20世纪以来，随着全球气温升高，世界各地冰川均呈现出较为明显的退缩状态[1]。藏东南地区位于喜马拉雅山东段，青藏高原南部，该地不仅发育了大规模的山地冰川，同时也广泛分布着对气候变化更为敏感的海洋性冰川[2]。全球近三分之一的人口所需的水资源主要依靠发源于喜马拉雅山高原地区的大规模冰川，冰川的不断消融退缩不仅会影响水资源的供应，同时也将诱发一系列滑坡、泥石流等次生灾害，对数以亿计人口的生产生活造成严重影响[3]。因此，对西藏地区冰川变化状态及其所引发的次生灾害进行研究尤为重要。

由于大部分冰川地区地势险要，人迹罕至，常规的手段难以开展研究工作。目前，地理信息系统(GIS)、遥感(RS)和全球定位系统(GPS)的3S技术是冰川研究最为有效的技术手段[4]。西藏作为我国冰川最为发育的地区，一直以来就是诸多学者研究的重点，上官冬辉等[5]运用遥感技术并结合相关气象数据，对1970～2000年间念青唐古拉山西段冰川的变化及其原因进行了总结分析；晋锐等[6]分析了西藏朋曲流域近30年来冰川变化情况，并提出小冰川对气候变化更为敏感；李治国等[3]分析了1980～2007年间喜马拉雅东段洛扎地区冰川的变化趋势及其原因；杨威等[7]证实了藏东南帕隆藏布流域内冰川正在不断萎缩的事实。西藏地区冰川泥石流同样也极为发育，藏东南地区冰川泥石流的研究始于施雅风等[8]及杜榕桓等[9]，在此基础上，国内外学者针对该区域冰川泥石流的形成机理[10，11]以及流域特征等[12，13]方面展开了深入研究。

目前，西藏地区已开展了一系列冰川变化及冰川泥石流相关研究工作[14—16]，但由于研究侧重点不同，大部分学者仅单一关注冰川或冰川泥石流，对二者之间关联分析及冰川变化引发的灾害效应探讨较少。本文采用多期影像对帕隆藏布流域波密县至然乌镇段冰川分布特征、变化趋势、原因以及其对冰川泥石流的影响进行研究。旨在揭示该地区近来年冰川变化以及所引发的次生灾害的原因及分布特征。

1 数据及方法

1.1 研究区概况

研究区位于西藏东南部，国道318线波密县至然乌镇段，帕隆藏布江河沿岸，地处冈底斯—念青唐古拉山东段以及喜马拉雅山东段，地势整体呈北高南低，沿河谷两岸植被茂密，两侧地形险峻，冰川地貌发育，整个研究区内地貌类型包括冲洪积河谷地貌、冰碛斜坡地貌、冰川堆积地貌、冰川谷地貌、高山峡谷地貌等五类。整个研究区地理范围介于E95°43′09″～E96°42′29″、N29°21′23″～N29°56′08″之间(图1)。

研究区属于藏东南温带半湿润高原季风气候，受印度洋以及西南季风双重影响，年平均气温约8.7 ℃，最低气温一般出现在1月，平均温度约-0.2 ℃，极端最低气温可达-14.5 ℃，最高气温一般出现在7月，平均温度约16.4 ℃，极端最高气温可达30.5 ℃，该区降雨较为丰富，平均降雨量约970 mm，降雨主要集中于3～10月，期间降雨量约占全年总降雨量的93.5%[16]。

1.2 卫星数据源

基于不同研究目的，现主要采用两种平台共四期遥感数据，对研究区进行调查研究(表1)。由于冬季卫星影像上积雪和冰川覆盖区无法有效分离，识别难度较大，对解译结果准确性造成较大影响，因此，选用1994年7月、2005年7月以及2015年7月美国ETM卫星数据，共三期夏季数据影像，采用主流的比值阈值法与目视解译相结合的方法，用于区内冰川动态变化趋势研究。为研究冰川变化对区内冰川泥石流的影响，选择2016年12月9日以及2016年12月22日高精度的法国SPOT6卫星数据，对区内冰川泥石流进行调查研究。

2 冰川变化

2.1 冰川总体变化

如表2所示，1994年7月时研究区内冰川面积为776.44 km2，冰川面积占整个研究区面积的30.12%；2005年7月时冰川面积减小为425.72 km2；2015年7月冰川面积仅为324.72 km2。1994～2015年间整个研究区内冰川面积呈现明显减小的趋势，冰川整体处于退缩状态。同时，1994～2005年期间冰川年退缩面积为-31.88 km2/a，而2005年至2015年期间冰川年退缩面积仅为-10.1 km2/a，其年退缩面积远小于之前，这也在一定程度上表明目前研究区内冰川的退缩状态处于减弱的趋势之中。

