《Science & Justice》：Mitigating future glacial lake outburst floods in the Himalaya
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中国冰川湖溃决洪水灾害管理成效评估与框架构建。通过对比中国与喜马拉雅其他地区GLOF灾害数据，证实中国GLMS系统使下游损害降低24%-29%，但湖泊面积未来可能增长3倍，风险区域扩大27%-40%。研究提出整合工程治理、智能预警和社区响应的跨区域管理框架，为高海拔地区灾害防控提供新范式。
作者：薛王、陈文峰、张国庆、亚当·埃默、霍尔格·弗雷、卡罗琳·泰勒、克里斯蒂安·胡格尔、阿希姆·萨塔尔、郑国雄、伊尔凡·拉希德、乔纳森·L·卡里维克、乔治·韦、西蒙·艾伦、雅各布·施泰纳、邓肯·昆西、马丁·梅尔吉利
中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统、环境与资源国家重点实验室（TPESER），中国北京100101
摘要
冰川湖溃决洪水（GLOFs）是喜马拉雅地区最严重的冰冻圈灾害之一。尽管以往的研究主要集中在GLOFs的特征和成因上，但对其灾害影响的缓解策略仍研究不足。本研究介绍了中国的冰川湖管理系统（GLMS），并评估了其在减少GLOFs造成的损害方面的区域推广潜力。研究发现，虽然从1990年到2023年GLOFs的发生频率在统计上没有显著下降，但下游地区的破坏程度却有所加剧；然而，在实施GLMS后，中国境内喜马拉雅地区的损害情况似乎得到了相对缓解。进一步的水动力模型表明，未来冰川湖将继续扩张，其总面积预计将比2000-2020年期间增加两倍。如果没有针对性的干预措施，高风险湖泊的GLOFs风险可能增加27%以上，而中国以外的地区这一风险可能增加40%以上。然而，实施GLMS工程措施可将未来洪水的强度降低24%，在中国以外的地区这一降幅甚至可达29%，而在中国境内为21%。基于中国的湖泊管理经验，并考虑到GLOFs的跨境性质，我们提出的这一综合框架整合了工程措施、早期预警系统和社区响应机制，旨在降低整个喜马拉雅地区的冰川湖风险。
引言
冰川湖溃决洪水（GLOFs）是喜马拉雅地区的主要冰冻圈威胁，影响着兴都库什山脉、喀喇昆仑山脉、喜马拉雅山脉、念青唐古拉山脉和横断山脉等地区的众多社区、基础设施、农田和生态系统[[1], [2], [3]]。例如，2025年7月8日在西藏日喀则地区的一条中尼跨界河流域发生的GLOFs事件导致17人失踪，并对桥梁、水电站和道路造成了严重破坏。以往的研究主要集中在冰川湖的变化特征、由此引发的溃决洪水、风险评估以及特定GLOFs事件的成因上[[3], [4], [5]]。随着冰川的持续消融和退缩，它们所形成的冰川湖正在迅速扩张[[6], [7], [8]]。一些研究表明，这种扩张可能会增加GLOFs发生的风险[[9,10]]。尽管有关过去事件的研究表明冰川湖扩张与GLOFs触发之间的关联较弱[[11], [12], [13]]，但自2013年Landsat-8和Sentinel系列卫星发射以来，光学卫星图像的日益丰富为更准确地了解GLOFs趋势提供了可能[[12]]。然而，尽管技术有所进步，有效的缓解策略的开发和实施在实践中仍然有限。
