青藏高原及周边石冰川识别、冰储量及动力学过程研究进展

青藏高原及周边分布着数量众多的石冰川,因其独特的蓄水功能和气候响应特征,不仅影响区域潜在的固态水资源,还增加了相应灾害发生的风险,受到越来越多的关注。当前,对石冰川识别、冰储量估算及其动力学过程模拟的探讨还较为缺乏,导致无法准确评估广大无资料或缺资料地区的石冰川变化及其气候响应特征。在系统梳理青藏高原及周边石冰川分布特征的基础上,综合回顾和总结了石冰川识别方法、冰储量估算方法、动力学过程及其模拟的研究进展。受观测数据缺乏和方法不确定性等问题的限制,当前青藏高原及周边石冰川编目、识别和冰储量估算精度仍面临诸多挑战。展望未来,应深入认识气候—石冰川动力学过程的相互作用机制,强化天—空—地多层次、多角度和多手段的石冰川监测,集成人工智能和新观测技术的石冰川识别和冰储量估算方法,准确评估气候变化条件下青藏高原及周边石冰川变化、未来趋势及其影响,进而服务于青藏高原及周边区域社会经济可持续发展。     

茶隆隆巴曲山地灾害特征及冰崩碎屑流致灾风险研究

藏东南地区频发的山地灾害是川藏铁路规划建设需面临的重难点问题,川藏铁路以桥梁工程在沟口附近跨越了该地区的茶隆隆巴曲。为评价茶隆隆巴曲沟谷山地灾害对桥梁工程的影响,本文首先通过现场调查、高精度遥感解译、多光谱遥感地表位移监测、堆积物地质年代学分析、工程类比等综合技术方法,研究了茶隆隆巴曲沟谷内泥石流、冰崩、滑坡、崩塌等山地灾害的规模-频率、潜在发展趋势及灾害表现形式,总体上认为冰崩、岩崩和滑坡等山地灾害的主要影响是为后续的泥石流提供物源,而茶隆隆巴曲沟谷内泥石流等山地灾害相对不活跃。其次考虑极端情况下茶隆隆巴曲上游1号冰川675×10~4m~3物源发生高位冰崩碎屑流,应用Massflow对冰崩碎屑流进行了全过程精细化模拟,冰崩碎屑流经过沿途铲刮、碰撞和摩擦等运动消耗能量,到达茶隆隆巴曲大桥附近的流速为34 m·s~(-1),流深为24 m,低于桥梁净空43.5 m,在此基础上评价了高位冰崩碎屑流对桥梁工作的致灾风险,为茶隆隆巴曲大桥工程设置及防护措施提供了依据。     

新疆冰川、积雪对气候变化的响应(II):灾害效应

新疆地区冰川、积雪广泛分布,在其融水补给河川径流的同时,也常伴有冰川洪水、融雪洪水、冰湖突发洪水、冰川泥石流、冰雪崩和风吹雪等冰雪灾害发生,这些灾害对当地居民居住地以及重要国防干线的安全运营形成较大威胁.冰川、积雪变化直接影响到冰雪灾害发生的程度与影响范围,新疆的冰川洪水和冰湖突发洪水灾害主要发生在塔里木河流域的喀喇昆仑山、昆仑山以及天山南坡西部一带,融雪洪水灾害主要发生在新疆北部的阿勒泰地区、塔城地区和天山北坡一带,冰川泥石流、冰雪崩灾害主要发生在帕米尔高原、天山西段和西昆仑山地区,风吹雪主要在天山中、西段地区.随着全球气候变暖,尤其是新疆从1987年开始的气候由暖干向暖湿的转型,冰川退缩加剧,融水量增大,冰川洪水和冰川泥石流灾害随着冰川融水径流的增加而增多;而融雪洪水、雪崩和风吹雪随着气候变化引起的冬季积雪增加和气温升高,其灾害强度在增强;冰崩灾害随着气温升高引起的高山冰体崩解而呈增加趋势.在新疆地区,冰雪灾害主要表现为冰雪洪水,已观测到近十几年来在气候变化影响下冰雪洪水发生的频次和强度有增加的趋势,塔里木河流域的冰湖溃决洪水和冰川洪水及北疆春季的冰凌和融雪洪水已对当地的生命财产和社会经济发展带来巨大危害,新疆的水资源安全、灾害等问题日益凸显.预计未来,随着气候增温引起的冰雪融水径流的增加,相关的冰雪灾害增多,因而增加了冰雪灾害的危险程度,并可能形成若干新的灾害点.面对气候变化诱发的众多冰川、积雪灾害,目前还缺乏对灾害监测、预测预警方面的适应对策.因此,在全球气候变化不断加速的趋势下,冰雪灾害应引起有关方面的足够重视,加强气候变化对冰雪灾害的影响评估和适应性管理对策研究,使科学技术在减灾方面发挥主导作用.     