2.2 南岸与北岸冰川差异

图2为1994～2015年间研究区内冰川变化解译图，可以看出，冰川主要位于研究区内海拔较高的高山和极高山地区，帕隆藏布江两岸均可见大规模冰川分布，但帕隆藏布江南岸与北岸的冰川分布面积差异较大，如表3所示， 1994年时帕隆藏布江南岸冰川分布面积为541.21 km2，冰川覆盖率为32.73%，北岸分布面积为235.23 km2，冰川覆盖率为25.44%，南岸冰川分布面积及覆盖率均远大于北岸。在1994～2015年，南岸冰川覆盖率由32.73%降至17.41%，而北岸冰川覆盖率则由25.44%降至4%，由此可见，21年间帕隆藏布江南岸冰川退缩速率远小于北岸。

整个研究区内地势呈北高南低，北部为念青唐古拉山余支，南部为喜马拉雅山的分支，中部为帕隆藏布江河谷区，帕隆藏布江北岸山坡为南坡，南岸的山坡为北坡。由于北坡所接收的太阳辐射热量较少，更有利于冰川的发育[17]，因此帕隆藏布江南岸所接收的太阳辐射热量小于北岸，使得南岸冰川更为发育。同时，研究区位于青藏高原南部雅鲁藏布江大拐弯处，西南季风暖湿气流进入高原，帕隆藏布江南岸相对于北岸降水更加充沛，充沛的降水能够抵消一部分太阳辐射所引发的冰川消融[18]。综上所述，所接收的太阳辐射热量更少以及更充沛的降水，是导致帕隆藏布江南岸冰川分布面积及覆盖率远大于北岸，而南岸冰川退缩速率则远小于北岸的主要因素。

2.3 冰川面积变化特征

研究区内共解译94条冰川，其面积大小不一，其退缩速率也不尽相同，为研究冰川面积与冰川退缩速率关系，将94条冰川1994年时面积与1994～2015年21年间冰川退缩面积对应关系绘制如图3所示，1994年冰川面积与21年间冰川退缩比率关系如图4所示。

(1)

(2)

式中：Δa为1994～2015年间各冰川面积年平均减少量, m2；a1994为各冰川1994年时面积,m2；a2015为各冰川2015年时面积,m2；υ为1994～2015年间退缩比率。

1994年时研究区内各冰川面积主要集中于0～50 km2，且不论冰川大小，1994年时冰川面积基本都与21年间冰川退缩面积呈正相关(图3)。但如图4所示，冰川面积与冰川退缩比率之间尚未存在明显线性关系，各冰川在1994～2015年的21年间退缩比例较为分散，主要集中于52%～62%。由此可知，研究区内各冰川在21年间都呈大面积退缩趋势，冰川初始面积越大，其所退缩的面积也就越大，但冰川初始面积并不会影响其退缩比例，在1994～2015年间各冰川每年退缩2.48%～2.95%。

3 冰川变化原因及其影响分析

3.1 冰川变化原因分析

气候因素在冰川变化过程中起着关键作用，气温与降雨量的变化共同决定了冰川的进退[18]。研究区主要位于西藏波密县境内，均选用7月夏季数据对研究区内冰川变化规律进行分析，根据波密县气象站1994～2015年期间所记录的气象数据，将1994～2015年间年平均气温与年降雨量，以及7月平均气温与7月降雨量绘制成折线图(图5、图6)，并将1994～2015年间气候变化进行统计(表4)。

由图5以及表4可知，1994～2015年期间，年平均气温波动幅度较大，年平均气温最低为1997年的8.24 ℃，最高为2009年的10.22 ℃，但年平均气温整体仍呈上升趋势，这与全球变暖趋势一致。1994年至2004年间年平均气温为9.01 ℃，而在2005～2015年间，年平均气温则上升至9.52 ℃；同时，由前文描述可知，研究区内最高气温一般出现在7月，1994～2004年间7月平均气温为16.73 ℃，而2005～2015年间7月平均气温则上升至17.63 ℃，研究区内年平均气温与7月平均气温均呈大幅上升趋势。

降雨量也是冰川变化过程中另一个关键因素，1994～2015年期间，研究区内年降雨量以及7月降雨量均呈下降趋势，1994年至2004年间年平均降雨量为926.82 mm，7月平均降雨量为117.51 mm，而2005～2015年间年平均降雨量降至856.20 mm，7月平均降雨量降至78.25 mm。

Oerlemans[19]研究表明，气温每升高1 ℃，则需要增大25%乃至35%的降雨量才能弥补由升温所引起的冰川消融退缩。在研究区内20余年间，年平均气温升高了0.51 ℃，7月平均气温升高了0.9 ℃，但降雨量并未增加，年平均降雨量反倒减少了70.62 mm，由此可以推断，气温升高以及降雨量的降低是导致藏东南地区冰川退缩的主要原因。

