1 青藏高原生态环境在发生重大变化

青藏高原是地球上最年轻、海拔最高、面积最大的高原。青藏高原西起帕米尔高原和兴都库什山、东到横断山脉，北起昆仑山和祁连山、南至喜马拉雅山区，主体平均海拔超过4 000米。青藏高原在我国国防安全、气候系统稳定、水资源保障、生物多样性保护、生态系统安全等方面具有重要的屏障作用^{[1, 2]}。

西风环流在途经青藏高原时，被地形阻隔成南、北两支气流。由于平均海拔高度超过4 000米，青藏高原能够直接向对流层中部的大气产生热力影响，造成自身与周边地区的大气热力差异，从而使亚洲季风这一特殊系统得以形成和加强。青藏高原隆升形成的季风气候改变了我国的人类生存环境^[3]，改变了亚洲地区的大气环流模式和降水量多寡的分布，因此也大范围影响亚洲和全球环境^[3-7]。

青藏高原发育的冰川、积雪、冻土、湖泊等多源水体是长江、黄河、雅鲁藏布江、澜沧江（湄公河）、怒江（萨尔温江）、恒河、印度河、阿姆河、锡尔河、塔里木河等13条亚洲大江大河的源头，作为亚洲水塔（图 1）孕育了这些养育着世界30% 以上人口的大江大河^{[8, 9]}。

近50年来，在全球变暖影响下，亚洲水塔严重失衡，表现为冰川、积雪等固态水体快速减少^[10-12]，湖泊、河流等液态水体广泛增加^{[13, 14]}，水资源分布格局及其季节分配形式显著改变。一方面，青藏高原的暖湿化特征短期内有利于缓解亚洲水塔水资源供需矛盾^[15]，有利于下游的生态系统总体趋好；另一方面，暖湿化也导致冰崩、冰湖溃决等冰冻圈灾害风险增加^[16-18]，对中下游工程和人民生命财产安全造成重大威胁。青藏高原的环境变化将对中国和青藏高原周边国家的人类生存环境和可持续发展产生深刻影响，并诱发环境的广域联动效应，影响全球环境变化。

青藏高原的生态系统也在发生深刻的变化。青藏高原的植被生长总体趋好，20世纪80年代以来，青藏高原快速变暖导致植被返青期总体提前，枯黄期推后，植被活跃生长期延长，生长季平均植被指数显著增加，生态系统碳汇功能显著增强^{[19, 20]}。尽管生态系统总体趋好，但区域生态风险不容忽略。一方面，植被变绿速率显著减缓。2000年之后，一半的高原植被返青期不再显著提前，特别是青藏高原东部和西南部地区甚至出现返青期推迟现象^[21]。另一方面，气候变暖下冻土融化使冻土碳库分解的风险增加^[22]。另外，高山树线的上升增加了森林生物量，但是进一步压缩了高寒灌丛—草甸的生存空间，打破了生物多样性分布格局，具有导致高海拔特有物种消失的风险。

2 青藏高原生态文明高地建设是国家重大战略

我国一直高度重视青藏高原生态文明建设。20世纪60年代以来，特别是20世纪90年代以来，国家在青藏高原部署了类型多样的生态保育工程，包括野生动植物保护及自然保护区建设、重点防护林体系建设、天然林资源保护、退耕还林还草、退牧还草、水土流失治理、湿地保护与恢复等，成效卓著。2005年，国务院批准了《青海三江源自然保护区生态保护和建设总体规划》；2007年国家发展和改革委员会批准实施了《青海湖流域生态环境保护与综合治理规划》；2009年，国务院批准实施了《西藏生态安全屏障保护与建设规划（2008—2030年）》。国家全面开展西藏生态安全屏障、三江源、祁连山等重点区域生态保护修复，加大生态保护补偿力度，有效遏制了青藏高原生态恶化趋势，促进了区域持续稳定和快速发展。2016年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《三江源国家公园体制试点方案》，这是中国第一个国家公园体制改革试点。2018年1月，国家发展和改革委员会印发《三江源国家公园总体规划》，进一步明确了三江源国家公园建设的基本原则、总体布局、功能定位和管理目标等。2021年9月，国务院正式批准设立三江源国家公园。

