随着全球气候的变暖以及自然环境的恶化, 作为地球陆地上固体水库的冰川也在急剧地演变, 主要表现为冰川的退缩和冰川面积的急剧减少。冰川末端的退缩为冰碛湖的发育提供了广阔的空间, 冰川消融的加剧为冰碛湖提供了大量的水资源, 湖泊不稳定性在加大。冰川退缩在提供大量水资源的同时, 也为冰川泥石流等地质灾害的发生提供了物源条件。冰川活动的加剧可直接诱发下游河道阻塞、公路毁损和村庄毁灭性破坏等自然灾害的发生。

对于青藏高原的现代冰川雪线^[1], 从1956年至今, 中国科学院寒区与旱区研究所进行了长期的研究。中国国土资源航空物探遥感中心方洪宾等^[2]利用20世纪70年代中期MSS数据和2000年前后ETM数据, 采用多期卫星影像对比解译方法, 对青藏高原生态地质环境进行了遥感调查与监测。结果显示, 30 a以来, 青藏高原冰川面积减少了3 941.68 km², 年均减少131.4 km²。本文在上述调查基础上, 对青藏高原现代冰川演变与地质灾害的关系进行初步探讨。

青藏高原由冰川作用引起的地质灾害有冰川湖泊溃决洪水和冰川泥石流2种类型。

1.1 冰川湖泊溃决洪水

喀喇昆仑山是我国冰川阻塞湖泊溃决洪水危害最为严重的地区之一。遥感调查表明, 该地区冰川变化总体不大, 冰川末端退缩量和雪线上升量都不明显, 基本处于平衡状态; 部分冰川末端甚至处于前进状态, 冰川前进引发河道阻塞, 从而形成堰塞湖。因此, 喀喇昆仑山是冰川湖泊溃决洪水灾害的易发区。

喜马拉雅山中段冰川末端的冰碛湖泊面积有不同程度的增加, 有的甚至成倍增加, 湖泊的不稳定性增加, 湖泊溃决的可能性随水位的升高而不断增大。随着全球和青藏高原温度的上升, 该地区冰川的退缩在加剧, 上游补给来水在增加, 冰碛湖泊在近期水位将继续升高。因此, 这些湖泊溃决的危险性日益增加, 对下游的威胁性日趋加剧(图1)。

图1

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	图1 洞官拉错冰川湖溃决前(左)后(右)对比

青藏高原东南部(藏东南和滇西北)也是冰碛湖泊溃决的危险区, 冰碛湖泊溃决洪水也是该地区的地质灾害之一。

1.2 冰川泥石流

青藏高原冰川泥石流主要是由冰川区冰川加速退缩和局部降水增多引起的, 其主要分布区是川藏公路(藏东南和滇西北)(图2~3)、中尼公路(定日至聂拉木)和中巴公路(喀什至塔什库尔干)沿线地带。

图2

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	图2 古乡冰川泥石流堰塞帕隆藏布江

图3

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	图3 2000年易贡特大冰川泥石流堰塞帕隆藏布江

由于冰川湖分布区与下游存在巨大落差(≥ 3 000 m), 湖泊一旦溃决, 能量和作用范围巨大, 而且往往引发山区泥石流, 给下游上千公里内的设施和居民带来巨大的灾难。因此, 对冰川湖突发性洪水的预防具有重要意义。

2.1 冰川湖的成因类型

青藏高原冰川湖主要分布于喜马拉雅山、冈底斯山和念青唐古拉山等地。但随着冰川退缩的加剧, 在祁连山、羌塘高原、帕米尔高原、昆仑山、横断山和唐古拉山也发育了少量规模较小的冰川湖。按冰川湖的成因类型可分以下几种:

2.1.1 冰碛阻塞湖

我国山地冰川在1850~1905年间普遍出现前进, 接近小冰期最大位置并形成规模不等的终碛。随着20世纪上半叶全球气候的变暖, 青藏高原大部分山地冰川强烈退缩、冰舌变薄, 于是在后退的冰川末端与小冰期终碛垄之间形成湖盆; 由于冰碛坝(或埋藏死冰)阻塞, 冰川融水被拦蓄成湖。随着冰川继续退缩, 冰碛阻塞湖不断扩大。这类湖泊主要分布于喜马拉雅山中段和冈底斯山部分地区。

