青藏科考

2019年川藏公路沿线科考日志

文章来源 :
2020-03-27 18:00


一、科考背景及相关情况介绍

2017年8月19日,第二次青藏科考在拉萨正式启动。遵照习近平总书记“聚焦水、生态、人类活动,着力解决青藏高原资源环境承载力、灾害风险、绿色发展途径等方面的问题,揭示青藏高原环境变化机理,优化生态屏障体系”的指示,科考队迅速组织相关专家,经充分讨论形成了第二次青藏高原科考总体科学方案。第二次青藏科考将实现青藏高原的全域覆盖,在亚洲水塔区、喜马拉雅区、横断山高山峡谷区、祁连山-阿尔金山区、天山-帕米尔区等5大综合考察研究区的19个关键区,开展10大任务若干专题的科学考察研究。

在此背景下,针对青藏高原“缺氧”这一特殊的环境致灾因子,任务六“生物地球化学循环与环境健康”专题“缺氧环境及其健康效应”团队拟从地球表层系统的角度出发,通过对青藏高原大气、植被、土壤、地貌等地理要素的综合考察研究,揭示青藏高原地表氧含量时空变化格局,厘清氧含量影响因素,并对其贡献率进行量化分析。在此基础上,定量评估青藏高原缺氧环境的人畜健康效应。

前期工作中,本团队已于2017-2018年暑期对青藏线、川藏线东段、新藏线及其沿线地区,青海湖及其周边地区进行了考察,并于2019年2月和7月对祁连山及其周边地区进行了科学考察。为更进一步深化对全球变化(主要是气候变化)和人类活动影响下青藏高原缺氧环境人畜健康风险的认识与理解,我们于2019年7月27日至8月3日期间对川藏线(南线)及其沿线地区开展了野外考察活动。本次活动总行程约2500公里,路线为拉萨市区—达孜区—墨竹工卡县—工布江达县—林芝市区—波密县—八宿县—邦达镇—左贡县—芒康县—四川巴塘县—理塘县—雅江县—康定市—雅安市—成都市(图1)。

图1川藏线科考路线图

本次科考完成59个采样点地表环境各要素(地理位置、高程、气温、大气压、相对湿度、相对氧含量等)的实测工作,完成3个大覆盖度样方(1 km*1 km)的测量,对150多人次的生理生化指标进行了测定和现场访谈,获得一批珍贵的第一手科学数据。科考沿途,还对川藏公路怒江至澜沧江段“干热河谷”环境作了深入考证。

参加本次科考的师生共计15人,分别为:青海师范大学/北京师范大学史培军教授,北京师范大学唐海萍教授,青海师范大学陈志教授、马永贵教授、罗巧玉老师和祁应莲博士生,青海大学郝力壮副研究员,西藏民族大学朱敏侠副教授、闫刚印博士、姜钊博士和张晓英博士,西藏农牧学院扎西列珠老师,以及北京师范大学研究生陈彦强、孙烨琳和井源源。

本次科考主要内容为:通过实地考察与野外采样,获取海拔、地表植被、植物群落组成、土壤状况、天气状况和近地表氧含量等第一手测量数据。对不同海拔、不同天气条件、不同地表植被覆盖下的氧含量进行测量,认识植被类型与地表盖度,群落组成、氧含量(相对和绝对)随海拔高程变化的规律;认识氧含量(相对和绝对)随植被类型和地表覆盖度变化的规律;对各采样点的气压和气温进行实时实地测量,认识不同天气系统下氧含量的可能变化。在此基础上,结合历史灾情等数据,定量分析上述因素对青藏高原缺氧环境人畜健康的影响及其贡献率。同时,对科考人员、当地常驻居民及路遇骑行川藏线的志愿者的血氧含量、心率、血压等指标进行测量。

主要日程安排如下:

7月27至28日:各路队员分批次抵达拉萨(从低海拔地区乘机直达,或开车长途跋涉几天抵达),野外工作物资准备、休整、适应高原反应;

7月29日:从拉萨出发,经墨竹工卡县、工布江达县,抵达林芝市区;

7月30日:从林芝市区出发,经中国科学院藏东南高山环境综合观测研究站、波密县,至八宿县住宿;

7月31日:从八宿县出发,途经“怒江七十二拐”、左贡县,当天下午在芒康县曲登乡登巴村附近遭遇山体崩塌,道路中断,无法按原计划继续前进,故返回至登巴村休息;

