摘要
位于青藏高原西部的新藏公路（G219）是连接新疆和西藏的重要交通线，沿线途经喜马拉雅山、冈底斯山、喀喇昆仑山和西昆仑山等众多山脉，这些区域冰湖广泛发育，公路易受潜在冰湖溃决洪水（glacial lake outburst floods, GLOFs）威胁。本文基于Landsat ETM+和Sentinel-2 MSI遥感影像，采用归一化差异水体指数（normalized difference water index, NDWI）方法与人工目视解译法相结合的方式提取2000年和2022年新藏公路沿线流域冰湖边界数据，并对该区域冰湖时空演变特征、GLOF危险性及潜在受影响路段进行了分析和评估。结果表明：（1）2022年新藏公路沿线流域共有冰湖1412个，总面积达141.13 km2；2000—2022年期间，研究区内面积≥0.01 km2的冰湖数量和面积均呈增长趋势，分别增加了98个（7.46%）和2.16 km2（1.56%）；海拔4500 m以下的冰湖数量和面积相对稳定，而海拔5000 m以上地区的冰湖数量和面积增加相对迅速。（2）对研究区内面积＞0.1 km2的70个冰碛湖进行GLOF危险性评估发现，具有极高、高、中和低危险性的冰碛湖分别有13、24、13和20个；新藏公路共有10处路段易受冰湖溃决洪水威胁，特别是R1（K514+210~K514+770）、R2（K793+190~K802+250）、R4（K1286+690~K1287+880）、R8（K1684+900~K1685+380）和R9（K1786+110~K1801+700），这些路段应加强上游冰湖动态监测并采取相应的防治措施。
Abstract
The Xinjiang-Tibet Road (G219), located in the western part of the Tibetan Plateau, is an important transportation route connecting Xinjiang and Tibet. There are numerous mountains along the route, including the Himalayas, Gangdisê, Karakorum and Western Kunlun, where glacial lakes are widely developed and the road is susceptible to potential glacial lake outburst floods (GLOFs). Based on Landsat ETM+ and Sentinel-2 MSI images, a combination of the normalized difference water index method and manual visual revision was employed to extract boundaries of glacial lakes within the basins where the Xinjiang-Tibet Road passes in 2000 and 2022. Furthermore, we analyzed the spatial and temporal evolution characteristics of glacial lakes in this region and assessed their GLOF hazards as well as potential affected road sections. The results showed that: (1) In 2022, there were a total of 1412 glacial lakes covering an area 141.13 km2 within these basins. From 2000 to 2022, both the number and area of glacial lakes with an area of ≥0.01 km2 showed an increasing trend, with an increase of 98 (7.46%) and 2.16 km2 (1.56%), respectively. The number and area of glacial lakes below an altitude of 4500 m remained relatively stable, while those above an altitude of 5000 m experienced rapid growth. (2) The GLOF hazard assessment of 70 moraine-dammed glacial lakes with an area of ＞0.1 km2 identified 13 very high, 24 high, 13 medium and 20 low cases. Moreover, ten sections along the Xinjiang-Tibet Road that were found susceptible to hazardous GLOFs, especially R1 (K514+210-K514+770), R2 (K793+190-K802+250), R4 (K1286+690-K1287+880), R8 (K1684+900-K1685+380) and R9 (K1786+110-K1801+700). The strengthening of glacial lake dynamic monitoring in upstream of these sections and implementation of corresponding control measures are highly recommended.
