自2000年以来，高山区亚洲地区的冰川质量损失显著加速

《Global Medical Genetics》：Marked acceleration in glacier mass loss across High Mountain Asia since 2000

高海拔亚洲（HMA）冰川在1980-2019年间呈现加速质量损失，空间异质性显著，西部体积增益，中部先增后减，东部持续减少。OGGM模型结合扰动实验表明，东南部温度敏感性最强，南部降水敏感性最高，升温与降水变化的区域差异共同驱动冰川消融时空异质性。

　　

王云飞|叶爱忠|邓肯·J·昆西|威廉·詹姆斯|徐万晨

中国北京师范大学地理科学学院，地球表面过程与灾害风险减少国家重点实验室，北京100875

摘要

高山亚洲（HMA）拥有极地地区以外最大的冰川集中区，对维持下游水资源至关重要。然而，HMA地区的冰川对气候变化的响应表现出明显的空间和时间异质性，其驱动因素尚未得到充分理解。利用开放全球冰川模型（OGGM），我们重建了1980年至2019年的冰川质量平衡、体积变化和径流变化，并通过扰动实验进一步评估了冰川对温度和降水的区域敏感性。结果表明，2000年后冰川质量损失显著加速，表明了一个明显的阶段转变。冰川体积变化呈现出从西向东的明显分区特征：西部地区体积增加，中部地区先增加后减少，东部地区持续减少。大多数流域的年冰川径流量增加，7月和8月的贡献下降，而6月和9月则相应增加，反映了融水产生的时间变化。敏感性分析显示，东南部HMA地区的温度敏感性最强，而南部地区的降水敏感性最高。2000年后变暖加剧以及区域间气候敏感性的差异共同解释了冰川损失的加速和异质性。这些发现为理解HMA地区冰川-气候相互作用的时间阶段性及空间异质性提供了见解，对未来区域气候适应具有重要意义。

引言

高山亚洲（HMA）拥有极地地区以外最大的冰川集中区，有超过95,000条冰川，覆盖面积约为97,000平方公里（RGI Consortium, 2017），主要分布在帕米尔山脉、喀喇昆仑山脉和喜马拉雅山脉（Nie et al., 2021）。这些冰川作为重要的淡水储备库，调节径流并维持亚洲主要河流的流量，如印度河、恒河、布拉马普特拉河、黄河和长江（Farinotti et al., 2019a, Farinotti et al., 2019b; Immerzeel et al., 2020; Pritchard, 2019）。然而，在全球变暖加剧的背景下，HMA地区的冰川正在经历广泛而快速的变化，通过改变季节性水资源供应影响山区生态系统和下游社会经济系统（Miles et al., 2021; Pritchard, 2019）。

自21世纪初以来，全球冰川质量损失加速，主要受气候变暖驱动（Hugonnet et al., 2021）。这种全球性加速也体现在世界各地的许多山区。例如，欧洲阿尔卑斯山和阿拉斯加的冰川在最近几十年经历了显著的质量损失和体积减少（Wouters et al., 2019; Zemp et al., 2019）。在安第斯山脉南部，过去二十年间冰川质量损失严重，近年来随着长期干旱条件的出现，冰川平衡转为负值（Dussaillant et al., 2019）。新西兰是一个显著的例外，那里的几条冰川在最近几十年因短期降温事件而非降水量增加而前进（Mackintosh et al., 2017）。这些研究突显了冰川系统对气候强迫的强烈敏感性，强调了评估冰川-气候相互作用区域差异的重要性（Nie et al., 2021）。在这种全球背景下，HMA成为冰川变化最快的地区之一，因此了解其冰川如何应对当前的气候变化至关重要。

在HMA地区，近几十年的年升温率显著超过全球平均水平，同时降水模式也发生了显著变化（Yang et al., 2014; Yao et al., 2022; You et al., 2020）。这些气候系统的快速调整直接影响了该地区的冰川质量平衡，导致冰川普遍退缩和质量损失（Hugonnet et al., 2021; Shean et al., 2020）。遥感和实地观测表明，HMA地区的大多数冰川都呈现负质量平衡（Brun et al., 2017; Hugonnet et al., 2021）。HMA地区的冰川对温度变化特别敏感，夏季温度升高显著增强了融化过程（Bhattacharya et al., 2021）。尽管在某些温度条件下降水增加可以部分抵消冰川质量损失，但这种补偿效应在空间上仍然存在差异（Marzeion et al., 2014; Sakai and Fujita, 2017）。