8月1日:等待至下午道路抢通后,继续沿318国道前行,过芒康县,当晚至四川省甘孜州巴塘县;

8月2日:从巴塘县出发,途经理塘县、雅江县至康定市;

8月3日:从康定市出发,途经泸定县、天全县、雅安市,至成都市后,部分队员返程;

8月4日:其他队员返程。

二、科考日志

Day 1:2019年7月27日

路线:北京市—拉萨市

天气:晴

下午3点钟左右,乘坐飞机从北京赴拉萨,一路蓝天白云、晴空万里。从川西到飞机落地,多次看到成片连绵的雪山(图2),飞机即将着陆时眼前的景观则是像蜘蛛网沟汊密织分布的雅鲁藏布江河谷(图3)。大约晚上7点钟到达贡嘎机场。科考队员中,有部分同学是第一次上高原,但均未表现出明显的高原反应。晚饭后,陈志老师组织测量了科考队员的血压、血氧含量、心率等指标,对所采集血样进行初步处理和分类保存。初步分析发现大家心率普遍偏高,但血氧含量水平相对不是很低。在去医院采血的路上,一睹布达拉宫真容,竟是那般圣洁,着实令人着迷(图4)。

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图2雪山                图3雅鲁藏布江

图4布达拉宫夜景

Day 2:2019年7月28日

地点:拉萨市

天气:晴

本日在拉萨修整,以适应高反(拉萨市区平约海拔3500 m)。并购买了一些野外所需物资,如抗高反的药物、氧气瓶等,皮尺、样方绳、笔记本、记录笔等野外测量和记录工具以及手套、湿纸巾等劳保用品。

晚上史培军老师乘飞机从青海西宁赶到拉萨,召集大家开了一个简单的“动员会”。来自不同单位的科考队员们逐个做了自我介绍,并结合自身专业背景和研究方向阐述了对此次科考的一些认识和思考。史老师随后向大家介绍“第二次青藏科考”的相关情况,本次科考的主要目的和任务等。本次科考是属于第二次青藏科考国家专项“人类活动与生存环境安全”任务下的“生物地球化学循环与环境健康”专题。希望大家关注以下科学问题:1)青藏高原近地表大气氧含量的时空变化规律。之前几次科考获得的数据表明氧含量在冬夏季有明显差异,定点监测的数据也揭示了氧含量的时空差异,后续可对相关数据进行深入分析,研究海拔、植被、大气状况等因素的变化对氧含量的影响及其贡献率;2)缺氧环境对人口和家畜健康的影响。最近一些媒体报道了高原上发生雪灾时大量动物(包括家畜和野生动物)死亡的情况,此次科考中可择机调研分析是否是由于缺氧造成的。同时,死亡的大多为家畜,野生动物如野牦牛等几乎没有死亡,也需要对此进行研究分析其背后的原因;3)现在正值雨季,科考途中可关注川藏公路沿线主要自然灾害发生状况及其防治问题,同时对当地防灾减灾和应急管理工作等进行考察和反思。

Day 3:2019年7月29日

路线:拉萨市区—墨竹工卡县—工布江达县—林芝市区(约410km)

天气:多云转雨

早晨八点半准时在酒店前小广场(海拔3592 m)集合,完成了第一组数据的测量工作。合影后车队驶出酒店,我们的科考征程正式开始。

刚开始我们沿林拉公路(一级公路)行驶,天气由晴转阴,下起淅淅沥沥的小雨来。后于甘丹寺服务区驶出,沿318国道继续前行。在甲玛乡附近,我们兵分两路,结合样线和样方法完成了1 km*1 km的植被盖度测量工作。此地主要植被类型为高山灌丛,随着海拔的升高,坡上灌丛逐渐减少,草本盖度增加。视野内对比发现,拉萨河两岸的植被类型与覆盖情况差异明显:样方测量的这一侧为阴坡,植被更加茂盛,为野丁香+大籽蒿+橐吾灌丛,而植被图上标注的西藏狼牙刺灌丛未见踪迹;阳坡仅为稀疏的高山草甸,偶有小灌丛点缀其间。在测量的同时,史老师向我们介绍了冰川消融前后地貌的形成过程与机制。