冰湖是指以现代冰川融水为主要补给源或在冰碛垄洼地内积水形成的天然水体[1]，被视作气候变化的敏感指标之一[2-3]。在全球气候变暖背景下，随着冰川物质负平衡状态加剧，冰川融化退缩为冰湖发育提供了物质来源和地形条件[4-5]。自1990年以来，全球冰湖数量、面积分别增加了54%和11%，相应地体积增加了9%，冰湖库容加大增加了湖水对坝体的静水压力，冰湖溃决风险加剧[6]。冰湖突然溃决而引发的洪水被称为冰湖溃决洪水（glacial lake outburst floods，GLOFs），此类洪水具有很强的破坏性，会对下游居民点生命财产、基础设施和农业用地造成重大破坏，日益受到学术界和政府的广泛关注[7-8]。当前国内外冰湖溃决洪水研究主要关注区域包括喜马拉雅山、阿尔卑斯山、兴都库什—喀喇昆仑山、安第斯山、冰岛、科迪勒拉山和中亚等地区，其中在青藏高原地区记录的冰湖溃决洪水事件表明，已溃决冰湖的类型以冰碛湖和冰坝湖为主，且前者相对后者产生的洪水规模更大、影响范围更广[8-10]。引发冰湖溃决的因素非常复杂，如冰/岩崩、强降雨、地震和冰碛坝埋藏冰融化等[11]。鉴于冰湖溃决洪水巨大的破坏力，一些学者尝试利用定性或定量方法评估冰湖危险性[12-15]。例如，Zhang等[12]对57个潜在危险性评估因子进行优化组合，确定母冰川平均坡度、大规模冲击冰湖的可能性、冰碛坝的平均坡度、流域面积和湖泊周长5个评估因子为最佳组合，并基于模糊综合评价法识别了喜马拉雅地区的危险性冰湖，这为不同区域冰湖危险性评估因子选择和潜在危险冰湖识别提供了方法参考。
位于青藏高原西部的新藏公路（又名219国道或G219）既是连接新疆和西藏的重要交通线，又因邻近中巴、中印和中尼边境线而具有重要的战略意义。目前，在新藏公路基础上延伸建设的新219国道（喀纳斯-东兴公路）接近完工，全长约10065 km，是中国里程最长的国道，在中国西部资源开发、国防建设等方面将发挥重要作用。随着青藏高原气候暖湿化加剧，新藏公路沿线流域内的冰川普遍退缩，冰湖快速扩张引发的溃决风险凸显[16-18]。文献资料显示，自1994年以来新藏公路沿线流域有3个冰湖发生溃决事件，源头均为位于西藏阿里地区普兰县的冰碛湖[19-20]。然而，目前针对新藏公路沿线流域的冰湖时空变化特征、冰湖溃决风险性及潜在危害等仍缺乏系统性研究。故本文以新藏公路沿线流域为研究区，基于2000年Landsat ETM+遥感影像和2022年Sentinel-2 MSI遥感影像，综合应用遥感和地理信息技术构建该地区冰湖时空数据库，分析2000—2022年新藏公路沿线冰湖的时空演变特征，并利用模糊综合评价法对GLOF危险性进行评估，以期为认识该区域冰湖变化规律及新藏公路沿线水患防治提供科学依据。
1 研究区概况
新藏公路北起新疆维吾尔自治区的叶城县，与315国道相接，向南延伸至西藏自治区的拉孜县，并在此与318国道的中尼公路段相汇合，全长2143 km（图1），途径喀什地区、和田地区、阿里地区和日喀则市[21]。考虑到冰湖溃决洪水的传播特点，本文以新藏公路沿线流域为研究区。新藏公路沿线流域北部直通塔里木盆地腹地，向南依次经过西昆仑山、喀喇昆仑山、冈底斯山和喜马拉雅山等山脉，绝大部分地区属于高山山岭、宽阔山谷和山原盆地地貌，整体海拔介于1200~7200 m之间，总面积达14.54×104 km2。区域内气候差异显著，年平均降水量差异较大，叶城县约为50 mm，拉孜县约为340 mm，整体趋势从西北往东南递增；年平均气温也呈现出区域性变化特征，叶城县约为14℃，拉孜县约为7℃[21-22]。
