全球城市策略｜不再稳固：消融的冰川和不确定的未来

西藏当雄纳木错，拍摄于2023年5月14日上午 郭超 摄

冰川通常称为世界的“水塔”，全球大约半数人口依靠山脉满足用水需求。以青藏高原为例，它是亚洲10条最大河流的源头，为13.5亿人——亦即世界人口的五分之一提供水源。据世界冰川组织数据，1960年代，全球冰川基本处于稳定状态，但自1970年代以来，冰川迅速流失。该组织指出，数十年来冰川快速流失，“毫无疑问是持续的气候变化导致”。

就高原及邻近地区而言，气温上升有三方面后果：山区冰川融化，引发洪水；冰川缩减，导致人类、农业和水电长期可用水量减少；随着冰川覆盖面积减少，冰川和雪地被水体或陆地取代，对光的反射率降低，这可能会增加地表的太阳能吸收，从而加剧气候变暖。

据今年初一项研究，因冰川消融汇聚成的冰川湖可能溃决，全球潜在有1500万人或将受到影响，其中半数以上集中在四个国家：印度、巴基斯坦、秘鲁和中国。高山地区人口受影响最大，因为他们的居住地与冰川湖邻近，约有100万人住在距冰川湖10公里以内的地方。就更远的河流下游乃至其他地区，消融的冰川冻土，带来诸多间接却不容忽视的威胁。这是全球变暖的结果，又将是加剧全球变暖的原因。

2021年2月7日，印度北阿肯德邦冰川断裂，形成碎冰、淤泥和石块混杂的山洪，沿河道呼啸而下，一路冲毁了五座桥梁，以及大坝、施工隧道和村庄。下游数千民众被迫紧急撤离，近百人在洪灾中丧生，数百人失踪。

陆地之上的常年地表冰类型

冰盖：又称大陆冰川，是覆盖极厚冰层的广阔陆地面积，覆盖面积少于5万平方公里的叫做冰原。南极和格陵兰为当今世界两大大陆冰川。

冰架：冰架是指陆地冰，或与大陆架相连的冰体延伸到海洋的那部分。崩解后的冰架成为冰山，或者可说冰山的来源就是冰架崩解。冰架有大有小，两极地区是冰架最为集中的地区。

冰川：极地或高山地区地表上多年存在并具有沿地面运动状态的天然冰体。冰川是多年积雪，经过压实、重新结晶、再冻结等成冰作用而形成的。它具有一定的形态和层次，并有可塑性，在重力和压力下，产生塑性流动和块状滑动，是地表重要的淡水资源。一般来说，冰川是由积雪形成和维持，经由低海拔地区的融化后排入湖泊或海洋来取得平衡。

冰帽：规模比大陆冰盖小，外形与其相似，呈穹形，是大陆冰盖和山岳冰川的过渡类型。多分布在一些高原和岛屿上，故又有高原冰帽和岛屿冰帽之分。

（参考文献：Global Glacier Changes_ facts and figures）

 百川东到海，何日复西归：全球水循环 

水循环（Water Cycle），指自然界的水在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈中，通过蒸发（蒸腾）、水汽输送、降水、下渗、径流等环节连续运动的过程。在太阳辐射、重力和大气动力的驱动下，各种水体通过水循环不断更新，促进地球上物质迁移和能量转换，维持全球水量的动态平衡，将地球各圈层紧密联系。

冰川也在水循环之中。消融的冰川如何影响水循环的机制？气候变化背景之下，特别是虑及冰川消融速度，蒸发、水汽输送、降水等水循环的具体环节有何变化？人类活动又如何对水循环的各环节，特别是对冰川变化，加以响应与施加影响？这些问题过去仅是科学家所面对的，现在铺陈于每个人面前，关乎整个人类社会的可持续。

自然界水循环简明示意图。水循环包括海陆间大循环、内陆循环和海上内循环三种。其中海陆间大循环使陆地水不断得到补充、更新，使水资源得以再生。百川东到海，何日复西归？——正是“海陆间大循环”促成其“西归”。水循环具有重要意义——维持全球水量平衡，使淡水资源不断更新，使地球各圈层之间以及海陆之间实现物质迁移与能量交换；影响全球的气候和生态，并不断雕塑地表形态。