西藏嘉黎吉翁错冰湖溃决机制特征

正在全球气候变暖背景下,青藏高原及周边地区的冰川整体处于快速退缩状态,导致冰川的不稳定性增加,冰川灾害的风险程度加剧,如冰崩、冰川跃动、冰湖溃决洪水和冰川泥石流等灾害事件频发(邬光剑等,2019)。据不完全统计,自20世纪以来,西藏冰湖溃决灾害呈增加趋势,已有33个冰湖前后发生37次溃决,主要分布于海洋性和大陆性冰川的过渡带,以及帕隆藏布流域的海洋性冰川地带,溃决机制也呈多样化发展(刘建康等,2019)。     

青藏高原冰崩隐患发育分布规律及危险性

随着全球气候变暖，青藏高原冰崩灾害日益加剧.通过大量遥感解译及数据分析，系统查明青藏高原冰崩隐患数量、类型、发育规律及危险性:(1)40 269条冰川共发育冰崩隐患581处.按失稳方式分为滑移式和崩落式；按成灾模式分为冰崩直接灾害、冰崩-堵江溃决和冰崩-冰湖溃决灾害.(2)冰崩敏感坡度40°~50°，集中分布高程为4 500~5 500 m，坡向具有“亲北性”.(3)区域分布差异大.西藏和新疆区域分布共占89.5%，雅鲁藏布江和塔里木河流域分布共占80.4%，念青唐古拉山脉和横断山脉分布共占49.4%.(4)空间分异明显.冰崩前缘高程以喜马拉雅东构造结为界，以西呈自西向东增大的趋势，以东呈先减小后增大的“V”型趋势，40.1%的冰崩前缘高程4 500~5 000 m、位于雪线附近，受山脉控制具有气候带交界“群聚性”特点.(5)高危险的冰崩隐患点36处、中等危险215处、低危险330处.      

西藏嘉黎断裂带沿线高位链式地质灾害发育特征分析

西藏嘉黎断裂带沿线高位链式地质灾害十分发育,多次在易贡藏布、帕隆藏布及雅鲁藏布江下游造成流域性灾害链破坏,如易贡高位滑坡灾害链、古乡高位泥石流灾害链、尖母普曲高位崩塌灾害链、米堆冰湖溃决灾害链等。本文基于实地调研,并结合前人资料,总结了嘉黎断裂带沿线高位链式地质灾害的成灾模式,认为其可划分为“高位崩滑-碎屑流-堵江-洪水灾害链”、“高位崩滑-堵江-洪水灾害链”、“高位泥石流-堵江-洪水灾害链”、“冰湖溃决灾害链”等4种类型。本文还从地质构造与地震、地貌与水系、冰川、气象等4个方面分析了高位链式地质灾害的孕灾条件,并对其成因及发展趋势进行了探讨,认为在当前条件下,随着全球变暖加剧和人类工程活动增强,嘉黎断裂带沿线高位链式地质灾害的发生将更加频繁。     

