三极科考专刊

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1. 探索地球之巅：60年来珠峰气候环境变化

康世昌, 张玉兰, 张强弓

自然杂志 2020, 42 (5): 355-363. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.05.001

摘要（261）

PDF（pc）（4362KB）（331）

世界第一高峰珠穆朗玛峰(珠峰)，是全球气候与环境变化研究的焦点与热点区域。自20世纪50年代末期以来，在珠峰地区已经开展了多次综合考察，并建立了定位观测研究站。近60年来，珠峰地区持续变暖，升温幅度与青藏高原的平均值相当，降水变化趋势不明显。珠峰地区是冰川集中分布区，近期冰川显著退缩，冰湖面积急剧扩张，径流量增大，反映了冰川和水文过程对全球变暖的响应。受到升温影响，珠峰地区的植被有变绿趋势。工业革命以来，珠峰地区受到跨境大气污染物传输的影响，也凸显了冰川消融导致的污染物二次释放的潜在风险。

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2. 青藏高原冰冻圈汞研究及其环境意义

孙世威, 康世昌, 张强弓, 郭军明

自然杂志 2020, 42 (5): 364-372. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.05.002

摘要（660）

PDF（pc）（3152KB）（342）

全球变暖背景下，冰冻圈显著退缩引发的环境效应成为科学界关注的热点问题。青藏高原冰冻圈正在发生的显著退缩势必会加速冰冻圈中污染物向环境中释放，从而对生态系统和生物健康产生潜在的风险。汞是一种全球性污染物。目前，高原冰冻圈区主要介质（冰川、冻土、水体和大气等）中汞的历史记录、浓度水平和时空分布特征等研究均已取得较大进展。然而，对冰冻圈区关键的汞输出过程及其环境效应的认识较少，如冰川中汞向下游水体的传输过程、多年冻土退化的汞释放过程，特别是冻土区地表大气汞动态交换过程等。青藏高原冰冻圈区汞研究的深入持续开展，不但将丰富对冰冻圈区汞循环的认识，亦可为评价冰冻圈地区的环境汞暴露风险和冰冻圈退缩的环境效应提供基础理论依据。

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3. 青藏高原内陆大气污染物科学研究——以纳木错站为例

殷秀峰, 康世昌, 张强弓, 张国帅

自然杂志 2020, 42 (5): 373-378. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.05.003

摘要（783）

PDF（pc）（1243KB）（386）

青藏高原位于中国西南部，平均海拔4 000 m以上，其地理位置特殊。青藏高原自身大气污染物排放少，空气相对洁净，是大气污染研究的天然实验室。纳木错站位于青藏高原内陆，该站多种大气污染物浓度整体平均水平较低，是典型的全球大陆大气背景监测站。尽管喜马拉雅山高耸于青藏高原南部，但由南亚释放的大气污染物仍然能够在大气环流的传输下，向北跨越喜马拉雅山进入青藏高原内陆，引起纳木错站大气污染物事件级污染。西风环流和印度季风在大气污染物长距离传输过程中起着重要作用，对不同大气污染物的影响机制存在差异。研究人员在青藏高原内陆纳木错站开展了多种大气污染物研究，获得一系列研究成果，极大地推动了高原大气污染物科学研究，为中国国际环境谈判提供了科学基础。

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4. 青藏高原大气颗粒态汞的环境意义及其研究进展

郭军明, 康世昌, 孙世威, 倪鼎铭

自然杂志 2020, 42 (5): 379-385. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.05.004

摘要（137）

PDF（pc）（986KB）（91）

汞是一种全球性污染物。大气颗粒态汞在青藏高原的大气汞沉降中扮演着重要的角色，长距离传输和沉降使得偏远地区也受到人为排放汞的影响。文章介绍了大气颗粒态汞在青藏高原汞生物地球化学循环中的重要性和当前的研究进展，并展望了未来的研究方向。第二次青藏高原综合考察研究项目，将对大气颗粒态汞进行更深入和系统的研究。基于汞同位素和模式模拟等方法，进一步量化大气颗粒态汞跨境传输及其对环境的潜在影响，为青藏高原的环境保护提供科学支撑。

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5. 热喀斯特改变多年冻土区景观和地表过程

牟翠翠

自然杂志 2020, 42 (5): 386-392. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.05.005

