《冰川保护措施研究与应用》全面探讨冰川保护的理论基础、技术措施及实际案例，介绍冰川保护领域的研究与应用成果。在介绍冰川变化现状及其对自然灾害、水文资源、生态系统和人类活动深远影响的基础上，突出冰川退缩对全球生态平衡与社会发展的威胁，详细阐述多种保护措施，如人工覆盖、人工增雪、节能减排、地球工程等，从理论原理到技术实施方面提供系统分析和实践指导，尤其对天山乌鲁木齐河源1号冰川和四川达古冰川的人工覆盖减融试验、人工增雪补冰试验进行详细解析，结合气象、物质平衡与反射率等多维度观测数据，评估保护措施的实际效果与改进空间。此外，探讨创新性保护方案，包括冰盖工程、反射率控制和人工冰库建设，为未来冰川保护提供新思路。

**章绪论
　　自然界中的冰川对全球变暖特别敏感。受气候变暖影响，全球冰川加速融化，对周边河流径流、人均水资源量等产生了深远影响。因此，控制温升、节能减排、积极应对气候变化，已是全球共识。国内外采取了一系列政策和措施，尽*大努力控制温室气体排放，在应对气候变化能力方面取得了明显成效。除此之外，一些科学家提议采取一些人为方式干预气候系统，主动为冰川降温。
　　1.1冰川变化概述
　　冰川是地球上由降雪和其他固态降水积累、演化形成的处于流动状态的冰体，被称为“固体水库”，储存全球约75%的淡水。气候变暖导致全球冰川加速消融萎缩。联合国政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)第六次评估报告《综合报告》指出，一个多世纪以来，化石燃料燃烧以及不平等且不可持续的能源和土地使用方式，导致2020年前后全球气温已比工业化前水平高出1.1℃(IPCC，2023)。1850～2023年全球平均气温距平见图1.1。在此背景下，2006～2015年，全球山地冰川物质平衡达到(.490±100)kg m.2 a.1(每年每平方米损失的水量)，每年冰川总的物质损失量为(123±24)Gt，该负平衡较1986～2005年增加了约30%(康世昌等，2020)。相比2015年，预计到2100年，冰川质量将减少26%±6%(+1.5℃)～41%±11%(+4℃)。历史数据显示，20世纪60年代到80年代中期，天山乌鲁木齐河源1号冰川的物质平衡有正有负，变化相对平稳(图1.2)。直到1993年，1号冰川消融后分割成东、西两支。90年代中期以后，消融更加明显。1996～1997年，1号冰川加速消融，物质平衡出现更大负值，以每年5～7m的速度退缩，平均每年厚度减薄约40cm，主要在夏季消融(图1.3)。20世纪80年代以来，全国冰川平均退缩了18%，已经消失了约8310条。持续的冰川融化将改变季节性水循环，增加自然灾害，导致海平面上升，甚至导致未来水资源长期短缺，使现有的水资源管理和防灾对策措施面临巨大挑战，因此这一问题引起了世界各国的高度关注。2022年12月，联合国大会正式通过决议，确定2025年为国际冰川保护年，号召各国在各层面采取行动，提高人们关于冰川和冰雪对气候系统和水循环重要性的认识。
　　全球气温升高，一方面促使冰川正积温增大、冰体温度升高、冰川冷储减少等(李忠勤，2019)；另一方面雪线上移，消融区面积增加，冰川反照率减小，进一步推动消融过程，导致冰川破碎化现象严重。以下是冰川变化主要原因的详细介绍。
　　冰川正积温升高源于全球气温升高，冰川年际内高于消融点的逐日日平均气温总和逐渐增加。气温升高导致降雪量占总降水量的比例大幅下降，进而减少冰面物质积累，破坏积雪冻结成冰和冰川消融之间的平衡，以相变能量变化主导物质与能量循环发生改变，促使冰量总体处于亏损状态，导致冰川平衡线向上推移、冰川厚度减薄及冰川退缩。乌鲁木齐河源1号冰川1959～2023年物质平衡与年正积温呈负线性相关，表明正积温增大是冰川加速消融的关键影响因素。
