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森林野火频发可能威胁喜马拉雅山冰川状态

文章来源 :
2022-11-15 16:34
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在2016年9月19日和10月9日,印度查莫利地区Ronti峰北坡发生了两次冰崩;2021年2月7日,几乎在同一地点发生了一次更大的冰崩,释放了超过25×106立方米的冰川和岩屑混合体,并造成多达200人死亡。2018年10月和2021年3月,在我国藏东南林芝地区的色东普峡谷也发生了类似的冰崩。尽管科学家们普遍认为气候变化是喜马拉雅山的冰崩灾害(如气温和降水异常)发生的主要原因,但我们认为森林野火等其他因素也起了重要作用:喜马拉雅山地区近期频繁发生的森林野火等产生的黑碳排放可能会进一步影响冰川稳定性,且在后续对冰川灾害的评估中应当加以考虑。

伴随着喜马拉雅山地区冰川融化和质量亏损增加(图1a),过去二十年来,包括冰崩、冰川泥石流和冰湖溃决等冰川相关灾害发生频率越来越高。尽管科学家们将这些冰川灾害主要归因于气候变化(如温度、降水异常和山区地表环境的不稳定),但该地区频发森林野火排放黑碳的潜在贡献不应该被忽视(图1b)。

喜马拉雅山平均海拔超过5000米,通常被称为“世界屋脊”。喜马拉雅山地区冰川覆盖面积超过3.3万平方公里(图1),占青藏高原冰川面积的30%左右,是亚洲水塔的重要组成部分。在非季风期,喜马拉雅山冰川融水是印度河-恒河平原的重要水资源。自20世纪90年代以来,喜马拉雅山地区的升温速率是全球平均值的两倍,导致冰川加速消融,体现为冰川融化提前、雪线升高等,并导致了冰川灾害在近年来更频繁发生。

除气候变暖外,碳质气溶胶也极大地影响了喜马拉雅地区的冰川消融和质量亏损。黑碳能够吸收太阳辐射并加速冰川雪冰融化,据估算黑碳对藏东南地区冰川消融的贡献约为15%。喜马拉雅山冰川表面沉降的黑碳主要来源于季风期印度夏季风(6 - 9月)和非季风期中纬度西风(10月至次年5月)传输的碳质气溶胶,但集中在非季风期。其中植被火燃烧排放主要集中在3 - 5月和10 - 11月,且喜马拉雅山地区80%以上的森林野火发生在3-5月。前人碳同位素分析表明,喜马拉雅冰川上沉降的黑碳有超过一半可能来源于非季风月份的植被火燃烧排放。

森林野火排放能够在火燃烧产生的热对流作用下被传输到地表以上5公里的高度(最高可达8-9公里),然后在环流作用下被传输至喜马拉雅山高海拔地区并最终沉降在冰川表面。来自喜马拉雅低海拔地区的植被火燃烧排放也可以通过高山峡谷传输至冰川上。我们早先的研究发现,在喜马拉雅冰川雪/冰层中发现了森林野火产生的左旋葡萄糖和黑碳峰值同步出现。当雪冰中黑碳浓度达到10 ng g-1时,能够显著降低冰川雪冰反照率。在藏东南措普沟浅冰芯的研究发现,喜马拉雅山沿线春季森林野火事件能够引起雪/冰中的黑碳浓度超过20 ng g-1,这表明野火可能是造成春季冰川融化的原因之一。

近年来,因气候变化和土地利用改变,导致喜马拉雅山沿线地区频繁地发生重大火情(图1b)。且冬季降水减少会引起喜马拉雅山地区旱季延长,有利于森林野火发生,并促使季风前期3-5月森林野火增加。此外,喜马拉雅山南坡印度和尼泊尔土地利用改变(如用火开荒),也导致了近年来森林野火频发。

总之,在当前气候变化背景下,频发的森林野火排放可能会加剧喜马拉雅山地区冰川融化和质量损失。我们必须要更加重视喜马拉雅山森林野火,一方面尽可能减少财产损失和人员伤亡,一方面也有助于降低冰川灾害发生风险。

论文题目:Himalayan glaciers threatened by frequent wildfires

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41561-022-01076-0 

本研究得到了第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0103, 2019QZKK0201)和中国科学院青促会项目(2020071)等资助。


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图1. 2003-2021年期间喜马拉雅山冰川质量亏损和植被火燃烧变化。a)冰川质量亏损(数据来自https://wgms.ch/,五角星指示在2021年发生冰崩的Ronti 峰(30.37°N, 79.73°E)和色东普峡谷(29.80°N, 94.92°E));b) 基于MODIS的3 - 5月燃烧面积变化(%/年,数据来自https://www.modis-fire.umd.edu/)。喜马拉雅山的范围(Greenline)来自国家青藏高原数据中心(1:25万喜马拉雅山地形数据(2018),http://data.tpdc.ac.cn)。冰川分布(蓝绿色阴影,数据来自Randolph Glacier Inventory Version 6.0 https://nsidc.org/data/nsidc-0770/versions/6)。