阴坡植被                                阳坡植被

图5第一个样方点的灌丛草甸及阴阳坡植被对比

沿林拉公路继续前行,在米拉山口一带,观察到两侧山地上严重的冰融和重力侵蚀现象。史老师向我们详细介绍了两种侵蚀的原因及机理:起初山顶上覆盖一层雪盖,由于气候变暖,原本的积雪融化向下汇流时会带走部分裸石(裸岩)等。在部分坡度较大(一般>30°)的山坡上,同时也可能会发生重力侵蚀。视野可见的小沟中有许多滑落下来的碎石等,看起来是黑乎乎的一片,此处也易发生冰雪型泥石流。在未来可预见的时间里,这些地方可能会发生岩石-裸土-地衣-草本这样的演替过程。米拉山区也是青藏高原上受全球变暖影响较大的一块区域-除部分海拔特别高的山头仍存留少许积雪外,其他地方雪盖已全然不在。从拉萨市区到米拉山(拉萨河和尼洋河分水岭),观察到拉萨河的三级阶地;河流两岸地表覆盖复杂,其中高寒草甸约占六七成。

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图6米拉山山区冰雪消融后的裸地

图7米拉山山区冰雪型泥石流痕迹

米拉山垭口海拔4990 m,是今天路途中我们到达的海拔最高之处。在此处测量了科考队员的血氧含量、心率等指标,发现大家的心率普遍偏高,但尚未出现明显的严重不适,血氧含量也比拉萨市区低一些。同时对沿途部分商贩和川藏线骑行人员血氧含量、心率和血压等指标进行了测定。继续沿318国道向前,海拔愈来愈低,沿途居民点逐渐增加,当地农牧民对河谷两岸土地的利用强度也明显加大,河谷多种植有青稞、小麦等作物。晚上8点钟左右,我们一行顺利到达了林芝市区(海拔约3000 m),晚饭品尝到了当地特色——石锅鸡,也算是领略了林芝市的风土人情。这一天总体来说是非常顺利的。

Day 4:2019年7月30日

路线:林芝市区—中国科学院藏东南高山环境综合观测研究站波密县八宿县(约450 km)

天气:小雨转大雨转阴

早上8点钟,在住宿宾馆完成第一个采样点的测量任务后准时出发。沿尼洋河前行,天气由小雨逐渐转变为倾盆大雨,给行车和采样增添了一些困难。

这一路大雾弥漫。翻越色季拉山途中,云朵紧贴着山腰,车队好像置身云雾并穿梭之中。在美丽的鲁朗镇,我们拜访了中国科学院藏东南高山环境综合观测研究站。在站的徐海清和陈学龙两位老师向科考队员们详细介绍了该站基本情况和依托本站开展的一些科研项目和取得的重要成果。我们还观摩了相关高校和研究所架设在观测场内的科学仪器,并检查了本团队今年三月新架设的测氧设备。集体合影后,继续奔赴下一站——波密。

图8鲁朗美丽的田园风光

通麦特大桥(海拔约2110 m)是此段行程中的最低点。从林芝市到通麦,一路上能很明显地看到植被的垂直地带性。在色季拉山一带,山顶为黑色,主要是针叶林;而山腰山脚则呈现绿色,为针阔混交林。继续向前行进,发现树种主要变为阔叶林。由此路线,可以看到了一个较为完整的植被垂直带谱,其大体分为7层,由上到下应依次为冰川-裸地(裸石、裸岩)-草地-灌丛草地-针叶林-针阔混交林-阔叶林。除冰川外,其他几种类型都很完整地呈现在我们眼前。

图9海拔2110m的通麦特大桥     图10波密至通麦途中茂盛的森林植被

途中经过波密县,视野所及,山坡上有诸多较大的泥石流沟(扇)。经查阅相关资料,猜测可能因这一地区曾经发生过的地震(如1950年墨脱-察隅大地震,里氏8.5级)诱发:大地震将山体震松,山上物质在重力作用下持续向下滑落,遇较大降水时就极易发生滑坡泥石流。

图11波密境内的泥石流沟(扇)

