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冰川湖,巴塔哥尼亚,阿根廷。资料来源:DPK-Photo / Alamy Stock Photo。
阿根廷巴塔哥尼亚洛斯冰川国家公园的洛斯特雷斯湖和菲茨罗伊山。 资料来源:DPK-Photo / Alamy Stock Photo。
客人的帖子
2020年8月31日16:00

客座文章:气候变化是如何将冰川变成湖泊的

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08.31.20
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下午1:00 31.08.2020 |
客人的帖子 客座文章:气候变化是如何将冰川变成湖泊的

在过去的30年里,世界各地由融化的冰川形成的湖泊的面积增加了50%。

这是我们新研究的主要发现,发表在自然气候变化这是气候变暖的又一个迹象,也会影响数十亿人的水供应和洪水风险。

近几十年来,冰川融化导致冰川湖的规模和数量急剧增加。这些冰川形成于天然水坝的后面,这些水坝是由冰川前的碎屑推动形成的,并在冰川退缩时留下。

到目前为止,还没有关于冰川湖数量的全球评估,也没有关于它们如何随时间变化的评估。

然而,“大数据”云计算现在让我们可以利用大量卫星图像档案来自动绘制地图。在我们的新研究中,我们建立了第一个全球冰川湖变化数据集,以应对气候变化和其他驱动因素。

冰川湖

随着全球冰川对气候变暖做出反应,融化的冰正在推动冰川湖的增长。这些湖泊有各种各样的形式,它们本身就能加速冰川的融化和消融。

下图显示了世界各地这些湖泊的分布。点显示它们的位置,颜色表示尺寸 - 从小(大约0.1平方公里,KM2),蓝色到大(约100km2)。

Shugar等人(2020)近全球冰川湖分布和演变地图
2015-18年>0.05 km2和<200 km2冰湖地图,附有1度经纬度摘要。在地图中,每个圆圈代表一个单独的湖泊。由于缺乏可用的图像,红色虚线框内的地区(加上未显示的南极洲)没有被绘制在地图上。资料来源:Shugar等人(2020年)

冰川起到了“水塔”的作用可靠的供水到下游的社区。因此,它们不断地向冰湖的转化是改变山区蓄水资源的一个重要因素19亿人依靠。

融化的冰川也起到了促进作用海平面上升如果有些人是的,但熔融水并不总是直接进入大海。滞留在冰川湖泊和地下水中.最近,人们强调了湖泊中冰川融水的数量是一个关键的知识空白评估报告政府间气候变化专门委员会(IPCC)。

此外,冰川湖是潜在的灾难性溃决洪水的源头冰湖溃决洪水(GLOFs)。这些通常被认为是最大和最广泛的冰川灾害潜在的灾害和破坏-特别是在南美洲的许多发展中国家、喜马拉雅山脉和中亚的其他地区。

下面这段由美国宇航局制作的视频总结了我们的研究结果。

利用卫星数据追踪冰川湖的变化

为了评估世界各地冰川湖的变化,我们使用了超过25万张由美国国家航空航天局陆地卫星从1990年到2018年。

然后,我们在谷歌地球引擎它能识别和勾勒出地球表面的水体,并找出那些与冰川有关的水域。我们关注的是面积至少为0.05平方公里的湖泊。

由此,我们利用统计关系来估算湖泊总量,并缩小近几十年来湖泊总量的变化范围,以及全球海平面是如何受到影响的。

早在20世纪90年代,9414个冰川湖覆盖了地球表面近6000平方公里,共包含约106立方公里的水。但到2015-18年,全球冰川湖数量增加了53%,达到14393个。湖泊总面积增加了51%,接近9000平方公里。

下图显示了A)阿拉斯加和加拿大西部,B)格陵兰和东加拿大北极,C)巴塔哥尼亚和D)冰川湖的变化。红色阴影表示湖泊数量增加,而蓝色则显示那些减少的湖泊。

Shugar等(2020)Fig3区域冰湖体积变化
1990-99 - 2015-18年间,加拿大阿拉斯加和西部、格陵兰和加拿大东部北极、巴塔哥尼亚和喜马拉雅地区的区域冰湖体积变化。网格单元是2.5度纬度和经度,体积变化幅度是记录期间的总和。陆地块显示为浅灰色,海洋显示为深灰色。资料来源:Shugar等人(2020年)

湖泊总量增加了48%,达到157 km2。在一些地区,比如喜马拉雅山,这些变化大到足以成为水循环的重要组成部分。否则,这些额外的融水会导致海平面上升,除非它们已经排进了地下水或蒸发了。这将使全球平均海平面上升0.14毫米。我们绘制的湖泊中存储的总水量将使海平面上升0.48毫米。虽然这些数字很小,但其价值之前根本不为人所知,因此我们帮助减少了全球海平面上升计算中的不确定性。

虽然,一般来说,山区冰川湖会随着冰川的消退而增长,但我们并不是处处都能看到这种情况。例如,在格陵兰冰盖的边缘,许多冰坝湖泊随着冰的消退而干涸。这种违反直觉的行为可以用大部分冰盖周围的柔和地形来解释。

在格陵兰岛以外,与高山冰川有关的湖泊的容量估计增加了三分之二以上,从68km3增加到114 km3。

与气候变化的联系

对20世纪90年代以来全球冰川湖数量、面积和体积迅速增加的最简单解释是人类引起的全球变暖.在高纬度地区湖泊增长最快的事实与我们的理解是一致的北极放大在美国,北极变暖的速度比全球平均速度快三倍。

然而,值得注意的是,一些变化可能是由于自然气候的变化。冰湖发展的全球格局是复杂的,因此也是简单的气候变化归因在区域和全球范围内都很困难。

我们的工作还提供了对GLOFS时机的洞察力。科学家可以估计峰值风险的时间从某些冰川湖。这就需要评估气候变化(如变暖或干燥趋势)与冰川衰退、湖泊开发和冰河湖爆发之间存在的滞后时间。

我们的新结果代表了这一过程的前两个阶段——冰川衰退和冰湖扩张——因为冰川系统为未来可能的glof上升做了准备。

增强的GLOF风险在依赖水电开发的冰川熔体的国家最大,或者经济发展的早期阶段仍然让许多人暴露于GLOFS及其影响。

例如,在尼泊尔,许多水电站已经存在或正在修建,它们非常靠近冰川末端或最近经历了溃决洪水的山谷中的冰川湖。据估计,溃决洪水破坏一个成熟的单一水力发电装置的成本可能是数亿美元(pdf)。

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另一方面,已经失去冰川的盆地可能被证明是重要的储存盆地水电开发

我们预计,在全球变暖的情况下,由冰川融水形成的湖泊的数量和规模将继续增加,甚至可能加速。然而,并不是所有的冰川湖都将继续以我们在过去25年观察到的速度增长。

一些 - 特别是小湖泊 - 可能会迅速增长,而其他人则无疑会慢慢增长,特别是那些在撤退时失去与冰川密切联系的人。其他人将沥干或逐渐填充沉积物,或者它们的生长将通过直接人类干预稳定。

我们对湖泊体积变化的估计填补了海平面预算中的一个重要知识空白,因此,有助于进一步增强理解和预测持续海平面上升的信心。它们还将有助于未来对冰川灾害风险的评估。

《自然气候变化》,Shugar, D. H.等(2020)doi: 10.1038 / s41558 - 020 - 0855 - 4

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