研究区地处青藏高原西部，在全球气候变暖背景下，该区域冰川加速融化，冰湖广泛发育[10]。据中国第二次冰川编目[23]，西昆仑山、喀喇昆仑山、冈底斯山和喜马拉雅山分别发育5797、5316、3703和6072条冰川，面积合计为2.25×104 km2，占中国冰川总面积的43.51%。2018年高亚洲冰湖编目显示[18]，西昆仑山、喀喇昆仑山、冈底斯山和喜马拉雅山分别发育259、587、1828和7310个冰湖，面积合计为780.10 km2，占高亚洲冰湖总面积的37.50%。冰川和冰湖的变化及其稳定性与区域气候、环境变化息息相关，历史上该地区曾发生多起冰湖溃决洪水事件，包括Zangla Tsho（1994年9月9日）、Zanglaco West（1995年10月30日）和Zanglaco East（2016年5月16日）溃决事件，其中1995年的Zanglaco West冰湖溃决水量重建达2.67×106 m3，2016年的Zanglaco East冰湖溃决洪峰流量重建高达2882 m3/s[20]。这些冰湖溃决洪水对下游河谷造成了大量侵蚀，同时也对当地生态环境和下游基础设施造成破坏。
图1新藏公路沿线流域冰湖分布 （基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS（2019）1822号的标准地图制作，底图无修改）
Fig.1Distribution of glacial lakes within the basins where the Xinjiang-Tibet Road passes
2 数据与方法
2.1 数据
本研究使用的数据包括冰川编目数据、NASADEM高程数据、HydroBASINS流域数据、气象数据和卫星遥感影像数据。其中，冰川编目数据采用中国第二次冰川编目数据，用于冰川作用范围确定、冰湖类型识别与危险性冰湖母冰川提取，该数据从国家青藏高原科学数据中心（https://data.tpdc.ac.cn）下载获得；NASADEM高程数据用来提取冰湖高程与母冰川冰舌坡度等信息，空间分辨率为30 m，从NASA网站（https://search.earthdata.nasa.gov）下载获得；HydroBASINS流域数据来源于HydroSHEDS数据集网站（http://www.hydrosheds.org/products/hydrobasins），用于确定研究区的范围；气象数据选取新藏公路沿线的莎车、狮泉河、普兰、拉孜和定日5个气象站点的年平均气温和年降水量信息，从国家气象科学数据中心（https://data.cma.cn）获得。
卫星遥感影像数据包括2000年的Landsat ETM+和2022年的Sentinel-2 MSI遥感影像，前者从Earth Explorer网站（https://earthexplorer.usgs.gov）下载获得，并对影像的可见光波段、近红外波段与全色波段进行融合，处理后的影像空间分辨率为15 m；后者在GEE平台（https://code.earthengine.google.com）上进行下载，影像空间分辨率为10 m。选择的遥感影像获取月份集中在5—11月，且云量小于5%，以降低云覆盖和积雪等因素对冰湖边界识别的影响。经统计，共选用Landsat ETM+影像30景，其中10月影像11景，9月影像7景，6月、11月、8月和5月影像各5景、4景、2景和1景；Sentinel-2 MSI影像共16景，其中6月影像7景，7月、9月、10月影像各3景。
2.2 冰湖提取及误差分析
2.2.1 冰湖边界提取
基于卫星遥感影像的湖泊识别方法主要有水体指数法[24]、单波段阈值法[25]、归一化差异水体指数（normalized difference water index，NDWI）与归一化差异积雪指数（normalized difference snow index，NDSI）组合阈值法[26]、人工目视解译法[15]及基于SAR影像的监督分类与深度学习[27]等，这些方法在提取平原地区或均质单一水体时具有较好的效果。新藏公路沿线流域高差较大，故本文在采用NDWI自动提取湖泊的同时，结合人工目视解译法对冰湖边界进行修订以保证数据精度。参照已有研究[15]，识别冰湖的最小面积为0.01 km2，并且以冰川10 km缓冲区范围内的冰湖作为研究对象[28]。考虑到冰面湖显著的年内年际变化、频繁的出现与消失以及位置移动等情况[29-30]，本文冰湖数据不包含冰面湖，同时基于冰湖与冰川之间的关系[16]，将冰湖划分为冰川接触型和非冰川接触型两种类型。
2.2.2 冰湖面积误差评估