　　根据物质/能量平衡原理，随着气候变暖，消融期用来将冰面加热到0℃的能量逐渐减少，用于冰川消融的能量增加。同时，较高的冰体温度大幅减缓冰面雪的积累及冰面融水的再冻结过程。事实上，冰体温度高的冰川对气候变化的响应较冰体温度低的冰川更敏感。冰体温度升高，其对气候变化的敏感性增加，同样的气温升高幅度会引起更多的物质损失。因此，冰体温度升高在冰川加速消融过程中扮演着重要角色，是气温升高的累积效应。
　　冰川消融的主要能量来源是太阳的短波辐射，因此冰川表面的反照率很大程度上决定了冰川消融的能量。温度升高，雪线上升，使消融区面积逐渐增大，冰川反照率逐渐减小，冰川表面短波辐射吸收增强，进而加速冰川消融。冰川反照率减小的另一个重要原因是黑碳、冰尘矿物、粉尘等吸光性杂质富集。通过显微镜和有机质检测分析发现，冰尘中含有高浓度的有机物质和冰藻，这些深颜色的生物有机质在升温环境下能够快速生长，大量繁殖，从而降低冰川反照率。冰川消融加剧，冰川内的矿物粉尘大量析出并聚集，也对减小反照率起到促进作用，冰川反照率减小加剧了冰川消融和物质损失(图1.4)。
　　综合分析表明，以上因素适用于解释全球大多数冰川的加速消融退缩。简而言之，一是消融期气温升高，减少了冰川表面的物质积累，直接造成冰川消融量增加，当气温上升到一定程度后，固态降水比例下降，使得冰川物质进一步损失；二是冰川冰体温度上升减少了加热冰川表面温度达到消融点所需的热量和再冻结下渗水量，提高了冰川对气候变暖的敏感性(李忠勤，2019)。
　　冰川加速消融主要有两方面原因：一方面是气候变暖，这是*主要的原因，气候变暖导致冰川区温度升高，热量向冰体内部移动，冰体加速融化；另一方面是温度升高，雪线升高，消融区面积增大，导致冰川整体反照率减小，吸收了更多的太阳辐射。因此，冰川保护工作大多从减缓全球变暖和减缓冰川融化(改变冰川反照率)两个角度开展。
　　1.2.1减缓全球变暖
　　气候变化是一项的全球性挑战。应对这一挑战，需要在各个层面进行协调，需要国际合作，各国向低碳经济转型。为应对气候变化及其带来的负面影响，2015年12月12日，缔约方会议第二十一届会议(第21届联合国气候变化大会)在巴黎举行，世界各国领导人取得了重要进展，共同达成了具有历史意义的《巴黎协定》。《巴黎协定》设定了长期目标，引导所有国家：①大幅减少全球温室气体排放，将全球气温保持在比工业化前水平高出2℃以内，并努力将升温限制在1.5℃之内，大家都认识到，这将大大减少气候变化的风险和影响；②定期评估践行《巴黎协定》的精神和实现长期目标的情况；③向发展中国家提供资金支持，减缓气候变化，加强应对能力，并提高适应气候影响的能力。《巴黎协定》包括对减排和共同努力适应气候变化的承诺，并呼吁各国逐步加强承诺，为发达国家提供了协助发展中国家减缓和适应气候变化的方法，同时建立了透明监测和报告各国气候目标的框架。
　　欧美国家相继制定实施碳排放交易体系，通过设定碳排放配额和允许企业之间的碳排放交易，减少碳排放；制订了可再生能源目标，要求各成员国提高可再生能源在总能源消费中的比例，以减少对化石能源的依赖；颁布了一系列能效标准和法规，包括能效标签、能效指令等，以及清洁电力计划、清洁电力法案；推广可再生能源发电，支持太阳能、风能等清洁能源的发展，并制定了太阳能投资税收抵免政策等；通过技术改造和管理规范，提高工业生产过程中的能源利用效率，减少工业排放。
