郭萬欽，張震，吳坤鵬，劉時銀，，上官冬輝，許君利，蔣宗立，王欣6，

（1.中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室，甘肅 蘭州 730000；2.安徽理工大學(xué)空間信息與測繪工程學(xué)院，安徽 淮南 232001；3.云南大學(xué)國際河流和生態(tài)安全研究院，云南 昆明 650500；4.鹽城師范學(xué)院蘇北農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化研究院，江蘇 鹽城 224002；5.湖南科技大學(xué)地球科學(xué)與空間信息工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201；6.湖南科技大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201）

0 引言

冰川躍動是指冰川周期性地在較短時間內(nèi)發(fā)生快速運(yùn)動的現(xiàn)象［1-2］，具有這一運(yùn)動特征的冰川被稱為“躍動型冰川（surge-type glacier）”［3］或“躍動冰川（surging glacier）”［4］。冰川躍動因其強(qiáng)烈的致災(zāi)性和快速運(yùn)動特性，早期被學(xué)者們稱為“災(zāi)難性的前進(jìn)（catastrophic advance）”或“飛奔的冰川（galloping glacier）”［5-6］。但由于所有冰川均非以恒定速度運(yùn)動，而是具有小時到年代甚至百年尺度的變化，因此對躍動冰川的嚴(yán)格定義目前還很難做到［7-9］。

冰川躍動是冰川動力過程復(fù)雜性的集中體現(xiàn)［10-11］，其研究與物質(zhì)能量平衡、動力學(xué)過程、冰內(nèi)/冰下熱力性質(zhì)和水文過程、冰川底部結(jié)構(gòu)與形變特征等眾多冰川學(xué)核心研究課題密切相關(guān)，向來受到冰川學(xué)者的重視。早在1907年，Tarr就報道了北美阿拉斯加地區(qū)數(shù)條冰川不尋常的前進(jìn)現(xiàn)象［12］。隨后的時期對阿拉斯加和育空地區(qū)的冰川躍動也有零星報道［13-15］。20世紀(jì)后半葉特別是1960—1990年期間，國際冰川學(xué)研究者開始對躍動冰川進(jìn)行密集且深入的研究工作，先后開展了全球躍動冰川分布的調(diào)查和代表性冰川躍動機(jī)理的研究，以1968年加拿大魁北克省St.Hilaire召開的躍動冰川研討會的眾多成果［9］和1980年代的數(shù)篇典型文獻(xiàn)為代表［16-17］，部分研究還發(fā)現(xiàn)東南極冰蓋在地質(zhì)歷史時期的躍動可能是引發(fā)第四紀(jì)冰期的主要原因［18-19］。目前對于躍動冰川分布和冰川躍動機(jī)理的大部分認(rèn)識均形成于這一時期。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著遙感數(shù)據(jù)的不斷豐富，以遙感技術(shù)為主要研究方法的躍動冰川研究獲得飛速發(fā)展，大量研究成果不斷涌現(xiàn)。

我國西部喀喇昆侖山、帕米爾高原、昆侖山、天山以及青藏高原其他地區(qū)也分布有大量躍動冰川，但我國冰川學(xué)研究者早期對躍動冰川關(guān)注較少，2015年之前僅對少數(shù)幾條冰川的躍動進(jìn)行了研究［20-24］。2015年以來，新疆、西藏等地區(qū)多條冰川的躍動引發(fā)了嚴(yán)重的災(zāi)害事件［25-26］，使冰川躍動這一特殊冰川變化現(xiàn)象引起社會各界的普遍關(guān)注，越來越多的中國冰川研究者開始將目光投入到躍動冰川研究中，眾多研究成果不斷發(fā)表［27-44］。

本文通過整理躍動冰川研究的發(fā)展脈絡(luò)，從其分布和災(zāi)害效應(yīng)、鑒別特征與研究方法，以及冰川躍動機(jī)理的認(rèn)識等方面，系統(tǒng)梳理了當(dāng)前躍動冰川研究的成果，并展望了其未來發(fā)展趨勢。

1 躍動冰川的分布及其災(zāi)害效應(yīng)

1.1 全球躍動冰川的分布

根據(jù)前人的研究成果，全球冰川中約1%為躍動型冰川，并有明顯的集群分布特征［45-47］。2015年Sevestre等［47］根據(jù)1969—2014年期間發(fā)表的文獻(xiàn)對全球躍動冰川的分布做了調(diào)查，統(tǒng)計出2 317條躍動冰川（包括分支）。相關(guān)數(shù)據(jù)集被RGI全球冰川編目（Randolph Glacier Inventory，RGI）6.0版本收錄（分支合并更新后，共計1 343條躍動冰川）［48］。2015年以來部分學(xué)者又開展了一些地區(qū)躍動冰川的分布調(diào)查，并發(fā)現(xiàn)了507條未在RGI 6.0中包括的躍動冰川?？傮w來看，隨著遙感技術(shù)的發(fā)展和躍動冰川研究熱度的增加，研究者探測到的世界范圍內(nèi)躍動冰川條數(shù)呈現(xiàn)逐年增加的趨勢，并可能在未來進(jìn)一步增加。

圖1為世界各地躍動冰川的分布特征。環(huán)北極地區(qū)（約等同于RGI分區(qū)1～10）和亞洲高山區(qū)（RGI分區(qū)13～15）兩個區(qū)域為全球最主要的躍動冰川分布區(qū)。環(huán)北極地區(qū)躍動冰川離散分布于阿拉斯加-育空地區(qū)、加拿大北極、格陵蘭島、冰島、斯瓦爾巴群島和俄羅斯北極等地區(qū)。亞洲高山區(qū)躍動冰川（圖2和表2）集中分布于帕米爾和喀喇昆侖兩個區(qū)域，青藏高原主體地區(qū)和天山山脈也有較多躍動冰川分布。整合最新的調(diào)查結(jié)果顯示，帕米爾地區(qū)分布有躍動冰川614條，總面積4 581.4 km2［48］，占區(qū)域冰川總面積的44.8%；喀喇昆侖地區(qū)有躍動冰川181條，總面積9 853.3 km2［48-49］，占區(qū)域冰川總面積的42.8%。

表2 亞洲高山區(qū)躍動冰川條數(shù)和面積統(tǒng)計Table 2 Number and area of surge-type glaciers in different regions over high mountain Asia

圖1 全球躍動冰川分布（編號代表區(qū)域見表1）Fig.1 The distribution of world’s surge-type glaciers（region codes see Table 1）

圖2 亞洲高山區(qū)躍動冰川分布（冰川數(shù)據(jù)來源于RGI 6.0；編號代表區(qū)域見表2）Fig.2 The distribution of surge-type glaciers over high mountain Asia（glacier data from RGI 6.0；region codes see Table 2）

現(xiàn)有研究顯示我國境內(nèi)躍動冰川共146條，總面積6 164.7 km2，占我國冰川總面積的11.9%。其中，我國境內(nèi)東帕米爾高原有躍動冰川35條［48］，喀喇昆侖山有躍動冰川31條［48-49］，西昆侖山有躍動冰川30條［32，48-49］。

