成都山地所在喀喇昆侖山冰川堰塞湖的形成與潰決機理研究方面取得重要進展

文章来源:成都山地所 发表时间:2020-11-25

  全球變暖背景下,青藏高原的多數冰川正在加速退縮。然而,我國新疆地區和巴基斯坦北部的喀喇昆侖山卻是例外,這裏的冰川受西風帶影響在最近十幾年呈穩定或擴張狀態,這個現象被稱之爲“喀喇昆侖異常”。該地區冰川的周期性躍動(冰川快速前進)頻繁阻塞河流,使喀喇昆侖山成爲全球範圍內冰川堰塞湖-潰決洪水災害鏈最爲頻發的地區之一。冰川活動與區域氣候密切相關,認識未來氣候變化背景下喀喇昆侖山區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頻率。同時,論證冰川運動學參數和冰壩形成與潰決過程及其規模的定量/半定量關系,則是制定防災減災策略的重要科學依據。此前,由于缺乏長序列冰川堰塞湖災害鏈數據,上述問題缺乏系統性的研究。近期,中國科學院成都山地災害與環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15332020年喀喇昆侖山179個冰川堰塞湖潰決事件的編目與分析。結果表明該地區70.7%的冰川堰塞湖潰決事件出現在1890-1930年和1990-2019年兩個高峰期,1940-1970年爲低谷期。 

  研究團隊提取了10典型堵江冰川過去30年的運動速度年際變化,共發現19次冰川躍動,其躍動與曆史冰川堰塞湖潰決發生的時間相一致。其中,Khurdopin, Kyager Shishper冰川的6次躍動呈現15-20年的重現周期。進而,分析了冰川運動速度的平均日變化,結果顯示: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,僅需數月躍動速度即達320-350 m/y的峰值(春末和夏季),而後躍動速度逐漸降低,減速過程可持續數年。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,故冰川堰塞湖規模較小;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,此時堰塞體穩定增大,堰塞湖水位增加,可誘發多次潰決洪水,形成大規模潰決洪水。 

  基于上述冰川跃动控制冰川堰塞湖演化的作用机理,该研究提出了冰川堰塞湖演化的概念模型,为未来气候变化條件下中巴经济走廊沿线冰川堵江灾害链的预测和防治提供了提供第一手科学数据和理论基础。同时,长时间尺度的冰川堰塞湖及溃决洪水事件序列弥补了高精度冰川跃动历史记录的缺失,可服务于冰川学的研究。 

  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。相關研究成果發表在Earth-Science Reviews,成都山地所博士研究生Nazir Ahmed Bazai爲論文第一作者,崔鵬研究員爲通訊作者。 

喀喇昆仑山5个核心地区的冰川堰塞湖 (GLOFs)溃决事件以及主要冰川堵江与溃决洪水发生的时间与频次

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冰川最近一次跃动周期内的运动速度变化。遥感影像来自 Landsat 8, 黄线指示冰川堰塞湖位置

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