1997年 在海拔7000米处钻取出海拔最高冰芯

1997年7月下旬至10月下旬，由中国科学院兰州冰川冻土研究所组织的中美希夏邦马峰冰芯科学考察队在海拔7000米的达索普冰川上连续工作40多天，成功钻取了总计480米长、重5吨的冰芯，这是目前世界上海拔最高的冰芯，这为揭示青藏高原过去的环境变化过程、丰富中纬度地区的冰芯研究以及世界气候环境变化作出了贡献。这一研究成果在《科学》等国际一流科学杂志上发表，并被评为1997年中国十大科技进展之一。中国青藏高原冰芯研究通过多年来在冰芯科考方面的工作，已经在国际冰芯研究领域成功地树立起了“第三极”。

冰川—环境气候变化的天然档案馆

冰川是在自然界的特殊环境中由天然降雪逐渐积累而形成的一种天然冰体。在降雪的形成、降落过程中，飘散在天空中的各种气体，以及空气中飘散的各种浮尘就成了自然降雪的组成因子，当这些记载有当时气候环境信息的因子随着降雪一起在高寒冰川被保存下来时，这些降雪也就成为后人研究地球气候、温室气体、太阳活动甚至宇宙演变等的重要历史记录。特别是在高寒高海拔地区，这些积雪不仅没有消融，而且由于特殊的气候在这些地区形成了记录各种自然环境变化的天然冰川，冰川也就成为记录环境气候变化的天然档案馆。因此，科学家钻取、研究冰芯可以揭示出地球数十万年间各种自然气候、地理环境、地球物理及地球化学等方面的演化过程。与历史记录、树木年轮、湖泊沉积、珊瑚沉积、黄土、深海岩芯、孢粉、古土壤和沉积岩等可提取过去气候环境变化信息的介质相比，冰芯不仅保真性强（低温环境）、包含的信息量大，而且分辨率高、时间尺度长，堪称“无字的环境密码档案库”。

科学家通过对南北极冰芯的研究，已经在地球气候环境的演变过程及规律等方面取得了极大的进展，但科学家在这一过程中也遇到了问题，那就是虽然取得了两极冰芯的研究进展，但缺乏对中纬度地区冰芯的研究，这使得在揭示全球气候环境变化的问题上遇到了障碍，因此，中低纬度地区的冰芯研究成为揭示全球气候变化规律的重要一环。

地球上不乏高山冰川的存在，但科学家经过研究发现，青藏高原是中纬度冰川研究最理想的地区。青藏高原作为世界第三极，有着世界上其他中低纬度地区不具备的高海拔、高严寒的地理特征，这一特点使青藏高原成为中低纬度现代冰川最发育的地区。同时，南部的喜马拉雅山又是受亚洲季风影响的重要地区，亚洲季风演化的大量信息就储存在这一地区的冰川中。在进一步的研究中，科学家还发现，青藏高原的希夏邦马峰北坡的达索普冰川是研究中纬度冰川的最佳地点，因为这里海拔高、气温低，降雪几乎不发生任何消融，每次降雪全部保存，而且在这一特殊的地理环境中，降雪冰川也得到了很好的保存。因此，希夏邦马峰北坡的达索普冰川成为科学家研究中低纬度自然环境变化和季风演替等自然现象的理想冰川。

▲达索普冰川

在世界屋脊架起联通两极冰川的桥梁

1997年7月下旬，五国考察队员（中国、美国、俄罗斯、秘鲁、尼泊尔）经过十多天的艰难跋涉，于8月初到达希夏邦马峰。9月9日队员们在海拔7000米的希夏邦马峰达索普冰川上架起了冰芯钻塔，从组队开始，经过近三个月的努力，成功钻取了总计480米长、重5吨的冰芯。10月10日，考察队在成功完成考察任务后顺利返回。

这次希夏邦马峰考察是世界冰川科考史上海拔最高的一次，工作地区在海拔7000米以上，在这样的严寒环境中，空气中含氧量不到海平面的50％，早晚气温更是低至－30℃，而科考队员在这种高寒缺氧环境中却每天工作12个小时以上，且连续工作了40多天，这在科考历史上几乎是史无前例的。头痛、失眠、食欲减退、记忆力下降等高山反应更是“亲切”伴随着他们的每一天。其中一位美国科考队员由于在科考过程中感染了一种致命细菌，由于医治无效最终失去了年轻的生命。后来，为了纪念他对冰川科考所作的贡献，美国俄亥俄州专门以他的名义设立了科学基金。