表1 全球躍動冰川條數(shù)和面積統(tǒng)計Table 1 Number and area of world’s surge-type glaciers in different regions

1.2 躍動冰川分布的控制因素

20世紀(jì)初的研究者認(rèn)為冰川躍動由臨近時期地震導(dǎo)致［12］。但后期研究者經(jīng)過詳細(xì)對比，認(rèn)為冰川躍動與地震等構(gòu)造活動并無直接關(guān)聯(lián)，與氣候變化等外界條件也不直接相關(guān)［1，47，55］，各種地質(zhì)和氣候背景下各類冰川都可能成為躍動冰川［4，56］。冰島的躍動冰川研究進(jìn)一步證明冰川躍動與火山活動及地震活動無關(guān)［57］，并且下伏基巖和沉積物的特性（滲水性、硬度、地?zé)嵬康龋┡c躍動冰川的分布也沒有顯著關(guān)聯(lián)［58］。

但后期的一些研究發(fā)現(xiàn)，某些特定環(huán)境中的冰川更傾向于成為躍動冰川。首先，從地質(zhì)條件來看，在全球尺度上Paterson［6］認(rèn)為躍動冰川主要分布于一些形成年代較新且侵蝕強(qiáng)烈的山脈。Post在北美地區(qū)的調(diào)查認(rèn)為部分躍動冰川的分布與構(gòu)造斷裂有一定的聯(lián)系，同時可能與下伏巖層特殊的粗糙度或滲水特性有關(guān)［4］。Jiskoot等［46，59］對斯瓦爾巴群島躍動冰川的分析顯示，坐落于滲透性較強(qiáng)的頁巖、泥巖等細(xì)粒軟弱沉積巖層上的冰川更易成為躍動冰川，同時也發(fā)現(xiàn)躍動冰川傾向于分布在泥盆紀(jì)以后較年輕的巖層上。此外，Crompton等［11］認(rèn)為加拿大育空地區(qū)冰川基底巖石中等強(qiáng)度的斷裂和破碎化也有可能是躍動冰川分布的一個控制因素。其次，從冰川自身特征來看，無論是溫冰川（temperate glacier）還是多溫冰川（poly-thermal glacier），較長的冰川和面積較大的冰川成為躍動冰川的可能性明顯高于長度較短和面積較小的冰川［46-47，58，60-61］，同時形態(tài)復(fù)雜的冰川［46，61-62］、崩解冰川（calving glacier）［46］及厚層表磧覆蓋的冰川［61］更易于成為躍動冰川。對于亞極地冰川來說，斯瓦爾巴地區(qū)位于沉積巖層之上的多溫型冰川更傾向于是躍動冰川［59］。

躍動冰川與地形要素間沒有比較統(tǒng)一的聯(lián)系。Jiskoot等［46，59］的分析結(jié)果顯示斯瓦爾巴地區(qū)具有較陡坡度的冰川更可能成為躍動冰川。但其他多數(shù)評估結(jié)果顯示，較平緩的冰川更易成為躍動冰川［58，60，62］。冰島地區(qū)僅有少數(shù)位于堅硬基巖上的躍動冰川具有較大的坡度［58］。冰川朝向方面，斯瓦爾巴地區(qū)朝東（包括東北和東南）的冰川成為躍動冰川的概率更高［46，59］，但喀喇昆侖地區(qū)的躍動冰川一般朝向北、西北和朝南［61］。此外，海拔區(qū)間跨度較大的冰川成為躍動冰川的潛力也更高［59］，但也具有較大的地區(qū)差異［47］。

躍動冰川分布與氣候條件間的關(guān)系也呈現(xiàn)出非常復(fù)雜的特點。降水充沛、冰川積累率高的地區(qū)可發(fā)育躍動冰川，如冰島東南部海岸［58］，同時降水稀少地區(qū)也有躍動冰川分布，如加拿大北極Ellesmere島［63］、格陵蘭島北部［64］、冰島西北部半島［58］、青藏高原內(nèi)部［24］等地區(qū)。2015年Sevestre和Benn根據(jù)當(dāng)時對全球躍動分布的認(rèn)識，利用Maxent生態(tài)學(xué)分析模型結(jié)合焓循環(huán)理論（Enthalpy Cycle Model）對躍動冰川分布與氣候條件和冰川形態(tài)特征間的關(guān)系進(jìn)行了分析［47］，較合理地揭示了躍動冰川分布與氣候條件間的復(fù)雜關(guān)系。其研究結(jié)果認(rèn)為，穩(wěn)定冰川中焓的收支處于平衡，并傾向于發(fā)育在冷干和濕熱的環(huán)境，其中冷干地區(qū)的穩(wěn)定冰川因較薄且流動緩慢因而熱傳導(dǎo)更為有效，濕熱環(huán)境中冰川的熱量可通過大量的融水散放，而位于兩者之間的冰川因熱量和融水排泄不暢，易于形成躍動冰川。

總體而言，目前躍動冰川分布比較確定的控制因素有冰川基底巖性、長度和面積及形態(tài)復(fù)雜度等冰川自身特性，以及冰川的溫度性質(zhì)等。然而，已有多數(shù)研究是從統(tǒng)計角度探尋躍動冰川分布與環(huán)境控制因素間的聯(lián)系，但此類聯(lián)系多存在較大區(qū)域差異，還較難圓滿解釋世界不同躍動冰川分布區(qū)環(huán)境條件的巨大差異。

1.3 冰川躍動與冰川災(zāi)害

冰川躍動與多種冰川災(zāi)害事件緊密關(guān)聯(lián)，從成災(zāi)原因上可分為躍動冰體直接引起的災(zāi)害以及與其關(guān)聯(lián)的其他次生災(zāi)害類型。較完整的已知冰川躍動災(zāi)害事件列表參見文獻(xiàn)［8］。

躍動冰體直接造成的災(zāi)害包括冰川突然前進(jìn)及由其引發(fā)的冰崩對下游地區(qū)生態(tài)、牧場、牲畜和道路橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施的破壞，甚至造成人員生命的損失。藏東南地區(qū)南伽巴瓦峰西坡的則隆弄冰川1950年以來多次躍動引發(fā)冰崩，其中1950年的冰崩體翻越側(cè)磧壟掩埋了下游直白村，導(dǎo)致97人死亡［21］；2015年新疆公格爾九別峰北坡的克拉牙依拉克冰川發(fā)生躍動，躍動冰體翻越西北側(cè)的側(cè)磧壟，毀壞數(shù)間牧民房屋［25］；2016年西藏阿里地區(qū)阿汝錯流域兩條冰川因躍動導(dǎo)致冰崩，致使大量牲畜被埋，9名牧民死亡［26］；同年阿尼瑪卿山西坡的一條冰川也因躍動引發(fā)冰崩災(zāi)害，并且是其2000年以來第三次因躍動導(dǎo)致的冰崩［65］。

