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科考概況

三江源位于青藏高原腹地，為長江、黃河和瀾滄江的源頭匯水區，是世界上水資源最為豐富的地區之一，是名副其實的中華水塔。青海湖則是我國最大的湖泊，是維系青藏高原東北部生態安全的重要水體。近年來，三江源地區冰川消退、降雪量減少、湖泊水位上漲，河川徑流變化顯著，青海湖水位連年上漲，對青藏高原東北部水資源、植被、重要基礎設施安全等產生重大影響。為深入認識氣候變化下三江源冰川、湖泊變化規律及對徑流形成和植被演變產生的影響，并對相關遙感反演算法和結果進行驗證，在第二次青藏高原綜合科學考察任務一專題五“西風?季風協同作用對亞洲水塔變化的影響”的支持下(2019QZKK0105)，清華大學水利系遙感水文研究團隊于2022年7月25日? 8月6日在青海省的阿尼瑪卿山唯格勒當雄冰川(黃河源)、昆侖山玉珠峰冰川(長江源)、青海湖、冬格措納湖等地進行了為期13天的科考。期間還與青海省水文水資源測報中心、青海省水文水資源測報中心格爾木分中心的工作人員進行了廣泛交流。

本次科考為研究團隊首次在三江源地區和青海湖進行野外作業，也是首次在5100米海拔以上區域進行野外作業。科考隊員從西寧出發，途經海東、海北、海南、黃南、果洛、海西、玉樹等8個地州，一路穿越高山、冰川、草地、河流、湖泊、荒漠，最后返回西寧，行程將近3500公里，利用無人機進行攝影測量獲取高分辨率影像1700余張，沿途拍攝冰川湖泊植被實景照并利用GPS記錄坐標，積累了寶貴的觀測數據(圖1)。科考成果將為研究團隊近8年來持續開展的青藏高原水文過程觀測和模擬，尤其是對認識三江源冰川和青海湖水量變化等提供關鍵信息。

1 唯格勒當雄冰川考察

唯格勒當雄冰川位于阿尼瑪卿山北麓，冰舌長而寬，是一條典型的大陸型冰川，其面積在黃河源冰川中僅次于其南面的哈龍冰川和耶和龍冰川(圖4 a)，也是三條冰川中最容易到達的冰川，從遠處即可清晰地看到冰舌(圖2)。為探究黃河源大陸型冰川的消融情況和獨特性，7月31日，科考隊員從果洛出發，沿德馬高速和雪山鄉白下段土路到達唯格勒當雄冰川。

科考隊員先后到終磧壟和冰舌側面，并到了側磧壟上的小片平地(海拔約4600米)，近距離觀察了冰川。相比于藏東南地區的海洋型冰川，唯格勒當雄冰川冰舌的紋理更加清晰，且末端有更多的冰裂隙，冰舌旁還有被砂石覆蓋、與冰舌脫離的大塊冰體(圖3)。由于當日有雨，科考隊員抓準時機，在兩次降雨間隙利用無人機規劃航跡拍攝了冰舌部分區域，得到了清晰的冰川影像。

后期對無人機航拍影像進行重建，得到唯格勒當雄冰川冰舌及側磧部位的正射影像和高分辨率數字表面模型(圖4)。與RGI 6.0中的唯格勒當雄冰川邊界(獲取時間為2009年8月1日)相比，唯格勒當雄冰川后退了大約288米，13年間平均每年后退22米。在冰川厚度變化方面，對比2000年的NASADEM，唯格勒當雄冰川冰舌末端下降了大約40米，相當于冰舌在以將近1.8米/年的速度變薄。冰川快速消融產生的大量融水也會改變下游徑流的年際和年內分布特征，這與格爾木分中心唐主任介紹的情況一致。

2 玉珠峰冰川考察

玉珠峰是昆侖山東段最高峰，海拔6178米，南緩北陡，南坡冰川末端海拔約5100米；北坡冰川則延伸至4400米。科考隊員于2022年8月2日前往玉珠峰進行科考，先到達北坡遠距離觀看玉珠峰，之后穿過海拔4800米的昆侖山口，并順著小路到達南坡登山大本營，隨后繼續步行至冰舌前的山丘(海拔約5100米)，利用相機拍攝冰川遠景近景照片。由于海拔非常高，無人機動力飽和，科考隊員謹慎操作，最終獲取了冰舌末端的影像數據。

由于玉珠峰地區風沙較大，玉珠峰冰川冰舌部位表面污漬更多，呈現土灰色，與潔白的山頂形成鮮明對比(圖5)，也與其他冰川差別較大。此外，玉珠峰冰川與唯格勒當雄冰川類似，冰舌末端紋理清晰、裂隙發育。