2013年以来，习近平总书记就青藏高原生态环境保护多次作出重要指示：“保护好青藏高原生态就是对中华民族生存和发展的最大贡献”；“在这个问题上，一定要算大账，算长远账，坚持生态保护第一，绝不能以牺牲生态环境为代价发展经济”等。2020年8月28—29日，习近平总书记在中央第七次西藏工作座谈会上指出，保护好青藏高原生态就是对中华民族生存和发展的最大贡献。要牢固树立绿水青山就是金山银山的理念，坚持对历史负责、对人民负责、对世界负责的态度，把生态文明建设摆在更加突出的位置，守护好高原的生灵草木、万水千山，把青藏高原打造成为全国乃至国际生态文明高地。要深入推进青藏高原科学考察工作，揭示环境变化机理，准确把握全球气候变化和人类活动对青藏高原的影响，研究提出保护、修复、治理的系统方案和工程举措。2021年6月7—9日，习近平总书记在青海调研时强调，要牢固树立绿水青山就是金山银山理念，要切实保护好地球第三极生态。把三江源保护作为青海生态文明建设的重中之重，承担好维护生态安全、保护三江源、保护“中华水塔”的重大使命。要加强雪山冰川、江源流域、湖泊湿地、草原草甸、沙地荒漠等生态治理修复，全力推动青藏高原生物多样性保护。2021年7月9日，习近平总书记主持召开中央全面深化改革委员会第20次会议，会议强调，要坚持保护优先，把生态环境保护作为区域发展的基本前提和刚性约束，坚持山水林田湖草沙冰系统治理，严守生态安全红线。2021年7月21—23日，习近平总书记在西藏考察时强调，要坚持保护优先，坚持山水林田湖草沙冰一体化保护和系统治理，加强重要江河流域生态环境保护和修复，统筹水资源合理开发利用和保护。

3 第二次青藏科考服务青藏高原生态文明高地建设

党中央、国务院历来高度重视青藏高原科学考察研究工作。1972年，在周恩来总理关于要加强基础研究指示的鼓舞下，中国科学院主持制订了《中国科学院青藏高原综合科学考察规划》。自20世纪70年代开始，国家持续开展了第一次大规模的青藏高原综合科学考察，获得了数百万字的第一手科学考察资料，出版了包括近100部专著的“青藏高原科学考察丛书”。在1978年全国科学大会上，中国科学院青藏高原综合科学考察队获得国务院嘉奖。1980年邓小平等党和国家领导人接见了出席首届“青藏高原国际科学讨论会”的中外科学家。

过去50年来，青藏高原自然与社会环境发生了剧烈变化，气候变暖幅度是同期全球平均值的2倍，是全球变暖背景下环境变化不确定性最大的地区^{[23, 24]}。为应对青藏高原环境变化，我国于2017年启动实施了第二次青藏高原综合科学考察研究（简称“第二次青藏科考”），习近平总书记发来贺信，要求“聚焦水、生态、人类活动，着力解决青藏高原资源环境承载力、灾害风险、绿色发展途径等方面的问题，为守护好世界上最后一方净土、建设美丽的青藏高原作出新贡献”。

第二次青藏科考的总体定位是：聚焦环境变化与影响及其对策；在第一次青藏科考的基础上，突出以变化为主题的考察研究，摸清变化规律，评估与预测未来变化趋势。总体目标是：围绕青藏高原地球系统变化及其影响这一关键科学问题，聚焦亚洲水塔变化与影响、生态系统与生物多样性变化、人类活动对环境影响与适应、灾害风险与应对等问题，重点考察研究过去50年来环境变化的过程与机制及其对人类社会的影响，提出战略资源远景评估和绿色发展途径科学方案，提出实现我国碳达峰、碳中和（“双碳”）目标的青藏高原生态建设方案，建设地球系统综合科学观测和灾害与健康风险预警示范，构建保障亚洲水塔与生态屏障安全的青藏高原环境变化应对科学工程。

第二次青藏科考启动实施以来，国家成立了第二次青藏高原综合科学考察研究队，由姚檀栋院士作为队长统筹全国青藏高原研究的优势研究力量；科考队凝聚了来自260多家单位的7 000余名科考队员，充分发挥中国科学院在第二次青藏科考“国家队”的引领作用。第二次青藏科考坚持问题导向和目标导向，在十大任务和60多个专题的基础上，按照“专题亮点成果—任务重大成果—专项标志性成果—融合体系成果—标志性科学工程”的金字塔科考工程思路作好综合集成（图 2），实现地球系统科学前沿研究的里程碑式突破，服务国家重大战略需求。这是做强青藏高原地球系统科学领域的“长板”，也是服务青藏高原生态文明高地建设的重要抓手。

