巴黎气候变化大会通过全球气候变化新协定,将气候适应型的绿色低碳和可持续发展作为长期目标。要实现气候适应型目标,就要理解气候变化所产生的影响。因为冰川是气候的产物,目前地球上气候变暖影响最大的就是冰川。全球的冰川主要集中在南极、北极和第三极,冰川变化的影响涉及全球性的海平面变化及水资源与水安全。号称地球第三极的青藏高原及其周边地区广泛发育约10万平方公里的冰川,是纳木错、色林错等高原湖泊的维系者,是长江、黄河、恒河等十多条亚洲大江、大河的发源地,和地球上20多亿人口的社会经济活动密切相关。这一地区的冰川变化不但直接影响人类赖以生存的水资源,而且容易引发灾害风险。

正因为如此,第三极地区的冰川变化受到全球高度关注。政府间气候变化组织(IPCC)报告引发的“冰川门”事件,将全球对第三极冰川变化的关注度推向顶峰：IPCC第四次评估报告提出,喜马拉雅冰川将于2035年甚至更早时间前消失,但有的科学家认为,第三极某些地方的冰川根本就没有变化。真相究竟在哪里?为揭示第三极地区冰川变化真相,全球科学家聚焦这一国际科学研究前沿。Nature、Science、PANS等国际顶尖学术期刊曾围绕此热点发表了大量文章,就第三极冰川变化及其空间特征、冰川变化机制、冰川变化影响等进行了广泛讨论。但这些研究存在明显不足,主要表现在以下几方面。

首先,研究手段不完善导致的研究结果具有不确定性。以前的大量研究主要依靠多源遥感资料的反演,研究结果存在很大的不确定性,因而也导致结果的不一致性。即使同源的遥感资料,不同学者也得出不同的结果。这些事实一方面反映出新的遥感技术手段在地形和地质复杂的高原地区的应用需要小心谨慎,另一方面反映出应加强地面实地观测以解决地面资料匮乏的问题,从而验证遥感结果的可靠性。因此,遥感数据解译与地面实地观测的结合,是解决现实存在问题的钥匙。

其次,关于冰川变化空间格局及其变化机制存在很大争论。Bolch等在大量遥感资料研究的基础上,提出喜马拉雅山冰川近期整体强烈退缩。Gardelle等利用SRTM和SPOT5两期DEM对比,发现喀喇昆仑山地区存在较多前进和正物质平衡冰川,其中5 615 km²冰川的物质平衡为﹢0.11±0.22 m yr^–1。Fujita等对比尼泊尔三条冰川的物质平衡后认为,相对于干旱环境下的冰川,湿润环境下的冰川呈现加速亏损。Scherler等认为,表碛覆盖对喀喇昆仑地区冰川的正物质平衡有重要贡献。简言之,对第三极地冰川变化格局、幅度和原因的讨论有点“盲人摸象”的味道,或者说是大家从不同角度论述冰川消融特征与机制,但都没有全面地揭示第三极冰川变化的整体特征和根本原因。

针对研究中存在的问题,我们发现,要真正解决第三极地区冰川变化的争论,需要从西风与季风的相互作用切入,通过对冰川状态的大范围遥感观测和实地观测的结合,特别实地观测资料匮乏地区冰川变化的观测,全面评价第三极地区冰川变化的整体格局、幅度及其驱动因素。在中科院、基金委、科技部的支持下,中国科学院青藏高原所冰川与湖泊相互作用研究团队开展了第三极地区遥感与地面观测结合的深入研究,并发表了一系列重要研究成果。研究发现,在气候变暖影响下,这一地区冰川呈整体退缩趋势,但是第三极地区冰川动态存在明显的空间差异,主要表现为：在季风环流控制的喜马拉雅山等地区,冰川强烈退缩,亏损幅度最大;在季风环流与西风环流的交汇地区,也即青藏高原腹地,冰川退缩较弱,亏损幅度较小;在西风环流控制的帕米尔高原等地,区冰川近期呈现微弱物质正平衡,冰川亏损幅度最小,甚至有部分冰川前进。研究发现,大气环流强烈影响第三极冰川变化：近期西风加强和降水增加区,冰川相对稳定甚至前进;近期季风减弱和降水减少区,冰川强烈退缩。我们的进一步研究发现,作为“亚洲水塔”的第三极地区的这些冰川大多位于诸多著名亚洲河流和湖泊的源头,冰川正在经历的大规模萎缩,对其下游的江河湖泊产生巨大影响。第三极地区冰川退缩已经引起了大范围的湖泊扩张和径流增加。湖泊的扩张将引起冰湖溃决等灾害,径流的增加将引起洪水等灾害,这将影响其下游地区人类的生存环境。

近年来,中国在积极推行“一路一带”国际战略。青藏高原作为“一带一路”的纽带和地球科学的天然实验室,是地球系统科学研究的新阵地。冰川变化研究就是地球系统科学研究的前沿方向。如何应对“一带一路”这一水资源短缺地区的水安全瓶颈问题?如何应对“一带一路”相关地区与冰川变化相关的生态环境挑战问题?这些难题都可以从与冰川变化相关的地球系统科学研究的角度给出答案。同时,瞄准“亚洲水塔”的水资源变化及其辐射效应研究,既能为“一带一路”等事关全球影响的国家重大战略提供重要的决策支撑,又能服务于第三极地区经济社会发展。因此,第三极地区冰川变化与“一带一路”环境问题,既是一个地球系统的科学问题,也是具有重大社会效应的民生问题。