冰川躍動引起的次生災(zāi)害包括由冰川躍動引發(fā)的冰川堰塞湖和末端冰磧湖的潰決洪水及冰川泥石流災(zāi)害等。此類災(zāi)害中危害嚴(yán)重的典型案例有藏東南崗日嘎布地區(qū)的米堆冰川1988年躍動導(dǎo)致下游光謝錯潰決形成的災(zāi)害，造成5人死亡，下游川藏公路24 km路段被沖毀［21］。2002年高加索地區(qū)Kolka冰川的躍動也引發(fā)了嚴(yán)重的冰川泥石流災(zāi)害，下游Nizhnii Karmadon鎮(zhèn)完全被沖毀，100余位居民死亡［66］。冰川躍動形成堰塞湖引發(fā)潰決洪水災(zāi)害的典型案例有帕米爾Medvezhiy冰川躍動導(dǎo)致的下游河谷阻塞湖潰決災(zāi)害［67］和葉爾羌河上游克亞吉爾冰川躍動阻塞克勒青河谷形成的堰塞湖逐年潰決洪水災(zāi)害［23］等，雖然發(fā)生頻率較高，但較易預(yù)測且危害相對較小。

2 冰川躍動的鑒別特征

躍動冰川表面可被分為積蓄區(qū)（reservoir area）和接收區(qū)（receiving area）兩個部分，其發(fā)展過程也可被分為躍動階（surge/active phase）和恢復(fù)階（quiescent phase）兩個階段［1，68］。躍動冰川與普通冰川的外在區(qū)分標(biāo)志就在于其在恢復(fù)階和躍動階兩個階段冰川積蓄區(qū)和接收區(qū)表面形態(tài)特征、運(yùn)動速度和表面高程的變化，以及在地貌學(xué)、沉積學(xué)等其他特征上的差異。

2.1 躍動冰川的形態(tài)變化

躍動冰川表面特征是指可從單期次的優(yōu)質(zhì)遙感影像中判識的靜態(tài)特征，也是最早被用于躍動冰川調(diào)查和編目的標(biāo)準(zhǔn)［4］。這些特征包括冰川中磧壟和表面條帶的褶皺彎曲、冰川表面裂隙的強(qiáng)烈發(fā)育、冰舌末端的鼓脹膨起和冰川邊緣的剪切線等。冰川表面褶皺彎曲由復(fù)式山谷冰川分支的周期性差異躍動造成，如喀喇昆侖的Khurdopin冰川［69］［圖3（a）］。冰川躍動過程中的快速運(yùn)動和強(qiáng)烈變形會使冰舌平整區(qū)域出現(xiàn)密集裂隙，如西昆侖山北側(cè)5Y641F73冰川［圖3（b）］［70］。冰川末端鼓脹膨起由冰川物質(zhì)從積蓄區(qū)到接收區(qū)的快速轉(zhuǎn)移和堆積引起，如吉爾吉斯斯坦Lysii冰斗冰川［圖3（c）］［71］。冰川邊緣剪切線出現(xiàn)于躍動后期，因積蓄區(qū)冰面高程下降、殘留冰體懸掛于冰川兩側(cè)山坡形成，以阿汝錯流域冰川2018年躍動在積累區(qū)形成的剪切線為極端案例［26，72］［圖3（d）］。

圖3 遙感可鑒別的躍動冰川典型靜態(tài)表面特征［（a）～（d）］和動態(tài)形態(tài)變化特征［（e）～（h）］Fig.3 Typical static surface［（a）～（d）］and dynamic morphological［（e）～（h）］characteristics of surge-type glaciers identifiable through remote sensing

冰川的快速前進(jìn)使冰川分布范圍發(fā)生巨大改變，是躍動冰川引起早期研究者關(guān)注的最主要原因。如1936—1937年間阿拉斯加Black Rapid冰川短時間內(nèi)前進(jìn)了約4.8 km［14］，1927—1950年期間南美洲多條冰川躍動時產(chǎn)生的最大前進(jìn)距離5 km［73］，喀喇昆侖Kutiàh冰川1953年躍動時末端前進(jìn)12 km［55］。有記錄的最大末端前進(jìn)距離出現(xiàn)于斯瓦爾巴群島Br?svellbreen冰川1936—1938年間的躍動，末端前進(jìn)達(dá)到約20 km［74］。1970s以來研究者基于遙感發(fā)現(xiàn)了更多冰川末端快速前進(jìn)現(xiàn)象。如古里雅冰帽北側(cè)冰川2005—2015年期間躍動造成末端前進(jìn)650 m［75］［圖3（e），3（f）］，莫諾瑪哈冰川2009—2016年間躍動末端前進(jìn)1.45 km，同時冰川面積擴(kuò)大6.27 km2［36］［圖3（g）］。部分冰川躍動期間末端位置無明顯變化，但躍動前端也會出現(xiàn)大幅度前進(jìn)，如喀喇昆侖Hispar冰川2015—2016年躍動時表面躍動前端總計前進(jìn)約6 km［76］［圖3（h）］。由于躍動冰川末端/表面的快速前進(jìn)是普遍現(xiàn)象，其前進(jìn)距離一般也在100 m以上，因此利用現(xiàn)有中等以上分辨率（≤30 m）的衛(wèi)星影像均可基于這些特征判別躍動冰川。

2.2 躍動冰川的運(yùn)動速度和表面高程變化

躍動冰川還可依據(jù)冰川運(yùn)動速度和表面高程等指標(biāo)的變化進(jìn)行判別。其中，冰川躍動前后運(yùn)動速度的巨大差異在早期是判別躍動冰川的另一個重要依據(jù)。普通冰川運(yùn)動一般表現(xiàn)為冬季慢、夏季快的特征，但差異較小，如冷冰川（cold glacier）和多溫型冰川的季節(jié)差異一般小于300%［77-78］，溫冰川運(yùn)動速度的年內(nèi)差異也在90%［79］～150%［80］之間。在年際變化方面，由于氣候變暖導(dǎo)致的快速消融厚度減薄，目前普通冰川的運(yùn)動速度普遍有減緩特征［81-82］。

躍動冰川的運(yùn)動速度在不同階段具有101～102量級的差異［1，83-84］?；謴?fù)階初期躍動冰川平均運(yùn)動速度較低，其冰舌區(qū)處于近乎停滯的狀態(tài)［16］。但躍動階冰川運(yùn)動速度大幅提升，如喀喇昆侖Kutiàh冰川1953年躍動時冰川末端的前進(jìn)速度達(dá)到113 m·d-1［13］，冰島Brúarj?kull冰川1963年躍動的末端前進(jìn)速度＞5 m·h-1［57］。此外，躍動冰川的運(yùn)動速度一般處于持續(xù)演進(jìn)狀態(tài)，積蓄區(qū)冰川物質(zhì)積累達(dá)到一定閾值后出現(xiàn)相對快速運(yùn)動的區(qū)域，并向下游逐漸推進(jìn)，直至到達(dá)接收區(qū)引發(fā)大規(guī)模躍動［16，24］。

