青藏高原發育有大量冰川，被譽為“亞洲水塔”，是亞洲數條大江大河（如長江、黃河、雅魯藏布江、印度河和恆河等）的發源地。青藏高原冰川正在發生消融，表現為冰川末端退縮以及冰川物質虧損，並對周邊河流徑流、人均水資源量等產生深刻影響。冰川退縮主要受到氣候變暖及降水的影響；冰川表面反照率降低可導致冰川表面短波輻射吸收增強，進而加速冰川消融。冰川積累區的減少和黑碳等吸光性雜質的富集對冰川表面反照率降低有顯著貢獻。然而，目前對青藏高原地區冰川表面反照率變化研究較零散，尚未能系統評估反照率降低對冰川消融的貢獻。
鑑於此，中國科學院西北生態環境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室研究員康世昌團隊及其合作者，基於MODIS（解析度為500m×500m的中解析度成像光譜儀）反照率資料，系統分析2000-2018年青藏高原冰川表面反照率變化的時空分佈；梳理了青藏高原冰川變化的資料（冰川末端退縮量以及物質平衡），探究了冰川表面反照率變化與冰川物質平衡的關係，並利用模型估算了反照率降低導致的冰川消融量，評估了冰川中黑碳對反照率降低的貢獻。該研究為探究目前青藏高原冰川萎縮原因提供了新視角。
研究表明，喜馬拉雅山和藏東南地區的冰川末端退縮顯著，西崑崙和喀喇崑崙地區冰川退縮較弱甚至存在末端前進現象；典型冰川物質平衡觀測顯示，上世紀90年來以來，冰川物質虧損加速（圖1）。在青藏高原東南部和喜馬拉雅山地區，利用MODIS資料反演的冰川表面反照率相對較低，尤其是在夏季冰川消融期（圖2）；但在喀喇崑崙地區，反照率相對較高的冰川通常表現出輕微的退縮甚至前進。冰川表面（夏季）平均反照率變化的區域特徵與冰川退縮和物質平衡變化的區域特徵相似，表明過去20年冰川物質平衡與冰川表面反照率之間存在顯著正相關關係。基於冰川表面夏季反照率和度日模型的估算進一步表明，夏季冰川表面反照率降低對冰川消融量的貢獻約30-60%（圖3）。由於其強烈的光吸收，冰川中黑碳是反照率降低的重要因素，可使得夏季青藏高原冰川消融增加約15%（圖4）。該研究評估了反照率降低對冰川消融的貢獻率，提升了對青藏高原冰川加速消融原因的認知。
相關研究成果以 Albedo reduction as an important driver for glacier melting in Tibetan Plateau and its surrounding areas 為題，發表在Earth-Science Reviews 上。研究工作得到第二次青藏高原綜合科學考察研究專案、中科院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金、冰凍圈國家重點實驗室及中科院“西部之光”人才培養計劃等的資助。
圖1. 青藏高原及其周邊地區冰川變化的空間分佈（更新自Yao et al.，2012）。（a）冰川末端變化，（b）冰川年均物質平衡，（c）典型冰川年冰川物質平衡變化，和(d）典型冰川累積物質平衡變化。
圖2. 利用MODIS資料反演的2001-2018年期間青藏高原及其周圍地區冰川表面年平均反照率（a）和夏季平均反照率（b），以及（c）年均和（d）夏季冰川表面反照率變化率（每十年%）。
圖3. 基於MODIS資料反演冰川表面平均反照率（2001-2018年）和評估的祁連山、唐古拉山和青藏高原東南部反照率降低導致的冰川消融量以及貢獻。
圖4. 青藏高原冰川中黑碳濃度及其對地表雪反照率降低的影響
來源：中國科學院西北生態環境資源研究院