2023年4月，世界气象组织（WMO）发布《2022年的全球气候状况报告》（）指出，由于吸热温室气体达到创纪录水平，陆地、海洋和大气发生了全球范围的变化。就全球温度而言，尽管过去三年，拉尼娜事件产生了冷却影响，但2015-2022年仍是有记录以来最暖的八年。冰川融化和海平面上升，2022年再次达到创纪录水平，这一趋势还将持续数千年之久，全球水循环因此面临平衡失调的挑战。

美国航空航天局Terra卫星从太空拍摄到的地球西半球照片。地球表面大部分为海洋所覆盖，这个蓝色星球可谓 “水的星球”。

地球上水的分布。地球上的水，仅2.5%是淡水；地球上的淡水，68.6%以冰川（包含冰盖，即大陆冰川）和冰帽的形态存在。全球变暖背景下，冰川和冰帽的融化，对水分布产生影响。（图源见图中标注）

更高的温度使水分子具有更高的能量，蒸发（蒸腾）加剧，促进了水体向大气中转化为水蒸气的过程，为降水提供更多水汽来源。同时，温暖的大气能容纳更多水汽，大气中水汽的含量和输送量因此升高，可能引起水汽在大气中聚集和凝结，促进云的形成和降水的发生。由于气温升高和水汽增加，某些地区可能经历更频繁和更强烈的降水事件，导致土壤无法有效吸收和保持水分，下渗减少，地表径流增加，导致洪涝风险增加。

另一方面，某些地区可能面临降水量减少，导致下渗减少，地下水补给不足引发干旱和水资源短缺的问题。全球变暖还导致海洋温度升高和海水膨胀，从而引起海平面上升。这对沿海地区的淡水资源和生态系统造成威胁，同时影响海洋与地表水的交换。

格陵兰冰盖从2000年开始快速消融，让当地和附近的人焦虑不安。格陵兰岛大部分位于北极圈内，高温影响如果波及这里，格陵兰冰盖全都融化，全球海平面将上升7.5米。当然，这只是一种不可能的假设。 实情是，自1990年代首次使用卫星监测冰盖以来，格陵兰冰盖融化使全球海平面上升了10.6毫米，南极洲的融化使全球海平面上升了7.2毫米。2020年的观测显示，世界海洋平面以每年4毫米速度上升。随着海洋和大气变暖，冰盖的融化会加剧。南极洲和格陵兰岛当前冰盖融化速度是1990年代的六倍，为当今海平面上升贡献了三分之一。
造成海平面上升的不仅是南极洲和格陵兰岛，数以千计的小型冰川也正在融化或完全消失。采取行动为时不晚，通过控制排放，来保护沿海社区。降低海平面极端上升的可能性，并降低那些依附于低洼土地生活的人们遭受沿海洪水的风险。（图来自搜狐）

“乞力马扎罗的雪”和“未来水世界”：可能的临界点和不可逆的剧变

海明威1936年出版了小说《乞力马扎罗的雪》。热带冰川让人心生向往，加上文学作品加持，“乞力马扎罗的雪”成为许多登山者想要亲眼见证的奇迹之一。然而，自1912年开始对这座山进行科学记录以来，冰川面积已缩小了80%以上。世界气象组织在2021年的报告预测，按照目前的速度，乞力马扎罗山的所有冰川将在2040年代消失。

1912年与2002年的乞力马扎罗冰川对比 联合国环境署 图

全球变暖导致冰川融化速度加快，许多地区的冰川观测到明显的退缩和消失。瑞士的冰川冰量，在2021年至2022年期间损失了6%，而2001年至2022年期间则损失三分之一。根据兰州大学冀琴针对喜马拉雅山冰川开展的研究，1990-2015年喜马拉雅山南坡冰川面积呈减小的趋势，1990年冰川面积为 14451.25平方千米，到2015年减小到13082.14平方千米，共减小1369.11平方千米，年均退缩率为0.38%/a。

表格摘自兰州大学冀琴博士论文《1990-2015 年喜马拉雅山冰川变化及其对气候波动的响应》

高山地区的气温升高，导致原有积雪消融，且更多降水以雨水而非雪的形式降落，使雪线不断抬升，原本被雪覆盖的地区变成裸露的岩石或植被；不仅如此，气温升高还导致寒冷地区的冻土融化，引起土壤沉降、土地变形和土壤湿度的变化，使得高山生态系统和水资源面临威胁。