4 第二次青藏科考服务青藏高原生态文明高地建设的阶段性成果

第二次青藏科考聚焦水、生态、人类活动，充分利用浮空艇、直升飞机、无人机、物联网等现代化高新技术，围绕亚洲水塔变化、气候变化与碳循环、生态屏障体系优化和生物多样性保护、川藏铁路生物多样性保护与灾害风险应对、战略资源储备基地远景评估、青藏高原绿色发展、青藏高原地球系统多圈层观测与预警平台等重大战略性问题取得了阶段性重大进展，有力支撑了青藏高原生态文明高地建设。

（1）考察研究全球气候变化影响下亚洲水塔失衡特征，提出服务国家水资源与水安全战略的应对方案。基于上游供水量和下游生态及社会依赖度等指标，评估确认亚洲水塔是全球最重要的水塔^[25]；初步测算亚洲水塔的冰川储量约8万亿立方米、湖泊水储量约8 000多亿立方米、主要河流年径流量约6 000亿立方米^[26]，总和超过9万亿立方米（图 3）；通过空天地综合考察研究，揭示了近50年来气候变化对亚洲水塔的影响特别是藏东南水汽通道对亚洲水塔的影响；提出亚洲水塔失衡的基本特征是固态和液态比例失衡，评估了液态水增加短期内有利于缓解下游水资源供需矛盾，但增加了冰崩和冰湖溃决等冰冻圈灾害风险；预估21世纪末如果将全球升温控制在1.5摄氏度情景下，青藏高原将升温2.1摄氏度，亚洲水塔冰川将消融1/3，亚洲水塔失衡将进一步加剧，由此引起的灾害风险需要高度关注^[27-29]。

（2）考察研究全球气候变暖影响下青藏高原固碳功能与变化，科学支撑我国应对气候变化和实现碳中和目标。计算青藏高原生态系统年碳汇（CO₂）总量为1.62亿吨，相当于全国当前生态系统碳汇的7.5%— 1 6 %（图 4）；摸清青藏高原土壤有机碳总储量约504亿吨，其中3米以上深度的冻土碳储量约366亿吨^[30]。发现气候暖湿化将促进高原植被生长^[31]，并带来冻土消融的碳释放风险^[22]，总体上植被碳吸收超过冻土碳释放，青藏高原碳汇功能持续增强；目前，青藏高原生态系统格局总体稳定，未来通过加强生态保护恢复，提升草地、森林生态系统质量，能显著增加青藏高原碳汇，服务国家“双碳”目标。

（3）考察研究青藏高原生态系统和生物多样性变化，服务国家生态安全屏障建设。首次证实喜马拉雅小熊猫的存在^[32]，重新发现枯鲁杜鹃、墨脱百合等一批已认为灭绝或者濒临灭绝的高原物种，并且发现了新的具有特殊回声定位的类群——猪尾鼠^[33]，为青藏高原生物多样性保护提供关键信息支撑；厘清了青藏高原现有606处自然保护地，总面积约113万平方公里。阐明了近40年来青藏高原重大生态工程建设的时空格局，其中草地生态工程22万平方公里，森林生态工程2.7万平方公里；提出中国特色国家公园体制的建议，并纳入国家公园总体发展规划；提出建立地球第三极国家公园群^[34]（图 5），以形成以国家公园为主体的自然保护地体系。

（4）开展川藏铁路沿线灾害和生物多样性风险评估，服务重大工程建设和运维安全。构建了“区域—廊道—灾点”多尺度灾害风险评估技术方法，完成川藏铁路全线和重点路段灾害危险性和风险评估（图 6），编制川藏交通廊道跨尺度山地灾害风险系列图件80余幅，建立地质环境背景与灾害数据库；评估了川藏铁路对大熊猫等珍稀动物及栖息地的影响；对嘉黎断裂和鲜水河断裂等复杂构造变形部位，给出了线路穿越的地震低风险廊道，为线路优化和安全设计提供了重要技术支撑，解决了川藏铁路通麦天险段和康定隧道等线路设计难题；对川藏铁路毛垭坝段北侧斜坡的稳定性进行科学评价，提供了北线方案的科学依据，避免了南线方案对脆弱生态系统的破坏。

