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冰内释放水增加冰川湖突发洪水潜在风险

时间:  2017-10-22 13:02  点击:  
  由于全球变暖,冰湖有面积扩大、蓄水量增加的趋势。冰湖突发洪水灾害发生的频数和强度呈增强趋势,影响也更加严重。然而,由于缺乏冰冻圈关键因子对气候变化响应和影响的过程、机理的系统认识,面对众多的冰冻圈灾害发生机制、预测预警和防治等方面缺乏必要的科学支撑。位于阿克苏河源区,萨雷扎兹-库玛拉克河的麦兹巴赫湖是频繁发生突发性洪水的冰湖,在1932-2011年中有冰湖溃决记录的70年里,总计发生洪水65次,频率高达92.5%以上。随着全球气温变暖,冰川对冰湖的融水补给进一步增多,冰湖库容增加,冰坝的稳定性降低,导致麦兹巴赫湖的溃决有频繁增加和提前的趋势且给下游人身及水电工程安全带来危害,灾害对下游人民生命和财产造成了重大损失,已经引起了科学家们的重视。
 
  中国科学院西北生态环境资源研究院(筹)冰冻圈科学国家重点实验室丁永建研究员课题组,系统总结了近百年来阿克苏河流域上游麦兹巴赫湖演化与冰湖溃决洪水灾害的年内和年际变化特征。近期,课题组上官冬辉研究员及谢遵义博士利用麦兹巴赫湖有浮冰的特点,发展了基于环境灾害卫星的冰湖面积参数快速提取的方法,提出了冰湖溃决指数的冰湖预警方法。根据历史数据,建立了麦兹巴赫湖洪水溃决关系曲线,并依据2009年以来中国环境与灾害监测预报小卫星HJ1-A、B遥感数据和湖体溃决特征分析, 2011年7月14日,麦兹巴赫湖湖体面积约3km2,湖泊溃决指数已达溃决预警期,据此推断,麦兹巴赫湖很有可能在2011年7月18号-24号左右溃决。该成果在2011年7月17日通过电话(19日发正式函)紧急报送到新疆自治区办公厅,新疆水利厅,中国科学院办公厅,抄送中国科学院资环局,从而成功预警了发生在7月20日的麦茨巴赫湖突发洪水,为相关部门共同及时完成了防灾避险的提前部署赢得了宝贵时间,尤其是小石峡水电站工程防洪水提供了重要信息。
 
此后,课题组由预警突发洪水时间,转向突发洪水的强度和破坏性。其反应指标是洪水总量与最大洪峰。课题组通过利用1974年的DEM、2000年的SRTM、2008年SPOT HRG,分析了湖盆区冰川物质平衡的变化,并建立的湖盆面积-储量的统计关系。成功获取到冰川学家一直关心的麦兹巴赫湖蓄水能力和洪水总量。
 
  上官冬辉研究员通过比较2008年和2015年的突发洪水发生前与发生后的麦兹巴赫冰川湖补给率,发现突发洪水后的补给率比突发洪水前的补给率大好几倍,明显异于其他年份,由此提出这两年的突发洪水总量和洪峰由冰内释放水的因素。冰内释放水将增加突发洪水的潜在风险。这一发现,为解释冰川湖突发洪水的不规律性和突发洪水的强度提供很好的证据。
 
  通过上述研究表明,本次研究的结果显示冰内释放水的数量与冰湖蓄水量相当,甚至更大。因此,冰川湖的突发洪水潜在风险除了来自由于气候变化导致的冰湖扩展、冰湖蓄水量增加外,还来自于冰内释放水。但冰内释放水的时间、数量及诱发因素是未来研究的一个方向。
 该成果发表在Geophysical Research Letters、The Cryosphere、Global and Planetary Change等国际期刊。该研究获科技部国家合作项目(2008DFA20400)、国家自然科学基金项目(41271082)、科技部重大项目(2013CBA01808)、冰冻圈科学国家重点实验室等资助。
图1 溃决指数

图2 冰川湖的三种补给类型

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