科研進(jìn)展
我國山地冰川溫室氣體源匯特征取得新進(jìn)展
20世紀80年代以來(lái)，全球山地冰川加速融化，我國山地冰川也正在經(jīng)歷強烈消融，冰川徑流總體呈現增加趨勢。冰川加速融化是否會(huì )促進(jìn)儲存在底部的溫室氣體釋放至大氣，以及冰川退縮后融水系統是否會(huì )釋放或吸收溫室氣體，抑或是冰川融水橫向遷移過(guò)程會(huì )對下游補給區水生生態(tài)系統碳循環(huán)帶來(lái)怎樣的影響？這些科學(xué)問(wèn)題在中、低緯度山地冰川鮮有報道，需要進(jìn)行基礎性監測和深入研究。?
基于此，中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)與凍土工程重點(diǎn)實(shí)驗室杜志恒副研究員聯(lián)合北京師范大學(xué)、蘭州大學(xué)和中國科學(xué)院大學(xué)等單位科研人員，選取我國祁連山最大的大陸性冰川——老虎溝12號冰川作為研究對象（圖1）。首次對我國山地冰川不同消融季節冰川末端冰洞、冰川融水中甲烷和二氧化碳濃度及其同位素等指標開(kāi)展了原位在線(xiàn)監測。
研究結果顯示，冰川末端冰洞內存在較高的甲烷累積現象（高達5.7 ppm，比大氣中甲烷濃度高約3倍），對應于較低的二氧化碳濃度（低至168 ppm，比大氣中二氧化碳濃度低約2.5倍），數據表明冰川消融伴隨著(zhù)甲烷的排放和二氧化碳的吸收（圖2）。此外，研究發(fā)現，冰川末端融水亦存在甲烷的排放（3.7－108.3?μmol m－2 day?1）和二氧化碳（?65.76?8.32 mmol m?2 day?1）的吸收現象。值得關(guān)注的是，冰川融水中甲烷的排放和二氧化碳的吸收隨著(zhù)融水向下游遷移，甲烷的排放和二氧化碳的吸收表現出減弱的特點(diǎn)。
同位素研究結果表明，甲烷的生成主要歸于乙酸發(fā)酵型，但是熱成因甲烷生成方式并不能排除。本研究強調，山地冰川如同一個(gè)個(gè)“煙囪”正在向大氣排放甲烷，但是與高緯度極地地區發(fā)育的大冰川相比，其濃度和通量大小處于“中等水平”。特別是中低緯度地區，山地冰川位于高海拔的冰川退縮區，溫室氣體排放后與大氣中溫室氣體快速混合，如何準確并系統化地監測山地冰川溫室氣體排放量是目前最大的挑戰。
該研究成果為更好地認識山地冰川融水區以及下游河流或溪流溫室氣體排放之間的關(guān)系奠定了基礎。研究證實(shí)了山地冰川消融過(guò)程中伴隨著(zhù)甲烷的排放和二氧化碳的吸收；未來(lái)仍需進(jìn)一步加強冰川消融與溫室氣體源匯過(guò)程研究，特別是隨著(zhù)冰川不斷加速消融，冰川及融水系統溫室氣體源匯如何變化、未來(lái)溫室氣體排放量級等科學(xué)問(wèn)題亟需進(jìn)一步研究。
該成果以Characteristics of methane and carbon dioxide in ice caves at a high－mountain glacier of China為題發(fā)表在期刊Science of the Total Environment。西北研究院杜志恒副研究員為第一作者，北京師范大學(xué)王磊博士后為通訊作者。該研究獲國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )項目和冰凍圈科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室自主項目等聯(lián)合資助，以及祁連山冰凍圈與生態(tài)環(huán)境綜合觀(guān)測研究站的支持。
論文鏈接：https：／／www．sciencedirect．com／science／article／pii／S0048969724042220
圖1．祁連山老虎溝12號冰川末端冰洞與裸露地貌特征
圖2．不同時(shí)期冰洞內甲烷、二氧化碳濃度和其同位素特征