2.1.2 冰川阻塞湖

有些山地冰川在经历较长时间宁静或轻度退缩后, 突然启动以异常速度前进或发生巨大的水平位移, 这种冰川称为跃动冰川。跃动冰川迅速前进阻塞河谷形成冰川阻塞湖。这类湖一般已经溃决, 只保留古湖的遗迹。由于青藏高原绝大部分冰川处于退缩状态, 冰川跃动的可能性在逐渐减小。但是, 念青唐古拉山和喀喇昆仑山由于降水丰沛, 有不少冰川处于前进或基本稳定状态, 如果出现异常降水, 冰川活动的可能性很大, 会再次形成冰川阻塞湖, 对下游构成威胁。其中, 喀喇昆仑山是可能形成冰川阻塞湖的重点地区。

叶尔羌河上游克勒青河的克亚吉尔冰川, 在1979年4月的MSS图像上显示, 已经形成面积为1.03 km²冰川阻塞湖。在2002年10月的ETM图像上, 该冰川阻塞湖则已经溃堤。据有关资料记载, 该冰川阻塞湖在1985年前溃堤, 并引发了叶尔羌河突发性洪水^{[3, 4]}。近期的遥感影像显示, 该条冰川再次阻塞了克勒青河, 形成了新的冰川阻塞湖(图4)。

图4

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	图4 克亚吉尔冰川阻塞新形成的湖泊

2.1.3 冰斗湖和冰蚀槽谷湖

在青藏高原的许多高山冰川作用区, 当冰川消失后, 在某些古冰斗及冰蚀槽谷低洼处蓄水形成许多规模较小的湖泊。这类湖泊相对稳定, 对下游威胁较小。

冰川泥石流是青藏高原现代冰川和积雪地区的一种含有大量土、沙、石块等松散固体物质的特殊洪流, 其流体中的固体物质主要为现代冰川和古冰川作用形成的新、老冰碛物, 而水源主要由冰川和积雪的强烈消融、冰湖溃决、冰崩和雪崩体急速融化产生的强大水流补给。

3.1冰川泥石流的分布

由于青藏高原现代冰川类型的不同, 冰川泥石流发生的规模、频率与活动特征亦相应地存在差异。

3.1.1海洋型冰川区

该区的冰川泥石流集中分布在西藏东南部山区以及西藏与四川、云南交界的横断山脉, 其中以古乡沟、培龙沟及冬茹弄巴等近40条沟谷中的冰川泥石流暴发的规模大、频率高、危害大。如1953年9月古乡冰川泥石流, 曾将1 000× 10⁴ m³的泥、沙、石块搬至山外, 瞬间形成一面积达3 km²的巨型冰川泥石流堆积扇; 并堵断帕隆藏布江, 使上游壅水, 形成5 km长、1~2 km宽、20 m深的大湖, 淹没大片农田, 历经50多年, 在帕隆藏布江上依然清晰可见(图2)。古乡冰川泥石流暴发的频率近期有增高的趋势, 随着气温的升高, 这种趋势可能会加剧。如最近一次的暴发时间是2005年7月30日, 在早晨和晚上暴发了2次, 冲毁和掩埋了川藏公路的桥梁和公路, 河水改道一度使交通中断(图5)。易贡冰川泥石流, 暴发于2000年4月, 由雪崩、降水等因素引发。这次冰川泥石流强度大, 泥石流物质汇集区面积达12.65 km², 延伸长度达10 km, 泥石流直接作用面积达12.32 km²。泥石流还阻塞了易贡藏布河, 在河道上形成面积为36.56 km²的堰塞湖(图3)。湖泊后期的溃决不仅冲毁了川藏公路和桥梁, 对交通产生了极为不利的影响, 而且造成了下游巨大的洪水灾害, 灾害还波及到邻国印度。