（5）开展青藏高原稀有金属矿产资源远景评估，服务国家战略资源储备基地建设。突破喜马拉雅淡色花岗岩不成矿的传统理论束缚^[35]，开展淡色花岗岩岩体稀有金属成矿潜力普查（图 7）；在喜马拉雅地区发现琼嘉岗超大型锂矿^[36]，圈定4条锂辉石伟晶岩矿带，其宽20—100米，长超过1 000米，已勘察区域保守估算氧化锂资源可达101万吨；该矿的发现将为我国锂矿资源的安全供给提供重要保障。在喜马拉雅错那洞发现具有工业开发价值的铍金属资源，初步估算潜在氧化铍3 100吨，其开发利用将完全弥补我国铍的缺口；估算喀喇昆仑山脉白龙山氧化锂远景资源量超过506万吨，为我国最大锂矿床。

（6）揭示人类在青藏高原的适应历史，提出绿色发展建议。用新的证据揭示10多万年前人类在青藏高原活动的历史；科学评估西藏、特别是中国—尼泊尔交通走廊水资源承载力（图 8）和生态承载力^[37]；提出实现青藏高原农牧区生产、生态和生活多赢的绿色发展模式和实施青藏高原农牧区域联动的绿色发展工程方案。

（7）构建地球系统多圈层观测与预警平台，支撑山水林田湖草沙冰一体化保护和系统治理。选取雅鲁藏布江上游拉萨河典型流域，聚焦“冰”这一独特的自然资源禀赋，以冰冻圈及其变化的链式影响为切入点和研究主线，实施多圈层综合观测、预警与保护，一体化推进保护修复治理地球系统科考平台示范建设（图 9），服务流域生态保护与绿色发展^[38]；针对雅鲁藏布江冰崩堵江灾害，通过现场影像、综合气象和水文等在线监测设备，全天候实时监测的冰川与堵江点变化。研发堵江自动报警系统，分析冰崩堵江灾害的级别，实现对灾害事件的综合研判，并及时向地方政府发布预警信息；截至2021年8月，该平台已成功实现3次堵江事件的监测与预警^[39]；针对中国和尼泊尔边境樟藏布次仁玛错冰湖溃决灾害风险，建成冰湖溃决灾害监测预警体系，包括：冰湖水位的实时监测、终碛垄的位移、冰川和冰湖变化的实时影像监测、下游河道径流水位变化实时观测等，为下游中国和尼泊尔境内河流沿线的居民生活与生产安全提供科学监测与预警数据（图 10）。

（8）融入国际组织和计划发展战略，为共谋全球生态文明建设提供中国方案。依托“第三极环境”（TPE）国际计划^[40]，第二次青藏科考加强与世界气象组织（WMO）、联合国环境规划署（UNEP）、国际冰川协会（IGS）、联合国教科文组织（UNESCO）等国际组织和国际计划的合作，将第二次青藏科考成果融入国际组织和国际计划的发展战略，服务全球生态环境保护；TPE科学计划的科学问题是第二次青藏科考目标的重要科学依据，TPE的国内外一流科学家是第二次青藏科考的核心骨干；科考成果是联合国《团结于科学2020》（United in Science 2020）报告的支撑内容；与WMO联合推进亚洲水塔观测—模拟—预警集成研究，作为WMO六大官方合作伙伴于2019年参与组织全球高山峰会，亚洲水塔观测研究方案服务于WMO冰冻圈与水圈和气候融合观测研究。

面对青藏高原和国家乃至全球生态环境保护与气候变化适应的新形势、新要求、新征程，第二次青藏科考将进一步聚焦水、生态和人类活动，深化环境变化机理研究，细化科学考察研究内容。近期要加强气候变化与碳循环、江河湖源区水循环与大气环流协同作用过程、生物多样性与生态屏障优化、极高海拔区未知环境过程、重要战略资源远景评估、地球系统多圈层观测与科学预警、绿色发展与可持续发展等方面的系统考察研究。通过持续推动不落幕的第二次青藏科考，全面提高气候变化和高原生态环境保护基础研究的世界引领能力，全面构建高效适应气候变化的安全亚洲水塔和优化生态屏障，为建设人与自然和谐相处的青藏高原生态文明高地不断作出新贡献。