塔里木盆地西南部叶尔羌河流域冰川分布及变化——基于2020年新疆冰川编目(CGI-XJ2020)的分析

《Research in Cold and Arid Regions》：Glacier distribution and changes in Yarkant River Basin, southwestern Tarim Basin

　　

基于2020年《中国新疆冰川编目》（Chinese Glacier Inventory of Xinjiang in 2020，CGI-XJ2020），本研究分析了叶尔羌河(Yarkant River)流域冰川的空间分布特征，并结合《中国第一次冰川编目》（First Chinese Glacier Inventory，CGI-1）探讨了1968—2020年间冰川的变化。结果表明：叶尔羌河为跨境流域，共发育冰川5,301条，总面积5,836.29 km2，估算冰储量418.16 km3，平均单条冰川面积1.1 km2；其中中国境内有4,948条（面积5,182.07 km2），含表碛覆盖(debris-covered)冰川392条（面积206.30 km2），巴基斯坦境内有353条（面积654.22 km2），含表碛覆盖冰川159条（面积77.29 km2）。喀喇昆仑山脉(Karakoram Mountains)为主要成冰区，占冰川总面积的78.25%，其次为西昆仑山(Western Kunlun Mountains)与帕米尔高原(Pamirs)；83.50%的冰川面积集中于海拔5,000—6,000 m区间，各子流域中克勒青河(Shaksgam River)流域冰川面积最大，提孜那甫河(Tiznaf River)流域最小。采用冰川编码匹配(glacier code matching)方法对比两期编目发现，1968—2020年叶尔羌河流域匹配冰川面积年均退缩率为0.35%/a；以1968年初始冰川面积6,237.51 km2计，研究时段内冰川总面积减少约1,135.23 km2。总体来看，小型冰川相对退缩率更高，大型冰川绝对面积损失更大；各子流域中塔什库尔干河(Taxkorgan River，5Y656)退缩最快，总面积损失率27.52%，年均退缩率0.53%。

论文解读：Glacier distribution and changes in Yarkant River Basin, southwestern Tarim Basin——Liang QiBin等发表于《Research in Cold and Arid Regions》

一、研究背景与意义

叶尔羌河(Yarkant River)位于塔里木盆地南缘，是塔里木河主要源流之一，其径流约51.6%来自高山冰川融水，对下游叶尔羌绿洲农业灌溉与生态稳定具关键作用。自20世纪中叶以来，全球高山冰川普遍呈负物质平衡(mass balance)与加速退缩趋势，气候变化导致的冰川持续萎缩对干旱区水资源安全构成潜在威胁。已有研究多聚焦叶尔羌河流域局部子流域或特定冰川，缺乏全流域系统性长时序冰川变化认知；且此前使用的第二次中国冰川编目(Second Chinese Glacier Inventory, CGI-2)数据距今逾十年，难以反映当代快速冰川变化，制约高精度冰川—水文模拟与水资源评估。基于此，研究人员基于2020年《中国新疆冰川编目》(Chinese Glacier Inventory of Xinjiang in 2020, CGI-XJ2020)及第一次中国冰川编目(First Chinese Glacier Inventory, CGI-1)，系统分析叶尔羌河流域2020年冰川分布现状，并通过编码匹配方法量化1968—2020年全流域及分山区、分流域冰川变化特征，为区域水资源演变研究与可持续发展提供科学依据。

二、主要技术方法概述

研究人员以CGI-XJ2020（基于GF-1/GF-6/ZY系列卫星影像，空间分辨率优于2 m，最小提取阈值0.001 km²）获取中国境内冰川边界，巴基斯坦境内冰川数据由Randolph Glacier Inventory 7.0(RGI 7.0)辅以2020年Landsat 8/9影像目视解译校正获得；地形参数提取采用Copernicus Global DEM 30 m(COP-DEM)。历史冰川数据采用CGI-1（基准年1968）与CGI-2。为消除不同时期编目方法与分辨率差异带来的系统偏差，以CGI-1冰川编码(FCGI_ID)为基准，对CGI-2与CGI-XJ2020中因分裂产生多边界的同一条冰川进行融合，再逐一匹配校正编码，筛选三期均存在的2,515条匹配冰川样本进行变化分析。冰川体积估算采用体积—面积经验公式V＝C·S^r（C＝0.0341，r＝1.2683，引自CGI-XJ2020新疆冰川厚度数据库）。面积变化不确定度通过误差传播公式计算。

三、研究结果

4.1 叶尔羌河流域冰川分布特征(2020年)

全流域共5,301条冰川，总面积5,836.29 km²，估算冰储量418.16 km³，平均单条冰川面积1.10 km²。中国境内4,948条（5,182.07 km²），含表碛覆盖冰川392条（206.30 km²）；巴基斯坦境内353条（654.22 km²），含表碛覆盖冰川159条（77.29 km²）。

4.1.1 不同面积等级冰川分布特征：面积＞5 km²的冰川仅150条（占总数3.03%），却占总面积的55.64%；面积＜1 km²的冰川占84.09%，仅占总面积的18.55%。流域内存在4条超100 km²特大冰川，其中苏盖提冰川(Sugatyanatjilge Glacier)达373.57 km²，为中国境内最大冰川。各子流域中以克勒青河流域平均单条冰川面积最大（2.34 km²），塔什库尔干河流域最小（0.64 km²）。

