隨著全球氣候變暖
冰川正在經(jīng)歷加速消融
形成數(shù)以萬計的冰湖
它們會產(chǎn)生什么影響？
遠方的聲音已在訴說一二
冰湖一旦潰決對下游危害重大
水質(zhì)突變，可能對生態(tài)產(chǎn)生影響
鹽度、酸堿度突變，可能減少生物多樣性…
這種新興的高寒水生生態(tài)系統(tǒng)
為什么會突變？會怎樣影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境？
如何才能理解冰湖水生態(tài)環(huán)境的變化秘密？
有太多疑問需要被厘清
但冰湖形成的速度
比人類了解它們的速度快太多了
且“解密冰湖”路途遙遠、
不確定因素多、監(jiān)測手段難全面覆蓋…
好在這個團隊找到了科技“新解法”
他們是如何做到的？
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，張強弓有些迫切。他是中國科學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含著許多未知的奧秘，和氣候環(huán)境變化有關。“同一海拔下，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。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它們和生態(tài)。”
因此，張強弓研究小組需要定期趕到冰湖邊觀測點。“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，相當于往天上走5公里路，初來者很難適應這里的環(huán)境?！睆垙姽f道。每次出發(fā)，團隊需要先輾轉抵達拉薩站點，再帶上監(jiān)測設備、用于湖水采樣的皮劃艇向冰湖深處前進，采集水樣后還需長途轉運，部分樣本甚至要跨越千里送到檢測中心，過程很周折。
為期7天的強化觀測更是一場對身體和耐力的雙重考驗。湖上天氣瞬息萬變，晴空下突降的狂風暴雨是常態(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。張強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翻，墜入數(shù)百米深的冰湖。還好同行隊員將人救起，上岸后兩人緩了好久?！澳强墒潜?，透心涼，大家都嚇壞了?！?
辛苦之余，他們最擔憂的還是無功而返。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。張強弓介紹：“研究冰川的時候，我們會取完整的冰芯回帶實驗室，里面蘊含著很多信息，但冰湖水樣是否有效就說不準了。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，張強弓正坐在飛機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?！拔覀兛吹降暮此兓?，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，張強弓開始翻閱大量資料，發(fā)現(xiàn)可行性。
2022年起，張強弓研究小組聯(lián)合?？低昐TAR科技公益，開始實踐通過視頻感知設備監(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)成功布設臻全彩視頻監(jiān)測設備，實現(xiàn)長期、實時、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)湖水顏色和實測水質(zhì)關聯(lián)特別強。”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，精準捕捉到濁度變化。相比以往人工監(jiān)測的耗時費力，這套遠程監(jiān)測系統(tǒng)極大提升了效率。
“有時候冰湖結冰又融化，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?！睆垙姽榻B，現(xiàn)在他們通過RGB影像與深度學習模型協(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，并直接估算某些關鍵水質(zhì)參數(shù)，例如濁度?！睆垙姽芯啃〗M發(fā)表在國際學術期刊的論文中提道，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路徑。如此一來，該技術有望復制到數(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積累的研究結果
為守護冰凍圈、保護氣候環(huán)境添磚加瓦
如今，張強弓研究小組已經(jīng)采集了
上百T數(shù)據(jù)，并且持續(xù)“解密冰湖”
科技的加持，讓這段科研之路
變得更有底氣、更加高效，也更充滿希望
今年是國際冰川保護年
也是冰凍圈科學行動十年的元年
人們對冰凍圈關注度越來越高
科技的發(fā)展、行動的加速
都在助力人類與自然和諧共生的愿景
早一點、更早一點照進現(xiàn)實
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