《Science of The Total Environment》：Microplastics pollution in urban freshwater sediments: A descriptive assessment of land-use categories
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本研究针对西印度喜马拉雅山数据稀缺区域，通过多源遥感数据重建了1971-2022年期间钱德拉-巴加流域348条冰川的多时期物质平衡记录，揭示了冰川以0.26±0.10 m w.e. a-1的速率持续亏损且近期加速（2002年后达0.47±0.12 m w.e. a-1），并基于CMIP6多情景预估指出21世纪末冰川体积可能损失69%以上，为认识过渡气候带冰川-气候相互作用提供了关键科学依据。
在全球变暖的背景下，被誉为“亚洲水塔”的高山冰川正以前所未有的速度消融。这不仅是极地冰盖之外最大的淡水储备，更是下游数亿人口生产生活的重要水源。位于西印度喜马拉雅的钱德拉-巴加流域，作为印度河与恒河上游的关键水源地，其冰川变化尤为引人关注。该地区处在印度夏季风与中纬度西风带的交汇过渡带，气候系统复杂，冰川响应模式独特。然而，由于高海拔、恶劣环境及地缘政治等因素，该区域长期缺乏系统的实地观测数据，导致我们对冰川如何响应气候变化、未来将如何演变等关键科学问题的认识仍十分模糊。
为了填补这一知识空白，一个国际研究团队综合利用了包括科罗纳（KH-4B）、六边形（KH-9）等解密卫星影像，以及SPOT-5、ASTER、Cartosat-1和Pléiades等多源立体遥感数据，对钱德拉-巴加流域的冰川变化进行了长达半个多世纪（1971-2022年）的精细刻画。研究成果发表在环境科学知名期刊《Science of The Total Environment》上，首次在该区域建立了覆盖1971年至2022年的多时期地理探测物质平衡序列，并深入分析了冰川对关键气候因子的敏感性，进而预估了不同共享社会经济路径（SSP）情景下的未来命运。
关键技术方法
研究主要依托多时期卫星立体影像生成数字高程模型（DEM），采用地理探测法计算冰川高程变化，进而估算物质平衡。关键步骤包括：利用遥感软件（如RSG, ASP）处理历史与当代立体像对生成DEM；采用Nuth和K??b（2011）的方法进行DEM配准和偏差校正；基于稳定地形评估不确定性；并结合CMIP6多模式集合平均数据和ERA5-Land再分析数据，运用主成分回归（PCR）模型建立物质平衡与气候变量（夏、冬、年气温和降水）的关系，进而预估未来变化。
研究结果
1. 冰川面积与长度变化
1971年至2022年间，研究区348条冰川的总面积减少了36.5 ± 3.9 km2（从798.9 ± 54.2 km2缩减至762.4 ± 61.9 km2），相对减少4.6 ± 0.5%，相当于每年减少0.09 ± 0.01%。冰川退缩在2002年后明显加速，2002-2022年间的年均面积损失（1.05 ± 0.13 km2 a?1）是1971-2002期间（0.50 ± 0.06 km2 a?1）的两倍多。表碛覆盖冰川的绝对面积损失（23.5 ± 1.7 km2）大于纯净冰冰川（13.1 ± 1.0 km2），但后者的相对损失率（11.3 ± 0.9%）远高于前者（3.4 ± 0.2%）。小型冰川（面积<0.5 km2）的面积也显著减少，从42.1 ± 4.2 km2降至37.7 ± 5.1 km2（减少10.5 ± 1.7%）。对10条代表性冰川的分析显示，Samudra Tapu冰川退缩速率最快（33.4 ± 1.01 m a?1），而Chhota Shigri冰川退缩较慢（5.7 ± 1.01 m a?1）。
2. 区域与单条冰川物质平衡变化
1971年至2022年，整个区域冰川的平均物质平衡为-0.26 ± 0.10 m w.e. a?1，表明冰川处于持续亏损状态。时间上，物质损失在2000年后显著加速，1971-2002期间为-0.11 ± 0.08 m w.e. a?1，而2002-2022期间加剧至-0.47 ± 0.12 m w.e. a?1。空间上，超过85%的冰川变薄发生在海拔3700米至5000米之间，冰川舌部（低于约4150米）变薄最显著，最大变薄约60米。表碛覆盖冰川的物质损失率（-0.28 ± 0.10 m w.e. a?1）比纯净冰冰川（-0.20 ± 0.12 m w.e. a?1）高出约29%。小型冰川的物质损失（-0.28 ± 0.11 m w.e. a?1）略高于区域平均值。对10条个体冰川的分析揭示了异质性，Hamtah冰川（表碛覆盖率55.7%）损失最大（-0.44 ± 0.14 m w.e. a?1），而一条表碛覆盖率仅7.2%的冰川损失最小（-0.22 ± 0.16 m w.e. a?1）。
3. 物质平衡对气候的敏感性及未来预估
基于主成分回归（PCR）模型的分析表明，夏季气温对冰川物质平衡的影响最显著，敏感性为-0.49 m w.e. a?1 °C?1，冬季气温敏感性较弱（-0.38 m w.e. a?1 °C?1）。降水敏感性则表现为冬季降水正相关（10%的降水增加可抵消0.84 m w.e. a?1的损失），而夏季和年降水增加反而与更负的物质平衡相关（敏感性分别为0.31和0.71 m w.e. a?1 / 10%降水增加），这可能与夏季降水多以降雨形式出现从而加剧融化有关。使用ERA5-Land再分析数据得到的敏感性在数值上略有差异，但趋势一致。未来预估显示，在所有SSP情景下，21世纪冰川物质损失都将持续。即使是最乐观的SSP126情景，到2100年区域冰川体积也可能损失约69%。而在高排放情景（SSP585）下，世纪末的平均物质损失率可能高达-2.04 m w.e. a?1，冰川体积将遭受毁灭性损失。冬季降水预计保持稳定或略有下降，无法抵消因夏季和年气温上升带来的加速融化。
结论与意义
这项研究通过长时序、多源地理探测数据，清晰地揭示了钱德拉-巴加流域冰川在过去半个世纪持续并加速亏损的图景，并定量刻画了其对关键气候驱动因子（特别是夏季气温）的敏感性。研究证明，在缺乏长期实地观测的数据稀缺区，利用长时序地理探测物质平衡数据是理解冰川-气候相互作用的有效替代方案。未来的气候预估结果警示，除非采取强有力的减排措施（SSP126路径），否则该地区冰川将持续快速萎缩，对区域水文学、生态系统及依赖冰川融水的社会经济系统构成严重威胁。该研究为喜马拉雅地区冰川变化研究提供了宝贵的长时序数据集和方法学借鉴，其结论对于制定该地区与水资源管理和气候变化适应相关的政策具有重要的科学参考价值。