　　在全球应对气候变化的大背景下，我国提出“双碳”目标，既是践行生态文明建设的重要举措，也是推动经济社会高质量发展的选择。实现这一目标需要多领域、多层次的系统性变革，其中的“三路综合”策略被认为是有效路径之一(图1.5)(于贵瑞等，2022)。这一策略通过能源脱碳、产业减排和生态增汇的协同推进，为“双碳”目标提供了创新解决方案，包括：①推动能源供应与消费端的清洁化转型，促进非碳基能源如太阳能、风能、水能的应用，减少对化石能源的依赖，构建以清洁能源为主的“新型能源供应系统”，并在居民生活、交通运输、工业生产、农业和建筑等主要排放领域，大力推广清洁电力、氢能、地热能等非碳基能源，实现传统化石能源的全面替代；②重点推动钢铁、有色金属、石化、化工、建材等高耗能行业向绿色低碳转型，发展低碳流程工业、绿色建筑材料和低碳交通体系，推动化石资源低碳转化，构建新一代绿色低碳产业体系及生态经济发展模式；③通过生态系统建设、土壤碳固持、碳捕获利用与封存技术等手段，减少或中和人为碳排放，在突破关键颠覆性能源技术之前，实施生态工程是巩固和提升碳汇功能*绿色、经济且大规模的有效途径，且与国家生态文明建设目标高度契合。通过“三路综合”策略的系统推进，我国“双碳”目标将获得技术支撑与战略保障，为实现绿色低碳发展奠定坚实基础。

目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 冰川变化概述 1
1.2 冰川保护概述 5
1.2.1 减缓全球变暖 5
1.2.2 减缓冰川融化 10
参考文献 13
第2章 冰川变化及其影响 15
2.1 冰川分布与变化 15
2.1.1 全球冰川分布及其变化 15
2.1.2 我国冰川分布及其变化 18
2.2 冰川变化的影响 21
2.2.1 对自然灾害的影响 21
2.2.2 对水文水资源的影响 24
2.2.3 对生态系统的影响 26
2.2.4 对人类生计和社会文化功能的影响 26
2.2.5 对社会文娱活动的影响 27
参考文献 29
第3章 冰川保护的措施 31
3.1 减缓全球变暖的工程措施 31
3.1.1 节能减排 31
3.1.2 地球工程 36
3.2 冰川保护地球工程 44
3.2.1 人工覆盖法 44
3.2.2 人工增雪补冰法 50
3.2.3 其他措施 54
参考文献 57
第4章 人工覆盖减缓冰川消融试验 60
4.1 天山乌鲁木齐河源1 号冰川 60
iv 冰川保护措施研究与应用
4.1.1 试验区概况 60
4.1.2 试验设计及结果分析 63
4.1.3 数据分析 72
4.2 四川达古冰川 76
4.2.1 试验区概况 76
4.2.2 试验设计及结果分析 78
参考文献 87
第5章 人工增雪保护冰川典型案例 90
5.1 人工增雪试验区域概况 90
5.2 试验设计和结果 93
5.2.1 人工增雪 93
5.2.2 气象观测 94
5.2.3 物质平衡观测 94
5.2.4 反照率观测 97
5.3 结果分析 99
5.3.1 自然降雪对人工增雪的响应 99
5.3.2 人工增雪对冰川反照率的影响 102
5.3.3 冰川物质平衡对人工增雪的响应 105
5.3.4 试验总结 107
参考文献 108
第6章 其他冰川保护措施 110
6.1 冰盖地球工程方案 110
6.2 极地局部地表反照率控制方案 111
6.3 平流层硫酸盐气溶胶注入方案 113
6.4 修建人工冰库储存冰川水资源 113
参考文献 115
第7章 冰川保护的展望 117