尽管总体上冰川在退缩，但HMA地区冰川对气候变化的响应表现出明显的区域差异。在西部地区，如喀喇昆仑山脉，冰川在过去几十年中表现出稳定甚至略微正向的质量平衡，这种现象被称为“喀喇昆仑异常”（Arndt and Schneider, 2023; Farinotti et al., 2020; Lhakpa et al., 2022）。相比之下，HMA东部和南部的冰川，如横断山脉和东喜马拉雅山脉，经历了快速的质量损失和体积减少，成为受影响最严重的地区之一（Bolch et al., 2019; Shean et al., 2020）。这些空间差异主要归因于区域气候系统（西风、印度季风和东亚季风）和冰川特性的相互作用（Bolch et al., 2012; Sakai and Fujita, 2017），但系统地量化这些不同制度下冰川对气候驱动因素的不同响应仍缺乏。具体来说，尚不清楚观察到的异质性在多大程度上是由HMA地区对温度和降水异常的不同敏感性驱动的。通过系统地识别和量化时空变异性，明确这些竞争性驱动因素的相对作用对于提高我们对冰川对未来气候变化响应的理解至关重要。

研究冰川变化的传统方法包括实地冰川测量、使用多时相DEM的地形评估和数值模型模拟。虽然冰川记录具有高精度，但其在HMA地区的空间覆盖范围有限，限制了其代表性（Zemp et al., 2015）。地形方法能够进行大规模评估，但受到分辨率和时间间隔的限制（Paul et al., 2013）。数值模型，如全球冰川演化模型（GloGEM）（Huss and Hock, 2015）、开放全球冰川模型（OGGM）（Maussion et al., 2019）和开源Python冰川演化模型（PyGEM）（Rounce et al., 2020），提供了跨空间和时间尺度的动态重建，已成为研究冰川-气候相互作用的重要工具。然而，尽管这些模型越来越多地用于质量平衡重建和预测，但很少有研究利用它们进行系统扰动实验来分离HMA地区冰川对温度和降水异常的特定敏感性。

基于最近的建模进展并满足这种对机制理解的需求，本研究应用OGGM重建了1980年至2019年HMA地区的冰川质量平衡、体积变化和径流动态。关键的是，我们进行了温度和降水扰动实验，以评估气候敏感性的区域差异。通过这种方法，本研究旨在：（1）提供HMA地区冰川质量平衡和体积变化的长期评估；（2）量化冰川径流的时空演变；（3）阐明冰川对温度和降水敏感性的区域差异。

研究区域

本研究聚焦于HMA地区，包括三个区域：中亚、南亚西部和南亚东部。地理上，研究范围从东经65°到105°，北纬26°到46°（图1），涵盖帕米尔山脉、天山山脉、昆仑山脉、喀喇昆仑山脉和横断山脉等关键山脉。该地区地形复杂，海拔梯度大，气候系统高度多样化。HMA地区的冰川对

模型验证和性能评估

为了评估OGGM模型在HMA地区的性能，本研究使用世界冰川监测服务（WGMS, 2018）提供的冰川质量平衡观测数据作为参考，这些数据代表了单个冰川的直接测量结果。HMA地区共有68条冰川的观测记录，主要涵盖1980年至2019年的时期。考虑到一些冰川可能由于数据缺失、观测误差或模型误差而出现异常偏差

高山亚洲地区的气候敏感性差异

冰川质量平衡受消融和积累过程的共同影响，主要由温度和降水的变化驱动。此外，地形因素和冰川特性（包括面积、坡度和海拔）进一步调节冰川对气候强迫的响应（Brun et al., 2019; Shutkin et al., 2025）。最近的研究表明，温度和降水对冰川变化的影响具有高度交互性和区域差异性，这使得

结论

本研究基于OGGM模拟，全面评估了1980年至2019年HMA地区的冰川质量平衡、体积变化、径流变化和冰川对气候强迫的敏感性。主要结论如下：

（1）2000年后HMA地区的冰川质量损失显著加速，标志着区域冰川-气候响应的一个显著阶段转变。这种加速伴随着明显的空间异质性，从西向东损失加剧。

作者贡献声明

王云飞：写作——审稿与编辑，撰写初稿，验证，软件开发，调查，数据分析，概念化。叶爱忠：写作——审稿与编辑，验证，监督，项目管理，资金获取，概念化。邓肯·J·昆西：写作——审稿与编辑，验证，监督。威廉·詹姆斯：写作——审稿与编辑，验证，监督。徐万晨：写作——审稿与编辑，验证。

未引用的参考文献

Huss and M., 2016

Mannan Afzal et al., 2023

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了中国自然科学基金（编号：U25A20750, 42171022）和精进冀区域综合环境改善-国家重点科技专项（编号：2025ZD1205001）的支持。