雅鲁藏布江色东普沟冰崩—堵江—溃决灾害数值模拟

为了揭示雅鲁藏布江色东普沟2018年10月17日冰崩—堵江—溃决灾害链的动力演化过程,基于Massflow数值模拟仿真平台,使用Fortran编程语言,根据研究区域地质条件特征对程序进行二次开发以优化Voellmy模型,模拟冰崩—泥石流动力过程;将模拟泥石流得到的堰塞坝体嵌入地形中,运用ArcGIS计算堰塞湖范围及体积,通过Manning模型模拟堰塞湖溃决洪水动力过程。采用分段模拟法再现冰崩—泥石流—堵江—堰塞湖—溃坝的完整动力过程,对泥石流运动过程中的流速、流深,坝体高度,溃决洪水的流深、流速等参数进行定量化研究,为色东普流域的防灾减灾工作提供有效支撑。为了揭示雅鲁藏布江色东普沟2018年10月17日冰崩-堵江-溃决灾害链的动力演化过程,采用Massflow数值模拟仿真平台,以Fortran语言为编程手段,根据研究区域地质条件特征对程序进行二次开发优化Voellmy模型,模拟冰崩-泥石流动力过程;将模拟泥石流所得到的堰塞坝体嵌入地形中,采用ArcGIS计算堰塞湖范围及体积,通过曼宁模型模拟堰塞湖溃决洪水动力过程。采用分段模拟法再现冰崩-泥石流-堵江-堰塞湖-溃坝的完整动力过程,对泥石流运动过程中的流速、流深,坝体高度,溃决洪水的流深、流速等参数进行定量化研究,为色东普流域的防灾减工作提供有效支撑。     

川藏交通廊道林波段冰川泥石流发育动态演化分析及监测预警方案

川藏交通廊道沿线山高谷深,地层岩性多变,新构造运动活跃,气候恶劣复杂,导致滑坡、崩塌、泥石流、冰湖溃决洪水等灾害极其发育,对铁路施工及运营带来严重影响.林芝-波密段就是典型地质灾害高发区域,常年受到冰川泥石流的影响,是川藏交通廊道重大灾害防治的难点区段.虽然目前在单沟尺度上对冰川泥石流的形成条件、影响因素、物源性质取得了一定的认识,但对于川藏交通廊道沿线不同类型的冰川泥石流诱发因素、区域发展演化规律及灾变指标的研究还较为初步,尚未构建完善的监测预警体系.借助多源长时序遥感影像、气象监测数据,结合野外实地验证和历史数据分析发现:川藏交通廊道周边区域冰川泥石流沟谷共99条,主要分布于恰青冰川-易贡乡、加拉贝垒-南迦巴瓦峰和古乡沟-嘎隆寺冰川一带;过去40年冰川经历了复杂的流动速度变化,表现为较小高海拔悬冰川活动性增强,大型沟谷冰川活动性减弱;自1973年以来,研究区冰川泥石流呈现频率增高、规模增大的特征.此外,从冰川泥石流发育沟道比降来看,发生高陡地形的滑坡、冰-岩崩诱发的泥石流频率增加.未来,冰川持续退缩,促使冰川源区冰瀑消失,发育更大规模的悬冰川,会增加这类冰川泥石流的风险;冰川泥石流形成及演化过程具有明显的灾变指标,如悬冰川裂隙密度增加、冰川速度增强、冰湖面积快速增加等.因此,基于以上认识,建议针对不同类型的冰川泥石流地建立完善的监测预警指标,并提出了融合卫星、航空遥感平台,气象、水文地面监测平台,地震动监测平台的冰川泥石流“空-天-地”立体监测框架,针对不同类型冰川泥石流进行灾变信息监测与预警判识,为川藏交通廊道安全施工运营提供技术参考.      

