这批冰芯出了很多成果,Nature 有一篇文章专门对比了两个深钻的 18O 数据,可信度很高。

由于 GISP 与 GRIP 在峰顶,受地形影响其冰盖底部可能发生滑动而变形或者部分熔化,影响底部冰芯的可信度。因此,在 1999 至 2003 年期间,又在北面的平坦地区开了一口新钻,名为 NGRIP,完整的补齐了 GISP 与 GRIP 底部的冰芯。次年就在 Nature 发了一篇文章,说我们消灭了十七使徒,完成人类补完计划,夏娃是我们的了。值得注意的是,18O 作为气候指标,在深海沉积中,18O 含量越高,则相应海水温度越低,18O 含量越低,则海水温度越高,因此 18O 作为全球气温的负相关指标。而由于分馏作用,在高纬度的冰川、冰盖中,18O 与气温呈正比。

可以看出冰芯可控的时间尺度虽然只有十几万年,但是分辨率非常高,比深海沉积高出一个量级。但对多数地质研究人员来说,时间尺度很重要,晚更新世以内的数据还是太局限,所以多数还是引用深海沉积和黄土资料。

90 年代冰芯研究进展很快,格陵兰值得研究的区域都被打钻了,在北半球很多地方都开始了冰芯研究。

比如欧洲阿尔卑斯东脉的 Ortles 冰川,北美 Fremont 冰川、洛根山冰川等。

有意思的是东非的乞力马扎罗也做过冰芯的相关研究……

当然,也少不了我们的宝库青藏高原,极地圈以外最大的冰川分布区。姚院士 90 年代就开始国内的冰川气候研究了,祁连山的敦德冰芯,西昆仑的古里雅冰芯,这俩平时经常有人提及,早期的主要冰芯资料不少都被合作者 Thompson 给署名发表了,姚院士的成果看起来更偏环境方面一些,所以引用量不够高令我耿耿于怀啊。你看同是古气候的诸位黄土院士,数据被引量还是很傲娇的。

比如这篇大气环流与冰川消减的,说东亚季风与印度洋季风没有西风带给力,导致喜马拉雅的冰川消减,帕米尔的冰川很坚挺。这些研究是很有意义的,毕竟作为源头,冰川影响着很多大型河流的水分补给,冰川消减引起的卸载作用,对区域构造也会产生很深远的影响。

中国得天独厚的拥有青藏高原,冰川研究的还可以做很多,施雅风、崔之久那些老先生开了好头,姚院士更上了一层楼。上次看了青藏所田立德老师的一个视频专访,感动坏了,真实的展示了高原工作者的艰苦状态,严重的鼓舞了我。另外,古里雅等冰芯数据在 NOAA 和东亚古环境数据库公开了,我觉着大家感兴趣的可以捯饬一下,都是来之不易的成果。

参考资料

https://en.wikipedia.org/wiki/Greenland_Ice_Sheet_Project

https://www.ncdc.noaa.gov/data-access/paleoclimatology-data/datasets/ice-core

Yao, T., Thompson, L., Yang, W., Yu, W., Gao, Y., Guo, X., Yang, X., Duan, K., Zhao, H., Xu, B., Pu, J., Lu, A., Xiang, Y., Kattel, D.B.,Joswiak, D., 2012. Different glacier status with atmospheric circulations in Tibetan Plateau and surroundings. Nat. Clim. Change.

Andersen, K.K., Azuma, N., Barnola, J., Bigler, M., Biscaye, P., Caillon, N., Chappellaz, J., Clausen, H.B., Dahl-Jensen, D.,Fischer, H., 2004. High-resolution record of Northern Hemisphere climate extending into the last interglacial period. Nature. 431 (7005), 147-151

Grootos, P.M., Stulvor, I.,Whltoi, J., 1993. Comparison of oxygen isotope records from the GISP2 and. Nature. 366


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