4.1.2 不同山脉冰川分布特征：喀喇昆仑山脉占冰川总面积的78.25%（主喀喇昆仑段39.97%＋阿吉里山23.48%），西昆仑山占18.36%（塔什库尔干山段7.37%为其中最大），帕米尔高原占3.39%（萨雷阔勒岭1.55%＋慕士塔格山1.84%）。冰川面积随山脉平均海拔升高而显著增大。

4.1.3 冰川高程带分布特征：83.50%的冰川面积集中在海拔5,000—6,000 m区间，中位海拔集中于5,200—5,800 m。末端海拔低于4,800 m者多为小冰川；低于4,500 m者多为大面积且有广泛表碛覆盖。克勒青河冰川海拔跨幅最大（最低至最高差4,587.28 m）。全流域冰川中位海拔呈西北向东南递增趋势。

4.1.4 冰川坡向分布特征：北(N)坡向冰川在数量（41.97%）和面积（47.98%）上均占主导，其次为东北(NE)坡向（数量24.07%，面积30.56%），南(S)坡向最少。这与山体走向及阴坡受太阳短波辐射少、消融弱有关。各子流域中克勒青河N坡向冰川占比（30.45%）低于其余子流域均值（约46%）。

4.1.5 冰川坡度特征分析：全流域冰川平均坡度31.12°，积累区通常＞30°，消融区约20—25°，表碛覆盖区＜17°。克勒青河流域平均坡度最大（33.49°），提孜那甫河流域最小（27.82°）。标准化高程剖面显示冰川低部平均坡度约10.63°，高海拔积累区可超过40°。

4.1.6 子流域冰川分布特征：克勒青河(5Y654)流域冰川面积最大（1,123条，2,626.83 km²，占45.01%）；叶尔羌河干流(5Y652/653/655合并)冰川条数最多（2,618条，2,125.82 km²，占27.76%）；塔什库尔干河(5Y656)平均单条冰川面积最小（0.64 km²）；提孜那甫河(5Y651)冰川数与面积均最小（431条，363.12 km²，占6.22%）。

4.2 叶尔羌河流域冰川变化(1968—2020)

匹配冰川样本初始（1968年CGI-1）总面积6,123.82 km²，2020年(CGI-XJ2020)降至5,008.39 km²，面积减少1,115.42 km²，总退缩率18.21%±3.77%，年均退缩率0.35%±0.07%/a。另有356条冰川（原面积193.25 km²）完全消失。直接对比原始编目显示2009—2020年面积"增加"，实因CGI-XJ2020分辨率和表碛识别能力提升所致，非真实前进。

4.2.1 不同面积等级冰川变化特征：面积＜1 km²冰川相对退缩率达44.31%，但绝对损失小；面积＞100 km²冰川相对退缩率仅约12.28%，但绝对损失大（如苏盖提冰川绝对减少40.49 km²）。表明小冰川相对变化率高，大冰川绝对物质亏损更显著。

4.2.2 不同海拔冰川面积变化特征：中低海拔（约4,600—5,700 m）冰川面积显著减小；最低海拔带（约3,800—4,600 m）面积近乎不变（受表碛保护抑制消融）；中高海拔（约5,700—6,300 m）略有增加（可能与该区为最大降水带有关）；极高海拔（＞7,500 m）两期面积相近。

4.2.3 不同山脉冰川变化特征：帕米尔高原退缩最快（面积减少33.70%，年均0.65%/a），其次西昆仑山（减少19.55%，年均0.38%/a），喀喇昆仑山脉退缩最慢（减少16.91%，年均0.33%/a）。

4.2.4 子流域冰川变化特征：塔什库尔干河(5Y656)退缩最快（减少27.52%，年均0.53%/a），其次提孜那甫河(5Y651)（减少23.65%，年均0.45%/a），叶尔羌河干流（减少18.95%，年均0.36%/a），克勒青河(5Y654)退缩最慢（减少12.15%，年均0.23%/a），反映喀喇昆仑异常(Karakoram Anomaly)在主脊沿线表现较明显，但未完全抵消叶尔羌河流域整体冰川萎缩趋势。

四、讨论与结论翻译总结

研究人员得出结论：2020年叶尔羌河流域共有冰川5,301条，面积5,836.29 km²，估算冰储量418.16 km³，平均单条冰川面积1.10 km²；＞5 km²的大冰川虽仅占3.03%却占面积55.64%，＜1 km²小冰川占条数84.09%但仅占面积18.55%；冰川78.25%面积分布于喀喇昆仑山脉，83.50%集中于海拔5,000—6,000 m，优势坡向为北(N)向。1968—2020年匹配冰川面积减少1,115.42 km²（退缩率18.21%，年均0.35%/a）；小冰川相对退缩率高，大冰川绝对损失大；帕米尔高原退缩最快（年均0.65%/a），喀喇昆仑最慢（年均0.33%/a）；子流域中塔什库尔干河退缩最快（年均0.53%/a），克勒青河最慢（年均0.23%/a）。本研究通过高精度CGI-XJ2020与编码匹配方法降低了编目系统误差，明确了叶尔羌河流域冰川分布格局与时空变化异质性，为干旱区高山流域冰川—水文过程模拟及水资源风险管理提供了更新、可靠的基础数据集。