中国是世界上中低纬度冰川最为发育的国家，最新调查显示中国拥有冰川48571条，总面积约为51840.1 km2，冰储量约为4494 km3。中国冰川主要分布在西部高山区，其中西北干旱区冰川融水在绿洲社会-生态系统发育和演化中扮演着极其重要的角色，而青藏高原的众多冰川是亚洲众多大江大河的源头，是“中华水塔”（三江源）和“亚洲水塔”的重要水源。全球变暖下中国冰川快速变化对境内乃至亚洲广大寒区旱区水文过程、自然生态系统和社会经济活动产生重要影响，定量揭示中国冰川变化速率、时空格局及其影响因素对区域可持续发展具有重要意义，是中国冰冻圈科研工作者的重要使命。
近期，北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室效存德教授团队联合瑞典哥德堡大学、中国科学院青藏高原研究所和西北生态环境资源研究院、兰州大学、云南大学、宜春学院等单位科研人员一道在Earth-Science Reviews（2021年影响因子12.413）发文，基于两次中国冰川编目和已有冰川物质平衡和长度观测数据，从单一冰川和流域尺度揭示了近半个世纪以来中国冰川变化的时空格局，并从区域气候及其变化、冰川形态和地形特征等贡献因子系统厘定了影响中国冰川变化的相对重要性。
图1 中国冰川分布及其演化
研究首次把第一次冰川编目（20世纪50年代至80年代）和第二次冰川编目（21世纪初期）期间的冰川演化路径分为四大类并建立了一一对应关系，对精度较高的34,578 条冰川（占第一次冰川编目总条数的74.6%）变化进行了分析。结果显示，在过去的半个世纪里，有5956条（17.2%）小冰川已经消失，仅有1907条（5.5%）冰川面积扩展，绝大多数（25901条）冰川不断萎缩，还有2721条冰川（7.9%）随着退缩分解成两支或多支。通过对时间和面积进行加权，过去几十年中国冰川减少面积和体积速率分别为 -3599.1 km2/10a 和-298.3 km3/10a，相对变化速率分别为-5.6%/10a 和-5.3%/10a，此外，冰川平衡线高度平均上升12.5m/10a。基于定位观测的中国典型冰川物质平衡和长度自20世纪60年代以来呈减小趋势，特别是90年代以来这一趋势加速。选取观测或重建时间序列较长的13条和41条冰川分别作为中国和全球的参照冰川，发现1960-2019年中国冰川的退缩速率接近全球平均水平，但平均物质损失量低于全球平均水平。
近半个世纪以来中国冰川变化区域特征差异明显，驱动因素各不相同。总体而言，青藏高原冰川退缩幅度由西北内陆向东南边缘地区增加，而新疆北部（包括中国天山地区）冰川退缩幅度由东北向西南减小。青藏高原东南部山区由于年平均正积温高、负积温低、液态降水占比大且近年来降雪量占总降水量的比例大幅下降，冰川面积和储量相对萎缩速率大、冰川消失和分裂冰川占比高，而且由于冰川数量多且平均规模较大，该区域冰川物质绝对损失量最大。新疆北部包括东天山和北天山、萨吾尔山和祁连山东部的冰川由于区域年平均正积温较高、负积温较低、降雪量整体偏少、冰川所处海拔低、冰川数量少且平均规模小，近几十年来相对萎缩速率最高，消失和分裂冰川比例最大，但冰川物质绝对损失量较小。相反，青藏高原腹地（包括喀喇昆仑山、帕米尔高原和西昆仑山）和西天山地区冰川面积相对萎缩速率和物质绝对损失量均较低，消失冰川和分裂冰川数量少，前进冰川数量众多，可主要归因于该地区年平均正积温低，负积温高，冰川区主要以降雪为主且近几十年来降雪趋势增加，此外，该区域冰川表层多冰碛覆盖，对冰川消融起到阻碍作用。相关分析表明：在流域尺度上，区域气候态（包括正积温、负积温、降雨量和降雪量）是冰川变化空间差异的主要原因；冰川面积和储量绝对损失与降雪趋势呈显著负相关，与降雨趋势呈显著正相关；冰川变化与正积温和负积温变化趋势之间没有显著相关性；此外，冰川规模、表碛覆盖率、平均海拔、坡度和坡向等冰川形态和地形因素在局地和流域尺度对冰川变化产生深远影响。
图2 不同变化类型冰川空间位置及其特征
图3 中国两次冰川编目期间单一冰川和流域尺度冰川面积、储量、中值海拔高度和平衡线高度变化的时空格局
研究认为，我国冰川定位观测、特别是长时间序列定位观测仍然不足，对冰川研究特别是精确地冰川物理建模起到重要制约作用。施雅风院士领衔的中国老一辈冰川学家通过开展第一次冰川编目，提供了20世纪50年代至80年代时期不可或缺的中国冰川分布和基本参数信息，但受传统方法限制，数据精度存在较大不确定性；本世纪初期中国科学院组织的中国第二次冰川编目基于当时最新遥感影像资料对冰川分布和基本信息进行了更新，但总体精度仍需提高，而且由于青藏高原东南部缺乏较高精度影像资料，约6201条冰川的最新信息仍尚未更新。为了进一步推进对中国冰川变化研究，需要继续开展高质量冰川遥感制图， 特别是及时启动第三次中国冰川编目工作，对近期冰川分布和变化进行详细调查，并每5-10年更新。此外，仍需加强和协调冰川定位观测和遥感监测，并在此基础上深入推动中国冰川模型模拟研究。
本研究第一作者苏勃为北京师范大学地理科学学部和瑞典哥德堡大学联合培养的2017级直博生，效存德教授和陈德亮院士为共同通讯作者。研究得到国家自然科学基金项目（41690145）、中国科学院A类战略性先导科技专项（XDA20060401）以及国家留学基金委员会2019年高水平大学公派研究生项目（201906040104）联合资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012825222000101?dgcid=coauthor