冰湖提取精度受到遥感影像质量、空间分辨率和几何配准等影响[31-32]。此外，人工解译也是导致误差的因素之一，在矢量化冰湖边界过程中，会包含或剔除50%的混合像元。因此，在本研究中，参考Wang等[33]提出的方法计算冰湖面积误差，公式如下：
(1)
式中，ua为冰湖的面积误差（m2），λ为卫星影像的空间分辨率（Landsat ETM+为15 m；Sentinel-2 MSI为10 m），p是冰湖的周长（m）。
结果表明，由Landsat ETM+、Sentinel-2 MSI影像造成的冰湖面积误差分别为7.68和5.57 km2，各占研究区冰湖总面积的5.53%和3.95%。
2.3 GLOF危险性评估
引发冰湖溃决的因素较多，如冰/岩崩、强降雨、地震和冰碛坝埋藏冰融化等[11]，同时考虑到各项指标获取的难易程度和评估的准确性，本研究采用模糊综合评价模型对研究区的冰湖进行GLOF危险性评估。该模型以模糊科学的隶属理论为基础，实现了从定性描述到定量评价的转化，即利用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象进行综合评价[34-35]。
2.3.1 评估指标选取
目前青藏高原中记录的冰湖溃决洪水事件中除克亚吉尔冰湖为冰坝湖外，大多数溃决冰湖均为冰碛湖[9，20]，且本研究区内已溃决的3个冰湖也都为冰碛湖，因此本文仅对冰碛湖进行冰湖溃决洪水危险性评估。参考Wang等的研究结果[36]，本文对研究区70个面积＞0.1 km2的冰碛湖进行冰湖溃决洪水危险性评估，并选择冰湖面积（F1）、冰碛坝宽度（F2）、冰碛坝背水坡坡度（F3）、母冰川面积（F4）、冰舌坡度（F5）和冰湖与母冰川之间的距离（F6）共6个指标构建新藏公路沿线冰湖的冰湖溃决洪水危险性评估指标体系。其中，冰湖面积常用来替代湖泊体积（或深度），反映了潜在的冰湖溃决洪水规模；冰碛坝宽度和冰碛坝背水坡坡度反映了坝体的稳定性；母冰川的面积，包含积累区和消融区的面积，与冰/雪崩塌的强度有关；冰舌坡度反映了冰舌破裂的可能性；冰湖与母冰川之间的距离有助于预测冰/雪崩对冰湖的影响程度[3]。
Tab.1 Fuzzy consistent matrix[3]
2.3.2 确定指标权重
根据本研究所选的6个指标构建模糊一致矩阵（fuzzy consistent matrix，FCM），表1列出了F1~F6指标的相对权重。每项指标对冰湖溃决洪水的影响各不相同，其中冰崩/雪崩是青藏高原地区50%以上冰湖溃决洪水的诱发因素[20]，故冰舌坡度和冰湖与母冰川之间的距离等指标被赋予了相对较高的权重。通过式（2）和式（3）[35]计算各项指标的权重值，分别为0.115、0.147、0.171、0.183、0.191和0.195。
(2)
(3)
式中，wi是第i个指标的权重，n是指标总数，Aik是表1中模糊一致矩阵的值。
2.3.3 GLOF危险性评估
本研究采用GLIMS编码方式对70个目标冰碛湖进行标记，并根据粗糙集理论[37]将每个冰湖的6项指标按升序排列，以25%的间隔平均分为4组，然后每组的危险值分别赋予0.25（Ⅰ）、0.5（Ⅱ）、0.75（Ⅲ）和1（Ⅳ）（表2），并根据式（4）计算每个冰碛湖的冰湖溃决洪水危险性（P），即冰湖潜在溃决的危险程度：
表2指标区间划分及各区间危险值
Tab.2 Interval classification of indicators and hazard values for each interval
(4)
式中，n是指标的数量，wi是第i个指标的权重值，vi是表2中的危险值。根据计算得出冰湖溃决洪水危险性数值，划分为低（P≤0.5）、中（0.5＜P≤0.6）、高（0.6＜P≤0.7）和极高（P＞0.7）4个类别，以表征冰碛湖的危险性。
3 结果
3.1 冰湖分布特征
