挪威最南端冰川布雷丰的快速消融追踪

《Annals of Glaciology》：Tracing the rapid loss of Breifonn, Norway’s southernmost glacier

本文针对全球气候变化导致冰川急剧消退的问题，研究人员通过多源遥感数据与实地勘测，系统量化了挪威最南端冰川Breifonn自小冰期以来的面积变化与物质平衡。研究揭示该冰川面积在1955-2024年间缩减94%，平均年消融厚度达0.4±0.02 m a-1，其现存冰体已丧失流动能力。该成果为冰川消亡机制研究提供了典型范例，对预测冰川命运及评估气候影响具有重要意义。

　　

随着全球气候变暖的持续加剧，山地冰川正以前所未有的速度消退甚至消失。挪威作为北欧冰川分布的重要区域，其冰川变化对理解气候变化具有重要指示意义。然而，由于观测资料的局限，许多冰川特别是偏远地区的小型冰川缺乏系统的长期监测数据，这限制了对冰川响应气候变化的深入理解。挪威最南端的布雷丰（Breifonn）冰川（59.75°N，6.89°E）作为该国地理位置最南的冰川，其变化过程尚未得到详细研究。该冰川自小冰期（Little Ice Age, LIA）以来经历了剧烈变化，但缺乏系统的定量评估。因此，精确追踪布雷丰冰川的长期变化过程，不仅有助于理解南部挪威冰川的演化规律，更能为全球冰川消亡机制研究提供关键案例。

为系统揭示布雷丰冰川的消融过程，研究团队整合了多源遥感数据与实地观测。首先利用历史地形图、航空摄影（1955、1978年）和卫星影像（Landsat、Sentinel-2）重建了冰川自LIA以来的面积变化序列。同时，通过结构运动（Structure-from-Motion, SfM）摄影测量技术处理历史航片，生成不同时期的数字地形模型（Digital Terrain Model, DTM），并结合2024年无人机（Uncrewed Aerial Vehicle, UAV）航测数据，计算了冰川高程变化与物质平衡。此外，基于冰川地貌特征（如冰碛垄、侵蚀边界等）重建了LIA最大范围，并采用Leigh等人提出的冰川识别评分系统对现存冰体进行了分类评估。

主要技术方法包括：1）基于地理信息系统（GIS）的冰川边界数字化与变化分析；2）采用SfM摄影测量技术从历史航片生成高精度DTM；3）利用xDEM库进行DTM配准与高程变化计算；4）通过地貌解译与野外验证重建LIA冰川范围；5）应用冰川物质平衡密度转换模型（850±60 kg m^-3）量化冰量变化。

冰川面积变化

研究显示，布雷丰冰川在LIA鼎盛时期覆盖面积达5.8±1.2 km²，其范围包括现今布雷丰湖（Breifonntj?rna）所在的盆地区域。地貌证据表明该区域存在密集的冰川线理和新鲜冰碛物，证实了历史冰盖的存在。至1955年，冰川面积缩减至3.3±0.3 km²，而到2024年，主要冰体面积仅剩0.17±0.02 km²，较195年减少94%。值得注意的是，冰川在1978-1988年间发生裂解，形成多个孤立冰体（图2）。周边冰川（如ID 3097）因处于冰斗地形且朝北，面积保持相对稳定，凸显地形对冰川存续的关键影响。

高程变化与物质平衡

DTM差分分析表明，1978-2019年间冰川平均减薄速率为0.40±0.02 m a^-1，中心区域最大减薄量达45 m（图4）。同期地理物质平衡（geodetic mass balance）为-0.58±0.07 m w.e. a^-1。2019-2024年消融加速，主冰体（ID 3099）减薄速率升至0.75±0.11 m a^-1，物质平衡达-0.78±0.25 m w.e. a^-1。由于1955年DTM数据缺失严重，未能计算该时期全冰川物质平衡，但覆盖区域显示减薄速率为0.77±0.09 m a^-1，表明消融早期已显著。

冰川状态评估

根据Cogley等人的冰川定义，布雷丰虽已丧失流动能力，但其冰体仍显示冰川冰特征（图5），且地貌证据支持历史流动现象。按Leigh评分系统（满分20），该冰川得18分，属"确定冰川"（certain glacier），仅因缺乏冰后裂隙（bergschrund）扣分。然而，2024年野外调查显示现存冰体过薄（<200 m高差），难以维持动态流动，已处于消亡边缘。

本研究通过多时序数据证实布雷丰冰川正经历不可逆的消亡过程。其面积自LIA以来缩减97%，现存冰体破碎化且消融加速。研究强调了冰川对气候变化的敏感性，尤其是低海拔、小高差冰川的脆弱性。成果为冰川消亡预测提供了方法论范例，并凸显了高分辨率遥感在冰川监测中的优势。布雷丰的案例将被纳入全球冰川消亡名录（GLIMS），为气候变暖的冰川响应研究提供关键基准。未来需持续监测类似冰川的消亡过程，以完善对冰川-气候反馈机制的理解。