姚檀棟院士：用“芯”記錄青藏高原的“天然檔案”

如果不看天氣預報，你還記得一周前的今天是什么天氣嗎？40年，甚至100年前，夏天下雨多不多？冬天下雪多不多？

為了破解人與自然、生命與環境氣候的密碼，有一群科學家一直行走在青藏高原上，默默擔當著時光偵探，尋找大自然留下的氣候環境檔案。

9月1日，第二次青藏高原綜合科學考察研究隊隊長姚檀棟院士帶領科考隊員登上央視《開學第一課》的講臺，講述青藏科考的故事，探究樹芯、冰芯、巖芯中的氣候檔案，為全國中小學生上了一堂生動有趣的“科學第一課”。

最年輕的檔案——樹芯

樹木是有生命的，它們從一顆很小的幼苗長成參天大樹，需要幾十年甚至上百年，樹芯記錄了它的成長過程。

科研人員在距離地面1.3米的高度鉆一個孔，鉆取樹木年輪的截面，也就是樹芯。這種方法給樹木留下的傷口只有鉆孔大小，樹木也會很快通過分泌樹脂把傷口堵上，不會對樹木造成傷害。

科研人員通過樹芯上的年輪寬度變化序列，可以獲取樹木的年齡和氣候變化情況。如果樹木生長普遍對溫度敏感，年輪的寬窄變化就可以記錄歷史上的溫度變化。寬的年輪代表它這一年長得很好，水熱條件充足。窄的代表這一年氣候較為寒冷。將樹木年輪與樣地調查相結合，可以反映過去森林高海拔邊界的變化，是擴張了還是收縮了。比如我們發現了青藏高原過去100年森林邊界最高上升了80米。這條邊界向上推，代表樹木的數量向上增長了，青藏高原的生態環境是向好的，森林面積是增加的。

無字天書——冰芯

2022年5月，第二次青藏科考隊在珠峰東絨布冰川海拔6500米鉆取了140米的透底冰芯，大概可以記錄過去兩千年氣候環境的變化。用肉眼觀察冰芯，有的看上去特別干凈，有的看起來有點臟。他們分別代表著過去怎樣的氣候環境？

距今十萬年前，地球正經歷著寒冷的末次冰期，那時候氣候又寒冷又干旱，大量沙塵沉降在冰川上，形成了看起來有些臟的冰芯。而在氣候溫暖濕潤時，沙塵暴少，冰芯則變得很干凈。

仔細觀察，冰芯中還有很多像針眼一樣密集的小氣泡，他們記錄了當時的大氣成分信息。雪降落在冰川上，慢慢壓實成冰，也把當時的空氣封閉在里面。科研人員將冰芯處理成小塊兒放入不銹鋼容器中，抽真空后升溫融化，冰芯中的氣泡就會被釋放在不銹鋼容器中。通過分析這些氣泡，可以測量出當時青藏高原空氣中存在的二氧化碳濃度是怎樣的。利用冰芯融水氫氧同位素分析，我們還可以提取冰芯記錄的溫度變化指標。

天然地質書——巖芯

地層巖芯也叫天然地質史書。歷史書講述人類發展歷史，而地層巖芯可以告訴大家地球的演化歷史。

分析巖芯可以直觀地觀察顏色變化、顆粒大小、結構、物質組成等。比如，一根來自青藏高原的巖芯，它的下部偏紅褐色，揭示地層沉積時是較淺水的干旱炎熱氧化環境，而上部青灰色則表示是較深水的濕潤環境。

為什么同一個地方，忽然從一個干旱炎熱的淺水環境變成濕潤的深水環境呢？

環境的轉變還要從青藏高原沒有形成之前說起。那時候，中國總體氣候干燥炎熱，地理環境基本與現在的撒哈拉沙漠類似。隨著青藏高原逐漸隆起，印度季風慢慢形成并逐漸加強，印度洋的水汽在季風的帶動下逐漸北上的。當高原隆起到一定程度，北上的水汽被擋住，大部分不能往北繼續走，只能變換方向，向東繞行，再繼續向北。從我國西南地區，逐漸北上。這個過程帶來了大量的雨水，原來被沙漠覆蓋的地方變成了現在的煙雨江南、魚米之鄉。因此巖芯的顏色也就從褐紅色變成了青灰色。

科研人員把巖芯帶回實驗室進行詳細的科學研究，通過精密儀器設備進一步提取其記錄的氣候環境信息，了解巖芯地層形成時的古氣候環境，就可以揭示地質歷史上滄海桑田等的古氣候環境演變過程。

結語：

青藏高原是一片圣土，它孕育了五千年中華文明，構筑了我國西南部的天然屏障，也滋養了土地肥沃、物產豐富的魚米之鄉。我們對它的探索永無止境，對它的保護也將一如既往。