青藏高原东南部海洋型冰川物质平衡研究进展北大核心CSCD

青藏东南部海洋型冰川具有独特的气候敏感性,普遍呈现加速退缩趋势,这不仅影响区域水资源安全,而且伴生了相应的冰川灾害,是当前青藏高原冰冻圈变化研究的热点区域之一。本文对海洋型冰川物质平衡时空变化特征进行了综述,2000年以来冰川总体处于物质亏损状态,其平均物质平衡介于-0.66~-0.61m w.e.·a^(-1)之间;同时总结了海洋型冰川物质加速变化的驱动因素以及新特征。当前海洋型冰川物质平衡变化研究受观测数据缺乏和模型模拟不确定性等问题限制,尤其现有模型对冰面裂隙增多与扩张、冰崖-冰面湖-表碛相互作用、冰内冰下过程、冰崩、末端冰湖水-冰相互作用等过程的描述过于简化或基本缺失,其机理及影响仍存在较大的不确定性。未来需加强海洋型冰川物质平衡的综合监测,基于多数据和多方法的集成研究提高模型对冰川物质平衡多物理过程的耦合与模拟能力,为开展海洋型冰川物质变化的区域水资源效应和致灾效应研究奠定基础。     

我国西藏地区冰湖溃决灾害综述

冰湖溃决是我国西藏地区典型的地质灾害类型之一,具有突发性强、规模大、破坏力强和危害范围广等特点,往往造成下游地区遭受惨重的生命财产损失。冰湖溃决成因特征是形成机制、早期识别和危险性评价等冰湖溃决研究的基础,受客观条件限制,我国西藏冰湖溃决的基础调查工作存在资料分散甚至缺失的局限性。为解决这个难题,通过资料收集、遥感解译和野外调查等技术手段,重新梳理了我国西藏地区的冰湖溃决事件及基本特征,共调查出33个冰湖37次溃决事件,其中2个为冰川阻塞湖（简称冰川湖）,划定了冰湖溃决高发地带的地理分布位置,分析出冰崩/冰滑坡、埋藏冰融化、冰川融水、强降水、泥石流和上游冰湖溃决洪水6种诱发原因,为我国西藏冰湖溃决研究提供基础调查成果和参考依据。     

青藏高原西部地质灾害分布特征及背景分析

青藏高原的快速隆起使其地质、地貌和气候发生了剧烈变化,导致崩塌、滑坡、泥石流、岩屑流和冰湖溃坝等地质灾害频发。利用遥感技术对青藏高原西部地质灾害的分布、形成条件进行了研究,对灾害形成的背景进行了探讨。崩塌、滑坡和泥石流主要发育于喜马拉雅山、冈底斯山、喀喇昆仑山及昆仑山的高山峡谷之中; 冰湖一般分布于雪线附近; 岩屑流发育在雪线之下基岩裸露区的陡坡上; 融冻泥流则位于海拔更低的多年冻土和季节性冻土的过渡地带。高原内部的造山带为灾害提供了地形条件; 冰川和大气降水为灾害提供了水源; 冰川作用和频繁的融冻作用为灾害提供了物源。青藏高原的快速隆升是地质灾害发育的内因,高海拔高寒气候是灾害发育的外因。     

西藏高原东南部冰川泥石流的特征

西藏高原东南部山区,是我国现代冰川,尤其是海洋性冰川最发育的地区。该区特殊的地质地貌过程和冰川作用,形成了独具特色的冰川泥石流。这一突发性的自然灾害,成为高原隆起对自然环境和人类活动影响的明显标志之一。 一、冰川泥石流的分布与形式 冰川泥石流是发育在高山冰川或积雪的边缘地带,以冰碛物、冰崩雪崩堆积物为主要固体物质补给来源,在冰雪融水、冰崩雪崩融水、冰碛湖溃决的激发下形成的泥石流(照片1、2)。从其活动特点来看,它往往在强烈增温与降雨齐来的夏秋季节最     

