新疆冰川编目新突破：2020年中国新疆冰川目录（CGI-XJ2020）的高精度测绘与资源评估

《Research in Cold and Arid Regions》：The Chinese Glacier Inventory of Xinjiang in 2020 (CGI-XJ2020): Compilation, Features and Primary results

本文推荐研究人员基于2米高分辨率国产卫星影像，结合地面验证数据，完成了2020年中国新疆冰川目录（CGI-XJ2020）的编制。该研究通过优化冰川边界提取方法、建立区域冰川面积-体积公式、降低最小冰川面积阈值至0.001 km2，显著提升了冰川监测精度。结果显示新疆现存24,202条冰川，总面积23,629.28 km2，冰储量1,608.94 km3，其中塔里木河流域冰川资源占比最高。这项研究为干旱区水资源管理、气候变化响应研究提供了关键数据支撑，对冰川变化模拟预测具有重要意义。

　　

在全球变暖背景下，冰川作为重要的淡水资源和气候变化的指示器，其变化对干旱区水资源系统具有深远影响。新疆作为中国冰川分布最集中的区域之一，其冰川变化直接影响塔里木河等内陆河流域的水资源供给。然而，此前使用的第二次中国冰川编目（CGI-2）数据距今已近20年，基于30米分辨率遥感影像的冰川数据难以满足当前高精度模拟预测的需求。冰川边界识别误差、体积估算不确定性以及碎屑覆盖冰川监测难度等问题，制约了对冰川变化及其水文效应的精准评估。

为了破解这些难题，由中国科学院西北生态环境资源研究院天山冰川站的李忠勤研究员领衔的研究团队，在《Research in Cold and Arid Regions》发表了2020年中国新疆冰川目录（CGI-XJ2020）的研究成果。该研究利用我国高分系列卫星2米分辨率影像，结合地面勘测数据，构建了新一代高精度冰川数据库。

研究采用多源遥感与地面验证相结合的技术路线：首先利用156景高分一号、六号等国产高分辨率卫星影像，通过人工目视解译提取冰川边界；其次采用探地雷达（GPR）对23条冰川进行冰厚度测量，建立区域冰川面积-体积经验公式；同时利用30米分辨率COP-DEM数字高程数据计算地形参数；最后通过496个GPS测点对38条冰川进行实地验证，确保数据精度。

在冰川分布特征方面，CGI-XJ2020显示新疆现存冰川24,202条，总面积23,629.28 km²，平均面积0.98 km²，冰储量1,608.94 km³。其中昆仑山脉冰川数量最多（8,493条），天山山脉次之（8,220条）。面积大于10 km²的296条大型冰川虽然数量仅占1.22%，但其面积（9,881.69 km²）和冰储量（1,053.17 km³）分别占总量的41.82%和65.46%，凸显大型冰川在水资源供给中的主导地位。

在流域分布方面，塔里木河流域（5Y6）聚集了15,860条冰川，面积18,594.24 km²，冰储量1,347.17 km³，分别占新疆冰川总量的65.53%、78.69%和83.73%，是冰川资源最集中的区域。额尔齐斯河流域（5A2）冰川数量最少（242条），反映了冰川分布的空间异质性。

在行政区域分布方面，和田地区冰川密度最高（6,936条，7,586.23 km²），喀什地区次之（4,740条，5,366.14 km²）。县级单元中，和田县冰川数量最多（3,460条），塔什库尔干塔吉克自治县冰川面积最大（3,476.65 km²），温宿县冰储量最丰富（295.31 km³）。

研究特别优化了碎屑覆盖冰川的识别方法，通过高分辨率影像识别冰碛物颜色差异、侧碛垄地貌、冰崖和冰川湖等特征，结合实地验证，准确划分了1,612条碎屑覆盖冰川（总面积1,135.57 km²，占比4.8%）。同时将最小冰川面积阈值降至0.001 km²，新识别出2,599条小冰川（总面积241.97 km²）和1,120条微型冰川（总面积12.04 km²），显著提升了对小冰川的监测能力。

在冰川体积估算方法上，研究团队取得了重要突破。基于23条冰川的GPR实测数据，采用扩展完美塑性法（Extended Perfect-Plasticity Method）模拟冰厚度分布，建立了适用于新疆冰川的面积-体积公式V=0.0341A^1.2683。与Farinotti2019物理模型和OGGM模型计算结果对比显示，新公式估算结果与物理模型差异小于3%，但较传统经验公式（RH2010和G2013）降低27-35%，更准确反映了大型冰川的实际冰储量。

通过误差理论分析表明，CGI-XJ2020的冰川面积提取误差约为3%，裸冰区和碎屑覆盖区边界定位误差分别为±4米和±10米，精度显著优于以往编目。研究还实现了行政区划从地级到县级的升级，并保留了FCGI_ID、SIGLIMS_ID和新建XJGLIMS_ID三套冰川编码系统，确保了与历史数据的衔接。

该研究的结论强调，CGI-XJ2020不仅提供了2020年新疆冰川的精准本底数据，其建立的高精度监测方法体系和高分辨率数据库为冰川变化模拟、水文效应评估提供了重要基础。特别是针对大型冰川的体积估算方法的改进，解决了以往经验公式高估冰储量的问题。研究成果对理解干旱区冰川水资源变化、制定气候变化应对策略具有重要科学价值，也为全球冰川编目提供了高分辨率遥感应用范例。随着冰川加速消融，这项研究为新疆水资源可持续管理提供了关键科学支撑，对保障区域生态安全和经济社会发展具有重要意义。