科考概况

三江源位于青藏高原腹地，为长江、黄河和澜沧江的源头汇水区，是世界上水资源最为丰富的地区之一，是名副其实的中华水塔。青海湖则是我国最大的湖泊，是维系青藏高原东北部生态安全的重要水体。近年来，三江源地区冰川消退、降雪量减少、湖泊水位上涨，河川径流变化显著，青海湖水位连年上涨，对青藏高原东北部水资源、植被、重要基础设施安全等产生重大影响。为深入认识气候变化下三江源冰川、湖泊变化规律及对径流形成和植被演变产生的影响，并对相关遥感反演算法和结果进行验证，在第二次青藏高原综合科学考察任务一专题五“西风‒季风协同作用对亚洲水塔变化的影响”的支持下(2019QZKK0105)，清华大学水利系遥感水文研究团队于2022年7月25日‒ 8月6日在青海省的阿尼玛卿山唯格勒当雄冰川(黄河源)、昆仑山玉珠峰冰川(长江源)、青海湖、冬格措纳湖等地进行了为期13天的科考。期间还与青海省水文水资源测报中心、青海省水文水资源测报中心格尔木分中心的工作人员进行了广泛交流。

本次科考为研究团队首次在三江源地区和青海湖进行野外作业，也是首次在5100米海拔以上区域进行野外作业。科考队员从西宁出发，途经海东、海北、海南、黄南、果洛、海西、玉树等8个地州，一路穿越高山、冰川、草地、河流、湖泊、荒漠，最后返回西宁，行程将近3500公里，利用无人机进行摄影测量获取高分辨率影像1700余张，沿途拍摄冰川湖泊植被实景照并利用GPS记录坐标，积累了宝贵的观测数据(图1)。科考成果将为研究团队近8年来持续开展的青藏高原水文过程观测和模拟，尤其是对认识三江源冰川和青海湖水量变化等提供关键信息。

1 唯格勒当雄冰川考察

唯格勒当雄冰川位于阿尼玛卿山北麓，冰舌长而宽，是一条典型的大陆型冰川，其面积在黄河源冰川中仅次于其南面的哈龙冰川和耶和龙冰川(图4 a)，也是三条冰川中最容易到达的冰川，从远处即可清晰地看到冰舌(图2)。为探究黄河源大陆型冰川的消融情况和独特性，7月31日，科考队员从果洛出发，沿德马高速和雪山乡白下段土路到达唯格勒当雄冰川。

科考队员先后到终碛垄和冰舌侧面，并到了侧碛垄上的小片平地(海拔约4600米)，近距离观察了冰川。相比于藏东南地区的海洋型冰川，唯格勒当雄冰川冰舌的纹理更加清晰，且末端有更多的冰裂隙，冰舌旁还有被砂石覆盖、与冰舌脱离的大块冰体(图3)。由于当日有雨，科考队员抓准时机，在两次降雨间隙利用无人机规划航迹拍摄了冰舌部分区域，得到了清晰的冰川影像。

后期对无人机航拍影像进行重建，得到唯格勒当雄冰川冰舌及侧碛部位的正射影像和高分辨率数字表面模型(图4)。与RGI 6.0中的唯格勒当雄冰川边界(获取时间为2009年8月1日)相比，唯格勒当雄冰川后退了大约288米，13年间平均每年后退22米。在冰川厚度变化方面，对比2000年的NASADEM，唯格勒当雄冰川冰舌末端下降了大约40米，相当于冰舌在以将近1.8米/年的速度变薄。冰川快速消融产生的大量融水也会改变下游径流的年际和年内分布特征，这与格尔木分中心唐主任介绍的情况一致。

2 玉珠峰冰川考察

玉珠峰是昆仑山东段最高峰，海拔6178米，南缓北陡，南坡冰川末端海拔约5100米；北坡冰川则延伸至4400米。科考队员于2022年8月2日前往玉珠峰进行科考，先到达北坡远距离观看玉珠峰，之后穿过海拔4800米的昆仑山口，并顺着小路到达南坡登山大本营，随后继续步行至冰舌前的山丘(海拔约5100米)，利用相机拍摄冰川远景近景照片。由于海拔非常高，无人机动力饱和，科考队员谨慎操作，最终获取了冰舌末端的影像数据。

由于玉珠峰地区风沙较大，玉珠峰冰川冰舌部位表面污渍更多，呈现土灰色，与洁白的山顶形成鲜明对比(图5)，也与其他冰川差别较大。此外，玉珠峰冰川与唯格勒当雄冰川类似，冰舌末端纹理清晰、裂隙发育。