摘要（1027）

PDF（pc）（2061KB）（430）

多年冻土是寒冷气候的产物，气候变暖则会造成多年冻土退化。多年冻土退化的表征之一就是地下冰融化，使得地表土壤失去支撑，从而形成滑塌、沉降等热喀斯特地貌。热喀斯特地貌不仅会影响到工程建筑，还会破坏地表植被，导致生态系统退化。热融沉降形成的低洼地还会积水并逐步发展为热融湖塘。热喀斯特地貌除了直接改变地表景观外，还会改变土壤的水文和碳氮循环的过程。目前热喀斯特地貌的发展及其影响在多年冻土环境研究中已引起了广泛关注，定量评估热喀斯特地貌对碳循环的影响也是评估多年冻土区对全球变化的响应及气候反馈效应的重要环节。

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6. 第三极地区雪冰中碳质组分研究进展

张玉兰, 罗犀, 康世昌, 高坛光, 胡召富

自然杂志 2020, 42 (5): 393-400. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.05.006

摘要（545）

PDF（pc）（3589KB）（356）

碳质气溶胶（黑碳和有机碳）对全球气候变化及加速冰川消融具有重要影响，已引起广泛关注并开展了许多相关研究。基于目前的研究进展，综述了第三极地区雪冰中碳质组分的空间分布特征，发现老雪和粒雪冰中黑碳与有机碳含量显著高于雪坑以及新雪，更新了我们对于同一条冰川不同区域雪冰中碳质组分的认识。雪坑中黑碳的同位素组成揭示，青藏高原东北部雪冰中黑碳主要来自化石燃料贡献，而高原中部主要来源于生物质燃烧，喜马拉雅山脉南坡雪冰中黑碳的化石燃料贡献与生物质燃烧的贡献相当。雪冰中碳质组分导致的辐射强迫可达上百W•m−2，由此使得冰川消融增加、积雪持续期缩短。下一步将继续加深对雪冰碳质组分的来源及其对反照率影响的机理研究，为进一步预测气候变暖背景下碳质组分对冰川消融的贡献提供科学基础。

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7. 喜马拉雅冰川消融影响区域生态环境

张强弓

自然杂志 2020, 42 (5): 401-406. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.05.007

摘要（674）

PDF（pc）（3269KB）（414）

喜马拉雅山脉是全球最高的山脉，是中低纬度山地冰川分布最为密集的地区之一，是亚洲重要的水源地。随着全球和区域变暖，喜马拉雅山脉的冰川正经历快速消融退缩，其在21世纪初的缩减速度是20世纪末的2倍。气温快速升高是造成冰川消融的最主要原因。另外，降水量无明显增加、黑碳等大气污染物排放增加等也是造成冰川加速退缩的重要原因。冰川消融影响补给径流的水文水资源变化，催生冰湖并增加冰湖溃决洪水等灾害风险，也会影响水环境进而对局地和远端被补给生态环境和居民健康造成潜在影响。未来喜马拉雅地区冰川退缩仍将持续，因此，加强科学研究、促进区域合作、开展协同保护是应对喜马拉雅地区冰川消融、实现区域可持续发展的根本。

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8. 第三极和北极的积雪变化与影响

钟歆玥, 康世昌, 史艳梅

自然杂志 2020, 42 (5): 407-412. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.05.008

摘要（484）

PDF（pc）（969KB）（245）

气候变暖背景下，积雪正在发生显著的变化。第三极（青藏高原）和北极作为积雪在高海拔和高纬度地区的典型分布区，备受科学界的关注。近60年来，第三极和北极的积雪范围和日数总体呈现减少趋势，但积雪深度的变化存在空间异质性。积雪的变化与气候条件、大气环流和吸光性杂质的影响密不可分，同时，积雪变化对气候、水文、生态和人类系统也具有重要反馈作用。对第三极和北极的积雪研究将为推动区域经济社会可持续发展提供重要基础数据和支撑。

