科研進展
新疆冰川及其徑流模擬預(yù)估研究獲新進展
在亞洲中部干旱區(qū)，尤其是我國西北地區(qū)，水是制約經(jīng)濟社會發(fā)展的瓶頸。冰川作為重要的淡水資源庫，在該區(qū)水資源體系中具有重要地位。然而，由于冰川本身的物理特性及邊界條件的復(fù)雜性，通過物理模型對冰川變化模擬成為世界性難題。
在中國科學(xué)院野外站網(wǎng)絡(luò)重點科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目的支持下，新疆天山冰川國家野外科學(xué)觀測研究站（以下簡稱“天山冰川站”）于2025年建成天山冰川站冰川模擬平臺（Tianshan Glaciological Station Glacier Simulator，TGSGS）。平臺建設(shè)內(nèi)容主要包括：①在天山冰川站建設(shè)主平臺1個，在阿爾泰山站建設(shè)分平臺1個；②在天山（烏魯木齊河源1號冰川、托木爾峰科其喀爾冰川）、阿爾泰山（拉斯特河源3號冰川）、帕米爾高原（慕士塔格峰16號冰川）和祁連山（扎子溝29號冰川）建成5座25 m綜合觀測塔，形成參照冰川觀測網(wǎng)絡(luò)。
TGSGS具有先進的冰川變化物理機制表征與多尺度集成策略，并與基于地基三維激光掃描（TLS）技術(shù)的參照冰川觀測網(wǎng)絡(luò)、冰雪消融關(guān)鍵過程研究低溫實驗室、TGSGS數(shù)據(jù)庫有機結(jié)合，不僅成為天山冰川站的“鎮(zhèn)站之寶”，也成為冰川水資源研究領(lǐng)域的“國之重器”。
TGSGS實行邊建邊運行機制，已支撐了多項國家重大任務(wù)，完成了對新疆五大主要水系（額爾齊斯河流域、準噶爾內(nèi)流區(qū)、伊犁河流域、吐魯番—哈密內(nèi)流區(qū)和塔里木內(nèi)流區(qū)）的冰川及其徑流變化和潛力的模擬評估，取得一系列重大科技突破。
研究結(jié)果表明，額爾齊斯河冰川徑流的基本特征如變化、拐點等，主要由中俄蒙三國邊界的友誼峰（海拔4374 m）周圍的冰川決定。布爾津河的冰川徑流預(yù)計2030年起進入高值階段，達到峰值后出現(xiàn)拐點，至2055年后高值期結(jié)束，開始快速衰減。額爾齊斯河其他流域，如哈巴河、喀拉額爾齊斯河、喀依爾特河、科布多河等冰川分布較少，冰川消失不會對河流徑流總量造成太大影響。
準噶爾內(nèi)流水系由諸多散流河流構(gòu)成，冰川平均面積較小的河流拐點多已出現(xiàn)或即將出現(xiàn)，冰川徑流處于快速下降階段。冰川平均面積較大的河流拐點相對滯后，多集中在2035—2040年前后，具體來看，天山北麓河流可分2類：①包含博格達山北坡諸小河、烏魯木齊河、頭屯河、三屯河、塔西河、精河等，流域內(nèi)以面積小于1平方千米的小冰川為主，個別冰川面積達到2—5平方千米，冰川融水占徑流量3%—23%；②瑪納斯河、霍爾果斯河、安集海河、四棵樹河等，流域內(nèi)分布有許多面積5平方千米以上的較大冰川，冰川融水占到徑流量的30%—50%。第一類小冰川補給河流，拐點已過或正處于臨界狀態(tài)，或?qū)⒃?030年前達到拐點。大冰川補給河流，目前冰川消融正旺，拐點將出現(xiàn)在2035—2040年，之后冰川徑流快速下降，對河流的補給和調(diào)節(jié)作用將會快速減弱。
伊犁河流域冰川數(shù)量和面積在全疆占有一定比例，目前冰川徑流量約為20億方，約占流域多年平均年總徑流量的17.4%。2025—2050年為冰川徑流的豐水期，冰川及其徑流的變化對于冰川徑流補給比例較少的河流，如霍爾果斯河、鞏乃斯河等影響不甚明顯。而對于特克斯河、庫克蘇河、喀什河等冰川融水補給較大河流的影響是短期內(nèi)徑流量將持續(xù)增加，長期會有所減少。
吐魯番—哈密盆地屬資源性缺水區(qū)。區(qū)域內(nèi)冰川數(shù)量少、總面積與單個冰川平均面積均偏小，總體處于加速消融期。無論氣候情景如何，至2040年后冰川徑流均將迅速衰減。在當(dāng)前冰川加速消融和不斷消失背景下，該區(qū)水資源供給將持續(xù)惡化，未來將面臨更加嚴重的水資源短缺與供需矛盾。
塔里木內(nèi)流區(qū)冰川的產(chǎn)水潛力總體仍然很大，且目前處于冰川融水釋放的上升階段，融水尚未完全釋放。按模擬結(jié)果，至21世紀60年代趨于穩(wěn)定后，冰川徑流在高位波動的態(tài)勢可持續(xù)至2100年。塔里木內(nèi)流區(qū)由多個源流匯集而成，各源流的冰川分布與特征存在差異，導(dǎo)致冰川徑流貢獻率與拐點時點存在顯著差異，因而各流域的產(chǎn)水潛力亦不相同。
本研究基于TGSGS得到新疆五大水系的年均總冰川徑流量為185.7億方，由此估算出現(xiàn)階段新疆年均總冰川徑流量應(yīng)為200億方以上。
相關(guān)研究成果以《基于天山冰川站冰川模擬平臺的新疆冰川及其徑流模擬預(yù)估》為題發(fā)表于《中國科學(xué)院院刊》，中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院李忠勤研究員為論文第一作者和通訊作者。
DOI: 10.3724/j.issn.1000-3045.20260402005
天山冰川站冰川模擬平臺（TGSGS）