图5

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	图5 2005年古乡冰川泥石流暴发的情景

3.1.2 大陆型冰川区

该类型冰川区的泥石流分布零散, 而且数量比海洋型冰川区的少, 暴发周期较长, 规模较小, 主要分布于喜马拉雅山中、西段的北坡, 唐古拉山东段以及喀喇昆仑山、昆仑山、祁连山和帕米尔等地区。在帕米尔高原东北边缘的中巴公路沿线, 冰川泥石流主要集中分布于盖孜河谷的盖孜与布伦口之间, 其中又以布伦口南侧的艾尔库然沟冰川泥石流发生的频率较高, 平均每年暴发1~3次, 经常阻断交通。

在近百年来全球气温变暖的背景下, 近50 a来青藏高原及其毗邻山区升温比较突出, 而降水变化比较复杂, 有增有减, 总体在增加, 但降水的增加不足以抵消升温对冰川的影响。所以, 冰川退缩规模和冰川消融强度普遍增加, 从而导致了以冰雪融水补给的河川径流增加^[6]。冰川消融为水库补给了充足的水量, 因此, 冰川湖以及冰川湖下游的水库的不稳定性在显著增加。冰川对升温效应有5~10 a的滞后期, 这段时间被称为冰川对气候的响应期。冰川规模小于5 km²的响应期在5 a左右; 冰川规模大于5 km²的响应期在10 a左右。根据气象资料, 青藏高原的持续升温作用始于20世纪90年代中后期, 规模大的冰川对气候的响应期已经到来, 近期冰川退缩趋势将会进一步加剧, 冰川地质灾害的发生可能会越来越频繁。

由于冰湖成因类型不同, 或类型相同但所处自然地理位置不同, 对气候变化的响应也各有差异。

对冰碛阻塞湖来说, 随着气温持续升高, 冰川继续后退和消融增加, 青藏高原内原来存在的冰碛阻塞湖规模将会不断扩大, 水位不断升高; 冰川的后退, 则为冰碛阻塞湖的发育提供了广阔的空间。目前, 在很多冰川退缩区发育了新的小规模冰碛阻塞湖, 这些冰碛阻塞湖的规模在今后将会不断扩大。喜马拉雅山中段南、北坡, 念青唐古拉山东段和冈底斯山以原冰碛阻塞湖规模扩大为主要演变方式, 青藏高原其他地区冰碛阻塞湖以新生成为主要演变方式。因此, 青藏高原冰碛阻塞湖溃决的可能性在今后将会加大, 危害程度会加重。

对冰川阻塞湖来说, 随着冰川的持续后退以及冰川的变薄, 冰川前进的动力减弱。但是, 青藏高原仍然存在为数不少的前进冰川, 形成冰川阻塞湖的条件依然存在。作为冰川阻塞湖主要形成区的喀喇昆仑山地区, 冰川前进再次阻塞克勒青河的可能性依然存在, 对下游的威胁尚不能完全解除。

冰川消减后, 使大面积基岩出露, 再次为冰川泥石流的发生提供了大量的物质来源。随着山区温度的升高, 冰川活动性加剧, 加上局部地区的灾害性降水气候, 青藏高原冰川泥石流暴发的频率、规模和泥石流沟将会急剧增加, 冰川泥石流阻塞河川的现象也会更多地发生。因此, 冰川泥石流将会是青藏高原的主流性地质灾害之一。

(1)青藏高原冰川演化将加剧冰川湖泊溃决和冰川泥石流两种地质灾害的发生, 地质灾害的频发对下游的生产和生活产生不利的影响。

(2)近期, 随着冰川大规模的退缩, 冰川成因湖泊的水位在不断上升, 湖面急剧扩大, 湖泊的不稳定性在加大, 湖泊溃决的可能性在加大。

(3)随着冰川的退缩, 冰川泥石流等地质灾害暴发的频率将加快。

(4)建议加大环境保护、现代冰川监测和灾害预防的力度, 在喀喇昆仑山地区、喜马拉雅山和念

青唐古拉山地区定期进行地质灾害的遥感监测和应急调查。