GLOFs的风险取决于事件发生的频率和规模，以及下游地区的暴露程度和脆弱性[[9,14]]。随着高山地区社会经济活动的增加和基础设施的扩展，未来GLOFs的影响预计会进一步加剧，这对可持续的山区发展构成了重大挑战[[15]]。尽管采取了诸如Tsho Rolpa虹吸系统这样的工程干预措施以及Chungthang培训计划等社区准备措施[[16,17]]，GLOFs仍然会对下游地区造成严重破坏（详见在线附表S1）。这一持续的威胁源于三个系统性问题：（1）针对广泛分布的高风险湖泊的监测和早期预警系统（EWS）不足[[18]]；（2）由于资金和后勤限制，这些地区的工程覆盖范围有限（详见在线附表S2）；（3）应急响应延迟，导致无法及时向受影响社区（包括跨界地区的社区）发布预警[[19]]。因此，迫切需要一种可靠且具有适应性的方法来应对整个喜马拉雅地区的这些挑战。
自2019年以来，中国实施了冰川湖管理系统（GLMS），以加强GLOFs的灾害预防和缓解工作。该系统整合了早期预警系统（EWS）、工程干预措施以及能力建设和责任分配的框架（见图1）。GLMS的一个关键特点是指派专门人员负责湖泊管理和保护工作，确保政府各级之间的协调。这种系统化的方法促进了包括当地社区和决策者在内的各方之间的信息快速交流，从而提高了灾害响应的有效性。经过多年的成功运行，GLMS为探索综合管理策略如何应对日益严峻的冰冻圈挑战提供了一个有力的范例。
本研究及时评估了中国GLMS的有效性及其在喜马拉雅地区更广泛应用的潜力。通过整合历史上的GLOFs趋势（1990-2023年）、未来预测和实际缓解策略，我们评估了GLMS的有效性，并提出了一个综合的技术-社会政治框架，以降低区域内的GLOFs风险。该框架结合了战略性工程措施、社区驱动的早期预警系统和跨界治理机制，为高海拔地区在应对与冰川相关的日益严重的地质灾害方面的可持续发展和合作提供了科学见解和可操作的指导。
GLMS框架
中国的GLMS是中国国家河流与湖泊管理系统的专门组成部分，自2019年起在全国范围内实施[[20]]。GLMS是一个自上而下的结构化框架，旨在通过综合监测、工程干预和治理措施来降低GLOFs风险。该系统的架构包括四个关键组成部分：输入数据、中间参数、功能模块和输出结果，这些组成部分在政府、地方和社区层面得到协调（见图1）。
输入数据：GLMS的相关输入信息
GLMS实施的初步效果
为了评估GLMS的有效性，我们将中国境内和喜马拉雅地区其他国家因GLOFs造成的下游损害进行了比较。这两个地区拥有相似数量的冰川湖、历史上的GLOFs事件以及未来的高风险湖泊[[15,32]]，这为有意义的比较分析提供了基础。我们更新并验证了之前的区域GLOFs清单[[9],[21],[22],[23]]，同时排除了62个没有确凿溃决证据的案例（详见在线附表S10和表S3）。
GLMS效果中的不确定性
由于数据限制和模型约束，评估中国GLMS在缓解GLOFs影响方面的有效性存在若干不确定性。主要的不确定性来源在于冰川湖扩张的预测，这受到冰层厚度估计变化的影响。敏感性分析显示，冰层厚度变化±10%会导致湖泊面积变化±10%，但湖泊体积变化±30%；极端情况下（冰层厚度增加50%），湖泊体积可能增加270%。
结论
本研究介绍了中国的GLMS，并证明了其在减轻喜马拉雅地区GLOFs损害方面的有效性。尽管过去三十年GLOFs的整体发生频率呈现轻微下降趋势，但由于下游地区的暴露程度和脆弱性增加，对社区和基础设施的损害却有所加剧。GLMS体现了积极主动的综合性GLOFs缓解方法。我们证明了早期预警系统（EWS）、工程干预措施和社区参与的结合
利益冲突
作者声明没有利益冲突。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号42571153、42301150和42301140）、中国创新人才博士后项目（BX20230387）、青藏高原地球系统基础优秀研究群体、国家自然科学基金（NSFC ERGTPES项目42588201）、西藏自治区科学技术厅（项目编号XZ202403ZY0028）以及第二次青藏高原科学考察与研究计划（2019QZKK0201）的支持。