躍動冰川表面高程的變化與普通冰川也有很大差異。全球變暖導(dǎo)致普通冰川普遍減?。?5］，并且減薄幅度一般具有從冰川末端往上逐漸減小的特征［86-87］。恢復(fù)階躍動冰川下部接收區(qū)的高程變化與普通冰川類似，但由于躍動時大量裂隙的形成，導(dǎo)致冰舌區(qū)強(qiáng)烈消融［如阿尼瑪卿山耶合龍冰川，圖4（a）和4（c）］。而在冰川上部積蓄區(qū)，由于冰川積累區(qū)降雪和冰/雪崩的快速補(bǔ)給，冰川物質(zhì)無法有效排泄，冰面高程大幅抬升、鼓起并以波狀向下游遷移［15-16］，冰川不同部位在不同階段發(fā)生先升后降的變化［圖4（a）和4（b）］。因此，冰川表面高程的這種變化特征可用于鑒別躍動冰川［88］，同時還可將其作為區(qū)分冰川躍動和較長時期正物質(zhì)平衡引發(fā)的冰川前進(jìn)現(xiàn)象的主要依據(jù)［28］。

圖4 阿尼瑪卿山耶合龍冰川2001年躍動前后冰川表面高程的變化［89］Fig.4 Surface elevation changes of Yehelong Glacier on Anyemaqen Mountain after its recent surge in 2001［89］

2.3 躍動冰川的地貌學(xué)和沉積學(xué)特征

躍動冰川新近時期的躍動還會形成與普通冰川活動遺跡不同的地貌特征，冰川沉積也與普通冰川有顯著區(qū)別。國外學(xué)者在這一領(lǐng)域開展了大量調(diào)查（見文獻(xiàn)［90］綜述）。按照地貌所在區(qū)域，可將躍動冰川地貌分為躍動區(qū)外圍地貌和躍動冰川底床地貌。其中，躍動冰川外圍地貌包括由冰川推擠作用形成的外圍凍土或冰磧的錯斷、褶皺、超覆和弓形條帶等地貌［圖5（a）］。冰川底床地貌包括底部含冰的蛇形丘、冰川逆沖擠壓裂隙造成的脊?fàn)畋兾锍练e條帶［圖5（b）］、躍動冰體或底磧快速刨蝕形成的槽型地貌、冰川底磧的擠推超覆，以及由躍動冰體攜帶的大量冰磧物堆積形成的丘狀沉積地貌。冰川的快速躍動還會造成冰川底部沉積物內(nèi)部出現(xiàn)復(fù)雜層理特征［圖5（c）］。值得注意的是，第四紀(jì)各個冰期的冰進(jìn)也會形成類似的地貌和沉積物特征，基于地貌和沉積學(xué)的躍動冰川鑒別還需綜合各種地貌類型進(jìn)行。

圖5 部分由冰川躍動造成的典型地貌形態(tài)和沉積物結(jié)構(gòu)［90］Fig.5 Some of the typical geomorphology and sediment structure formed by glacier surge［90］：thrust-block moraine（a）；crevasse-squeeze ridges（b）；complex till stratigraphy（c）

2.4 冰川躍動的其他特征

冰川躍動除了會出現(xiàn)上述具有代表性的現(xiàn)象外，還有其他一些特征可用于判斷冰川是否發(fā)生躍動。如基底沉積物豐富的冰川躍動期間其末端一般會排出渾濁的冰內(nèi)釋水，同時大多數(shù)冰川躍動時因冰下排水系統(tǒng)的變化會導(dǎo)致末端河流流量發(fā)生較大變化，甚至引發(fā)下游河流的洪水［17，91］。此外，由于躍動后冰舌區(qū)強(qiáng)烈破碎導(dǎo)致的冰川加速消融，冰川末端河流的流量會在躍動后幾年內(nèi)有較大幅度的增加，如冰島Tungnaárj?kull和Dyngjuj?kull兩條冰川下游河流的流量在躍動后增加了30%［58］。

3 躍動冰川的研究方法

3.1 遙感冰川躍動表面過程研究

相對于其他類型冰川的表面變化，躍動冰川在發(fā)展過程中表面特征變化非常劇烈，更易于用遙感方法探測。因此近年來對于躍動冰川的大部分研究均以基于遙感冰川表面運(yùn)動速度、高程和裂隙等的演化過程為主要研究內(nèi)容［92-94］。遙感技術(shù)曾經(jīng)且目前仍然是應(yīng)用最為廣泛的躍動冰川研究方法。

對冰川躍動過程中表面運(yùn)動速度的遙感研究目前有影像相關(guān)特征追蹤（Cross-Corelation Feature Tracking）和合成孔徑雷達(dá)（Synthetic Aperture Radar，即SAR）影像干涉測量（SAR Interferometry，即InSAR）兩種方法。其中，遙感影像相關(guān)特征追蹤法是目前應(yīng)用最為普遍的冰川運(yùn)動速度監(jiān)測方法，被廣泛用于山地冰川和極地冰蓋運(yùn)動速度的研究中［95-97］?；贗nSAR的冰川運(yùn)動速度提取雖然因其能夠達(dá)到厘米級精度［98］而同樣得到廣泛應(yīng)用［99-101］，但冰川躍動期間冰川表面的快速變化經(jīng)常導(dǎo)致SAR影像間失相干而無法有效提取運(yùn)動速度［102］，因此很多基于SAR影像的運(yùn)動速度提取也是采用影像特征追蹤方法進(jìn)行［103-104］。

躍動冰川表面高程變化研究主要是利用冰川區(qū)數(shù)字高程模型（Digital Elevation Model，即DEM）進(jìn)行?；谶b感的DEM提取目前主要有兩種方法，即立體遙感攝影測量和SAR影像干涉測量，其中遙感立體攝影測量是冰川表面高程及其變化研究領(lǐng)域應(yīng)用最早也是最為成熟的研究方法［105-107］。其他冰面高程測量方法有星載和機(jī)載激光測量方法等［108-109］，但因空間覆蓋范圍有限或成本較高而相對應(yīng)用較少。光學(xué)遙感影像冰川表面高程提取方法的主要局限是積雪覆蓋區(qū)特別是冰川積累區(qū)影像的過飽和會導(dǎo)致表面高程無法提?。?07，110］，但類似

ASTER（Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer）等具備低冰雪反射率的近紅外多角度波段或光譜增益可調(diào)的衛(wèi)星傳感器可部分避免這一問題，因此被較多地應(yīng)用于冰川躍動過程中表面高程的變化研究中［37-38，75，111］。

