保加利亚里拉山与皮林山冰斗形态计量学研究：揭示巴尔干半岛东北部古冰川作用的关键证据

本研究针对巴尔干半岛东北部冰斗形态定量分析的空白，通过数字地形模型（DTM）对保加利亚里拉山和皮林山的冰斗开展形态计量学研究，引入体积（V）、深度（d）等新参数，揭示两山脉冰斗的发育差异（里拉冰斗较浅且发育程度低，皮林冰斗更陡峭），阐明地质构造、气候与地形对冰川地貌的协同影响，为理解巴尔干半岛古冰川动力学提供重要依据。

　　

论文解读

冰斗作为冰川作用的标志性地貌，其形态特征隐含古气候与构造活动的关键信息。尽管巴尔干半岛的冰川遗迹研究已取得进展，但东北部地区尤其是保加利亚里拉山（Rila）与皮林山（Pirin）的冰斗系统仍缺乏系统性定量分析。这两座山脉海拔相近（最高峰分别为2925 m和2915 m），却因地质（里拉以花岗岩为主，皮林北部富含大理岩）和地形（里拉存在古夷平面）差异，可能呈现截然不同的冰斗发育模式。此外，区域大陆性气候与西风主导的降水分布如何影响冰斗形态，仍是未解之谜。

为填补这一空白，研究人员利用10米分辨率的Terra-Sar-X数字地形模型（DTM），结合ArcMap 10.8和ACME2工具箱，对318个冰斗（里拉200个，皮林118个）进行形态计量分析。研究创新性引入冰斗体积（V）和平均深度（d）参数，通过自然邻点插值法构建包络曲面计算缺失物质体积，并采用三分类法（TYPICAL/NOGENTLE/NOSTEEP）量化冰斗发育程度。

主要技术方法
研究基于10米分辨率DTM数据，手动勾绘冰斗边界，利用ACME2工具箱计算49项形态参数（如面积、长度、坡度等）。体积计算通过插值包络曲面与真实地表的差值实现，深度定义为体积与底面积之比。统计分析包括对数正态分布检验、回归分析和ANOVA比较。

结果与发现

1. 冰斗尺寸呈对数正态分布
冰斗面积、体积等参数服从对数正态分布，表明其发育受多重因素协同作用。里拉冰斗体积中位数为0.021 km³，略大于皮林的0.019 km³，但皮林冰斗因大理岩基底更陡峭（平均坡度26.2° vs 里拉24.5°），剖面闭合度（Prof_clos）更高（51.4° vs 47.6°）。

2. 形态参数相关性
体积与立方尺寸（CS）强相关（R²>0.88），验证新参数的可靠性。冰斗生长呈现异速性：里拉冰斗长宽增长快于高度（指数>1），而皮林接近等速生长。

3. 坡向与岩性控制
里拉冰斗主要朝北（N），皮林则以东北（NE）为主，反映山脉走向（里拉W-E，皮林NW-SE）对风向积雪的调控。大理岩冰斗体积最大（0.047 km³），非碳酸盐变质岩区最小（0.009 km³），揭示岩性抗蚀性差异。

4. 发育程度差异
皮林82%冰斗为TYPICAL（兼具陡壁和平底），里拉仅59%，32%为NOSTEEP（缺陡壁），与里拉广泛夷平面导致的浅蚀作用一致。

结论与意义
该研究首次系统量化了巴尔干东北部冰斗形态特征，揭示里拉与皮山的冰斗差异主要受控于岩性（花岗岩vs大理岩）、古地形（夷平面保留度）和区域气候（西风积雪效应）。冰斗高程（里拉2274 m，皮林2346 m）为重建古ELA提供关键参数，而NE-N优势坡向指示盛行西风对雪量分配的影响。成果发表于《Geomorphology》，不仅推进了巴尔干冰川地貌认知，其创新的体积-深度参数体系更为全球冰斗研究提供了新范式。