喜马拉雅中部上Bhagirathi山谷冰川物质平衡从平衡态向失衡态的转变：多时相DEM揭示的50年冰川消融动态

本研究针对喜马拉雅中部上Bhagirathi山谷冰川的失衡危机，通过多时相数字高程模型(DEM)分析1973-2024年冰川变化。研究发现该区域冰川物质平衡(MB)从1973-2000年的轻微亏损(-0.10±0.04 m w.e. a?1)演变为2020-2024年的急剧流失(-0.62±0.39 m w.e. a?1)，首次发现Chaturangi冰川支流存在跃动现象，为理解气候变化下高海拔冰川响应机制提供了关键证据。

　　

在全球变暖背景下，被称为"亚洲水塔"的喜马拉雅冰川正经历前所未有的变化。这片孕育着恒河、雅鲁藏布江等大河的冰川王国，其消融动态直接影响着20亿人口的用水安全。然而，关于喜马拉雅中部冰川长期演变规律的研究仍存在重大空白——特别是冰川如何从稳定状态过渡到快速消融状态的过程机制尚不明确。更棘手的是，现有研究对同一区域冰川变化的结论甚至相互矛盾，比如有学者报告Chaturangi冰川在1979-2020年间出现物质增益，而另一些研究则指出该冰川在2015年后显著变薄。这种科学争议使得区域水资源预测和政策制定陷入困境。

为破解这一谜题，中国科学院等机构的研究团队将目光锁定在上Bhagirathi山谷——恒河重要源头的水文单元。通过分析跨越半个世纪（1973-2024）的卫星影像和数字高程模型(DEM)，研究人员首次完整描绘出该区域11条冰川（包括著名的Gangotri冰川及其支流）从平衡态到失衡态的全景演变图谱。这项发表在《Results in Earth Sciences》的重要研究，不仅揭示了冰川消融加速的警报信号，更意外捕捉到罕见的冰川跃动现象。

研究团队运用多源遥感技术构建时间序列分析框架：利用KH-9 Hexagon间谍卫星影像（1973年，分辨率7m）和SRTM（2000年，30m）生成历史DEM；通过Pléiades（2020年，2m）和ASTER（2024年，15m）获取现代高程数据；采用Ames Stereo Pipeline进行DEM配准和偏差校正。针对16km²的数据空白区，研究采用空间自相关法选择稳定点，运用归一化平均绝对偏差(NMAD)计算不确定性。为消除雷达穿透积雪造成的误差，对SRTM C波段数据施加1.4±0.6m的高程校正，并采用850±60kg m^?3的密度将体积变化转化为水当量(m w.e.)。

研究结果呈现出清晰的时空演变规律：1973-2000年间，冰川主要在末端表现出轻微亏损（-0.10±0.04 m w.e. a^?1），而Gangotri冰川积累区因数据缺失呈现"假性平衡"；2000-2015年出现短暂物质积累（+0.11±0.04 m w.e. a^?1）；但2015年后失衡加速，2015-2020年亏损率达-0.27±0.09 m w.e. a^?1，2020-2024年更骤增至-0.62±0.39 m w.e. a^?1。值得注意的是，消融前锋已推进到海拔>5200m的积累区，Gangotri冰川的亏损率在50年间激增6倍（从-0.17±0.01增至-1.03±0.58 m w.e. a^?1）。

研究首次发现Chaturangi冰川支流在1973-2006年间存在跃动现象：1973-2000年该区域增厚64m（2.3m/a），2000-2006年却变薄32m（5.3m/a），这种"先胀后缩"的异常波动符合冰川跃动的典型特征。通过对比1968-2020年的卫星影像，清晰显示出支流冰川前缘的阶段性推进和退缩，以及冰面湖的扩张过程。

不同冰川类型对气候变暖的响应存在显著差异：冰碛覆盖区与裸露冰接触带表现出最高变薄速率，如Bhigrupanth冰川在2015-2020年间，冰碛区变薄达-1.64±0.42 m w.e. a^?1，是裸露冰区的8.6倍。这种差异消融导致冰川表面出现大量冰崖和冰面湖，如Raktavaran冰川的冰崖分布海拔在50年间上升了200m（从4950m升至5154m）。

研究讨论部分指出，这种从平衡到失衡的转变与三个关键机制有关：高海拔升温导致积雪线上升；季风降水由雪转雨减少了物质积累；冰碛-裸冰接触带的差异消融形成正反馈循环。特别值得警惕的是，冰川流速监测显示Gangotri冰川部分区段已接近停滞（流速<10m/a），这种"静态消融"模式将加速冰川解体。

这项研究的意义不仅在于建立了喜马拉雅中部冰川失衡的定量基准，更预警了冰川加速消亡可能引发的连锁反应：短期内会增加冰湖溃决洪水风险，长期将导致"冰川透支"型水资源危机。研究建议建立冰川健康分级预警系统，为区域适应战略提供科学依据。正如作者强调的，上Bhagirathi山谷的案例可能是整个喜马拉雅冰川命运的预演，这项研究为理解全球"第三极"的水文未来提供了关键拼图。