全球變暖背景下，青藏高原的多數(shù)冰川正在加速退縮。然而，我國新疆地區(qū)和巴基斯坦北部的喀喇昆侖山卻是例外，這里的冰川受西風帶影響在最近十幾年呈穩(wěn)定或擴張狀態(tài)，這個現(xiàn)象被稱之為“喀喇昆侖異?！?。該地區(qū)冰川的周期性躍動（冰川快速前進）頻繁阻塞河流，使喀喇昆侖山成為全球范圍內(nèi)冰川堰塞湖-潰決洪水災害鏈最為頻發(fā)的地區(qū)之一。冰川活動與區(qū)域氣候密切相關，認識未來氣候變化背景下喀喇昆侖山區(qū)冰川堰塞湖災害鏈的變化趨勢，需建立過去長時間序列的案例庫，厘清其在百年和年代際尺度的暴發(fā)頻率。同時，論證冰川運動學參數(shù)和冰壩形成與潰決過程及其規(guī)模的定量/半定量關系，則是制定防災減災策略的重要科學依據(jù)。此前，由于缺乏長序列冰川堰塞湖災害鏈數(shù)據(jù)，上述問題缺乏系統(tǒng)性的研究。近期，中國科學院成都山地災害與環(huán)境研究所崔鵬院士團隊通過遙感影像、野外考察和文獻典籍等，揭示了喀喇昆侖山冰川的周期性躍動控制冰川堰塞湖形成與潰決的作用機理。
該研究利用遙感、野外考察和文獻典籍，完成了從1533到2020年喀喇昆侖山179個冰川堰塞湖潰決事件的編目與分析。結(jié)果表明該地區(qū)70.7%的冰川堰塞湖潰決事件出現(xiàn)在1890-1930年和1990-2019年兩個高峰期，1940-1970年為低谷期。
研究團隊提取了10條典型堵江冰川過去30年的運動速度年際變化，共發(fā)現(xiàn)19次冰川躍動，其躍動與歷史冰川堰塞湖潰決發(fā)生的時間相一致。其中，Khurdopin, Kyager和 Shishper冰川的6次躍動呈現(xiàn)15-20年的重現(xiàn)周期。進而，分析了冰川運動速度的平均日變化，結(jié)果顯示：平靜期的冰川平均運動速度僅79 m/y，冰川躍動通常開始于初春，僅需數(shù)月躍動速度即達320-350 m/y的峰值（春末和夏季），而后躍動速度逐漸降低，減速過程可持續(xù)數(shù)年。躍動初期的冰川速度快，冰裂隙密度高且易貫通形成潰決通道，故冰川堰塞湖規(guī)模較??；在躍動速度緩慢減小階段，冰裂隙密度較小，前期的潰決通道可因壩體垮塌而重新封閉，此時堰塞體穩(wěn)定增大，堰塞湖水位增加，可誘發(fā)多次潰決洪水，形成大規(guī)模潰決洪水。
基于上述冰川躍動控制冰川堰塞湖演化的作用機理，該研究提出了冰川堰塞湖演化的概念模型，為未來氣候變化條件下中巴經(jīng)濟走廊沿線冰川堵江災害鏈的預測和防治提供了提供第一手科學數(shù)據(jù)和理論基礎。同時，長時間尺度的冰川堰塞湖及潰決洪水事件序列彌補了高精度冰川躍動歷史記錄的缺失，可服務于冰川學的研究。
該研究工作得到了國家自然科學基金、第二次青藏高原綜合科學考察研究等項目的支持。相關研究成果發(fā)表在Earth-Science Reviews，成都山地所博士研究生Nazir Ahmed Bazai為論文第一作者，崔鵬研究員為通訊作者。
喀喇昆侖山5個核心地區(qū)的冰川堰塞湖 (GLOFs)潰決事件以及主要冰川堵江與潰決洪水發(fā)生的時間與頻次
冰川躍動控制冰川堰塞湖形成與潰決的概念模型
Khurdopin, Kyager 和 Shishper冰川最近一次躍動周期內(nèi)的運動速度變化。遙感影像來自 Landsat 8, 黃線指示冰川堰塞湖位置