基于InSAR的DEM提取也是目前應(yīng)用非常廣泛的一種冰面高程及其變化研究方法［99，112］，以2000年美國SRTM（Shuttle Radar Topography Mission）數(shù)據(jù)［113］的廣泛應(yīng)用為典型代表。但由于微波對冰雪具有較難測算的穿透性［114］，并且因用于微波干涉的SAR像對間通常有一定時間間隔，而由冰川躍動期間冰面快速變化引起的失相干也會導(dǎo)致DEM無法正常提取，對InSAR DEM提取在躍動冰川研究中的應(yīng)用帶來較大限制，僅有類似TanDEM-X/TerraSAR-X的成對衛(wèi)星獲取的同時相SAR影像可用于提取冰川躍動期間不同階段的冰面高程［36-37，111，115-117］。

3.2 躍動冰川的野外觀測

冰川躍動的形成和演化特征主要取決于冰川內(nèi)部和底床特性，并且冰川躍動過程具有極為顯著的時空差異。而對躍動冰川冰下和冰內(nèi)結(jié)構(gòu)與詳細(xì)變化過程等方面認(rèn)識的不足是導(dǎo)致冰川學(xué)界目前仍然對冰川躍動機(jī)理認(rèn)識不足的主要原因［118］。遙感冰川躍動監(jiān)測方法的最大不足就是僅能探測到冰川表面的變化，同時其揭示的冰川躍動過程受時空分辨率及幾何精度的限制，時空細(xì)節(jié)極為缺乏。與之相比，野外觀測可以記錄冰川躍動逐日乃至小時尺度上的精確變化過程，同時還可通過鉆孔和其他探地學(xué)方法對冰川的內(nèi)部特性進(jìn)行測量，是冰川躍動機(jī)理研究必不可少的數(shù)據(jù)獲取方法。

現(xiàn)有野外觀測已獲取的冰川躍動過程數(shù)據(jù)包括末端位置和水文變化、冰川表面消融、冰面高程和運(yùn)動速度、冰川內(nèi)部溫度和變形特征，以及冰川底磧特性、分布和變形特征等。冰島地區(qū)從1950s末期就開始對躍動冰川末端變化進(jìn)行野外觀測［58］。1970s以來，部分研究者在少數(shù)冰川上開展了鉆探工作，揭示了躍動冰川底磧的特性［83，118］、溫度變化［119］和躍動前后冰下水力系統(tǒng)發(fā)生的快速轉(zhuǎn)換［17，120-121］等，為冰川躍動機(jī)理的研究提供了重要的冰川內(nèi)部過程數(shù)據(jù)。

但與普通冰川類似，躍動冰川的野外觀測仍然面臨較多困難。一方面冰川通常處于交通不便、人跡罕至的地區(qū)，普通的冰川躍動事件很難被及時發(fā)現(xiàn)，同時躍動階冰川表面因強(qiáng)烈破碎而很難進(jìn)入，冰川躍動過程的野外現(xiàn)場監(jiān)測困難。另一方面，躍動冰川冰內(nèi)和冰下的結(jié)構(gòu)與變化過程的復(fù)雜度高于普通冰川，少數(shù)鉆孔、冰洞等方式所揭示少數(shù)點位上冰川特性的代表性受到懷疑［83］。野外冰川觀測向來成本高昂，而躍動冰川本身的復(fù)雜性使其對冰川冰內(nèi)和冰下特征探測強(qiáng)度的要求高于普通冰川，需要更多人力、儀器設(shè)備和科研經(jīng)費(fèi)的投入。

3.3 冰川躍動的模擬

近年來部分研究者基于有限的觀測資料和假設(shè)提出了一些冰川躍動模型，如基于冰川在硬基底滑動假設(shè)的模型［122］和基于區(qū)塊斷裂滑移假設(shè)的模型［123-124］，但特定的假設(shè)條件使這些模型的應(yīng)用受到限制。Clarke和Hambrey提出了一種基于結(jié)構(gòu)冰川學(xué)的躍動冰川演化模型［125］，僅以冰川內(nèi)外結(jié)構(gòu)的演化為模擬目標(biāo)而不參考任何已知冰川躍動機(jī)理，因此有望成為能夠模擬不同躍動冰川完整演化過程的基本模型。但近30個模型參數(shù)使該模型復(fù)雜程度過高，且部分重要參數(shù)取值的不確定性也使其在現(xiàn)階段的應(yīng)用受到限制。此外，Benn等［126］從躍動冰川不同發(fā)展階段熱量收支角度出發(fā)，提出了一種基于焓（enthalpy）理論的概念模型，有望從能量收支角度解釋冰川躍動的發(fā)展過程，但目前還基本處于理論階段，其實際應(yīng)用還有待進(jìn)一步發(fā)展。

4 對冰川躍動機(jī)理和周期性的現(xiàn)有認(rèn)識

4.1 已知冰川躍動物理機(jī)制及其不足

冰川躍動期間的快速運(yùn)動無法用冰川冰的蠕變來解釋，而必然包括冰川底部的滑動［83］。研究者在20世紀(jì)后期的研究中，逐漸總結(jié)出冰川躍動的兩種不同引發(fā)機(jī)制，即水力學(xué)機(jī)制和熱力學(xué)機(jī)制。Kamb等［17］在1982—1983年阿拉斯加Variegated冰川躍動期間，通過鉆孔傾斜測量獲知，底床滑動在該冰川躍動期間占總體運(yùn)動速度的95%；同時對鉆孔中水位的測量顯示鉆孔水位的高低與躍動速度密切關(guān)聯(lián)，即高水位對應(yīng)高躍動速率，而低水位則相反，并且末端河流流量的大幅升高伴隨著躍動的終止。Kamb等［17］據(jù)此提出了冰川躍動的水力學(xué)機(jī)制，即類似Variegated的溫冰川躍動是由冰內(nèi)/冰下排水系統(tǒng)不暢導(dǎo)致的冰下承壓水不斷蓄積、對冰川底部產(chǎn)生浮托和潤滑作用并產(chǎn)生滑動引發(fā)，且隨后期高效冰下排水系統(tǒng)的形成和水的排出而停止。這一現(xiàn)象主要在阿拉斯加地區(qū)的溫冰川中發(fā)現(xiàn)，因而具備這一躍動機(jī)制的冰川也被稱為“阿拉斯加型（Alaska-Type）”躍動冰川［102］。

Clarke等［16］在加拿大育空地區(qū)Trapridge冰川1980s躍動期間，通過對14個透底冰孔的溫度、水位以及底床巖性的觀察發(fā)現(xiàn)，冰川底部的壓融是導(dǎo)致Trapridge冰川發(fā)生躍動的主要控制因子，同時水在冰川基底沉積層的滲透及其對底床溫度的影響在躍動的發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。Clarke等［16］據(jù)此提出了關(guān)于躍動冰川的熱力學(xué)機(jī)制，即極地冰川（polar glacier）和亞極地冰川（subpolar glacier）躍動的發(fā)生是因冰川上部積蓄區(qū)物質(zhì)的不斷積累使冰川底部達(dá)到壓融點而發(fā)生消融，冰川底部出現(xiàn)滑動，使冰川出現(xiàn)從上往下傳遞的躍動。具備熱力學(xué)機(jī)制的躍動冰川以北歐斯瓦爾巴群島的冰川為代表，也被稱為“斯瓦爾巴型（Svalbard-Type）”躍動冰川［102］。