以青藏高原地区湖泊为例，受气候变暖影响，青藏高原地区冰川消融、冻土退化，降水总体增多。近20年，青藏高原湖泊水体面积总体呈持续增加态势。据监测，2020年9月下旬，青海湖水体面积4588.81平方公里，达2001年以来最大值。2009年以来，三江源地区大于50平方公里的湖泊群面积也呈增加趋势，平均每年增加51.76平方公里；柴达木盆地湖泊面积自2009年以来平均每年增加7.54平方公里。

图来自兰州大学冀琴博士论文《1990-2015 年喜马拉雅山冰川变化及其对 气候波动的响应》

冰湖溃决也是近年引发关注的问题。喜马拉雅地区作为全球冰湖溃决洪水发生的热点地区之一，受到极大关注。自20世纪以来，受气候变化影响，超过100起冰湖溃决洪水事件在该地区发生，造成约7000人死亡和大量经济财产损失。根据“亚洲水塔变化及其广域效应”专题研究团队的评估，1650个冰碛湖中有207个极高危险冰湖、345个高危险冰湖、405个中等危险冰湖、426个低危险冰湖以及267个极低危险冰湖。 

图源中科院青藏所与兰州大学联培硕士生张太刚、王伟财研究员和安宝晟研究员An integrative method for identifying potentially dangerous glacial lakes in the Himalayas

2022年2月25日，南极洲的海冰降至192万平方公里，是有记录以来的最低水平，比长期（1991-2020年）平均值低近100万平方公里。在该年余下时间里，海冰持续低于平均水平，在6月和7月创下新低。海冰面积和厚度不断减少，导致海洋生态系统、极地动物和原住民社区面临严重挑战，影响人类生存空间。

同年，全球平均海平面（GMSL）继续上升，达到了有卫星测高记录以来（1993-2022年）的新高。在有卫星记录的第一个十年（1993-2002年，2.27毫米/年）和最近一个十年（2013-2022年，4.62毫米/年）间，全球平均海平面上升速率翻了一番。在2005-2019年期间，冰川、格陵兰岛和南极洲的陆地总冰量损失对GMSL的上升贡献了36%，而海洋变暖（通过热膨胀）贡献了55%。陆地储水的变化贡献了不到10%。7月和8月破纪录的降雨导致巴基斯坦大范围洪水。1700多人死亡，3300万人受到影响，近800万人流离失所。总破坏和经济损失估计为300亿美元。7月（比正常情况高出181%）和8月（比正常情况高出243%）都是全国有记录以来最潮湿的月份。而东非连续五个雨季的降水量都低于平均水平，是40年来持续时间最长的一次。

《未来水世界》电影剧照

1995年有部电影，名为《未来水世界》。电影的情景设置在公元2500年，地球两极冰川大量消融，地球成了一片汪洋。人类文明被摧毁，侥幸存活的人们只能在水上生存，建起水上浮岛，泥土成了稀有之物。三十年前观影的人们，颇不以为然。可这堪称映射隐忧的隐喻。

永远不变的是变化：冰川的平衡与失衡

冰川学家通过测量冰川的年度质量平衡来评估冰川的状态，这是特定年份积雪（质量增加）和融化（质量损失）的综合结果。质量平衡反映了一年的水文大气条件，如果长期监测并呈现，冰川质量平衡的变化趋势可供作为气候变化的指标。基于2019年至2022年全球130多份冰川报告和对40多个参考冰川的观测数据，结合世界各地可供使用的冰川长期观测数据，可知冰川的平均质量平衡仍然保持负值（质量净损失）。如下图，最新数据表明，过去几十年来全球冰川剧烈流失的趋势仍然延续，导致自1980年以来40多座参考冰川的累计平均厚度损失接近20吨/平方米。 

基于30年以上冰川观测数据所绘制的参考冰川年质量变化情况。Y轴呈现的是冰川年度质量变化，单位是“计量水当量”，相当于“吨/平方米”。数据来自世界冰川组织。 

世界冰川组织长期观测的40多个参考冰川 分布图。其旨在提供一个可靠且有充分记录的全球分布长期观测系列样本，以记录气候变化对冰川质量平衡的影响。目前已针对参考冰川开展了30多年冰川质量平衡测量。

