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作为青藏高原生态系统重要组成部分，长江源和澜沧江源地区是气候变化敏感区和生态环境脆弱区，对流域气候系统稳定、水资源保障、生物多样性保护、生态系统安全具有重要影响。
日前，2022年江源综合科学考察启动。科考内容包括冰川、河流水文、水环境、水生态等，并重点关注冰和碳。
云涌苍穹，雪盖千峰。大江之源，源源不绝的涓流，奔淌、汇合，襟江带湖，终成滚滚大江。
近日，在青海省玉树藏族自治州，水利部长江水利委员会长江科学院牵头组织的2022年江源综合科学考察启动。此次科考范围为长江正源沱沱河、南源当曲、北源楚玛尔河和澜沧江源区，对冰川、河流水文、泥沙、河道河势、水环境、水生态等全面“体检”，其中冰储量和湿地碳储量观测是科考重点。
探寻冰川、湖泊间变动规律
在长江源支流布曲的源头，冬克玛底冰川高耸。5000多米的冰川脚下，科考队员安装设备、检修仪器、遥控无人机……忙个不停。
“此次我们将采用探地雷达，开展冰川厚度观测，再结合前期积累的高度等数据，匡算冰储量及变化，解析出冰川消融水资源量。”长江科学院总工程师徐平介绍。
监测设备不断升级。长江科学院水资源综合利用研究所水资源管理研究室副主任洪晓峰参与过多次冰川考察：“就拿三维激光扫描仪来说，其扫描半径为6公里，精确度达毫米级，可准确记录冰川表面地形地貌。把不同时段测量结果叠加，即可分析出冰川运动变化等。”
无人值守气象站、积雪特性分析系统定时传输温度、湿度、辐射、降水等数据，冰川前缘变化观测系统全面记录冰川前缘状态……“基于‘空天地’一体化立体观测技术已经建立，有效克服了无人区难进入、冬季数据缺失等问题。”洪晓峰介绍。
此次科考以冰川融水湖泊为切入点，探寻冰川变化和湖泊水量间的关系。徐平说：“冰川储存大量水资源，是江源众多河湖补给水源之一。特别是冰川一旦达到消融‘拐点’，其退缩趋势将不可逆转，并导致河湖来水减少，进而带来草地沙化、水土流失等生态问题。只有及时观测，才能为江源区生态风险预防和管理提供基础数据和科学对策。”
“高原湖泊主要水源是降水还是冰川融水；冰、湖、地层、大气间水循环如何进行；冰川和湖泊变化对未来气候变化会产生哪些影响，我们将以此为基础，进一步解释机理。”洪晓峰说。
力争实现对江源区碳汇潜力精准“画像”
“碳汇是吸收汇集碳并将其固定的过程，丰沛的水量、丰富的动植物、沉睡的冻土，都是固碳储碳的载体。”长江科学院科技交流与国际合作处副处长赵登忠介绍。
在平均海拔4800米左右的长江南源当曲湿地，钻孔机取样、无人机摄影，前不久，几位队员先期抵达，采集了100多份当曲湿地典型断面水样、土样与植被样品。
“土壤分层特色鲜明，且不同分层土壤的碳含量存在差异；水泡子密集区域的草甸地下根系深度约20厘米，根系发达，固水性能和固碳潜力良好。”赵登忠介绍初步分析结论。
江源区的碳汇情况，是此次科考重点。“研究评估青藏高原湿地生态系统碳循环机制及其固碳潜力，对于保护地球第三极生态，助力‘双碳’目标实现，有重要意义。”徐平说。
“目前对高原湿地生态系统研究相对较少。我们着重分析碳储量在不同深度土层的分布变化，明晰碳储量年际变化规律，实现对江源区碳汇潜力精准‘画像’。”赵登忠说。
如何摸清碳汇“家底”？赵登忠介绍，一方面，利用痕量气体在线分析仪，现场获取水与气界面、土与气界面的二氧化碳、甲烷等含量。另一方面，利用北斗卫星、低空无人机，组合高光谱卫星遥感影像，逐步建立起监测网络。
“以冻土为例，近年来，受青藏高原气候暖湿化影响，部分冻土在消融过程中会释放一定的碳，但这一过程又促进动植物繁衍生息，进一步汇碳。释放多还是储存多，需要用长期数据进一步验证。”赵登忠说。
调查江源区河流水生生物分布特征
江源区的冰川雪山、湖泊河流、沼泽湿地星罗棋布，是亚洲乃至世界上孕育大江大河最集中的地区。“气候变化对流域径流、泥沙、生物多样性、水循环系统等会产生深刻影响。”长江科学院流域水环境研究所副所长赵良元介绍。
多年科考交出了一份丰硕的答卷。首次在长江源发现河流内鱼类越冬场，并揭示了越冬场形成机制；初步掌握了江源地区主要河湖水环境现状及水质时空分布规律；揭示了江源地区主要河湖水化学特征和控制因素等。
“近年来，全球气候变化叠加人为活动，对江源区主要河流水化学特征、水环境演变、河流水生生物分布产生一定影响。”赵良元说，“科考团队采用现场调查、在线实时监测与室内分析相结合的方式，全面收集营养盐、主要离子、金属元素、有机物等水环境指标数据，摸清鱼类、底栖动物、浮游植物和浮游动物等水生物分布。”
据悉，此次科考将进一步掌握长江源和澜沧江源地区的生态环境现状，为长江大保护、三江源国家公园建设、长江源和澜沧江源区“水—生态—环境”演变与适应性保护对策研究提供基础数据。
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科考设备显身手
三维激光扫描仪：扫描半径为6公里，精度达毫米级，能快速获取详尽、高精度的三维数据，在江源科考中主要用于观测冰川表面地形地貌等。
痕量气体在线分析仪：可对特定波长的二氧化碳、甲烷等气体的吸收谱线进行扫描分析，现场获取水体、土壤、植被等不同下垫面的碳通量信息。
积雪特性分析系统：可对雪水当量、雪密度、雪深度等连续监测。
无人机低空航拍遥感系统：具有机动灵活、续航时间长、影像实时传输、大比例尺精度高等特点，成为在小区域和飞行困难地区快速获取高分辨率遥感数据的重要工具之一，解决了在江源一些地区车船无法到达、受天气影响无法获取数据等诸多困难。
多波束水下地形探测技术：能精确、快速地测出沿航线一定宽度内水下目标的大小、形状和高低变化，有望实现江源区河湖水下地形数据的精细化探测。
