全球变暖背景下，冰川正在加速消融与退缩，当冰川融水受到冰川、冰碛或基岩阻塞时，冰湖在冰前、冰缘、冰面、冰内或冰下形成。冰湖引发冰湖溃决洪水（glacial lake outburst flood, GLOF）。开展全球冰湖地理分布、形成时间、演变过程和物理特性的综合研究对于减轻下游地区遭受GLOF破坏至关重要。以往冰湖研究单一而零散，或针对特定类型冰湖或仅仅聚焦特定山区，缺乏全球系统的冰湖与GLOF特征与变化研究。

鉴于此，第二次青藏科考队“亚洲水塔动态变化与影响”任务、中国科学院青藏高原研究所张国庆研究员联合英国、奥地利、加拿大、瑞士、德国等国的科学家，通过综合分析全球及各地区不同大小、类型的冰湖和历史GLOF事件，构建了一份全面的全球冰湖数据集，详细阐明了全球冰湖的分布状态、区域特征和变化模式，量化了全球不同类型GLOF的占比和历史发生趋势，预估了未来全球冰湖和GLOF的灾害危险和应对措施。

相关综述文章表明，目前大于0.05km²冰湖有22,133个，总面积约14,438km²。全球冰湖数量、面积和体积区域分布差异明显（图1）。冰湖主要分布在格陵兰岛边缘（31%）、南安第斯（16%）、阿拉斯加和加拿大西部（16%）、加拿大北极东部（15%）和亚洲高山区（6%）。全面彻底了解冰湖的地理特征是GLOF风险评估的前提，全球大部分山区冰湖变化呈现以下特征：1850~1970年相对稳定，1970~1990年逐渐扩张，1990~2020年快速扩张。安第斯、欧洲中部和斯瓦尔巴群岛的冰湖变化相对较小，每十年的变化幅度小于10%；冰岛、斯堪的纳维亚和俄罗斯北极的变化相对较大，每十年的变化幅度大于40%。研究团队进一步综合分析了历史冰湖溃决洪水的分布、原因和机制，冰坝湖是GLOF的最主要类型，占全球所有记录事件的三分之二。这些湖泊的溃决通常由筑坝冰川的活动引起，如冰坝断裂、弯曲或漂浮。当湖水突然从冰坝流出时，热和机械侵蚀（通常是逐渐扩大的冰下隧道）将导致洪水流量呈指数级增长。在区域范围内，阿拉斯加是冰坝湖GLOF的热点，占全球总量的37%。冰坝湖的溃决可能多次周期性重复发生，因为冰坝在湖水排放后可能会暂时“重新愈合”。冰碛湖也是常见的GLOF发生源头，尤其是在低纬度地区安第斯山脉、亚洲中部和喜马拉雅。它们的溃决通常由管涌、埋藏冰退化或由冰崩、雪崩或滑坡引起的溢流触发。与冰坝湖不同，冰碛湖通常只溃决一次，因为坝体的破坏限制了未来蓄水的能力。此外，研究还提到基岩坝的状态通常稳定，这些冰湖比冰坝湖和冰碛湖产生的GLOF要少，溢坝是其GLOF发生的唯一机制。

由于可用的卫星图像资料数据有限，1980年前关于GLOF事件记录少于实际，报道的GLOF增加趋势会存在偏差。随着冰川进一步消融与退缩，已有冰湖扩张并出现新的冰湖。在亚洲高山区，在冰川完全消失的情景下，可能会形成大于0.01km²冰湖约13,000个，总面积约1,510km²，总体积约52.3km³。预估结果显示，未来全球GLOF的风险总体增加，但存在区域差异，亚洲高山区未来GLOF预计将增加，西欧阿尔卑斯山、秘鲁的科迪勒拉布兰卡山未来潜在GLOF相对较低，冰岛可能在未来发生火山活动而引发大型GLOF。本研究综述了全球冰湖及历史GLOF的地理分布、变化特征、原因与机制和未来趋势，同时指出了未来研究方向，包括冰湖监测和风险评估的新技术和方法，全球完整的冰湖编目和野外观测数据的获取，以及洪水动力模型的改进，为全球应对冰湖相关灾害风险提供了科学依据和政策建议。

上述成果以“Characteristics and changes of glacial lakes and outburst floods”为题，2024年5月21日在线发表在《自然-地球环境评论》(Nature Reviews Earth & Environment)期刊。张国庆研究员为共同第一作者和通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委“青藏高原地球系统基础科学中心项目”（41988101-03）和第二次青藏高原综合科学考察研究（2019QZKK0201）等支持。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s43017-024-00554-w

图1 全球冰湖和历史GLOF事件分布