2022年新藏公路沿线流域内面积≥0.01 km2的冰湖共有1412个，总面积141.13 km2，平均面积为0.1 km2。按照行政区划，研究区内冰湖绝大部分位于西藏自治区，共1393个（98.65%），面积为135.20 km2（95.80%）；位于新疆维吾尔自治区的冰湖仅有19个（1.35%），面积为5.93 km2（4.20%）。按照类型划分，研究区内非冰川接触型冰湖最多，数量和面积分别为1240个（87.82%）和117.96 km2（83.58%），冰川接触型冰湖则较少，数量和面积分别为172个（12.18%）和23.17 km2（16.42%）。按照面积等级（图2a），研究区内面积＜0.02 km2的冰湖数量最多，共511个，占冰湖总数的36.19%；而面积以≥0.1 km2的冰湖为主，达到103.79 km2，占冰湖总面积的73.54%。研究区内面积＞1 km2的冰湖共有25个，除1个冰湖（面积为3.30 km2）位于新疆维吾尔自治区外，其余24个冰湖均位于西藏自治区境内。
从海拔分布来看，2022年新藏公路沿线流域内冰湖位于海拔4000~6000 m之间，冰湖数量随海拔上升而增加，而面积则呈现先增加后减少的变化趋势（图2b）。其中，大部分冰湖位于海拔5000~6000 m之间，该海拔梯度内冰湖数量和面积分别为1326个和114.05 km2，占研究区冰湖相应总量的93.91%和80.81%。从山系来看，研究区冰湖集中分布在冈底斯山和喜马拉雅山中段地区（表3），其中冈底斯山有冰湖913个，面积为62.11 km2，分别占研究区冰湖相应总量的64.66%和44.01%；喜马拉雅山中段共有冰湖451个，面积为51.85 km2，分别占研究区冰湖相应总量的31.94%和36.74%；西昆仑山和喀喇昆仑山冰湖相对较少，数量分别为35和13个，面积分别为15.56和11.62 km2。
图22022年新藏公路沿线流域冰湖分布
Fig.2Distribution of glacial lakes within the basins where the Xinjiang-Tibet Road passes in 2022
表32022年研究区不同山系冰湖的数量和面积统计
Tab.3 The number and area of glacial lakes in different mountain systems in the study area in 2022
3.2 冰湖变化特征
2000—2022年新藏公路沿线流域内面积≥0.01 km2的冰湖数量和面积均呈增加趋势。近23年间该区域冰湖数量由1314个增加至1412个，其中新生冰湖187个（包括由原来面积增长至≥0.01 km2的冰湖和新出现的冰湖），消失冰湖96个（包括由原来面积减少至＜0.01 km2的冰湖和完全消失的冰湖），冰湖总面积从138.97 km2增加到141.13 km2，冰湖数量和面积变化率分别为7.46%和1.56%。分区域来看，西藏自治区境内的冰湖数量和总面积呈上升趋势，冰湖数量从1296个增加至1393个，冰湖总面积从132.37 km2增加到135.20 km2，相应的变化率分别为7.48%和2.14%；新疆维吾尔自治区境内的冰湖数量增加了1个，但总面积呈减少趋势，从6.60 km2减少至5.93 km2。从冰湖类型来看，冰川接触型和非冰川接触型冰湖的数量和面积均呈增加趋势（图3a），非冰川接触型冰湖的数量变化最为明显，冰湖数量从1148个增加至1240个，变化率为8.01%；冰川接触型冰湖的数量变化较小，数量仅增加6个，变化率为3.61%。但是，冰川接触型冰湖的面积变化较为明显，从21.99 km2增加到23.17 km2，变化率为5.36%，而非冰川接触型冰湖面积仅增加0.98 km2，变化率为0.84%。
图32000—2022年新藏公路沿线流域不同类型（a）和规模（b）冰湖数量与面积变化
Fig.3Changes in the number and area of glacial lakes of different types (a) and sizes (b) within the basins where the Xinjiang-Tibet Road passes from 2000 to 2022
3.2.1 不同规模冰湖变化
