《Science Bulletin》：Underestimated number and significance of rock glaciers on the Tibetan Plateau
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青藏高原首次完整岩冰川调查揭示超13万条岩冰川及92-186立方千米淡水储备，远超既往认知，凸显全球岩冰川数量低估，并指出其对亚洲水塔及气候模型的重要性。
冯敏|徐金豪|张学飞|闫德昭|李欣|安德烈亚斯·凯布|陈发虎|程国栋
中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室国家青藏高原数据中心，北京 100101，中国
摘要
岩冰川是一种位于冰川边缘的地貌形态，其特征是存在缓慢变形的冻结碎屑形成的舌状或叶状水流。由于调查难度较大，人们对岩冰川及其在区域尺度上的地球生态作用的理解一直受到限制。我们采用自动化方法首次对整个青藏高原的岩冰川进行了全面调查，共发现超过13万条岩冰川，这一数量远超以往对地球上任何地区的统计结果，同时也表明目前全球岩冰川的数量被严重低估了。岩冰川为亚洲水塔提供了重要的水源，并且由于岩冰川的蠕动作用产生了巨大的物质通量，这对其下游地区的影响不容忽视。这一发现对于改进山区永久冻土模型、更好地预测气候变化影响也具有重要意义。
引言
岩冰川是一种具有弧形山脊和沟槽的舌状或叶状地貌，通常出现在冰川边缘的山区，从碎石锥、冰川或冰川终碛向下延伸[1]。它们的分布受气候、岩性、微气候和地形等环境因素影响，常被视为永久冻土及其特征的指示器[2]。这些移动缓慢的岩冰川在高山地区发挥着重要作用，既是沉积物的汇集地，也是潜在的灾害风险源（如泥石流的来源）[3]。虽然岩冰川在局部水文方面具有重要意义，但其实际储水量及其作为水库的长期稳定性仍知之甚少[5][6]。由于高山地区是全球变暖最快的区域之一[7]，岩冰川在永久冻土退化、水资源以及冰冻圈灾害方面的作用日益受到关注[8]。
尽管几乎在每个大陆上都通过实地方法对个别岩冰川进行了研究，但对其区域地貌和水文意义的评估一直颇具挑战性[9]。这主要是因为全面且一致的大规模岩冰川普查（尤其是那些具有连续运动数据的岩冰川）极为罕见，主要是由于野外工作成本高、人工解释难度大，再加上针对冰川边缘地区的高质量数据获取有限[10]。高分辨率卫星图像和机载光学图像以及卫星雷达干涉测量技术为岩冰川的识别提供了数据支持[11][12][13]；随着遥感数据采集、自动化制图和InSAR技术的进步，大规模岩冰川普查变得越来越可行，并在全球范围内积极推进[14][15]（表S1（在线）总结了一些代表性的大规模岩冰川普查）。然而，对于青藏高原而言，目前仍缺乏一个完整统一的岩冰川分布和运动情况普查。
青藏高原（见在线附注S1和图S1）被誉为“地球第三极”和“亚洲水塔”，影响着下游13亿人口[16][17]。随着青藏高原气候变化的加速，其地表正在发生深刻变化，对气候系统产生重要影响，进而波及亚洲乃至全球的生态环境[17][18]。该地区的冰冻圈中分布着大量的岩冰川；然而，与对冰川的广泛研究相比，对岩冰川的研究严重滞后，导致对冰冻圈响应和区域地球生态可持续性的评估存在较大不确定性[19]。
过去十年中，深度学习[20]和多时相干涉合成孔径雷达（MT-InSAR）[21]被证明是自动识别岩冰川的有效技术，能够捕捉岩冰川的典型地貌特征（如沟槽、裂隙和山脊）及蠕动运动[22]。我们结合深度学习和MT-InSAR技术开发了一种识别岩冰川的方法。具体而言，我们使用青藏高原上的岩冰川标注数据训练并验证了深度学习模型，确保其对该地区的代表性；同时开发了适应高山天气和地形的MT-InSAR方法。本文首次发布了整个青藏高原的岩冰川普查结果，并评估了这些岩冰川在气候、地貌和水资源方面的意义。该普查结果通过与先前发布的区域岩冰川记录进行对比以及系统分析得到了验证。
数据
本研究使用了多种卫星、地形、气候、冰冻圈、水文、河流、基础设施和人口相关的数据集，作为岩冰川识别、运动监测或环境分析的输入或参考。
高分辨率卫星图像。高分辨率图像是岩冰川识别的主要数据来源，其米级分辨率对于捕捉岩冰川的地貌特征至关重要。
岩冰川分布
我们的自动识别方法在高分辨率卫星图像中能够很好地捕捉岩冰川的结构和纹理。结合多源卫星图像可以减少图像质量问题和雪盖及其他天气因素的影响。与全高原范围的参考数据相比，岩冰川识别的准确率达到了95%以上。用户和制作方的准确率也较高（超过82%），表明误差较小。
岩冰川的数量和面积
作为首个覆盖整个青藏高原的岩冰川普查，本研究发现的岩冰川数量既超出了此前在该地区的报告数字[4]，也超过了目前已知的任何岩冰川数据库的数量，表明青藏高原乃至全球的岩冰川数量极为庞大，远超之前的估计。
已识别岩冰川的平均面积相对较小。
结论
我们首次完成了覆盖整个青藏高原的岩冰川普查，共记录了132,867条岩冰川。这一结果揭示了岩冰川存在情况的严重低估以及地球冰川边缘环境知识上的空白。我们的研究还显示，这些新发现的岩冰川储存了约92至186立方公里的淡水，使其成为亚洲最大的淡水储备之一。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（2023YFF0725005）、TPESER青年创新重点项目（TPESER-QNCX2022ZD-04）以及国家自然科学基金（42301160）的支持。
作者贡献
冯敏、徐金豪、张学飞和闫德昭共同构思并启动了该项目。徐金豪和闫德昭负责岩冰川的普查工作，张学飞负责InSAR实验的实施。冯敏、徐金豪、张学飞和闫德昭共同完成了报告的撰写和编辑工作。