基于Fluent数值模拟的冰湖涌浪分析 ——以西藏聂拉木县嘉龙错为例

冰湖溃决洪水或泥石流（GLOF）是青藏高原主要灾害之一,其形成的灾害链对人民的生命财产安全造成了严重的威胁,其中冰崩导致的冰湖溃决是GLOF的主要灾害形式,但由于其发生位置偏远、间隔时间长、随机性强,导致实地观测资料缺乏,冰崩入湖形成的涌浪机理和过程仍不清晰,而涌浪的规模是GLOF造成下游灾害大小的最主要因素。为分析冰湖涌浪的产生、沿程传播过程和对冰碛坝的爬坡高度,以西藏聂拉木县嘉龙错为例,采用有限体积法,基于流体计算软件Fluent,模拟了嘉龙错补给冰川发生冰崩导致冰湖涌浪的过程。结果表明：数值模拟能较好地对涌浪的产生、规模、沿程传播和对岸爬坡过程进行再现,涌浪初始高度随着冰湖水深、冰体入湖速度和冰体厚度的增加而增大,涌浪高度增加趋势随着冰体入湖速度和冰湖水深的增加而增大,随着冰体厚度的增加而减小。     

帕隆藏布江中坝段河岸沉积ESR测年

河岸阶地的沉积组成序列分析对于认识研究区演化历史意义重大[1～7].帕隆藏布江为雅鲁藏布江北侧最大的支流,位于青藏高原东南部,冈底斯-念青唐古拉地质构造区的东端,新构造活跃[8,9].受到沿雅鲁藏布江北上西南季风气流的影响,降水丰富,海洋性冰川发育.地质气候条件造就了帕隆藏布的深切峡谷的地貌,并且泥石流、滑坡和溜砂坡等多种山地灾害频发[10].河谷两岸的巨厚沉积物除了冰碛物、冲洪积物之外,泥石流堆积体、崩滑堆积物、溜砂坡堆积物等随处可见[11,12],这些沉积物不仅是历史时期灾害的忠实记录,而且由于较为松散还容易引发新的山地灾害.特别是该段溜砂坡灾害广泛发育,因此,分析这些沉积物的形成时代及其与气候之间的关系,对于认识研究区山地灾害形成机理及其对全球变化的响应具有重要意义.     

藏东南乌连沟石冰川活动特征与灾变机制

全球气候变暖背景下,青藏高原的石冰川活动性增强,产生灾变的趋势上升。采用遥感影像分析、现场调查及气象和径流监测等方法,获取了藏东南地区乌连沟石冰川的特征数据,分析其灾变形成泥石流的诱发因素及过程。结果显示,乌连沟石冰川2010—2017年平均运动速度为1～3 m·a^-1,且前缘整体运动速度显著高于中后部。石冰川前缘向前运动进而失稳,可持续为沟道输送松散物源,2013年及2014年约有5 600～9 000 m³石冰川输送的松散物质被启动。形成泥石流除需要充沛的物源外,还需要足够的水源启动。区内降雨量有限,乌连沟最大径流出现在5—6月,主要由高温引发冰雪消融贡献。分析2013年及2014年两次泥石流事件发现,其主要诱发因素是高温,灾变机制为气温快速升高导致表层冰雪快速消融,融水在石冰川表面凹陷处积聚形成湖塘,湖水泄流启动了石冰川前缘积累的松散物质形成泥石流。未来随着气候变暖加剧,石冰川的活动性进一步增强,在急剧升温或强降雨影响下,形成泥石流的规模及频率可能会增加,需防范石冰川灾变形成泥石流的致灾风险。     