过去23年来，研究区内面积介于＜0.02 km2的冰湖数量和面积变化最为明显（图3b），分别增加了97个和1.30 km2，相应的变化率为23.43%和21.67%。面积介于0.02~0.05 km2的冰湖数量和面积亦呈增加趋势，而面积介于0.05~0.10和0.10~1.0 km2的冰湖数量和面积均呈减少趋势，但3种不同规模冰湖变化率相对较小，均在5%以内。面积＞1 km2的冰湖数量增加了1个（冰川末端退缩使该冰湖面积由0.93 km2增加至1.40 km2），面积也从58.74 km2增加至59.99 km2，变化率为2.12%。总体而言，近23年间新藏公路沿线流域内规模较大的冰湖整体较为稳定，而小型冰湖的数量和面积经历了较大波动。
3.2.2 冰湖空间变化
新藏公路沿线流域内面积≥0.01 km2的冰湖整体分布在海拔4000 m以上，冰湖数量和面积变化存在着较明显的海拔差异（图4a）。2000—2022年期间研究区不同海拔的冰湖数量均呈增加趋势，海拔5500 m以下的冰湖数量共增加了20个，增幅较小，而海拔5500 m以上的冰湖数量变化剧烈，共增加了78个，变化率为12.24%。海拔5000 m以下的冰湖面积呈减少趋势，其中海拔4500~5000 m的冰湖面积损失最大，23年共减少了2.64 km2，变化率为-9.12%；海拔5000 m以上的冰湖面积呈增加趋势，共增加了4.85 km2，变化率为10.71%。总体上新藏公路沿线流域海拔较高的冰湖数量和面积变化最为剧烈，这与过去一定时期内该区域冰川末端呈退缩状态一致[16-18]。
2000—2022年研究区不同山系的冰湖数量和面积变化存在着较为明显的差异。从冰湖数量来看，除西昆仑山冰湖数量减少4个外，其他山系的冰湖数量均呈增加趋势（图4b），其中冈底斯山的冰湖数量增加最多（69个），变化率为8.18%；其次是喜马拉雅山中段，冰湖数量增加了31个。从冰湖面积来看，喜马拉雅山中段和西昆仑山冰湖面积呈增加趋势，冈底斯山和喀喇昆仑山冰湖面积均呈减少趋势，其中喜马拉雅山中段冰湖面积变化最大，从48.29 km2增加至51.85 km2，变化率为7.36%，其他山系冰湖面积变化率则相对较小，均在5%以内。
图42000—2022年新藏公路沿线流域冰湖空间变化
Fig.4Spatial changes of glacial lakes within the basins where the Xinjiang-Tibet Road passes from 2000 to 2022
3.3 GLOF危险性评估
2022年新藏公路沿线流域共有70个面积＞0.1 km2的冰碛湖，对这些冰碛湖进行GLOF危险性评估，结果表明，研究区内共有极高危险性冰湖13个，高危险性冰湖24个，中危险性冰湖13个，低危险性冰湖20个，其中具有高危险性的冰湖平均面积最大，为0.71 km2；其次是具有极高危险性的冰湖，平均面积为0.31 km2（图5a）。70个危险冰湖分布在海拔4849~5730 m之间，不同危险等级冰湖分布的平均海拔并不随着等级的提高而上升（图5b），其中极高危险性冰湖分布的平均海拔最高（5541 m），高危险性冰湖分布的平均海拔最低（5334 m）。
危险冰湖在研究区内分布并不均匀，具有明显的空间差异性（图6a）。按照行政区划分，危险冰湖集中分布在西藏自治区，仲巴县和普兰县危险冰湖数量最多，分别为25个（35%）和16个（23%）；其次是噶尔县和萨嘎县，分别为11个（15%）和9个（13%），而革吉县、日土县和措勤县危险冰湖数量较少，分别为4个、2个和1个；新疆维吾尔自治区仅有2个危险冰湖，均位于和田县，其中极高危险性冰湖和高危险性冰湖各1个。按照山系划分，危险冰湖主要分布在喜马拉雅山中段和冈底斯山，分别有39个（56%）和27个（39%）；其次是西昆仑山和喀喇昆仑山，西昆仑山有1个极高危险性冰湖和2个高危险性冰湖，而喀喇昆仑山仅有1个极高危险性冰湖。
图5不同危险性等级冰湖的面积（a）和海拔（b）
Fig.5Area (a) and elevation (b) of glacial lakes with different hazard classes
图6新藏公路沿线流域危险冰湖（a）及易受影响路段位置（b1~b5） （基于自然资源部标准地图服务网站下载的审图号为GS（2019）1822号的标准地图制作，底图无修改）
