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寒冬时节,祁连山上的地大“来客”

科普小知识2022-02-23 01:20:25
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1月27日,春节的气氛逐渐变得浓厚起来。包括中国地质大学(武汉)环境学院高山地区水文地质研究团队孙子勇教授在内的8名师生从几千英里外的青海返回武汉,完成了在祁连山中段黑河上游为期20天的水文地质野外调查。

在普通人的眼里,实地调查是在夏天进行的,但是为什么这个研究小组选择寒冷的冬天,尤其是在春节临近的时候?据该研究小组的李副教授说,在夏季,由于河流水源丰富,冰川融水、大气降水和冻*水都将干扰对冻*水的判断。冬季,高原上的低温冻结了冰川融水、降水径流和冻土中的水流,这是研究的黄金季节。

该小组实地调查的目的是了解地下水,特别是冻土水对黑河径流的影响,确定其主要补给范围和形式,并为夏季消融期间的温度追踪和钻探计划设计提供依据。

寒冷山区水文地质调查潜力巨大

祁连山被称为“河西水塔”。石羊河、黑河和疏勒河都源于此。它是河西走廊的生命之河,也是中国西部重要的生态屏障。

为推进国家自然科学基金项目“高寒山区冻土的水文过程及其对河流溶解有机碳输出的作用机制”和中国科学院“祁连山冻土区水力联系和水环境变化同位素示踪研究”一级试点项目, 该校水文地质研究小组在20天的野外调查中,从祁连山中段的西支源头覆盖了祁连县黑河干流及其支流,历时约250公里,确定了冻土排水的补给区和形式,获得了一批珍贵的冻土排水样品。

孙子勇教授说:高山山区具有独特的地形和泥沙特征,这不仅为地表径流的形成提供了良好的条件,而且使地下水在河流径流的形成和调节中发挥着与地表水相同甚至更重要的作用。然而,长期以来,高山地区的水文地质研究没有得到应有的重视。受冻土影响,高山地区水文地质过程极其复杂和独特,野外调查尤为必要。

目前,世界上还没有对高山地区进行大规模的水文地质调查,甚至冻土水文地质本身也还在建设中。

实地调查显示大自然的伟大

神秘的祁连山,冰冻圈科学研究的殿堂,长期以来一直吸引着众多学者的目光。相关科研机构和大学对高山地区径流形成机制、气候变化和人类活动影响下的冰川冻土变化及其生态水文效应进行了大量研究。

与其他研究团队不同,中国地质大学(武汉)高山地区水文地质研究团队专注于更隐蔽的地下水,探索其如何储存在复杂的高山环境中,如何随地表水转化,如何维持河流径流,如何应对气候变化和矿产开发等。

在现场水文地质调查期间,天气寒冷,最低温度为零下20摄氏度,海拔2960-4820米,垂直高差1860米。在考察过程中,我们每天都面临着自然环境和体能的双重挑战。每天早上天刚亮,老师和学生们就冒着严寒,带着面包、饼干和矿泉水,开车到野外调查和取样,直到晚上才回到车站。在实地考察期间,往返通常需要8个多小时。在实地调查区域,许多地方没有道路,要么被雪覆盖,要么被砾石坑覆盖。主要的调查路线都是步行,每天在高山上至少要走20,000步。

在祁连山开展野外水文地质调查不仅需要专业知识,还需要强健的体魄和战胜自然的勇气。陪同调查的李副教授说:观察和采样设备应由教师和学生携带。此外,还应克服高原缺氧和强风袭击造成的身体不适。孙子勇教授总是站在茫茫雪原的最前沿。他视野外为教学课堂,沿途向学生讲解生态环境、水文地质或地质现象,引导学生学会观察和思考,使学生改进野外调查的工作方法,建立分析和解决专业问题的系统思维。

自2011年起,该团队开始在祁连山黑河上游开展野外科学调查研究。它承担了许多研究课题,并与中国科学院共同建造了一个面积超过20平方公里的小实验流域,并完成了土壤、水和气体观测要素。八年来,调查总面积超过5000平方公里,调查路线总长1万公里,采集样品5000多组。目前,该团队围绕高山地区水文地质研究培养了8名博士生和5名硕士生。

虽然本次祁连山野外调查已经完成,但春节过后,该队师生将对采集到的地下水样本进行测试和分析,开展更深入的科学研究。孙子勇教授说:“学生们在野外调查中克服了重重困难,体现了新一代大学生勇于吃苦、勇于挑战、勇于创新的精神。"