科考概况

抓着2023年的尾巴，清华大学水利系龙笛教授课题组，第5次组队前往藏东南地区进行典型冰川湖泊考察。本次科考旨在深入认识气候变化下尤其是极端天气气候事件对该地区典型冰川、湖泊造成的影响。同时实地采集数据以验证遥感反演结果，并进一步建立和优化冰川水文模型，提升对“冰川‒湖泊‒湖冰”耦合系统水文、灾害和生态级联效应的科学认知。

在为期9天(2023.12.24―2024.1.1)的科考中，科考队员利用无人机、相机等设备对24K冰川、米堆冰川、雅隆冰川、帕隆4号冰川等典型海洋型冰川及邻近湖泊进行了详尽观测。并结合近期中高分辨率遥感影像对比分析了几条典型冰川的整体消融情况，弥补了实地观测范围有限的不足。本次科考是课题组多年来对藏东南典型冰川、湖泊进行系统研究的一部分，科考成果支撑第二次青藏高原综合科学考察十大任务之第一任务第五专题—“西风‒季风协同作用对亚洲水塔变化的影响”和基金委杰出青年基金“遥感水文学”的相关研究。

1 24K冰川

2023年12月26日，科考队员前往24K冰川进行考察。时值冬季，气温较低，且不久前下过雪，一路上积雪很厚，普遍在20-50 cm之间，一些地方甚至超过100 cm (图1)。受此影响，科考队员攀爬速度很慢，多数时候需沿着积雪较少的山脊和裸露的碎石前进，花费了三个半小时才到达冰舌前的平地。

图1 积雪覆盖的24K冰川：(c)图为科考队员正在行进。

随后，科考队员利用无人机进行航迹规划拍摄、利用相机进行固定拍摄，成功获取了冰舌末端和冰川整体的影像数据 (图2)。尽管有厚厚的积雪覆盖，但冰川快速消融的痕迹清晰可见，尤其是冰舌末端明显变薄，且有一定消退。末端的斜面可能是由于大块冰体断裂脱落形成。融水出流形成的河道位置也与2021年底科考时有所不同。

图2 24K冰川影像：(a)高处冰舌；(b)冰舌末端

后期对无人机航拍影像进行重建，得到24K冰川冰舌部位的正射影像数字表面模型(DSM)(图3)。与2021年底相比，24K冰川在两年时间里消退了40‒50 m，这一速度显著快于之前的年份 (2005至2021之间平均为8.8 m/yr)。在后退的同时，冰舌末端也变薄了3‒5 m，末端斜面位置变薄了12 m左右，这一消融速度同样明显快于之前的年份。这种异常消融过程由2022和2023年两年极端异常的高温和偏少的降水所造成。

图3 24K冰川消退对比：(a)2021年11月航拍影像；(b)2023年12月航拍影像；(c)2021―2023年冰川厚度变化

2 米堆冰川

米堆冰川是课题组观测最久的冰川，自2019年以来已经有过5次考察。12月27日天气晴好，科考队员很顺利地到达了米堆冰川山顶平台，并沿着冰湖旁小路到达了冰舌侧方向的平地。科考队员在平地对米堆冰川冰舌进行了航拍，并在山顶平台，冰湖旁平地等多个位置，架设三脚架进行了拍摄(图4)。与夏季时考察相比，冰湖水位下降很多。冰川消融也比较明显，近期断裂的冰体仍漂浮在冰舌附近。冰舌东侧原本是冰体的位置也已经完全被湖水替代。在整个过程中，科考队员能够持续听到山上碎石跌落的声音和冰体碎裂的声音，尤其是下午3点左右观察到冰舌西侧发出巨响，并冒出大量烟尘(图4 d)。这应该是由碎石跌落入冰舌的裂缝中所造成。

图4米堆冰川影像：(a)‒(c) 不同部位的米堆冰川影像；(d)巨响后冒出的烟尘

无人机影像后期建模结果显示(图5)：米堆冰川自2021年11月以来后退了大约70 m，一些位置甚至消退了80‒100 m，冰川消退速度同样显著快于之前的年份(2005至2021之间平均为21.6 m/yr)，也显著快于24K冰川冰舌消退速度。冰舌末端也形成了更多的裂隙。从厚度变化看，两年间冰舌末端变薄了大约7 m，几个新形成裂隙处的高程相比2021年甚至下降超过25 m。

图5 米堆冰川航拍二维建模：(a)2021年11月航拍影像；(b)2023年12月航拍影像；(c)2021―2023年冰川厚度变化

结合卫星影像(图6)能够更清楚地看到冰舌的后退以及冰湖的扩张，冰舌末端两侧近几年逐渐消融，目前已经被湖水包围，可以预见，三面被水包围的米堆冰川冰舌将会以更快的速度消融。同时也可以看到，米堆冰川冰舌在2019年前后由于侧向流水侵蚀(同样可能是由于该方向高海拔处的小冰川及积雪融化导致融水增多)形成凹陷。在之后的几年间，凹陷发展为裂缝并不断扩大，并在今年导致冰舌完全断裂开(这个裂隙在2021年时，同样也被科考队员利用无人机观测到)。目前断裂的这部分冰舌很可能在接下来的几年间逐渐消融殆尽，光谢错这个冰湖也会进一步扩张。这个过程中需要采取工程措施加以防范，否则有可能造成严重的冰川灾害。