▲科考队员运送科考装备到营地

这次希夏邦马峰的科考创下了科考史上高海拔地区人力搬运物资和样品重量的最高纪录。由于冰芯钻取地点不适合建立大本营，所以就把补给大营建在了海拔5800米的冰川上。这就意味着科考队员每天不仅要面对不能吃到熟食喝上开水的困难，而且还要在高寒缺氧的雪域冰川背负几吨重的科考仪器从海拔5800米处跋涉到7000米处的工作地点，而后又要背负相同重量的仪器以及钻取的冰芯样本从工作地点返回。在高寒海拔地区，这样的负重就相当于低海拔地区几倍的重量，特别是氧气稀薄导致的高山反应更是让科考队员痛苦不已。此外，冰塔、冰缝也是他们随时面临的危险，好多次，即使科考队员小心万分，摔下冰塔、掉进冰缝的危险还是伴随着他们。但科考队员“十步一小歇，百步一大歇”，凭着顽强的意志、毅力和勇气，圆满完成了任务。

▲姚檀栋院士与美国科学院院士朗尼·汤普森把收集到的样品分类装瓶

第三极冰芯钻取工作的成功，为中纬度冰川的研究提供了珍贵的冰芯样本，填补了世界冰川研究的空白，在世界屋脊架起了联通两极冰川研究的桥梁，为揭示全球气候演化规律奠定了重要基础。

风雪冰芯结硕果

科考队员踏风曝雪的艰辛努力终于结出累累硕果。首次在海拔7000米高处钻取深孔冰芯3根，其中2根穿透冰川底部，到达冰床，每年的冰层厚度在1米以上。通过对这些冰芯的研究，不仅可以获取每年气候环境的变化参数，而且也能对过去2000年气候环境的变化做出准确分析。此外，科考活动还首次获取了海拔7000米处的地面气象观测资料；首次观测了达索普冰川积累量和冰川变化；测得了目前冰川的最低温度：通过对3个冰芯孔的测量，发现在深160米以下的冰川底部冰温仍为        -13℃左右；在海拔7000米处冰雪中提取了有机质气候环境信息；首次在中纬度高山冰川上发现有重结晶带的存在，发展了冰川成冰作用带的理论；在对冰川水汽的分析过程中，还发现了印度的水汽可通过高山垭口直接到达喜马拉雅山北坡……

虽然希夏邦马峰冰芯的成功钻取取得了喜人的研究成果，但在此次科考负责人姚檀栋院士看来，“这只是一出长剧中的第一幕”，对整个希夏邦马峰冰芯以及对整个青藏高原冰川的研究还有很长的路要走。

▲姚檀栋院士在进行冰芯分析研究

青藏高原西部的古里雅冰川，有地球上除南北极之外最古老的冰芯。早在1992年，中美科学家就在古里雅冰川钻取了透底冰芯，长达308.6米，是目前在极地以外的山地冰川所钻取的最长的冰芯。通过冰芯中放射性氯-36测年，确定了该冰芯底部形成于76万年前；通过对该冰芯δ18O等指标的研究，详细揭示了末次间冰期以来中低纬地区的气候环境变化记录。2015年8—10月，在姚檀栋院士的带领下，由中国、美国、俄罗斯、意大利、秘鲁五国组成的联合科考队，再一次在古里雅进行冰川考察和冰芯钻取活动。这次考察的目的，一方面是钻取古里雅透底冰芯，进一步准确测定青藏高原上最古老冰川的形成年代；同时也是未来揭示在全球变暖背景下，西昆仑地区冰川变化的特殊性。鉴于姚檀栋院士在青藏高原冰川和环境研究方面的贡献，瑞典人类学和地理学会授予他2017年“维加奖”。姚檀栋院士不仅是首位获奖的中国科学家，也是首位获此殊荣的亚洲科学家。

▲古里雅309米冰芯底部

▲姚檀栋院士与美国科学院院士朗尼·汤普森描述冰芯

▲古里雅海拔6700米营地

2018年，第二次青藏高原综合科学考察研究正式启动，习近平总书记专门发来贺信，时任国务院副总理刘延东出席启动仪式。未来的青藏高原冰芯研究将充分利用更多新技术、新手段、新方法，有望在青藏高原极高海拔地区气候变化及冰冻圈研究上取得重大突破，并在国家战略方面评估气候变化背景下不同区域冰川变化对区域气候及水文过程的影响，为青藏高原生态文明建设提供科学数据和理论支撑。

（图文/中国科学院青藏高原研究所）