中新網(wǎng)北京3月7日電 (記者 孫自法)亞洲高山區(qū)發(fā)育著規(guī)模僅次于南極和北極的冰川，其形成冰湖的水位年際怎樣變化？如何影響環(huán)境和下游地區(qū)？
中國科學(xué)院青藏高原研究所三極觀測與大數(shù)據(jù)團(tuán)隊聯(lián)合中外合作伙伴，最新完成“亞洲高山區(qū)冰湖水位空間格局與變化速率”研究顯示，2019年至2023年間，亞洲高山區(qū)442個冰湖的水位年際變化整體處于動態(tài)平衡。
這項高山冰湖領(lǐng)域的重要研究，由中國科學(xué)院青藏高原研究所李新、鄭東海研究員領(lǐng)銜，與蘭州大學(xué)、中南大學(xué)和英國利茲大學(xué)、奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)的科研同行合作完成，成果論文近日在綜合性學(xué)術(shù)期刊《國家科學(xué)評論》(NSR)發(fā)表。
有何發(fā)現(xiàn)
論文第一作者、中國科學(xué)院青藏高原研究所與蘭州大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生汪贏政介紹說，基于2019年至2023年相關(guān)衛(wèi)星的激光和雷達(dá)測高數(shù)據(jù)，以及周期波動模型，本項研究系統(tǒng)測量了亞洲高山區(qū)冰湖水位空間格局、年際變化速率及年內(nèi)波動幅度，并解析其環(huán)境驅(qū)動機(jī)制。
亞洲高山區(qū)的冰湖分布及其被測高衛(wèi)星測量的次數(shù)。研究團(tuán)隊 供圖研究結(jié)果顯示，2019年至2023年間，亞洲高山區(qū)442個冰湖的水位年際變化整體處于動態(tài)平衡。不同區(qū)域的冰湖水位變化存在顯著差異，尤其是中/東喜馬拉雅、天山西北部和念青唐古拉山區(qū)域的冰湖水位呈上升趨勢，而準(zhǔn)噶爾阿拉套、東昆侖山等地區(qū)則表現(xiàn)為水位下降；冰湖水位年內(nèi)波動幅度均值為0.58±0.06米，中值為0.29±0.02米；空間上，中喜馬拉雅、天山西北部等區(qū)域的水位波動較為劇烈。
分析發(fā)現(xiàn)，冰湖水位的年際變化速率受冰湖封閉狀態(tài)和冰川影響，而年內(nèi)波動幅度受年內(nèi)降水和地形坡度控制。此外，水位變化顯著區(qū)域(中/東喜馬拉雅、念青唐古拉山及天山西北部)與歷史冰湖潰決洪水(GLOF)事件高發(fā)區(qū)高度重合，凸顯水位監(jiān)測對理解冰湖潰決洪水的重要性。
為何研究
論文共同通訊作者李新和鄭東海研究員指出，亞洲高山區(qū)升溫速率是全球平均值的兩倍多，使得該區(qū)域冰川物質(zhì)加速消融，冰湖數(shù)量與面積顯著增加。此外，亞洲高山區(qū)下游密集分布著人口與基礎(chǔ)設(shè)施，使其成為全球最易受冰湖潰決洪水影響的地區(qū)。冰湖潰決洪水發(fā)生受冰川—冰湖—環(huán)境—壩體等多因素控制，其中冰湖水位變化會威脅壩體穩(wěn)定性。
2019-2023年間亞洲高山區(qū)冰湖水位的年際變化速率和年內(nèi)波動幅度。研究團(tuán)隊 供圖冰湖水位的長短期變化均是受水源流入與流出驅(qū)動：長期靜水壓力超限可致壩體破裂，觸發(fā)冰湖潰決洪水；崩塌、強(qiáng)降水等突發(fā)事件引起的水位瞬時激增，則通過涌浪越頂或破壞壩體，引發(fā)冰湖潰決洪水。
現(xiàn)場測量雖可提供精確數(shù)據(jù)，但存在勞動強(qiáng)度大、資源消耗高等缺點，且僅能覆蓋低海拔地區(qū)的少數(shù)可接近冰湖。遙感技術(shù)憑借長時序、廣覆蓋等優(yōu)勢，成為冰湖監(jiān)測的有效手段。當(dāng)前已有10年、5年甚至逐年的亞洲高山區(qū)冰湖面積研究，不過，冰湖水位動態(tài)監(jiān)測仍存不足，尤其是該地區(qū)冰湖分布范圍廣、數(shù)量多，且多為狹窄形狀的小型冰湖。
意義何在
李新表示，本項研究提出的遙感測量方法有望為全球冰湖水位監(jiān)測提供技術(shù)參考，所獲結(jié)果能夠量化冰川融水對冰湖容積變化的貢獻(xiàn)，并為冰湖潰決洪水風(fēng)險評估與潰決洪水模擬等提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
影響冰湖水位年際變化速率(a、b、c)和年內(nèi)波動幅度(d、e)的因素。研究團(tuán)隊 供圖他認(rèn)為，此次研究意義主要體現(xiàn)為遙感技術(shù)創(chuàng)新和科學(xué)發(fā)現(xiàn)價值兩方面。遙感技術(shù)創(chuàng)新上，通過整合相關(guān)衛(wèi)星的激光與雷達(dá)測高數(shù)據(jù)，突破傳統(tǒng)監(jiān)測局限，實現(xiàn)了對亞洲高山區(qū)442個冰湖的高精度、大范圍、長時序水位監(jiān)測，為冰湖研究提供了全新技術(shù)路徑。
科學(xué)發(fā)現(xiàn)價值上，突破傳統(tǒng)僅關(guān)注冰湖面積變化的局限，首次系統(tǒng)揭示冰湖水位動態(tài)特征，結(jié)果表明亞洲高山區(qū)冰湖水位總體呈動態(tài)平衡，但中/東喜馬拉雅等地區(qū)水位上升與歷史冰湖潰決洪水高發(fā)區(qū)高度吻合，這一發(fā)現(xiàn)為冰湖潰決洪水風(fēng)險評估提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。(完)