《Water》：Meltwater Contribution and Mass Balance of the Juncal Norte Glacier During an Extreme Drought Year in the Dry Andes of Central Chile
Antonio Bellisario,
Jason Janke and
Sam Ng
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本项研究聚焦智利中部的干安第斯山地区，该地自2010年起持续遭受特大干旱。为解决现有文献在持续干旱条件下缺乏冰川特异性、年度分辨率融化和径流贡献估算的不足，研究人员在Juncal Norte冰川开展了为期一年的研究。他们首次利用温度指数（正积温PDD）模型，结合AWS温度数据和冰川高程测量，估算了2018-2019水文年（一个极端干旱年）的冰川物质平衡。结果显示，尽管冰川仅占整个流域面积的2.7%，但其融水贡献了冰前亚流域观测年径流量的约30%，突显了冰川在下游水资源供应中关键但日益脆弱的缓冲作用。此项发表于《Water》的研究，为评估持续干旱条件下山地冰川的水文响应提供了关键数据，对区域水资源管理具有重要意义。
在全球变暖的大背景下，世界各地的冰川正以前所未有的速度消融。在智利中部的干安第斯山区，情况尤为严峻。自2010年以来，这片半干旱地区正经历一场持续的“特大干旱”，流域径流较1990年前的基线水平减少了37%。冰川，这些高山上的“固体水库”，在干旱的夏季和延长的旱季中，对维持河流基流起着关键的缓冲作用。然而，当干旱成为常态，冰川自身也在不断萎缩，它们还能为我们“续航”多久？这是一个关乎下游农业、矿业和城市用水的紧迫问题。
位于阿空加瓜河源头的Juncal Norte冰川，是这片地区被研究最广泛的冰川之一。历史上，由于其朝北的背阴方向、陡峭的坡度和高海拔的积累区，它的退缩速度相对较慢，一度被认为是区域冰川中的“稳定者”。但2010年以来的持续干旱，彻底改变了叙事的语境。降水大幅减少，雪水当量（SWE）急剧降低，气温持续上升。此前的许多研究基于短期的夏季观测或干旱前的数据，无法回答在如此极端、持续的干旱条件下，Juncal Norte冰川每年究竟融化了多少水？这些融水对维持河流流量有多大贡献？冰川自身对气候变化的敏感性又如何？这些信息的缺失，限制了我们准确评估未来水资源安全的能力。为了填补这一空白，由Antonio Bellisario、Jason Janke和Sam Ng组成的研究团队，对Juncal Norte冰川在成熟特大干旱条件下（2018-2019水文年）的年度冰川融化和径流贡献，进行了首次量化评估，相关成果发表在期刊《Water》上。
为了回答上述问题，研究团队主要运用了以下关键技术方法：1) 温度指数（正积温PDD）模型：利用安装在冰川下游的自动气象站（AWS）的连续气温数据，结合固定的气温垂直递减率（-6.5°C/km），将气温推算到整个冰川表面的不同海拔带，再通过一个标准的度日因子（DDF=6 mm°C-1day-1）计算每日冰川消融量。2) 水文气候数据分析：收集并分析了Juncal流域1970-2023年的长期径流数据、2015-2023年的降水数据，以及2017-2022年近冰川末端的温度记录仪数据，用于揭示区域气候背景和长期变化趋势。3) 径流闭合分析：将模型计算出的整个水文年的冰川总融水量，与冰前亚流域（冰川直接贡献区）AWS测得的同期径流总量进行对比，以评估冰川融水在局部径流中的贡献比例。
研究主要结果如下：
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冰川对径流的贡献远超其面积比例：在2018-2019这个极端干旱年，模型计算的Juncal Norte冰川总融水量，相当于其冰前亚流域观测到的年径流总量的约30%。这是一个极不成比例的贡献，因为该冰川的面积仅占整个Juncal流域（263 km2）的2.7%。这突显了冰川在干旱年份作为“救命水”源的关键作用。
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消融高度集中在冰川下部：研究发现，冰川下部消融带（海拔2900-4000米），虽然只占冰川总面积的30%，却产生了90% 的总融水体积。这表明冰川的“产水”效率在低海拔地区极高，但也意味着随着冰川退缩和变薄，这部分高生产力区域正在迅速流失。
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冰川对温度变化极为敏感：研究人员进行了+1°C的温度扰动实验。结果显示，气温仅升高1°C，就会导致整个冰川的消融量增加21.4%。这证实了在干安第斯山这种半干旱环境下，冰川物质平衡对气温变化具有高度敏感性，未来变暖将显著加速冰川的消亡和融水排放。
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流域水平衡显示持续的储水消耗：通过对2015-2023年数据的分析发现，在特大干旱期间，流域的径流量持续超过降水量。这种“入不敷出”的负平衡状态，表明流域正在持续消耗其储水（包括冰川冰、地下水、雪等）。冰川融化虽然在短期内补充了径流，但这种贡献是以消耗冰川自身的“资本”为代价的，是不可持续的。
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2010年后冰川面积损失急剧加速：研究指出，自2010年特大干旱开始以来，Juncal Norte冰川的面积损失速度加快了14倍。冰川在2010年之后的13年里损失的面积，超过了1955-2010年这55年间的损失总和。这清晰地揭示了持续干旱和变暖对冰川造成的毁灭性冲击。
结论与意义：本研究首次提供了Juncal Norte冰川在持续特大干旱条件下的年度特异性融化和径流贡献估算。结论明确指出，Juncal Norte冰川在极端干旱年份是下游水流至关重要的缓冲器，贡献了与其面积不成比例的大量融水。然而，这种缓冲作用是脆弱且不可持续的，因为它建立在对冰川冰盖的净消耗之上。冰川下部消融带是主要的“产水区”，但该区域对升温极为敏感。2010年以来的特大干旱已导致冰川面积损失急剧加速。这些发现深刻表明，在智利干安第斯山这类半干旱地区，冰川正扮演着日益重要但又越发脆弱的角色。它们暂时缓解了干旱对水资源的压力，但其自身的快速消亡预示着这种“缓冲”效应即将达到极限。本研究为理解持续气候变化下山地冰川的水文响应提供了关键案例，其结论对依赖冰川融水的安第斯山地区乃至全球类似区域的水资源规划、管理和长期安全具有重要的警示意义。