图6 卫星视角下的2018―2023年间米堆冰川消退及冰湖扩张情况

3 帕隆4号冰川

如果说24K冰川和米堆冰川的消融是可以预料的，那12月28日和29日考察的帕隆4号冰川的消融，则完全超出了想象。科考队员在冰川舌前断裂的冰块、冰舌上的多个位置用相机进行了拍摄，用GPS记录了冰舌的裂缝、凹陷、凸起等多个特征位置，并利用无人机规划航迹拍摄了冰舌末端。显著扩张的冰湖，破碎的冰舌，低矮的冰舌末端，漂浮在湖水中的巨大冰体，以及冰舌末端的凹坑和裂缝(图7)，无一不在表明帕隆4号冰川最近两年经历了十分严重的消融。

图7 帕隆4号冰川影像：(a)帕隆4号冰川冰舌；(b)冰川上的冰碛物及风吹雪；(c)无人机拍摄的冰舌末端及冰湖；(d)东侧破碎的冰舌

2021年3月科考时，帕隆4号冰川末端的蓝色冰柱让科考队员们印象深刻。但在这次科考中，当年的蓝色冰柱完全不见踪影。当年科考队员需通过斜坡爬上冰舌，但现在可以从多个位置直接走上冰舌。无人机影像建模结果(图8)显示，帕隆4号冰川冰舌自2021年3月以来后退了大约120 m，后退的距离远超24K冰川和米堆冰川。冰舌末端在两年半多的时间里也变薄了大约20 m，一些凹坑处甚至变薄了将近30 m。除了最近两年的极端高温影响，末端快速扩张的冰湖也是帕隆4号冰川快速消融的重要原因。初步估计，在帕隆4号冰川前于2018年前后形成的冰湖，目前其面积已经接近0.2 km2，这种扩张速度十分惊人。而且在冰湖的北方海拔稍低的位置，原本河道较宽的位置处也形成了一个较小的湖泊，这同样说明帕隆4号冰川最近几年的快速消融。

图8 帕隆4号冰川航拍二维建模：(a)2021年3月航拍影像；(b)2023年12月航拍影像；(c)2021―2023年冰川厚度变化

在科考过程中科考队员也注意到，冰舌末端有多个位置的末端断面上覆盖有大量沙尘(图9 b‒c)，这是由于一些游客将车辆开到离冰川很近的位置，天气干燥时卷起大量尘土落到冰舌上。这种人为形成的表碛同样会吸收大量热量加速冰川消融。在科考过程中，科考队员见到有三四辆车越过当地村民设置的铁丝网直接将车开到冰舌前，其中一辆甚至在冰舌前几米才紧急刹车制动，可以想象这如果发生在没有雪时会卷起多少沙尘。发达的交通确实让我们能够近距离接触美丽的冰川，但我们不能让冰川因为游人的参观而变得丑陋甚至更快的消失。我们也希望有关部门能够规范冰川旅游、制定管理方案。尽管这些冰川的消融难以逆转，但我们不希望因为更多的人类影响若干年后再也看不到美丽的蓝冰！

图9 帕隆4号冰川冰舌末端裂缝及断面：(a)裂缝处的美丽蓝冰；(b)‒(c)覆盖有大量沙尘的末端断面

4 雅隆冰川及其冰前湖

12月29日下午，在考察完帕隆4号冰川后，科考队员继续赶往雅隆冰川进行考察。尽管雅隆冰川前的冰湖贡错已经结冰，且冰上有游客脚印，但持续的冰裂声让科考队员放弃了从冰湖上直线走到冰舌的方案。科考队员随后在岸边平坦处放飞无人机进行航拍，但无人机意外撞鸟严重损毁。找回无人机残骸后，科考队员进一步用相机在山腰小路拍摄了雅隆冰川冰舌和冰湖的照片，返回公路后到视野更好的村子路口固定相机拍摄了整个冰舌和冰湖(图10)。

图10 雅隆冰川冰舌及冰湖：(a)深入冰湖的冰舌；(b)冰湖上漂浮的巨大冰块；(c)相机照片创建的雅隆冰川及冰湖全景图

通过远眺，科考队员观察到冰舌南北两侧后退较多且冰舌末端有所变薄，但受距离和山体遮挡影响难以获取更多信息。结合卫星影像分析(图11)，科考队员发现北侧的冰舌已经退缩到前几年一个很小的冰上湖的位置，进一步对比Landsat影像发现，这个变化是今年夏天发生的。南侧的冰舌也后退了很多，基本上和北侧冰舌后退的距离相当，但发生的时间更早。南侧高海拔处小冰川融水汇入的地方也在2021年前后形成小型冰湖，目前正在迅速扩大，且有可能在未来一两年内和北侧小冰湖一样和贡错相接。这些现象说明了雅隆冰川及附近小冰川也在经历着快速的消融。

图11 卫星视角下的2019―2023年间雅隆冰川冰舌消融及冰湖扩张情况

科考总结

本次藏东南冬季科考期间尽管气温较低，但天气总体较好。科考队员抓住机会，顺利完成了科考任务。能够在2023年这样一个气温极为异常的年份，到极易受气温变化影响的藏东南海洋型冰川进行科考，具有重要的科学意义，给课题组2023年青藏高原第二次综合科考工作画上了圆满的句号。通过近距离观察接触冰川，科考队员更加深刻地认识到近两年极端高温对海洋型冰川造成的显著影响。几条冰川的后退速度和消融速度都远超之前的年份，冰舌前冰湖的扩张速度也十分显著。本次科考期间采集的实测数据，对改进相关遥感反演算法、优化冰川水文模型、深化“冰川‒湖泊‒湖冰”耦合系统研究具有重要科学价值。

致谢：本次科考由“第二次青藏高原综合科学考察”(2019QZKK0105)项目资助。

报告撰写人：赵凡玉、王一鸣、崔英杰、龙笛

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