下山后，管理员让科考队员帮忙用相机看山顶上突然出现的“黑点”(怀疑可能发生雪崩，图6)，经过观察，科考队员发现“黑点”是积雪融化裸露出的岩石。管理员也解释说这应该是前一段时间天气晴朗导致积雪融化所致。曾经的玉珠峰地区山峰顶部常年被冰雪所覆盖，无岩石表露，“黑点”的出现是该区域冰川退缩的重要证据，未来这样的“黑点”可能会越来越多。

无人机影像后期建模结果显示(图7)，自2014年玉珠峰南坡冰川开始退缩以来，玉珠峰南坡冰川后退了大约100米，8年间平均每年后退12.5米，冰川消退速度小于藏东南地区的海洋型冰川(如米堆冰川等)，也小于唯格勒当雄冰川。冰川厚度变化方面，对比2000年的NASADEM，玉珠峰南坡冰川冰舌末端下降了大约15米，相当于以0.7米/年的速度变薄。玉珠峰南坡冰川消融较慢的主要原因是海拔高(冰舌海拔远高于藏东南地区的冰川和唯格勒当雄冰川)，气温低，温度升高对冰川消融的影响还较小。

3 青海湖考察

青海湖，藏语名为“措温布”(意为“青色的海”)，位于青藏高原东北部，是我国最大的内陆湖、咸水湖，目前面积约为4600平方公里。青海湖由祁连山脉的大通山、日月山与青海南山之间的断层陷落形成，是维系青藏高原东北部生态安全的重要水体。

为了解青海湖水位上涨情况，验证卫星遥感解译结果，科考队员分别于7月27日、7月28日、8月4日、8月5日共计四天在青海湖沙岛、南岸、西岸、北岸四个点进行作业，获取了青海湖近岸区域的影像数据。

过去的17年，青海湖水位连年上涨，无人机影像建模结果显示目前的水位已接近3198米，达到60多年来的最高水位。据青海水文测报中心王部长介绍，青海湖水位近5年以0.3‒0.4米/年的速度上涨，在2035年时更是可能达到3207米。科考队员在南岸、西岸、北岸也都观察到刚被湖水淹没的草场、滩涂和道路。

除获取近岸地形外，无人机获取的高清影像还可用于反演水下地形。从处理得到的正射影像来看(图9)，本次采集的青海湖无人机影像可用于反演离岸200米，水下3米的水下地形。相关影像数据对于水下地形遥感反演算法开发和湖泊沿岸带生态环境监测具有重要价值。

4 冬格措纳湖考察

冬格措纳湖，又名托索湖、黑海，地势开阔，面积约232.2平方千米，是一个淡水湖。7月31日，科考队员在结束唯格勒当雄冰川考察后，继续驱车赶到了冬格措纳湖东北角。冬格措纳湖边有大片茂盛的草地，且有很多水鸟栖息。近岸湖水比较浑浊，很难看清湖底。当时湖面风力较大，科考队员操作无人机升空后沿湖岸拍摄了照片和视频后继续赶路。

5 与青海水文水资源测报中心交流

在考察期间，科考队员于7月26日和8月1日分别与青海省水文水资源测报中心、青海省水文水资源测报中心格尔木分中心的工作人员进行了深入交流(图11)，了解了近年来青海湖、三江源区、柴达木盆地等地区的水文监测现状和水资源时空变化情况。

水文监测中心刘主任、王部长以及分中心唐主任等，向科考队员们介绍了水文中心的工作、监测手段以及目前对于水文监测的遥感需求。高原地区水文监测与东部平原地区监测的目标与需求有显著不同，这是研究者们需要考虑到的一个问题。同时，科考队员也向中心介绍了研究团队开展的径流观测和模拟、湖泊水位/水量监测、地下水储量变化监测等遥感水文的最新进展，并为当前的水文监测提出相应建议。通过交流可知目前遥感在水文测报业务中已可得到一定程度的业务化应用，未来有较大潜力更好地服务行业和地方需求。

科考总结

“山穷水复疑无路，柳暗花明又一村”是对本次科考一个恰当的概括，既是峡谷穿行的真实场景，也是队员们克服困难后的内心写照。在本次青海科考过程中，科考队员遭遇了实验仪器损毁、青海湖环湖赛封路、高原反应等多种情况，克服了天气突变、疫情干扰、道路艰险等多种不利因素，获得了宝贵的野外观测数据，也实地观察了三江源地物地貌情况，取得预期实验成果，圆满完成了三江源、青海湖的科考任务。队员们加深了对青藏高原东北部地区冰川、湖泊、河流、植被的认识，完成了相关研究的实地验证，激发了队员们对青藏高原水文和遥感研究的兴趣。“读万卷书，行万里路”。科考队员将初心不改、矢志不移，为圆满完成第二次青藏科考的相关任务继续努力！

报告撰写人：赵凡玉、李兴东、王一鸣、张才金、李晨、龙笛