波密去往然乌湖路上,雨一直下个不停。下午4点左右,科考队在松宗镇附近遭遇堵车(持续强降水引发的泥石流冲毁318国道,致使交通中断)。经过当地武警官兵的奋力抢修,终于在晚上7点左右单向通车。晚上10点钟左右,我们一行到达了八宿县的怒江大酒店。路上途径著名的然乌湖(为堰塞湖,海拔约3870 m),后翻越安久拉山至八宿县城,这一段路况较差,漆黑一片中,能见度仅为几米,凭借司机师傅的高超车技和过人心理素质,心惊胆跳中我们抵达目的地。今天的测量任务相对轻松,路上虽遭遇泥石流堵车,但也还算顺利。

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图12泥石流堵车现场

Day 5:2019年7月31日

路线:八宿县左贡县芒康县登巴村(约360 km)

天气:多云转雨

早上八点在酒店完成第一个点的测量任务后出发。出了八宿县城即发现河流两侧山上都呈现比较荒芜的状态,基本没有什么植被,与我们前一天在波密看到的植被景观大不相同。八宿县及其邻近地区气候相对偏干,山上多为高山荒漠,鲜有大型植被出现。故同等条件下,此地的氧含量要比同纬度的其他地方相对更低。

图13过八宿县城后的植被景观

继续前行,发现部分河谷段内生长有小片阔叶林,可能这一带气温较高,但较干旱气候条件下山坡上水分条件较差,因此没有什么植被;而河谷内水分充足,反而发育阔叶林。两侧山坡上的土壤呈红色和黑色,多为岩浆岩,猜测可能是因该地处于火山带,历史上多有火山喷发。

从八宿县城(海拔约为3250m)到怒江河谷,海拔持续降低,在怒江大桥(图14)处测得实地海拔为2700m。此路段内河谷地带温度较高,且降水有限,属干旱区(八宿年均降水量仅为233mm,而几乎同纬度的波密为977mm,左贡446mm),故可称“干热河谷”。这一区内植被覆盖较少,目测植被盖度多小于10%。

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图14怒江“干热河谷”及怒江大桥

之后经著名的“怒江七十二拐”,海拔慢慢上升,一直到业拉山垭口(海拔约4600m)。有趣的是,这一路随着海拔的升高,出现了倒置的植被带谱:在接近山顶、海拔4000m左右的高度上,竟然出现了高寒灌丛草原(草甸),应是随着海拔的升高,植物能较好吸收空气中的水分(多雾);而河谷内(非河道附近)虽海拔较低,但因水分胁迫,无法发育大面积/大型植被。业拉山垭口附近主要是冰原地貌过程作用下的侵蚀山地。

图15 “怒江七十二拐”至业拉山途中的植被景观

下山后到达左贡县城(海拔约3800m)。之后继续上山,一直到东达山垭口(怒江与澜沧江分水岭,海拔约5069m,此次科考最高点)。在垭口上,大风裹着雨夹雪一阵一阵袭来,十分寒冷(测得实时气温为零下2~3℃)。之后下山,准备赶往今晚住宿点-芒康县城,但途中(17:30分左右)遭遇塌方堵车,交通中断,无法前行。史老师当机立断,决定返回刚刚路过的小村庄(曲登乡登巴村)吃个简单晚饭,并稍作休息,以待道路抢通。

等饭间隙,几位老师同学通过网络查阅了中国地震台网中心发布的地震信息,了解到之前一两天在四川省宜宾市、崇州市和凉山州分别发生了里氏3.8级、3.0级以及3.3级的小地震。史老师等通过分析认为,前期的这些小地震可将山体震松,在较强降雨作用下,山体之间的摩擦力减小,崩塌滑坡易发。地震可能是这次事件的诱因之一。

至天黑透,道路仍未抢通,故改变行程计划,当晚宿于登巴村内,此处海拔约为3491m。

图16崩滑点及登巴村

Day 6:2019年8月1日

路线:芒康县曲登乡登巴村巴塘县(约198km)

天气:阵雨

昨天因为塌方,我们一行人留宿于登巴村。约7点半左右,我们集合完成今天第一点的测量工作。之后在等待通车的过程中,史老师组织召开了本次科考的简单总结会。主要内容可总结为以下三个方面。