然而，較新的一些研究發(fā)現(xiàn)，具備上述兩種不同躍動機(jī)制的冰川在同一地區(qū)（如格陵蘭島［127］、喀喇昆侖地區(qū)［39］和格拉丹東地區(qū)［30］）有同時存在的現(xiàn)象，使這兩種基于冰川溫度區(qū)分的躍動機(jī)制面臨挑戰(zhàn)。此外，部分冰川的躍動是從冰川末端發(fā)起［47，128-129］，而非總是在冰川上部。由此可見，冰川躍動可能具有比已有認(rèn)識更為復(fù)雜的物理機(jī)制，僅用水力學(xué)或熱力學(xué)機(jī)制很難合理解釋所有的冰川躍動現(xiàn)象，在具體研究中會面臨諸多問題。

4.2 水和底磧對冰川躍動過程的控制作用

水在溫冰川或類溫性冰川（nearly temperate glacier）的運(yùn)動中均扮演著重要角色［7-8］。但從外在表現(xiàn)上看，冰內(nèi)/冰下水的作用主要表現(xiàn)為對冰川躍動的抑制。大多數(shù)冰川躍動發(fā)生于融水稀少的冬季，而終止于融水充沛的消融季［83，130］，躍動期間推遲的春季甚至可能導(dǎo)致異常強(qiáng)烈的躍動行為，而極熱的天氣可能導(dǎo)致躍動提前停止［130-131］。另一方面，冰內(nèi)水的儲存是溫性冰川躍動發(fā)起的一個原因［132］，同時其釋放會引起躍動的減速甚至是停止［17，133］。

底磧在冰川躍動中的作用方面，Harrison等［7，118］認(rèn)為其存在是冰川躍動的必要但不充分條件，即躍動冰川的底部必然存在底磧，反之未必。在早期認(rèn)知的具備熱力學(xué)機(jī)制的冷冰川的躍動中，壓融水在冰川底磧中的滲流和匯聚是躍動發(fā)起的主要原因［16］。對于溫性冰川，Truffer等［134］通過對Black Rapid冰川透底鉆孔的傾斜測量發(fā)現(xiàn)，冰川底床處厚約2 m底磧的變形對冰川表面運(yùn)動速度的貢獻(xiàn)達(dá)到50%～75%，并可能是引發(fā)溫性冰川躍動的一個關(guān)鍵因素。

然而，現(xiàn)有對水和底磧在冰川躍動中作用的認(rèn)識僅是基于極少數(shù)冰川的野外觀測獲知，更詳細(xì)的作用過程和變化機(jī)理還需要更多的野外測量和具備嚴(yán)格物理機(jī)制的模型模擬來進(jìn)一步揭示。

4.3 躍動冰川的周期性

冰川躍動的一個顯著特征是其周期性。冰川躍動周期長度差異巨大，如帕米爾Medvezhiy冰川具有10～15年的短周期［135-136］，北極Ellesmere島Otto Fiord冰川的周期約為50年［63］。冰島地區(qū)躍動冰川的周期從數(shù)年到數(shù)百年不等，并且一些冰川的躍動周期具有顯著的變化，如Breieamerkurj?kull冰川1794—1969年間11次躍動的周期從6～38年不等，Skeiearárj?kull西支冰川1787—1991年4次躍動的周期為25～118年［58］。

躍動冰川躍動階的長度也差異巨大。青藏高原木孜塔格峰魚鱗川冰川的躍動階時長約為1年［24］。冰島冰川躍動階一般為2～3年，其中冰川末端發(fā)生前進(jìn)一般是在2～3個月內(nèi)完成，但硬基底躍動冰川末端的前進(jìn)會持續(xù)5～6年時間［58］。而格陵蘭島Storstr?mmen冰川的躍動階長度則達(dá)到了10年［137］。躍動造成的冰川表面變化在末端停止前進(jìn)后數(shù)年內(nèi)還會發(fā)生，如積累區(qū)高程的降低和裂隙的形成等［58］。此外，同一區(qū)域的躍動冰川其躍動的發(fā)生也并不同步，如阿拉斯加Black Rapid冰川于1936—1937年發(fā)生躍動，而與其相鄰的Susitna冰川的躍動則發(fā)生于1953年［138］。

5 我國學(xué)者的躍動冰川研究

我國對冰川躍動的研究有約50年的歷史，可分為2000年之前、2000—2011年和2012年以后三個階段。2012年之前我國冰川學(xué)者對躍動冰川的關(guān)注較少。2000年之前的研究以野外調(diào)查為主，如1974—1975年為解決巴基斯坦境內(nèi)巴托拉冰川前進(jìn)對中巴公路建設(shè)的威脅，中國冰川學(xué)家通過地貌調(diào)查、文獻(xiàn)記述和當(dāng)?shù)鼐用褡咴L，開展了巴托拉冰川和帕爾提巴爾冰川的進(jìn)退歷史的研究［20］，并成功預(yù)測了兩條冰川可能的前進(jìn)幅度和致災(zāi)性［139-140］。1982年張文敬對藏東南南迦巴瓦峰和米堆冰川的躍動與災(zāi)害開展了實地調(diào)查和致災(zāi)過程研究［21，141］。2000—2011年期間，中國冰川學(xué)研究者開始以遙感為主要研究方法，但對躍動冰川的研究以現(xiàn)象報道為主，如對長江源和黃河源地區(qū)數(shù)條冰川［142］、喀喇昆侖山音蘇蓋提冰川［143］與克勒青河谷多條冰川［22-23，144］的前進(jìn)和躍動現(xiàn)象的報道。

2012年以后我國躍動冰川研究進(jìn)入快速發(fā)展階段，研究者開始關(guān)注冰川躍動過程，開展了更大范圍的躍動冰川調(diào)查，并逐步開始基于遙感分析結(jié)果對冰川躍動的可能機(jī)制進(jìn)行分析。如郭萬欽等［24，97］通過利用遙感方法，獲取了木孜塔格北坡魚鱗川冰川2008—2009年躍動中冰川末端、表面運(yùn)動速度和冰面裂隙的變化過程；Shangguan等［25］、李均立等［40］、張震等［41］和Lv等［42］研究了帕米爾高原克拉牙依拉克冰川躍動中運(yùn)動速度和表面高程的變化；Guo等［35-36］采用類似方法研究了喀喇昆侖山Hispar冰川［35］和中昆侖山莫諾瑪哈冰川［36］的躍動過程。Lv等［28］進(jìn)一步提出了用末端位置、運(yùn)動速度和表面高程的不同變化模式鑒別躍動冰川和前進(jìn)冰川的方法。部分研究者利用遙感開展了區(qū)域性的躍動冰川動態(tài)調(diào)查，如西昆侖地區(qū)［32］、喀喇昆侖地區(qū)洪扎河谷［39］、格拉丹東地區(qū)［30，34，53］、祁連山團(tuán)結(jié)峰地區(qū)［31］、帕米爾高原東部Kingata山地區(qū)［27］等。更大區(qū)域尺度上，Lv等［44］主要基于公開DEM數(shù)據(jù)提取的高程變化編制了亞洲高山區(qū)躍動冰川的數(shù)據(jù)集。