Fig.6Dangerous glacial lakes (a) and locations of susceptible road sections (b1-b5) within the basins where the Xinjiang-Tibet Road passes
4 讨论
4.1 冰湖变化差异的成因
冰湖物质补给主要来自大气降水和冰川融水，二者均与气候变化密切相关[6]。近几十年来中国冰川作用区气温总体呈持续上升趋势[28]，加速了冰川消融[38-39]，为冰湖发育提供了水源条件。根据新藏公路沿线5个气象站（莎车、狮泉河、普兰、拉孜和定日）近30年的气温和降水数据，发现各个站点的年平均气温均呈增加趋势，而不同站点的年降水量变化差异明显（图7）。研究区西北部和东南部的气象站点（莎车、拉孜和定日）年降水量变化较小，中部站点（狮泉河和普兰）年降水量呈增加趋势。总体上新藏公路沿线气候逐渐变暖，中部暖湿化较为明显，这促进了冰川末端的退缩和冰湖的形成与扩张，与本研究中冰湖数量和面积的变化趋势相对应。
图7新藏公路沿线5个气象站点1990—2019年的年均气温和年降水量变化（气象站位置如图1所示）
Fig.7Changes in annual mean air temperature and annual precipitation from 1990 to 2019 at five meteorological stations along the Xinjiang-Tibet Road (Location of meteorological stations is shown in Figure 1)
不同山系冰湖变化的原因也不尽相同。有研究表明，喜马拉雅地区冰川退缩明显，冰川末端向高海拔退缩，且冰湖分布的平均海拔呈上升趋势[28，40]，冈底斯山近年来冰川退缩也呈加快趋势[41]。与之相对应，本研究中冈底斯山冰湖数量的增加速率为8.18%，喜马拉雅山中段冰湖面积的扩张速率为7.36%，且冰湖分布的平均海拔由2000年的5320 m上升到2022年的5323 m。西昆仑山和喀喇昆仑山地区的冰湖变化相对较小，整体趋于稳定，这是由于喀喇昆仑山冰川活动异常，部分延伸到附近的西昆仑和帕米尔，冰川总体呈现稳定的状态，即喀喇昆仑异常现象[42]，同时，该地区的冰湖面积变化也整体趋于稳定，与相对稳定的冰川物质平衡相吻合[18]。
4.2 危险冰湖对新藏公路的影响
新藏公路沿线流域海拔较高，地质条件复杂，多年冻土广泛发育，自通车以来，滑坡、泥石流、水毁等地质灾害频发，加之强烈的冻融作用，使得道路产生了裂缝、冻胀、融沉等一系列路基路面灾害[21，43]。公路沿线湖泊和河流较多，路基过水现象频繁，极端降水事件、冰湖溃决洪水等自然灾害都可能加剧对道路的损害，严重情况下甚至会导致路基坍塌、道路完全中断，造成严重破坏。
考虑到新藏公路新疆叶城零公里处至西藏拉孜G219与G318中尼路段汇合处共2143 km，沿线冰湖数量众多且分布广泛，实地调查较为困难，且70个危险冰碛湖空间分布差异较大，故本文分路段研究危险冰湖对新藏公路的潜在影响。根据危险冰湖与公路之间的空间关系以及可能的GLOF路径，本研究检测到R1~R10共10处容易受到危险冰湖影响的路段（图6 b1~b5）），各个路段的具体信息如表4所示，其中R3和R5两处为冰湖溃决洪水通过下游河道传播可能直接造成破坏的路段，其余8处为洪水通过汇入河流间接造成破坏的路段。
表4新藏公路易受危险冰湖影响的路段（路段位置如图6b1~b5所示）
Tab.4 Sections of the Xinjiang-Tibet Road susceptible to dangerous glacial lakes (Locations of road sections are shown in Figure 6b1-b5)