当然，冰川系统内部有着难以把握的复杂性。人们对推动冰川响应气候变化的关键过程、因果关系的理解和准确建模能力仍存在很大差距。此外，许多关于冰川质量变化的数据未向公众披露。

图来自联合国环境署报告 High mountain glaciers and climate change：Challenges to human livelihoods and adaptation  

沧海桑田尺度太大，必须考虑人类生存的安全可持续

地球有着45.5亿岁高龄。在这样的时间尺度上，地球总在不停运动，地壳发生变动，有时上升，有时下降。接近大陆边缘的海水较浅，假如地壳上升，海底便会露出，成为陆地；相反，海边的陆地下沉，便会变为海洋。有时海底发生火山喷发或地震，形成海底高原、山脉、火山，它们如果露出海面，也会成为陆地。这种“沧海桑田”的变化，对地球是寻常的自然过程。

人的历史只有数百万年。笔者就职于地理学院，学院中自然地理研究方向的同事所研究的“全球变化”，不乏地球的沧海桑田之变。而今时今日，考虑人类的安全和可持续，大众关注的“全球变化”或“气候变化”，其语义和尺度已大为收缩。换而言之，即便人们对地球投射以深情，以“盖娅”（大地之母）称颂，但地球饱经沧桑，对此毫不在乎；关乎生死存亡的，是人类自身。

《自然·气候变化》杂志：到2100年，北极熊可能几近灭绝 

由于气候变化，大多数山地冰川正在流失。当然，约150年前小冰期结束，此后几乎全球所有冰川都在缩小。但1980年代初以来，冰川流失速度大幅上升，同时全球平均气温也在上升。基于当前冰川融化速度，到21世纪末，许多山地冰川将消失。与此同时，1980年代以来，另有一些冰川的规模有所增加。这与全球变暖背景下区域降水量的增加是一致的。

冰川对下游人群的淡水供应而言极为重要。冰川融化之水，是世界许多江河的源头之所在。冰川的质量变化会影响昼夜、季节和不同年份的淡水供应。冰川对径流贡献的重要性，取决于水文循环其他组成部分的相对大小，因此差异很大。流域中冰川质量的减少将增加河流的年流量。河流流量的这一额外组成，被称为“冰川融水补给增量”。如果气候变暖导致融化速度上升，补给增量就会增加。然而，长期来看，随着冰川缩小，补给增量将减少。

高山雪线变化示意图。2022年8月，微博网友晒出照片称，四川境内海拔5000～6000米的四姑娘山积雪融化殆尽，“万年冰川裸了”。随后四姑娘山管理局辟谣。冰川退缩，肯定会影响景区吸引力，但后果绝不仅止于此。 

未来情景如何？以亚洲水塔青藏高原为例。2022年清华大学水利系牵头的一项研究发现，2002年到2017年间，青藏高原陆地水储量以约100亿立方米/年的速度下降。总体上，青藏高原未来陆地水储量变化趋势将变缓，达到新平衡，但青藏高原未来陆地水储量净损失可能达到2300亿立方米。“亚洲水塔”水储量损失，对阿姆河和印度河流域影响较大，对长江、黄河和雅鲁藏布江流域影响较轻微。

温度持续升高，冰、雪加速消融，会造成一系列生态环境改变。冰川融水的归宿一方面是进入河流，最终汇入海洋或内陆湖；另一方面，是进入土壤和地下，通过植被蒸散回到大气。伴随着气温上升，可能使原来比较寒冷的高山区生物多样性增加。河流泥沙携带各种营养盐和污染物。水储量的亏损，在一定时间和范围内，使河流泥沙含量增加，水质下降。另外，地质灾害风险也在增加，如冰崩、滑坡、泥石流、冰湖溃决等。

缓解和适应：为可持续付出不懈努力 

气候变暖背景下，不再稳固的冰川带来巨大的不确定性。

2010年9月7日，西藏林芝尼洋河八一大桥被猛涨的河水冲断。林芝地区连日持续降雨，使流经八一镇的尼洋河河水猛涨，造成大桥被冲断，使河西南岸的西藏农牧学院、八一一中及周围群众无法直接通行。——2010年听闻这则消息，我大吃一惊。我曾在林芝工作，每天都走过八一大桥。作为边境桥，八一大桥两端由战士值守，桥上禁止拍照，桥梁坚不可摧，尼洋河秀美如同碧玉。猛涨的河水和垮塌的大桥，被我视为意外。