隨著研究的不斷深入，部分中國研究者開始利用遙感研究結(jié)果，基于已知的冰川躍動機(jī)制，對冰川躍動的機(jī)理進(jìn)行初步分析。如Jiang等［43］對喀喇昆侖山Rimo冰川2018/2019年躍動研究認(rèn)為該冰川躍動是由熱力控制過渡到熱力-水力聯(lián)合控制的結(jié)果；Wu等［39］對喀喇昆侖山洪扎河流域七條躍動冰川研究發(fā)現(xiàn)，同一流域熱力控制的躍動冰川與水文控制的躍動冰川共存；Gao等［30］對長江源格拉丹東地區(qū)11條躍動冰川研究認(rèn)為，該地區(qū)冰川躍動是多因素聯(lián)合控制的結(jié)果。

總體而言，2012年以來中國研究者的躍動冰川研究與當(dāng)前國際主流躍動冰川研究方法類似，即主要利用遙感方法進(jìn)行，同時仍有較多的研究還停留在事件報道方面，對冰川躍動過程的研究不夠深入。在冰川躍動機(jī)理方面，表現(xiàn)為以貼合已知的熱力學(xué)和水力學(xué)機(jī)制為主要分析途徑，更底層的機(jī)理分析基本缺失。在躍動冰川的野外觀測方面目前已發(fā)表的成果較少，部分研究者針對公格爾九別峰克拉亞伊拉克冰川的躍動開展了野外無人機(jī)和三維激光雷達(dá)研究［40，145］。未來我國學(xué)者需要進(jìn)一步挖掘遙感技術(shù)的潛力，深入揭示不同冰川躍動過程的詳細(xì)特征，為躍動機(jī)理的分析提供詳實數(shù)據(jù)，同時大幅加強(qiáng)躍動冰川的野外觀測，并以其為基礎(chǔ)開展更底層的躍動機(jī)理研究。

6 未來躍動冰川研究展望

早在1968年加拿大St.Hilaire召開的躍動冰川研討會上，國際躍動冰川研究主要奠基人Mark F.Meier就指出躍動冰川研究中需要回答的幾個問題［9］：（1）躍動冰川的溫度狀況；（2）躍動冰川和普通冰川之間是否有連續(xù)的譜帶；（3）躍動冰川的周期性與物質(zhì)平衡和氣候歷史的關(guān)系；（4）水和冰床粗糙度在冰川躍動中的作用。但這些問題目前仍未獲得完整解答，仍然會是未來躍動冰川的主要研究內(nèi)容。同時，隨著近年來躍動冰川相關(guān)災(zāi)害事件發(fā)生頻率的不斷增加，如何使躍動冰川的研究更有效地服務(wù)于未來相關(guān)災(zāi)害的防治，也應(yīng)成為當(dāng)前躍動冰川研究的核心目標(biāo)。

6.1 躍動冰川與普通冰川的差異

冰川躍動屬于冰川流動不穩(wěn)定性的一種外在表現(xiàn)。但冰川流動不穩(wěn)定性可能具有小時、日、月、季、年及年代際變化等一系列連續(xù)的帶譜［83，146-148］。一些冰川會顯示出較明顯的、但不足以使冰川產(chǎn)生躍動的年際運(yùn)動速度波動［149］，而部分冰川（如育空地區(qū)的Trapridge冰川）會發(fā)生被稱為“慢速躍動（slow surge）”的長達(dá)20年的冰川運(yùn)動速度波動［8，150］。另一方面，部分學(xué)者推測躍動冰川可能是處于普通冰川和快速流動冰川之間的一種過渡類型［62］。普通冰川較低的物質(zhì)積累速率只能讓冰川維持低速流動，快速流動冰川普遍具有充沛的物質(zhì)供給使其能夠以高速率流動，而躍動冰川的物質(zhì)積累足以形成較快但無法維持的流動速率，因而只能以周期性的快速流動維持物質(zhì)的平衡［151］。

由此可見，躍動冰川的特殊運(yùn)動模式有可能只是不同冰川連續(xù)譜系中特定譜段的具體表現(xiàn)。但受高精度和高時空分辨率冰川觀測結(jié)果仍然較少的限制，現(xiàn)有冰川學(xué)研究在冰川分類方面還具有絕對性，對躍動冰川與普通冰川的區(qū)分也過于極端。隨著未來遙感冰川變化監(jiān)測時空分辨率的不斷提高和各類野外冰川觀測資料的日益豐富，對冰川不同譜系的研究可能會獲得突破，現(xiàn)有認(rèn)知中躍動冰川和普通冰川運(yùn)動特征的差異及其形成原因也有望從更高維度上獲得全新認(rèn)識，同時也為解決冰川躍動這一難題提供全新的系統(tǒng)性思維范式。

6.2 冰川躍動與氣候變化的關(guān)系

雖然氣候變化不是觸發(fā)冰川躍動的原因，但早期的研究顯示氣候變化對冰川躍動的發(fā)生頻率和幅度有一定影響［84］。氣候條件主要通過影響躍動冰川積蓄區(qū)物質(zhì)積累速率而對躍動周期具有決定作用［131，152］。近期的研究還證明氣候變化對冰川躍動周期和活動特性具有顯著影響，如育空地區(qū)Lowell冰川1945—2010年間5次躍動間的間隔因氣候變暖而不斷縮短，同時躍動范圍和距離也大幅減?。?53］。加拿大St.Elias山脈Donjek冰川在1935—2016年間雖然以較固定的12年周期發(fā)生躍動，但其躍動的范圍不斷縮小［154］。部分冰川的躍動則會因為氣候變暖導(dǎo)致的物質(zhì)平衡變化而完全停止［155-157］。另一方面，受氣候變暖下冰川厚度和內(nèi)部熱力狀態(tài)改變的影響，部分普通冰川的動力過程會轉(zhuǎn)變?yōu)橐攒S動的方式進(jìn)行［72，158］，或者導(dǎo)致躍動冰川發(fā)生躍動的頻率增加［159］。

