亞洲高山區(qū)的冰湖分布及其被測(cè)高衛(wèi)星測(cè)量的次數(shù)。研究團(tuán)隊(duì) 供圖
研究結(jié)果顯示,2019年至2023年間,亞洲高山區(qū)442個(gè)冰湖的水位年際變化整體處于動(dòng)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(shì),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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(cè)對(duì)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(huì)威脅壩體穩(wěn)定性。
冰湖水位的長短期變化均是受水源流入與流出驅(qū)動(dòng):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(shí)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(chǎng)測(cè)量雖可提供精確數(shù)據(jù),但存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、資源消耗高等缺點(diǎn),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(shí)序、廣覆蓋等優(yōu)勢(shì),成為冰湖監(jiān)測(cè)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(xiàng)研究提出的遙感測(cè)量方法有望為全球冰湖水位監(jiān)測(cè)提供技術(shù)參考,所獲結(jié)果能夠量化冰川融水對(duì)冰湖容積變化的貢獻(xiàn),并為冰湖潰決洪水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與潰決洪水模擬等提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
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(jià)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(cè)高數(shù)據(jù),突破傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)局限,實(shí)現(xiàn)了對(duì)亞洲高山區(qū)442個(gè)冰湖的高精度、大范圍、長時(shí)序水位監(jiān)測(cè),為冰湖研究提供了全新技術(shù)路徑。
科學(xué)發(fā)現(xiàn)價(jià)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(dòng)態(tài)特征,結(jié)果表明亞洲高山區(qū)冰湖水位總體呈動(dòng)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(xiǎn)評(píng)估提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。(完)