下山后，管理員讓科考隊員幫忙用相機看山頂上突然出現的“黑點”(懷疑可能發生雪崩，圖6)，經過觀察，科考隊員發現“黑點”是積雪融化裸露出的巖石。管理員也解釋說這應該是前一段時間天氣晴朗導致積雪融化所致。曾經的玉珠峰地區山峰頂部常年被冰雪所覆蓋，無巖石表露，“黑點”的出現是該區域冰川退縮的重要證據，未來這樣的“黑點”可能會越來越多。

無人機影像后期建模結果顯示(圖7)，自2014年玉珠峰南坡冰川開始退縮以來，玉珠峰南坡冰川后退了大約100米，8年間平均每年后退12.5米，冰川消退速度小于藏東南地區的海洋型冰川(如米堆冰川等)，也小于唯格勒當雄冰川。冰川厚度變化方面，對比2000年的NASADEM，玉珠峰南坡冰川冰舌末端下降了大約15米，相當于以0.7米/年的速度變薄。玉珠峰南坡冰川消融較慢的主要原因是海拔高(冰舌海拔遠高于藏東南地區的冰川和唯格勒當雄冰川)，氣溫低，溫度升高對冰川消融的影響還較小。

3 青海湖考察

青海湖，藏語名為“措溫布”(意為“青色的海”)，位于青藏高原東北部，是我國最大的內陸湖、咸水湖，目前面積約為4600平方公里。青海湖由祁連山脈的大通山、日月山與青海南山之間的斷層陷落形成，是維系青藏高原東北部生態安全的重要水體。

為了解青海湖水位上漲情況，驗證衛星遙感解譯結果，科考隊員分別于7月27日、7月28日、8月4日、8月5日共計四天在青海湖沙島、南岸、西岸、北岸四個點進行作業，獲取了青海湖近岸區域的影像數據。

過去的17年，青海湖水位連年上漲，無人機影像建模結果顯示目前的水位已接近3198米，達到60多年來的最高水位。據青海水文測報中心王部長介紹，青海湖水位近5年以0.3?0.4米/年的速度上漲，在2035年時更是可能達到3207米。科考隊員在南岸、西岸、北岸也都觀察到剛被湖水淹沒的草場、灘涂和道路。

除獲取近岸地形外，無人機獲取的高清影像還可用于反演水下地形。從處理得到的正射影像來看(圖9)，本次采集的青海湖無人機影像可用于反演離岸200米，水下3米的水下地形。相關影像數據對于水下地形遙感反演算法開發和湖泊沿岸帶生態環境監測具有重要價值。

4 冬格措納湖考察

冬格措納湖，又名托索湖、黑海，地勢開闊，面積約232.2平方千米，是一個淡水湖。7月31日，科考隊員在結束唯格勒當雄冰川考察后，繼續驅車趕到了冬格措納湖東北角。冬格措納湖邊有大片茂盛的草地，且有很多水鳥棲息。近岸湖水比較渾濁，很難看清湖底。當時湖面風力較大，科考隊員操作無人機升空后沿湖岸拍攝了照片和視頻后繼續趕路。

5 與青海水文水資源測報中心交流

在考察期間，科考隊員于7月26日和8月1日分別與青海省水文水資源測報中心、青海省水文水資源測報中心格爾木分中心的工作人員進行了深入交流(圖11)，了解了近年來青海湖、三江源區、柴達木盆地等地區的水文監測現狀和水資源時空變化情況。

水文監測中心劉主任、王部長以及分中心唐主任等，向科考隊員們介紹了水文中心的工作、監測手段以及目前對于水文監測的遙感需求。高原地區水文監測與東部平原地區監測的目標與需求有顯著不同，這是研究者們需要考慮到的一個問題。同時，科考隊員也向中心介紹了研究團隊開展的徑流觀測和模擬、湖泊水位/水量監測、地下水儲量變化監測等遙感水文的最新進展，并為當前的水文監測提出相應建議。通過交流可知目前遙感在水文測報業務中已可得到一定程度的業務化應用，未來有較大潛力更好地服務行業和地方需求。

科考總結

“山窮水復疑無路，柳暗花明又一村”是對本次科考一個恰當的概括，既是峽谷穿行的真實場景，也是隊員們克服困難后的內心寫照。在本次青海科考過程中，科考隊員遭遇了實驗儀器損毀、青海湖環湖賽封路、高原反應等多種情況，克服了天氣突變、疫情干擾、道路艱險等多種不利因素，獲得了寶貴的野外觀測數據，也實地觀察了三江源地物地貌情況，取得預期實驗成果，圓滿完成了三江源、青海湖的科考任務。隊員們加深了對青藏高原東北部地區冰川、湖泊、河流、植被的認識，完成了相關研究的實地驗證，激發了隊員們對青藏高原水文和遙感研究的興趣。“讀萬卷書，行萬里路”。科考隊員將初心不改、矢志不移，為圓滿完成第二次青藏科考的相關任務繼續努力！

報告撰寫人：趙凡玉、李興東、王一鳴、張才金、李晨、龍笛