而今，风险之钟长鸣。气候变化及极端灾害，对农牧业、水资源、高寒生态系统、人群健康有何种影响和风险？冰川和冻土封存碳释放，又将引发青藏高原碳源碳汇效应的何种不确定性变化？冰川跃动、积雪融化、冰湖溃决、冻土融退等多灾种综合风险，到底如何？现有和拟建重大基础设施，诸如川藏铁路、公路、水电站、通信光缆、输油管道沿线的冻土退化，将带来何种影响？2021年两会期间，中国气象局副局长宇如聪提交了题为《高度重视青藏高原气候变化及其影响》的大会发言。高度关注，直面挑战，是需要迈出的第一步。

此前，2019年青藏高原第二次科考发布结果时，科考队队长、中科院院士姚檀栋就指出——适应始终是核心。亚洲水塔冰川、积雪、冻土、湖泊和河流等关键过程的变化，是多圈层相互作用的地球系统科学前沿问题。其主要特征是，固态的冰川—冻土—积雪加速液化和液态的湖泊与径流明显增长及其所伴随的水循环过程加剧。

水塔变化，随之而来的是灾害风险加剧。例如，2016年，西藏阿里地区的阿汝冰川连续发生两次冰崩；2018年，雅鲁藏布江下游加拉村附近色东普沟发生冰崩堵江；1981年和2016年，西藏聂拉木县樟藏布冰湖发生溃决，对尼泊尔境内造成重大影响。姚檀栋认为，全球变暖是大趋势，能做一些“减缓”工作，但“适应”始终是核心：“这就需要建立相应的预警体系，把损失降到最低。”

2016年西藏阿里两座雪山之间的冰川发生冰崩。冰崩带长8公里、宽5公里，平均厚度在20米，最厚的地方达30米。冰崩量高达6亿立方米，相当于一个大型水库的容量，如此大规模这在世界冰崩史上都是罕见。冰崩与雪崩不同，前者是指冰川上冰体崩落，是气候变化引起的。（来自央视新闻）

联合国环境署的报告《High mountain glaciers and climate change：Challenges to human livelihoods and adaptation》中列出以下建议：

• 加强冰川研究和跨国合作，重点是大尺度计算、监测，特别是冰川消退对水资源、生物多样性和下游可用性的影响。

• 改进对降水模式和水资源可用性影响的建模，特别是在亚洲和拉丁美洲的山区。

• 优先支持和发展对水相关灾害的适应。

• 优先考虑并支持制定和实施适应水资源过多和过少的战略方案，包括强化妇女的作用。

• 紧急支持实施和改进大小集水和蓄水系统，并通过使用绿色技术和农业知识提高现有灌溉系统的效率。

未来是悲观还是乐观？全凭当下的行动和决策。

气候难民的议题，这几年进入国际议事日程。突兀而至的气候灾害，导致人们失去家园，前途充满不确定。以这几年气候灾害的趋势看，不仅某国某地区，世界各地都如临深渊。人们总会面临选择：坚守还是放弃，重建还是逃离。

那么，由谁做这个决定？居民，市政当局，国家？正如IPCC接二连三的长篇报告所列，气候变化的灾难后果势不可挡，“缓解”与“适应”措施应并行。不同国家和地区面临威胁不同，有轻重缓急，但都不可隔岸观火，因为火烧眉毛时再着手考虑，就会错失时机。巴巴多斯的总理莫特利呼吁，外界向遭受气候灾难的国家拨款，资助这些国家重建。不然，到2050年，世界“气候难民”数量将由如今的2100万激增至10亿。

消退的冰川，不稳固的水循环，如何缓解，怎样适应？此前在《寻找避难所》系列文章中的呼吁，对此同样适用——人类在地球上绵延至今，要认真考虑以何种方式思考“我们”与“他们”，以何种方式巩固和维护人类可持续的家园了。

西藏山南市浪卡子县-卡若拉冰川，拍摄于2023年5月11日下午。 郭超 摄

 （作者相欣奕为西南大学地理科学学院教师；彭丰瑜为西南大学附属中学地理教师、西南大学地理科学学院教育硕士；李扬为西南大学园艺园林学院本科生，将成为中国林业科学研究院2023级森林培育专业硕士生）