據(jù)此可推知，在未來氣候持續(xù)變暖情景下，部分已知躍動冰川的躍動可能會減緩或停止，而某些普通冰川的運(yùn)動模式也可能會向躍動方式轉(zhuǎn)變，同時部分新形成躍動冰川的躍動可能導(dǎo)致嚴(yán)重災(zāi)害。但受當(dāng)前冰川躍動機(jī)理認(rèn)識不足的影響，目前這些轉(zhuǎn)變，特別是新躍動冰川的出現(xiàn)以及可能災(zāi)害的發(fā)生還完全無法預(yù)料。因此，繼續(xù)加強(qiáng)氣候變化對躍動冰川形成與演變過程的影響研究，同時通過開展持續(xù)監(jiān)測來實時了解冰川變化的動態(tài)和趨勢，是未來深入理解這些轉(zhuǎn)變的內(nèi)在機(jī)制、精準(zhǔn)防范新生躍動冰川災(zāi)害不可或缺的途徑。

6.3 躍動冰川的強(qiáng)化觀測與機(jī)理研究

受野外觀測難度和成本的限制，現(xiàn)有大多數(shù)躍動冰川研究均以遙感為主要數(shù)據(jù)獲取方法來開展，在躍動機(jī)理方面也均是基于遙感反演的冰川表面變化特征，依據(jù)已有機(jī)理認(rèn)識做推測性研究。但純遙感方法一方面受時空分辨率和輻射分辨率的限制而精度有限，另一方面主流遙感方法僅能監(jiān)測冰川表面變化過程，而無法探測冰內(nèi)和冰下過程以及末端水文狀況等，很難使冰川躍動機(jī)制研究獲得突破性進(jìn)展。

隨著野外觀測技術(shù)的不斷發(fā)展和新型觀測手段的不斷出現(xiàn)，尋找可替代傳統(tǒng)野外冰川觀測方法，綜合應(yīng)用各類新式空基、地基觀測技術(shù)，實現(xiàn)冰川表面和內(nèi)部變化過程數(shù)據(jù)在點、線、面等多重尺度上的連續(xù)、高精度、低成本采集，獲取更多冰川躍動前后的冰內(nèi)和冰下過程等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，是未來深入開展冰川躍動機(jī)理研究的必由途徑。其中，重點需要突破不同冰川溫度特性、不同冰內(nèi)/冰下水賦存狀態(tài)以及不同冰下底磧分布、厚度和變形參數(shù)等在冰川躍動形成和發(fā)展中所起的作用，更全面地理解冰川溫度變化、冰內(nèi)/冰下水文過程、冰下底磧的結(jié)構(gòu)與變形等在躍動冰川形成與演變中的綜合作用機(jī)理。這是建立更具系統(tǒng)性的統(tǒng)一冰川躍動理論必不可少的前提條件，也是未來躍動冰川研究需要重點突破的課題之一。

6.4 冰川躍動的模擬與預(yù)測

躍動冰川與諸多冰川災(zāi)害緊密關(guān)聯(lián)，對冰川躍動的有效預(yù)測對相關(guān)災(zāi)害的防治具有重要實踐指導(dǎo)意義。目前在冰川躍動機(jī)理認(rèn)識方面的不足和野外實測數(shù)據(jù)的缺乏難以支撐具有嚴(yán)格物理意義的冰川躍動模型的建立，因此尚未形成成熟的模型，已有模型也多停留在理論階段，在實際冰川躍動預(yù)測方面的應(yīng)用基本空白。在利用強(qiáng)化躍動冰川觀測獲得系統(tǒng)性冰川躍動機(jī)制認(rèn)知的前提下，建立僅需要較少輸入?yún)?shù)，能夠準(zhǔn)確恢復(fù)和預(yù)測冰川躍動事件的普適性冰川躍動模型，對實現(xiàn)冰川躍動相關(guān)災(zāi)害預(yù)測預(yù)防具有重要意義。另一方面，通過遙感和野外觀測獲得躍動冰川表面變化過程及相關(guān)災(zāi)害發(fā)生發(fā)展的一般規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，以日益豐富的多源遙感數(shù)據(jù)為主要依據(jù)，通過連續(xù)的冰川監(jiān)測和表面動態(tài)反演，建立冰川躍動及潛在危害的遙感預(yù)報和預(yù)警系統(tǒng)，也可為未來冰川躍動相關(guān)災(zāi)害的防治提供重要參考依據(jù)。

7 結(jié)論

（1）現(xiàn)有研究表明全球躍動冰川總計約1 850條，主要分布于環(huán)北極地區(qū)和亞洲高山區(qū)，其中亞洲高山區(qū)的躍動冰川主要集中分布于帕米爾高原、喀喇昆侖山和西昆侖山地區(qū)。我國西部是亞洲高山區(qū)躍動冰川分布區(qū)之一。近年來與冰川躍動相關(guān)的災(zāi)害事件發(fā)生頻率不斷增加，躍動冰川成為當(dāng)前國際國內(nèi)冰川學(xué)研究的熱點。

（2）已有研究表明冰川基底巖性、冰川形態(tài)特征和冰川溫度特性等對躍動冰川的形成和分布具有一定控制作用。長度較長、面積較大和形態(tài)較復(fù)雜的冰川成為躍動冰川的可能性更大，同時躍動冰川一般分布于形成年代較新且較易侵蝕的軟弱巖層之上。但現(xiàn)有對躍動冰川分布控制因素的認(rèn)識還較難對世界各地躍動冰川所在環(huán)境的巨大的差異做出完整和統(tǒng)一的解釋。

（3）對躍動冰川的遙感鑒別方法目前已較為成熟，可通過冰川表面的特殊形態(tài)標(biāo)志以及躍動前后冰川末端位置、表面運(yùn)動速度和高程的變化，以及躍動形成的特殊地貌和沉積學(xué)證據(jù)等進(jìn)行辨識。但目前基于冰川溫度特性區(qū)分的熱力學(xué)和水力學(xué)兩種冰川躍動機(jī)理還有較大不足，出現(xiàn)了同一地區(qū)具備不同躍動機(jī)制的冰川共存和無法解釋部分冰川躍動發(fā)起于冰川下部等問題。已有研究表明冰川內(nèi)部水和冰下底磧在躍動冰川的形成和發(fā)育過程中具有重要作用，但受觀測資料限制，對具體作用機(jī)制的認(rèn)識還較為有限。

（4）當(dāng)前主要基于遙感技術(shù)的躍動冰川研究存在表面特征研究過多、機(jī)理研究不足的缺點。未來躍動冰川研究需要深入剖析造成躍動冰川與普通冰川間差異運(yùn)動方式的內(nèi)在原因，重點關(guān)注氣候變化對冰川躍動形成和發(fā)育的影響特別是新形成躍動冰川的監(jiān)測。同時應(yīng)綜合星、空、地各類冰川觀測方法，加強(qiáng)對躍動冰川冰內(nèi)和冰下參數(shù)及其在不同階段演變特征的野外觀測，以期形成能夠完整解釋不同類型冰川躍動過程、更具系統(tǒng)性的冰川躍動機(jī)理認(rèn)識。此外，需著重發(fā)展能夠有效模擬和預(yù)測躍動冰川形成和演化過程的冰川躍動模型，為冰川躍動相關(guān)災(zāi)害的預(yù)測預(yù)防提供科學(xué)參考和實踐指導(dǎo)。