首先是自然地理方面,本次科考主要途径雅江及其支流谷地(分水岭)和三江并流区(横断山区),可细分西南季风影响区、东南季风影响区以及东南季风和西南季风都到达不了的干旱气候区。雅江流域主要受西南季风影响,金沙江流域主要受东南季风影响,因此这两个地区水汽都比较充足,植被茂盛。我们所经的怒江流域,因高大山体的阻挡,季风无法吹进来,形成“干热河谷”,植被方面也出现了按理不会出现的“类似”西北荒漠的景观。青藏高原地区植被图制作的困难主要在于垂直分异太明显,且河谷地带多容易被忽略,之前的相关成果多扩大了灌丛草甸、草甸的面积,而缩小了荒漠、灌丛荒漠的范围,这样可能高估了这一地区的植被生产力。

其次是高原医学方面,要结合环境动物学、营养动物学、生理和病理动物学研究同高程下的短居人群临床反应,要对比野牦牛和家养牦牛对缺氧环境下的不同习服特点。之前有研究发现青藏高原牦牛的分布高度因气候变暖上升了,最高可以到海拔4500m左右,其中在海拔4000m左右分布最多。前期科考去过的阿里地区,牦牛多分布在4500-5000m,昌都地区的则多分布为3500-4500m,该高程段以上和以下均很少。

在氧含量监测方面,科考队已通过路线/样点式采样方法获取了一些数据,并在中科院和北师大相关台站架设了测氧设备,后期需深入计算分析绝对、相对氧含量的控制因素及其贡献率。在高程差不多一致时,需要对比同高程的气温差异带来的氧含量变化。植被对氧含量是有一定的贡献的,且植被类型不同,贡献量也不同。氧含量分为绝对氧含量和相对氧含量,相对氧含量变化是我们所研究的主要问题。相对氧含量的变化受多因素影响,建议后期通过控制变量方法进行对比分析。会后队员们对当地部分世居人群(藏民)和来往游客血氧含量、心率和血压等指标进行了测定,并详细了解了其生活史和抵藏交通方式等情况。

下午5时左右,塌方路段终于逐渐缓慢单向通车,我们也将日程进行了调整,晚上抵达巴塘县城。晚饭后(11点半)在当地医院帮助下,采集了科考队员的血液样品。期间偶遇一酒驾摩托车出事的年轻人,据了解年纪尚不及弱冠。司机一杯酒,亲人两行泪,酒驾遗患无穷!

图17至巴塘途中的针叶林和高寒草甸

Day 7:2019年8月2日

路线:巴塘县理塘县雅江县康定市(约198km)

天气:多云转晴

早上7点半左右,我们从巴塘县城(海拔约2560m)出发继续赶路。于海子山一带观察到比较严重的草场退化(图19),河谷区有高寒沼泽湿地。经过理塘县城(海拔约4000m),翻越卡子拉山到达雅江县城(海拔约2570m),之后过“摄影天堂”新都桥,翻越折多山垭口后到达康定市。

快到康定市区的时候,天空飘着小雨,浓雾像被子一样盖在四周山上。华灯初上,从山腰往下望去,整个康定市就像一颗璀璨的明珠,镶嵌在康定河谷里。

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图18海子山上退化的草场

今天一共完成了15个点的采样工作。在柯拉乡附近利用样方法测量了植被盖度,此处植被主要类型为高寒(灌丛)草甸,优势种有藏南绣线菊、高原柏等。

图19柯拉乡附近植被盖度调查点

Day 8:2019年8月3日

路线:康定市-天全县-雅安市-成都市-北京市

天气:晴

今天是本次科考最后一天。早餐后我们从康定出发,一路高速奔成都,途中在每个服务区测一组数据。从海拔2800m的康定到海拔500m的成都,这一路都是繁茂的植被,氧含量比在西藏时增加了不少。下午1点钟左右到达成都市,简单午餐后即赶往机场,并于晚上10点多到达北京,本次科考圆满结束。

图20科考队在拉萨合影

致谢:

本次科考活动得到了“第二次青藏科考”办公室、西藏自治区各级政府和相关领导同志的鼎力支持与帮助。7月31号,西藏自治区芒康县曲登乡境内318国道发生较大塌方,致使道路中断,科考队员被困。当地政府和相关部门负责同志迅速帮忙协调,武警官兵和地方应急部门全力抢通并护送科考队顺利通过塌方路段,保证了科考的顺利完成。在此一并谨致谢忱!

文:井源源、陈彦强、孙烨琳

图:井源源、孙烨琳、唐海萍、陈彦强、郭玉龙

审核:史培军、唐海萍、马永贵、陈  志