3.2 冰川变化影响分析

由前文可知，帕隆藏布流域冰川正处于大面积退缩趋势之中，冰川退缩也造成了诸多影响，仅以冰川泥石流为例，据统计，帕隆藏布江流域历史上曾多次暴发冰川泥石流，对川藏公路沿线的交通及人民生命财产安全造成严重危害[20]，1953年9月下旬，古乡沟暴发冰川泥石流，堵塞帕隆藏布江，形成堰塞湖，造成140余人死亡[21]；1988年米堆沟由于冰湖溃决形成泥石流，摧毁18座桥梁以及21.6 km路基，导致川藏公路交通中断达半年之久，此外，2007年9月4日，2010年7月25日和9月4日，帕隆藏布江沿岸的天摩沟也曾多次暴发泥石流[21]。因此，将以冰川泥石流来探讨冰川退缩对流域地质环境的影响。

帕隆藏布流域两岸深切峡谷发育、冰川广泛分布，研究区内帕隆藏布流域两岸较为典型的沟道影像特征如图7所示，流域上游为冰川，可见大量冰碛物分布，流域中下游植被覆盖率良好，仅局部沟道表现出轻微的白色线条状特征。根据常规认识，该沟流域上游存在大量冰川积雪，冰碛物缺乏外动力条件，在自身重力作用下难以向下运动，同时主沟道内物源较少，该沟不具备发生泥石流的条件。

根据野外调查情况，该沟沟口植被覆盖率高，主沟道较为狭窄，沟道内可见新近泥石流物源堆积，主要为碎块石及少量黏土，碎块石磨圆度较差，综合推断，该沟为一泥石流沟。同时，调查表明研究区内泥石流众多，沿帕隆藏布河谷两岸展布，基本呈“逢沟就为泥石流”的特点，野外验证结果与初始遥感影像解译结果差距较大。结合前文分析推断，正是由于冰川不断消融退缩，冰川积雪融水使得沟道上游在常规条件下难以向下运动的大规模强风化冻融松散物质，进入主沟道，为泥石流的形成提供了物源，从而导致研究区内冰川泥石流极为发育。

如表5所示，研究区内共发育泥石流64处，其中降雨泥石流38处，帕隆藏布江南岸分布8处，北岸分布30处；冰川泥石流26处，帕隆藏布江南岸14处，北岸12处。如图8所示，降雨泥石流流域面积较小，一般为小型规模，物源主要以沟岸的崩塌碎屑流为主；而冰川泥石流以中大型规模为主，流域范围较大，流域上游大规模分布冰碛物，物源不仅包括沟岸的崩塌碎屑流，还包括流域上游的冰碛物。

帕隆藏布江南岸泥石流分布数量远小于北岸，但南岸所分布的泥石流中63.6%为冰川泥石流，而北岸冰川泥石流仅占28.6%。由于冰川泥石流主要的水动力条件为冰川积雪融水，冰碛物为其主要物源之一，帕隆藏布江南岸大面积分布冰川，导致南岸的冰川积雪融水和冰碛物相较于北岸更多，因此，帕隆藏布江南岸所分布的冰川泥石流数量略多于北岸，南岸冰川泥石流占比也就远高于北岸。

由此可见，帕隆藏布江流域冰川分布以及退化速率的区别导致了南岸与北岸的冰川泥石流数量占比存在显著差异，流域内近年来由于冰川退化导致冰川泥石流频发，因此，加强帕隆藏布江流域的冰川变化动态监测，能够对流域内冰川泥石流机理分析以及预警研究工作有着重要的参考指导价值。

4 结论

根据多期遥感影像，对1994～2015年期间帕隆藏布流域波密县至然乌镇段冰川变化趋势，以及该地区冰川泥石流分布特征进行了总结分析，得到以下结论。

(1)冰川总面积减少了451.72 km2，各冰川每年退缩2.48%～2.95%。气温升高以及降雨量降低导致冰川面积持续退缩。

(2)由于帕隆藏布江南岸山坡所接收的太阳辐射热量更少，但降水却更加充沛，使得帕隆藏布江南岸冰川分布面积及覆盖率远大于北岸，而冰川退缩速率远小于北岸。

(3)冰川的不断退缩使得帕隆藏布江两岸沟道上游大量冻融松散物源在冰雪融水的外动力条件下，进入沟道提供物源，导致流域内大规模发育冰川泥石流。由于帕隆藏布江南岸冰川分布面积以及退缩面积更大，导致南岸冰川泥石流更为发育。

(4)加强冰川变化动态监测对冰川泥石流机理分析以及预警研究工作有着重要的参考指导价值。

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