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今年7月，我国科学家首次在青藏高原海拔超过4700米的纳木错深水区，于93.3米深处开始钻探，并成功采集到了长度总计为951.12米的湖底岩芯，这是第二次青藏科考2024年重大标志性科考活动之一，也是迄今为止国际大陆科学钻探计划（ICDP）中海拔最高的钻探项目，更是全球古气候研究领域的重大突破，将助力人类通过珍贵的“岩芯胶囊”还原古气候变迁的历史，为应对未来气候变化提供科学依据。
为何在纳木错钻取湖“芯”
青藏高原作为世界屋脊、亚洲水塔和地球第三极，既是我国重要的生态安全屏障和战略资源储备基地，也是全球气候变化的驱动器和地球系统科学研究的天然实验室。它吸引着全球地球科学、生命科学及环境科学等多领域的科学家前来探索。青藏高原的古环境古气候研究尤为关键，它是全球古气候研究的重要一环，与南北极、深海及中国黄土的古气候研究共同构成了地球系统科学研究的国际前沿与热点。
20世纪60年代以来，全球古气候研究以南极冰芯、格陵兰冰芯、深海沉积物及中国黄土堆积为核心介质，取得了显著进展，极大地推动了地球科学的发展。这些研究将地球气候变化的历史追溯至千万年前，还揭示了气候系统演化的周期性及其背后的控制因素，特别是太阳辐射量对轨道尺度气候变化的影响，有效衔接了构造尺度上地貌格局演化与轨道尺度气候变化的联系。这些成果不仅深化了人类对地球自然变迁的理解，更为应对当前及未来气候变化提供了坚实的科学基础。
青藏高原的隆升，作为地球演化史上的重大事件，对亚洲乃至全球气候与生态环境产生了深远影响，尤其是促进了亚洲季风系统的形成。因此，探索古季风在不同时间尺度上的演化规律，以及西风环流与季风间的相互作用机制，成为了古气候研究领域的热点。青藏高原大量内陆湖泊是开展此研究的天然地质档案，其沉积物中蕴藏着丰富的古气候信息，提供了开展高分辨率连续古气候研究的绝佳材料。相较于海洋钻探，湖泊钻探虽在规模与时间尺度上有所局限，但其分布广泛、覆盖多样的气候区域，使得在研究全球气候变化时空差异方面具有独特优势。在众多湖泊中，纳木错以其独特的地理位置、广阔的面积和深邃的水体脱颖而出，成为青藏高原内陆湖泊研究的典范。
钻取过程
自2005年中国科学院青藏高原研究所在纳木错设立观测站以来，该区域已成为国家级高寒湖泊研究基地。2014年，纳木错ICDP项目应运而生，聚焦于挖掘其深水区厚达700余米的沉积物，旨在揭示百万年古气候信息，项目迅速成为世界级钻探焦点。历经数年筹备与国际合作，项目于2020年启动。面对国际局势变化挑战，项目组坚持自主创新路线，从钻探平台、拖船到岩芯采样管，再到施工队伍，全部以国产制造和国内组织为主，确保了项目的顺利推进。
2024年5月，项目进入实施阶段。经过紧张筹备，钻探平台下水，科考营地建立，70余名队员投入作业。经过42天的连续奋战，项目团队成功钻探至510.2米深，总进尺达1413米，岩芯总长951.12米，创造了我国湖泊钻探深度与岩芯长度的双项新纪录，达到国际领先水平。过程中，团队克服了设备调试、程序磨合、特殊地层处理等难题，同时应对高海拔、恶劣天气等自然挑战，展现了中外科学家团结协作和勇于探索的精神。
此次科考成功得益于ICDP推动，汇聚中国、德国、瑞士、英国、美国等多国科学家，以中国力量为主，特别是科考中使用的水上钻探平台和技术人员主要来自中国，采集的岩芯在国内进行初步研究并永久保存。ICDP自成立以来，已在全球贝加尔湖、马拉维湖、死海等湖进行了钻探，推动了地球科学领域的国际合作。中国作为ICDP创始国之一，已成功开展多个钻探项目。如松辽盆地的“松科二井”，以7018米深度成为全球首例钻穿白垩系的科学钻井，彰显我国在该领域的世界领先地位。此次纳木错湖芯采集项目的实施，不仅有助于我国赢得更多的科学话语权和影响力，更为解开青藏高原及全球古气候变迁之谜提供关键线索。
重大科学意义
纳木错近千米湖芯的成功获取，标志着历时十年之久的纳木错ICDP钻探项目完成了关键性一步，不仅有利于提升我国科学家牵头的国际团队在国际湖泊钻探领域的影响，也是青藏高原古气候研究领域的一个里程碑式的进展，对青藏高原地球科学研究具有深远影响。
该湖芯的钻探深度达510.2米，结合沉积物地震剖面测量与既有研究，其记录可追溯至60万年前甚至更早，从而将青藏高原湖泊的连续沉积序列研究从十万年尺度提升至百万年尺度。从大尺度空间视角审视，贝加尔湖至孟加拉湾、土耳其凡湖至中国南海及印度尼西亚托武蒂湖，均已有科学钻探记录。纳木错，坐落于青藏高原中部，恰为南北钻探路径的交汇区，是科学钻探的空白区。纳木错ICDP钻探项目成功填补了这一空白，为全球古气候研究贡献了来自青藏高原核心地带的新证据，彰显了其独特的科学价值。
通过纳木错湖芯，科学家可深入研究该地区的气候变化机制、印度季风与西风环流相互作用、冰期—间冰期旋回及其转换特征，以及水生生物对环境变化的响应与适应，乃至本地物种的演化。此外，与南北极、北大西洋等典型地区的古气候序列对比，将揭示第三极地区与其他地区气候变化的异同及相互影响机制，为理解青藏高原在地球环境演化中的角色提供重要依据，推动古气候研究的深入发展。
未来展望
纳木错ICDP项目组将继续沿着既定的研究方案，开展联合攻关，解决湖泊沉积物百万年时间尺度上的年代确定难题，建立该岩芯的精确年代框架，从而建立该区域的“标准”年代标尺，为开展全方位环境变化及全球对比研究打下坚实的基础。
科学研究主要通过湖芯的多指标综合分析开展，包括建立反映气候环境变化多方面特征的连续序列，如冷暖干湿变化、冰期—间冰期特征及气候状况的年均温和年降水定量重建等。古气候数值模拟是开展大尺度气候变化研究的有效工具，能够获取全球尺度网格化的气候参数，是连接过去、现在和未来气候变化的重要科学手段。古气候模式的精确表达和计算离不开地质记录数据的校验，纳木错千米湖芯代用指标曲线填补了该区域的地质记录空白，有望为气候模式提供精确的验证数据，从而为全球古气候研究提供来自青藏高原这一关键区域的证据，为地球系统科学研究作出重要的科学贡献。
（作者系中国科学院青藏高原研究所研究员）
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