新藏公路10处容易受到危险冰湖影响的路段高清影像如图8所示，路段R1位于新疆和田地区的和田县，滚石河从路段下方穿流而过，两侧建有堤坝（图8R1）。路段R1位于极高危险性冰湖GL079579E35768N的下游地区，GLOF路径为23.12 km，高差约为970 m，若冰湖发生溃决，洪水汇入滚石河，有可能冲垮堤坝、淹没公路。路段R2位于西藏阿里地区的日土县，地形较为平坦，受影响路段长约为9.06 km。R2路段位于极高危险性冰湖GL080089E34281N下游，GLOF路径为51.95 km，高差约为960 m，公路转弯处有河流从下方穿过（图8R2a），直行处右方有流水逼近（图8R2b），河流冲蚀路基的可能性较大。路段R3位于西藏阿里地区的噶尔县，上游冰湖为低危险性，且路段笔直（图8R3），受到的威胁相对较小。
路段R4位于西藏阿里地区的噶尔县，错普夏曲从路段下方穿流而过（图8R4），路段上游有极高和低危险性冰湖各1个，GLOF最短路径为26.66 km，高差约为924 m，河谷两侧较陡，水流侵蚀作用明显，若冰湖发生溃决，冲毁路基、淹没公路的可能性较大。路段R5位于西藏阿里地区噶尔县和普兰县的交界，郎钦藏布从下方穿流而过（图8R5），上游冰湖为低危险性，且明显经过改道处理，目前危险性较小。路段R6位于西藏阿里地区普兰县和日喀则市仲巴县交界，玛攸藏布从路段下方穿流而过（图8R6）。该路段位于低危险性冰湖GL082920E30562N下游地区，河流侵蚀作用明显。路段R7位于西藏日喀则市仲巴县，归桑河从路段下方穿流而过（图8R7）。R7路段位于中危险性冰湖GL083842E30492N的下游地区，高差约为1041 m，若发生溃决，洪水汇入上游弄拉曲，一直到下游归桑河，冲毁路基的可能性较大。
图8新藏公路易受危险冰湖影响路段的卫星影像
Fig.8Satellite images of sections of Xinjiang-Tibet Road susceptible to dangerous glacial lakes
路段R8位于西藏日喀则市仲巴县，柴曲从路段下方穿流而过，路段河谷两侧建有堤坝（图8R8）。该路段上游有极高和高危险性冰湖各1个，高差约为1019 m，该路段疑似经过改道处理，若冰湖发生溃决，洪水汇入柴曲，则可能再次冲垮堤坝、淹没公路。路段R9位于西藏日喀则市萨嘎县，公路在加大藏布河旁蜿蜒盘旋（图8R9a和R9b），受影响路段长约为15.59 km，河流侵蚀作用明显。R9路段上游危险冰湖众多，GLOF最短路径为40 km，高差约为876 m，若冰湖发生溃决，洪水汇入加大藏布河，由于加大藏布河接近公路，很有可能冲毁路基、淹没公路。路段R10位于西藏日喀则市萨嘎县，公路蜿蜒在河谷之间（图8R10），该路段上游虽冰湖众多，但GLOF最短路径长达140 km，且公路距离雅鲁藏布江最短约为8 m，目前危险性较小。
尽管本研究确定了现在和未来有可能受到冰湖溃决洪水影响的新藏公路路段，但由于冰湖溃决情况复杂，且发生具有随机性，因此很难预测何时发生。在这些容易受到影响的路段中，为了减轻洪水、泥石流造成的危害，应重点关注路段R1、R2、R4、R8和R9，并采取相应的防治措施，如加高堤坝、石砌护坡、抬高路基等，也可在地形有利的地方设置桥涵工程或改道处理。同时，对于上游危险冰湖，应进一步利用水文模型模拟并结合实地调查、高分辨率影像监测等手段来进一步量化冰湖的危险性，建立完整的洪水预警体系，从而降低风险和减少损失。
5 结论
1）2022年新藏公路沿线流域内面积≥0.01 km2的冰湖共有1412个，总面积为141.13 km2，平均面积为0.1 km2。冰湖主要分布在西藏自治区，且广泛发育于海拔5000~6000 m之间。冈底斯山和喜马拉雅山中段地区集中分布了96.6%的冰湖，总面积达到了80.75%，是新藏公路沿线流域冰湖的核心分布区。
2）2000—2022年期间，新藏公路沿线流域内面积≥0.01 km2的冰湖数量和面积均呈增加趋势，其中海拔5000 m以上地区的冰湖数量和面积增加相对迅速。气候变暖是导致冰川退缩的主要原因，而冰川退缩进一步为冰湖的形成和扩张提供了空间。
3）西藏仲巴县和普兰县的危险冰湖数量最多，新藏公路的R1、R2、R4、R8和R9路段易受危险冰湖的影响。应加强这些地区冰湖的动态监测，并对重点冰湖开展洪水演进路径模拟以降低可能造成的损害。