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9. 铁生物地球化学循环：三极雪冰研究进展

杜志恒, 效存德, 张震

自然杂志 0, (): 413-420. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.05.009

摘要（549）

PDF（pc）（2187KB）（441）

具有生物活性的元素铁通过调控浮游植物生产力大小，从而影响海气之间碳的交换，并最终调节海洋生态系统与全球气候效应。陆源生物活性元素铁以大气干、湿沉降的方式进入冰冻圈各要素（冰川、冰盖、冻土、海冰与冰山），然后以固态的形式储存在地球表层。随着全球气候变暖，冰冻圈各要素退缩过程使其以迁移与转化的形式再次进入地球表层系统，进行全球再分配。自2000年以来，关于铁生物地球化学循环的研究，已在三极（南极、北极与青藏高原）冰冻圈区取得了初步研究成果。特别是近期，在南、北两极围绕冰盖消融与生物活性元素铁对海洋生产力调节作用的研究，取得了重大突破。文章向公众介绍了铁假说的提出与发展历史，阐述了其在冰冻圈科学中的研究成果，并提出未来可能突破的研究方向。

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10. 铁生物地球化学循环：三极雪冰研究进展

杜志恒, 效存德, 张震

自然杂志 2020, 42 (5): 413-420. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.05.009

摘要（128）

PDF（pc）（2187KB）（159）

具有生物活性的元素铁通过调控浮游植物生产力大小，从而影响海气之间碳的交换，并最终调节海洋生态系统与全球气候效应。陆源生物活性元素铁以大气干、湿沉降的方式进入冰冻圈各要素（冰川、冰盖、冻土、海冰与冰山），然后以固态的形式储存在地球表层。随着全球气候变暖，冰冻圈各要素退缩过程使其以迁移与转化的形式再次进入地球表层系统，进行全球再分配。自2000年以来，关于铁生物地球化学循环的研究，已在三极（南极、北极与青藏高原）冰冻圈区取得了初步研究成果。特别是近期，在南、北两极围绕冰盖消融与生物活性元素铁对海洋生产力调节作用的研究，取得了重大突破。文章向公众介绍了铁假说的提出与发展历史，阐述了其在冰冻圈科学中的研究成果，并提出未来可能突破的研究方向。

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11. 多年冻土退化，会是下一个“后天”吗？

高坛光

自然杂志 2020, 42 (5): 421-424. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.05.010

摘要（600）

PDF（pc）（1301KB）（171）

由于全球变暖，气候系统极有可能在达到某个临界阈值之后出现整个系统的崩溃，造成类似于电影《后天》中的后果。多年冻土退化被认为是气候系统中一个重要的气候突变要素。在全球变暖的背景下，多年冻土正在迅速退化，并将释放出巨量的碳。多年冻土热融喀斯特现象的存在，并综合其他气候突变因素，有可能在政府间气候变化专门委员会（IPCC）提出的2 ℃目标以内达到地球系统行星边界的阈值，从而对气候系统产生不可逆的影响。

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12. 多年冻土退化对气候和人类产生重要影响

吴晓东, 吴通华

自然杂志 2020, 42 (5): 425-431. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.05.011

摘要（1913）

PDF（pc）（2561KB）（968）

多年冻土主要分布在高纬度和高海拔地区，占北半球陆地面积的四分之一。多年冻土是寒冷气候的产物，全球变暖导致世界范围内多年冻土的普遍退化。多年冻土的退化将影响生态系统、水文过程和寒区许多重要工程设施的稳定性，并对气候系统具有重要的正反馈作用。目前，虽然对北极和青藏高原的多年冻土开展了许多研究工作，但是仍有很多重要的科学问题尚未解决。多年冻土变化及其影响的研究对人类认识和应对气候变化，实现联合国可持续发展目标具有重要的科学意义。

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13. 探索地球之巅：60年来珠峰气候环境变化

康世昌, 张玉兰, 张强弓

自然杂志 0, (): 355-363. DOI: 10.3969/j.issn.0253-9608.2020.05.001

摘要（987）

PDF（pc）（4362KB）（784）

世界第一高峰珠穆朗玛峰(珠峰)，是全球气候与环境变化研究的焦点与热点区域。自20世纪50年代末期以来，在珠峰地区已经开展了多次综合考察，并建立了定位观测研究站。近60年来，珠峰地区持续变暖，升温幅度与青藏高原的平均值相当，降水变化趋势不明显。珠峰地区是冰川集中分布区，近期冰川显著退缩，冰湖面积急剧扩张，径流量增大，反映了冰川和水文过程对全球变暖的响应。受到升温影响，珠峰地区的植被有变绿趋势。工业革命以来，珠峰地区受到跨境大气污染物传输的影响，也凸显了冰川消融导致的污染物二次释放的潜在风险。

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