藏东南冰湖溃决泥石流灾害及其发展趋势

冰湖溃决泥石流是高山冰湖溃决洪水引起的突发性泥石流,是一种自然灾害现象.西藏冰湖溃决泥石流集中分布于东南部的雅鲁藏布江、波曲及朋曲流域等.冰湖溃决泥石流常形成灾害链对藏东南社会、经济危害严重.分析了气温和降水对冰湖溃决和及其所形成的泥石流的影响,认为冰湖的溃决大部分是由于异常气候条件造成的,冷湿的气候有利于冰川的积累,当气候转为湿热和干热或气温突然升高0.6～1.2 ℃时最易引起冰湖溃决泥石流.通过对西藏地区气候变化的研究,对未来50 a藏东南冰湖溃决泥石流的发展趋势作了预测探讨.一般来讲,气温升高,冰川融水的增加有个临界点,当过了临界点后其冰川融水将会减少,冰湖溃决可能性减少,冰湖溃决泥石流也将减少.也就是说,未来西藏东南部冰湖溃决泥石流的发展趋势,将呈倒"U"字型.冰湖溃决泥石流的发生更多地依赖于突发性的降雨增多.     

高亚洲地区冰崩灾害的研究进展

在全球气候变化的背景下,冰崩灾害极有可能成为人类面临的新常态。特别是在高亚洲地区,冰崩灾害事件严重威胁"亚洲水塔"的命运和"第三极"的生态安全。因此,研究冰崩灾害事件对于保障"一带一路"国家战略的顺利实施和保护"一带一路"沿线国家的生产与生存环境具有重要的现实意义。通过梳理历史上有记录的几次冰崩灾害事件,系统介绍冰崩的发生过程;再从冰崩体的物质组成、冰崩体的运动特征、冰崩发生的可能原因以及冰崩的影响等方面总结了冰崩的研究内容;重点阐述了冰崩的研究方法;最后讨论了当前冰崩研究存在的问题,并从冰崩研究方法等角度展望了未来冰崩灾害事件的研究方向。     

冰湖溃决泥石流的形成、演化与减灾对策

本文分析了主要由冰滑坡和冰崩入湖导致的冰湖溃决的机理和条件.进而,从气候条件、水文条件、终碛堤、冰湖规模、冰滑坡、沟床特征和固体物质补给等方面分析了冰湖溃决泥石流的形成条件和特点,归纳出冰湖溃决泥石流沿程演化的6种模式:溃决洪水-稀性泥石流、溃决洪水-黏性泥石流、溃决洪水-稀性泥石流-黏性泥石流、溃决洪水-黏性泥石流-稀性泥石流、溃决洪水-稀性泥石流-黏性泥石流-稀性泥石流和溃决洪水-黏性泥石流-稀性泥石流-洪水.针对冰湖溃决泥石流突发性强、频度低、洪峰高、流量大、流量过程暴涨暴落、破坏力强和灾害波及范围广等特点,提出了7点减灾对策.     

冰川泥石流与冰湖溃决灾害研究

冰川泥石流与冰湖溃决灾害发育在高山冰川分布区的外围,其灾害影响可达很远的下游河谷地带。冰川灾害已经成为我国西部经济发展中的重要环境灾害。施雅风和谢自楚教授都十分重视冰川灾害及其防治的研究,并多次组织了重要的研究项目。 大量的研究课题首先来自交通、水利及能源等建设工程的防护问题。60年代初,我国川藏公路许多地段多次受到冰川泥石流袭击,为此,1964年第一次组织了冰川泥石流考察,并进行了系统的观测和试验研究(施雅风等,1964;杜榕桓等,1985)。随后,进行了1974—1975年喀喇昆仑山南坡洪扎河谷(中巴公路巴基斯坦境内)冰川泥     

山区铁路建设中的泥石流灾害与防治对策

在分析已建山区铁路泥石流灾害的基础上 ,指出我国中西部多数在建和规划铁路新线都将穿过泥石流强烈活动区 ,存在着少数泥石流沟难以避饶、部分低频泥石流沟难以判定、青藏高原及周边地区大型冰川和融雪泥石流可能造成铁路毁灭性破坏等重大技术问题 ,提出了改进铁路地质勘察方法、利用高新技术和组织专家对铁路建设中泥石流问题进行专门研究等对策。