《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》：Glacier mass balance heterogeneity in high Mountain Asia analyzed from synthetic aperture radar
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本研究针对亚洲高山区(High Mountain Asia, HMA)冰川物质平衡空间异质性机制不清的难题，利用Sentinel-1合成孔径雷达(SAR)数据构建了冰川消融指数与夏季积累指数。研究发现HMA中部低消融-低夏季积累型冰川呈平衡状态(+0.05 m w.e. a-1)，而高消融-中夏季积累型冰川呈现强烈负平衡(?0.47 m w.e. a-1)。该研究为理解HMA冰川变化异质性提供了新的观测方法和理论支撑。
被誉为“亚洲水塔”的亚洲高山区(High Mountain Asia, HMA)孕育着全球极地以外最庞大的冰川群，这些冰川不仅是数亿干旱区民众的重要水源，更是区域生态系统的关键调节器。然而近年来，HMA冰川呈现出“西稳东衰”的奇异分化：喀喇昆仑-西昆仑地区冰川保持平衡甚至微弱增长，而横断山脉-喜马拉雅东段冰川却以每年?0.64米水当量的速度急剧消融。这种强烈的空间异质性背后的驱动机制始终成谜，其核心障碍在于高海拔地区气象观测数据稀缺，传统气候模型在陡峭地形中分辨率不足，难以准确捕捉冰川区降水相态（雪/雨比例）和温度梯度的真实情况。
为突破这一瓶颈，研究团队另辟蹊径地利用合成孔径雷达(SAR)对地表水分和粗糙度的高度敏感性，开创性地从太空视角解读冰川的“生命体征”。通过分析2016-2022年间3.5万景Sentinel-1 SAR影像，团队构建了两个创新性指标：一是通过早晚湿雪区比例差异推算的消融指数，类比累积正温概念；二是通过夏季湿雪区与冬季粒雪区面积差值确定的夏季积累指数。这些指标首次实现了直接基于遥感观测而非模型推演的冰川物质平衡过程量化。
研究方法上，团队采用多源遥感协同分析策略：首先利用Landsat-8光学影像通过归一化积雪指数(NDSI)识别表碛覆盖区排除干扰；继而基于C波段SAR后向散射特征，分别以?14 dB和?6 dB为阈值提取夏季湿雪区和冬季粒雪区；最后结合谷歌地球引擎(GEE)云计算平台，对HMA全区22个子区域的冰川开展系统分析。验证数据源自青藏高原数据中心的6个高海拔气象站观测记录、世界冰川监测服务(WGMS)的实地物质平衡数据以及乌鲁木齐河源1号冰川等典型冰川的降水相态观测。
4.1 消融格局
研究揭示HMA冰川消融存在显著空间分异（图6）。阿尔金山-藏东南部冰川早晚湿雪区比例差达40%-60%，表明其仅在白天发生消融；而横断山脉等区早晚差异不足2%，揭示全天候消融特征。消融持续时间从东帕米尔3个月至念青唐古拉7个月不等，消融指数呈现由外围向腹地递减的椭圆状分布，与冰川平均海拔呈负相关。
4.2 季节积累模式
夏季湿雪区比例年际波动剧烈而粒雪区稳定（图7）。冈底斯山脉积累指数最高(0.51)，东帕米尔最低(0.08)。积累指数分布与气候系统高度耦合：西风带主导区呈冬季积累特征，季风区表现为夏季积累，但喜马拉雅中东部等季风区因降水垂直递减效应，实际夏季固体降水贡献有限。
4.3 空间特征
消融指数呈现“南高北低、外围高腹地低”的椭圆状格局（图8a2）；积累指数则形成沿西天山-帕米尔-喀喇昆仑的L型低值带（图8b2），对应西风带水汽输送路径。这种空间配置反映出大尺度大气环流与局地地形的耦合作用。
4.4 物质平衡影响
相关性分析表明（图9），消融指数与物质平衡相关性(R=?0.72)显著高于积累指数(R=?0.35)。将22个子区按双指标划分为9组后（图10），发现高消融配高夏季积累的冰川物质亏损最严重(?0.47 m w.e. a-1)，而低消融-低夏季积累型最近稳定(+0.05 m w.e. a-1)。年际尺度上积累指数主导变化，长期趋势则受消融控制（图11）。
5.1 雪冰提取验证
与WGMS10条冰川实地数据对比显示（图12），夏末湿雪区比例与平衡线高度(ELA)显著负相关，其年际波动主要响应夏季物质平衡变化（图13），证实SAR提取方案的有效性。
5.2 消融指数验证
6个气象站数据验证表明（图14），基于湿雪区计算的消融时长和强度与实测温度数据高度吻合。异常案例如帕隆藏布冰川因白天降雨主导出现早晨湿雪区反超现象，恰好印证其强消融特征。
5.3 积累模式验证
乌鲁木齐河源1号冰川虽夏季降水占全年67%，但液态降水占比达57%，导致积累指数仅0.07（图15）；费德钦科冰川冬季降水主导，积累指数低至0.04，准确反映其冬季积累型本质。
本研究开创的SAR遥感诊断方法，突破了高山区“数据黑洞”困境，首次从过程机制层面揭示HMA冰川异质性成因。研究发现冰川物质平衡不仅受温度控制的消融过程主导，更与降水相态和季节分配密切关联。在气候变暖背景下，夏季固态降水比例下降与消融增强的双重压力，可能使季风区冰川失衡加速。该成果为改进冰川演化模型提供了关键参数，对预测“亚洲水塔”水资源未来具有重大战略意义。论文发表于《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》，为全球高山地区冰川研究树立了遥感直接观测的新范式。
